Részecskeszennyezés a stockholmi metróban

LEVEGÕTISZTASÁG-VÉDELEM 2.1 Részecskeszennyezés a stockholmi metróban Tárgyszavak: közlekedés; levegőszennyezés; PM10; PM2,5; mangán; expozíció; metró; városi közlekedés; TSP. Összehasonlították a taxisofőröket és a hivatali személyzetet érő mangánexpozíciót annak megállapítására, hogy a dízelolajhoz adalékanyagként használt metil-ciklopentadienil-mangán-trikarbonil (MMT) növeli-e a mangánexpozíciót. Váratlanul azt találták, hogy az irodai alkalmazottak mangánexpozíciója nagyobb mint a taxisofőröké. A további vizsgálatok kimutatták, hogy a legnagyobb terhelésnek a metrón utazók vannak kitéve. Az átlagos mangánterhelés a taxisofőrök között 20 ng/m 3, míg a metróval közlekedők közt 137 ng/m 3, tehát hétszer nagyobb. Ráadásul, az összes lebegő szemcsés anyag koncentrációja valamivel nagyobb volt a metróval közlekedők közt, mint a taxisofőrök körében. A további mérések kimutatták, hogy a PM 2,5 és a TSP (total suspended particulate matter az összes lebegő szemcsés anyag) koncentrációja nyolcszor, illetve tizenkétszer nagyobb a metróval utazóknál, mint a taxisofőröknél. ban a 2001-ben végzett felmérések hasonló eredményekre vezettek: a PM 2,5 -expozíció a metróval közlekedőkre 3-8-szor nagyobb, mint a felszíni közlekedőkre. A szemcsés anyag létrejöttének három forrását feltételezik a metróban: 1. Az acél kopása a kerekek és a sín súrlódása következtében. 2. A fékek kopása. 3. A fémek párolgása a szikraképződés következtében. A metró levegőjében észlelt mangán az acélból származhat. Ismerve a városi levegőben a hasonló méretű részecskék egészségkárosító hatását, lehetséges, hogy a metró levegőjében lévő aeroszolok hozzájárulhatnak a metróval utazók megbetegedési és halálozási

arányának növekedéséhez. A vizsgálat célja a PM 10 és PM 2,5 koncentrációjának meghatározása a metróállomásokon, a koncentráció időbeli változásának követése és összehasonlítása Stockholm legforgalmasabb utcáin mért értékekkel. Vizsgálati módszer A részecskék koncentrációjának mérését PM 10 - és PM 2,5 -beszívóval ellátott automatikus TEOM R műszerrel végezték. A műszer belsejében a levegőt 50 C-ra fűtötték, hogy a részecskéket víztelenítsék. A szénmonoxid (CO) monitorozását N-abszorpción alapuló kereskedelmi készülékkel végezték. A mérőkészülékeket a Mariatorget metróállomás észak felé haladó járatokat fogadó peronjának közepén, a védőkorlát mögé helyezték el. A metrószerelvények elhaladása az állomás levegőjét alaposan összekeveri, a koncentrációt a peron mentén egyenletessé teszi. A méréseket 2000. január 19. és február 23. között végezték. A metróállomás peronján végzett mérésekkel azonos műszerekkel méréseket végeztek Stockholm központjának forgalmas utcájában, a Hornsgatan-on. A méréseket 3 m magasban, az utca fölött, kb. 3 m távolságra a legközelebbi épület homlokzatától végezték. Az utcát e helyszínen 20 m magas épületek övezik. ------ utca metróállomás 1. ábra A PM 10 koncentrációja (1 órára mért átlagértékek) a Mariatorget metróállomáson (folytonos vonal) és a forgalmas Hornsgatan utcán (szaggatott vonal)

Eredmények Az 1. ábra a PM 10 -koncentrációt mutatja a Mariatorget (Stockholm) metróállomáson és összehasonlításképpen a nagy forgalmú belvárosi utcán. A metróállomáson a koncentráció naponta azonos módon változik: a korareggeli órákban (4 5 h -kor) minimális és délután (6 7 h -kor) maximális. Napközben a koncentráció kb. 500 µg/m 3. A koncentrációk hétvégeken valamivel kisebbek, mint a munkanapokon. A hétvégeken óránként 12 szerelvény halad át az állomáson mindkét irányba reggel 7 h és este 9 h között. A munkanapokon ugyanebben a napszakban az óránként áthaladó szerelvények száma 23. A vizsgált utcaszakaszon a naponta elhaladó járművek száma kb. 40 000. A PM 10 -koncentráció lényegesen kisebb. A koncentráció napi változása a meteorológiai tényezők miatt nagyon nagy. Mivel a PM 10 -et elsősorban az út felületéről származó részecskék idézik elő, az út nedvessége erősen hat a PM 10 koncentrációjának értékére az út közelében. A 2. ábra a PM 10 koncentrációjának átlagos napi változását mutatja munkanapokon és hétvégeken a metró peronján és az utcán. A munkanapokon két, a hétvégeken egy maximum van. A koncentráció az egész nap folyamán nagyobb a metróban, mint az utcán. A nappali órákban a koncentráció csaknem egyenletesen nagy. A metró peronján a koncentráció az óránként áthaladó szerelvények számával arányos. A 3. ábra az áthaladó szerelvények száma és a PM 10 -koncentráció közötti összefüggést mutatja. Az 1. táblázat a PM 10 -mérések összegzését adja. A metróperonon a koncentráció egy órára vett átlagértéke 60 és 720 µg/m 3 között változott. Az átlagértékek 4 5-ször nagyobbak voltak, mint a forgalmas utcán (Hornsgatan). Az utcán végzett folyamatos mérések szerint a legmagasabb koncentrációk tél végén és tavasszal lépnek fel, amikor az utak szárazak. Munkanapokon és vasárnaponként reggel 7 és este 7 óra között a PM 10 -koncentráció a metró peronján csaknem ötször akkora, mint a forgalmas utcán. Ez az arány szombatonként négyszeres. Az év más időszakaiban a különbség még nagyobb lehet, mivel a PM 10 koncentrációja az utcákon éppen tél végén, tavasszal, tehát a mérések idején a legnagyobb.

700 600 500 metrón utcán 400 300 200 100 0 0 6 12 18 400 350 300 250 200 150 100 50 0 metrón utcán 0 3 6 9 12 15 18 21 2. ábra A PM 10 koncentrációjának napi változása a metró peronján ( ) és az utcán ( ). A felső ábra a munkanapokra (hétfőtől péntekig) az alsó pedig a hétvégi napokra (szombat, vasárnap) vonatkozik 1. táblázat A metróban végzett PM 10 -koncentráció-mérések összegzése A mérés helye Átlag Minimális Maximális Órák száma Munkanap 7 19 h -ig Mariatorget 469 212 722 247 Hornsgatan 98 6,4 454 260 Szombat 7 19 h -ig Mariatorget 370 59,1 597 65 Hornsgatan 90 9,9 280 65 Vasárnap 7 19 h -ig Mariatorget 302 66,8 467 65 Hornsgatan 62 3,5 233 65 Az értékek egy órára vonatkozó átlagértékek (µg/m 3 egységekben). A dőlt betűk az utcán mért értékek.

PM10 koncentrációja 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 az óránként elhaladó szerelvények száma 3. ábra A PM 10 koncentrációjának függése az óránként elhaladó szerelvények számától a Mariatorget metróállomáson A PM 2,5 -koncentráció kb 55%-a a PM 10 -koncentrációnak, és időbeli változása a PM 10 változásához hasonló tendenciát követ. A PM 10 és a PM 2,5 koncentrációja közötti korreláció nagyon nagy (0,95). Bár a PM 2,5 jelentős része a felületi pornak megfelelő durva szemcsékből állhat, a teljes PM 10 finom részecskék járulékából eredő nagy hányada arra utal, hogy más források is jelentős mértékben hozzájárulnak képződéséhez. A PM 2,5 -re vonatkozó adatok összegzését a 2. táblázat adja. A metróban mért átlagértékek az utcán mért értékeknél kb. tízszer nagyobbak. (PM 10 esetében ez az arány csak 5 volt). Abból a célból, hogy meggyőződjenek, lehetséges-e a PM-szint csökkentése az alagút falainak és a pályának az egyszerű mosásával, 12 napon keresztül közvetlenül mosás után végeztek méréseket. Csak a peronok közötti szakaszokon végeztek mosást a metróban (az állomások falát és padlózatát nem mosták). A mosás előtti és mosás utáni PM 10 -értékeket a 3. táblázat tünteti fel. Az átlagos koncentrációk a 12 napos periódus során 13%-kal voltak kisebbek, mint a mosás előtt mért értékek. A PM 2,5 esetében a koncentráció csökkenése 10%-os volt. Ebből arra lehet következtetni, hogy a pályán és az alagút falain lévő részecskék csak csekély mértékben járulnak hozzá a mért koncentrációkhoz. Más eljárásokra van szükség a PM-koncentráció számottevő csökkentéséhez.

2. táblázat A PM 2,5 -koncentrációk egy órás átlagértékei a metróban Mérés helye Átlag Minimális Maximális Az értékek száma Munkanapok Mariatorget 258 105 388 257 Hornsgatan 23,1 2,6 88,5 260 Szombat Mariatorget 204 23,9 334 65 Hornsgatan 20,3 5,2 50,7 65 Vasárnap Mariatorget 165 33,7 256 65 Hornsgatan 17,5 4,4 69,1 65 Az átlag számítása a nappali órák alapján történt (7 és 19 órák közötti időtartamra vonatkozik). Egység: µg/m 3. 3. táblázat Az átlagos PM 10 -koncentrációk a metróban a pálya és az alagút falának mosása előtt és után Munkanap 7 19 h -ig Szombat 7 19 h -ig Vasárnap 7 19 h -ig Előtt/után Átlag Minimális Maximális Az órák száma előtt 469 212 722 257 után 409 246 527 39 előtt 370 59 597 65 után 347 70 496 36 előtt 302 67 467 65 után 253 38 398 39 Értékelés Néhány rövidebb mérési kampányt végeztek a stockholmi metróban. Az egyes állomásokra a különböző szellőzési rendszerek és az eltérő vonatforgalom miatt eltérő eredmények várhatók. A 4. táblázat a TSP-t adja meg Stockholm különböző metróállomásain (1990). A mért koncentrációk 122 és 463 µg/m 3 értékek között változtak. Az 1983-ban végzett PMmérések valamivel nagyobb értéket adtak, mint a 2000-ben ugyanott végzett mérések (ez várható, mivel 1983-ban a TSP-t mérték, amely a PM 10 - nél nagyobb átmérőjű szemcséket is tartalmazza). Az 1997-ben végzett mérések szerint a stockholmi metróállomásokon a koncentráció 220 és 440 µg/m 3 között volt. Ez esetben a szemcsék aerodinamikai átmérője kisebb volt 2 µm-nél, a mintákat délután három órán keresztül gyűjtötték.

4. táblázat A szemcsés anyag koncentrációjának összehasonlítása a stockholmi és a londoni metró különböző állomásain Város A mérés helye és ideje PM-koncentráció (µg/m 3 ) Átlag ± szórás (időszak) Stockholm Stockholm Stockholm Stockholm Mariatorget (2000) 3 méterrel a peron felett Mariatorget (1983) 3 méterrel a peron felett Rådhuset (1983) 3 méterrel a peron felett Odenplan (1983) 3 méterrel a peron felett 357 ± 185 (munkanap) 267 ± 147 (munkanap) 199 ± 104 (munkanap) 148 ± 82 (hétvége) Szemcseméret PM 10 PM 10 PM 2,5 PM 2,5 463 (24 órás átlag) TSP 122 ± 6 (24 órás átlag) TSP 272 ± 44 (24 órás átlag) TSP Stockholm Mariatorget peron 250 (3 óra, szűrő) 440 (3 óra, szűrő)) Stockholm Medborgarplatsen peron 220 (3 óra, szűrő) 240 (3 óra, szűrő) PM 2 PM 2 Stockholm Västra Skogen peron <200 (3 óra, szűrő) PM 2 szerelvényon belüli és a peronon kapott expozíció keveréke (1996) Picadilly vonal, a szerelvényen belüli és a peronon kapott expozíció keveréke 1995/1996 Picadilly vonal, a szerelvény belsejében Victoria vonal, a szerelvény belsejében Northern vonal, a szerelvény belsejében Circle vonal, a szerelvény belsejében Central vonal, a szerelvény belsejében Bakerloo vonal, a szerelvény belsejében Jubilee vonal, a szerelvény belsejében 246 ± 52 (8 órás expozíció) 668 ± 103 (8 órás expozíció) 895 ± 55 709 ±43 820 (3 óra) max.: 1450; min.: 20 870 (3 óra) max.: 1220; min.: 520 1120 (3óra) max.: 1610; min.: 300 500 (3 óra) max.: 1110; min.: 270 770 (3 óra) max.: 1350; min.: 140 855 (3óra) max.: 1190; min.: 360 630 (3 óra) max.: 860; min.: 360 PM 2,5 TSP PM 5 PM 5

Priest 1998-as mérései szerint a londoni metró vonalain lebegő részecskék -nek megfelelő koncentrációja 500 és 1120 µg/m 3 között van. A méréseket a szerelvények belsejében végezték, ezért közvetlenül nem hasonlíthatók össze a stockholmi mérésekkel, azonban azt jelzik, hogy a londoni metróban a PM-koncentráció sokkal nagyobb, mint a stockholmiban. A becslések szerint a nemdohányzó utasok napi PMexpozíciójának 70%-a a metrón való utazásból ered. Hasonló következtetésre jutottak más kutatók is a londoni metróról a PM 2,5 - és TSPmérések alapján. A Stockholmban végzett mérések alapján nem lehet megállapítani a részecskék eredetét. Megállapítható azonban, hogy a felszíni közlekedésből eredő kipufogógázok vagy egyéb források nem számottevő forrásai a metró levegőjében talált szemcsés anyagnak, mivel a metróban mért koncentráció többszöröse az utcán mértnek. Ezenfelül a kipufogógázok jelenlétét a szén-monoxid-mérések is jelezték volna. A PM 10 és a CO közepes aránya 0,7 (g PM 10 / g CO) a metróban és 0,03 az utcán. Stockholm város Környezet- és Egészségvédelmi Hivatala 1982-ben néhány metróállomáson mérte a CO, a korom és néhány fém koncentrációját. A CO-mérések arra utaltak, hogy a kipufogógázok a szellőzőrendszeren keresztül hatással lehetnek a metró levegőjére. Néhány vegyület koncentrációja nagyobb volt a metróban, mint az utcán. 1999-ben végzett mérések szerint a szemcsék fele jelentős mértékben tartalmazott Fe/Si-t, amelynek vastartalma átlagosan 23% volt. Viszonylag jelentős mennyiségben találtak rezet és mangánt. Az egészségkárosító hatások becslésénél fontos szerepe van a szemcsék méretének és kémiai összetételének. A londoni metróban a részecskék többségének aerodinamikai átmérője kisebb, mint 2,2 µm, és 23%-uk szubmikroszkópikus. E részecskék nagy része a felső légutakban rakódik le. A kémiai analízis kimutatta, hogy e részecskék jelentős mértékben tartalmaznak vasat. A metró levegőjének minőségére vonatkozóan nincsenek egészségügyi határértékek. A mért értékek azonban többszörösen meghaladják a kültéri levegőre vonatkozó határértékeket. Így a kültéri levegőben a PM 10 évi átlagos koncentrációja 2005. december 31. után nem haladhatja meg a 40 µg/m 3 értéket. A napi átlagérték évente legfeljebb 35-ször haladhatja meg az 50 µg/m 3 értéket. A távlati célkitűzés szerint a PM 10 évi átlagos kültéri koncentrációja 15 µg/m 3. Bár ezek az értékek nem vonatkoznak a beltérre vagy a metróalagútra, az összehasonlításhoz jó alapot szolgáltathatnak.

A részecskék felületén elhelyezkedő vas gyulladásos reakciókat képes kiváltani. Számos nyomelem biológiailag aktív, lerakódva a tüdőben sejten belüli folyamatokra képes hatást gyakorolni. Összeállította: Schultz György) Johansson, Ch.; Johansson, P.-Å.: Particulate matter in the underground of Stockholm. = Atmospheric Environment, 37. k. 1. sz. 2003. p. 3 9. Adams, H. S.; Nieuwenhuijsen, M. J. stb.: Fine particle (PM 2,5 ) personal exposure levels in transport microenvironments,, UK. = The Science of the Total Environment, 279. k. 1. sz. 2001. p. 29 44. Pfeiffer, G. D.; Harrison, R. M.; Lynam, D. R.: Personal exposures to airboone metals in taxi drivers and office workers in 1995 and 1996. = The Science of the Total Environment, 235. k. 3. sz. 1999. p. 253 261.