Liikennemuotojen vertaileminen - Environmental impacts of rail, sea and air traffic

3. ILMANSAASTEET

3.52 Liikennemuotojen vertaileminen

Liikennemuotojen vertailun helpottamiseksi voidaan laskea päästöjen tai tarpeellisen energian määrä liikennesuoritetta kohti. Päästökertoimet lasketaan erikseen henkilö- ja tavaraliikenteelle. Jos on tarkoitus verrata liikennemuotojen tehokkuutta kansantalouden kannalta, lasketaan luvut koko maata koskevista liikennetilastoista. Kun tarkoituksena on vertailla jonkin todellisen matkan aiheuttamia päästöjä eri liikennevälineillä, lasketaan todelliset päästöt tarkempien tietojen perusteella.

Ruotsissa on laskettu kunkin liikennemuodon tarvitseman energian ja sen tuottamat päästöt kuljettua henkilökilometriä kohti. Kertoimet on laskettu erikseen lyhyille ja pitkille matkoille. Ne on esitetty taulukoissa 39 ja 40. Päästökertoimien vaihtelu matkustajamäärän mukaan on esitetty kuvassa 34.

Tavaraliikenteen ekvivalentit päästökertoimet on laskettu vain pitkille matkoille (taulukko 41).

(Hammarström 1988).

Taulukko 39. Pitkät henkilöliikenteen matkat Päästökertoimet (g/henkilökilometri) ja energiakertoi- met (kWh/henkilökilometri) liikennevälineen keskimääräiselle kuormitukselle. (Hammarström 1988).

Ajoneuvo HC CO NOx energia

henkilöauto, AIO 0,60 4,6 1,1 0,40

henkilöauto, kat 0,10 0,38 0,32 0,40

linja-auto

öljyturbiinilla) 6,2-10"8 0,019 0,17 0,31

lentokone, F-28, 330 km 1,5 1,8 1,3 U

lentokone, DC-9-41 502 km

0,11 0,45 0,98 1,0

Taulukko 40. Lyhyet henkilöliikenteen matkat Päästökertoimet (g/henkilökilometri) ja energiakertoi- met (kWh/henkilökilometri) liikennevälineen keskimääräiselle kuormitukselle. (Hammarström 1988).

Ajoneuvo HC CO NOx energia

henkilöauto, AIO 2,5 32 1,5 0,60

henkilöauto, kat 0,77 9,0 0,63 0,60

linja-auto 0,15 0,26 1,3 0,25

juna (sähkö tuotettu

vesivoimalla) 0 0 0 0,13

juna (sähkö tuotettu

öljyturbiinilla) 5,6-10™8 0,017 0,15 0,37

Metro (sähkö tuotettu

vesivoimalla) 0 0 0 0,13

Metro (sähkö tuotettu

öljyturbiinilla) 6,5-10"8 0,020 0,17 0,36

Taulukko 41. Tavarakuljetukset Päästökertoimet (g/tonnikilometri) ja energiakertoimet (kWh/tonni- kilometri) keskimääräiselle kuormalle. (Hammarström 1988).

Ajoneuvo HC CO NO, energia

Rekka-auto ja perävaunu,

kaukoliikenne 0,069 0,34 1,2 0,26

Tavarajuna (sähkö tuotettu

vesivoimalla) 0 0 0 0,084

Tavarajuna (sähkö tuotettu

öljyturbiinilla) 4,8.10"8 0,014 0,13 0,24

Laiva, rannikkoliikenne Yhdistetty tavarakuljetus,

0,045 0,070 0,35 0,13

10 % autolla, (vesisähkö) Yhdistetty tavarakuljetus,

0,023 0,079 0,26 0,17

10 % autolla, (öljysähkö) 0,023 0,098 0,44 0,38

NC-UTSLÄPP FÖR FRAMORIVNING

Kuva 34. HC-, CO- ja NOx-päästöt pitkämatkaiselle liikenteelle vasemmalla ja lyhytmatkaiselle liikenteelle oikealla Raideliikenteen oletetaan käyttävän öljyturbiinilla tuotettua energiaa. Liikenne

välineen keskimääräinen kuormitus on rengastettu.

4. MUITA HAITTOJA Raideliikenteen tärinä Tärinän määritelmä 4.1

4.11

Maatärinä käsitetään maanpinnan aaltoliikeeksi, joka aiheutuu seismisten aaltojen etenemisestä.

Kun jokin häiriö aiheuttaa maahan tai kallioon jännitysaallon, se saa aikaan hiukkasissa väliaineen siirtymistä eli tärinää. Kun maahiukkasten muodonmuutoksia tarkastellaan pystysuorassa suunnas

sa, voidaan tärinän intensiteetti mitata joko maahiukkasten siirtymänä A [m], nopeutena v [m/s]

tai kiihtyvyytenä a [m/s2]. Toisinaan tärinän voimakkuus ilmoitetaan myös desibeleinä. (Helsingin kaupunki 1985, Kettunen 1990).

4.12 Tärinän syntyminen

Rataan kohdistuu junan painon aikaansaama ns. staattinen kuorma, joka aiheuttaa junan alle ja sivuille jännityskentän. Staattisen jännityskentän suuruuteen vaikuttavat mm. junan painon jakauma, akselien sijoittuminen ja kiskon ja ratapölkyn kuormanjako-ominaisuudet. Pyörien liikkuessa kiskoilla pyörien epäsäännöllinen muoto ja radan epätasaisuudet saavat aikaan muutoksia pyörä- /kisko-voimissa eli ns. dynaamisen kuorman. Dynaaminen kuorma on tärinän pääasiallinen aiheuttaja. (Törnqvist, Aaltonen 1990, Frederick 1987).

Syntyvien värähtelyjen taajuuksiin vaikuttavat toisaalta junan nopeus ja radassa olevien epä

tasaisuuksien esiintymistiheys ja toisaalta juna/rata-systeemin dynaamiset ominaisuudet (systee

min ominaistaajuudet). Jos junan nopeudesta ja epätasaisuuksista aiheutuvan värähtelyn taajuus sattuu olemaan sama kuin jokin juna/rata-systeemin ominaistaajuus, syntyy erityisen voimakasta värähtelyä. Voimakasta värähtelyä syntyy myös, jos jompikumpi edellämainituista värähtelytyy- peistä on taajuudeltaan sama kuin tiheys, jolla juna ylittää ratapölkkyjä. Värähtely on tällöin voimakkaimmillaan kyseisellä nopeudella ja pienenee jälleen junan nopeuden kasvaessa. Tärinä ei siis välttämättä kasva koko ajan nopeuden kasvaessa. (Frederick 1987).

4.13 Tärinän eteneminen

Tärinä leviää maapohjassa pääasiassa kolmena eri jännitysaaltotyyppinä (kuva 35):

- puristusaalto (P-aalto) - leikkausaalto (S-aalto)

- Rayleigh-aalto (R-aalto). (Törnqvist, Aaltonen 1990).

Puristus- ja leikkausaallot ovat ns. runkoaaltoja. Puristusaalto leviää maapohjan kimmomoduu- lista ja tiheydestä riippuvalla nopeudella palloaaltona, jonka suunta on tärinälähteestä poispäin.

Leikkausaallon nopeus riippuu samoista tekijöistä, mutta on hitaampi kuin puristusaallon

etenemisnopeus. Molempien aaltotyyppien amplitudi pienenee geometrisen leviämisen vaikutuk

sesta etäisyyden toisen potenssin mukaan. Geometrisen leviämisen lisäksi jännitysaaltoihin vaikuttaa materiaalivaimennus, jonka mekanismi on monimutkainen. Materiaalivaimennus vaikuttaa etenkin korkeataajuiseen värähtelyyn. (Törnqvist, Aaltonen 1990, Frederick 1987).

Kuva 35. Partikkelien liikeet paine-, leikkaus- ja R-aalloilla. (Helsingin kaupunki 1985).

Rayleigh-aalto on paine- ja leikkausaaltojen yhdistelmä (Jokinen 1985). Se on pinta-aalto ja leviää noin 0,9-kertaisella nopeudella verrattuna leikkausaaltoon. R-aallon etenemisnopeus on varsin hidas. Sille on mitattu arvoja 35 m/s (126 km/h). Junan edetessä tätä suuremmalla nopeudella R-aallon leviäminen muistuttaa veneen jättämää aaltorintamaa. Pinta-aallon geometri

nen vaimeneminen on runkoaaltoja pienempi, minkä vuoksi R-aalto on kauempana radasta tärinän kannalta merkittävin aaltotyyppL Puristus- ja leikkausaallot taas ovat huomattavimpia maanalaisen raideliikenteen aiheuttamassa tärinässä. Värähtelyn etenemisnopeuteen vaikuttaa myös sen taajuus.

Korkeataajuinen värähtely vaimenee ja sen aallonpituus pienenee nopeammin kuin matalataajui- nen. Vapaassa maastossa noin 100 m päässä radasta aiheuttavat tärinää enimmäkseen matalataa- juiset Rayleigh-aalloL (Törnqvist, Aaltonen 1990, Frederick 1987).

Tärinän vaikutuksia arvioitaessa joudutaan ratkaisemaan monimutkainen lähde- kulkutie-vastaan- ottajasysteemi. Edetessään maapohjassa kaikki aaltotyypit kohtaavat enemmän tai vähemmän selviä rajapintoja ja esteitä, joissa tapahtuu aaltoliikkeen taittumista ja heijastumista sekä aaltoliikkeiden yhdistymistä ja muuttumista toisiksi aaltomuodoiksi. Tärinän kohteen, esimerkiksi talon, kokemat värähtelyt taas riippuvat maapohjan, perustusten ja ylärakenteen muodostaman systeemin moni

mutkaisesta dynaamisesta käyttäytymisestä. Tärinän vaikutusta on yritetty arvioida niin analyyttisillä, diagnostisilla kuin empiirisilläkin malleilla, mutta yleispätevää ratkaisua ei ole toistaiseksi löydetty.

(Törnqvist, Aaltonen 1990).

4.14 Tärinän vaimentaminen

Tärinän vaimentaminen voidaan jakaa aktiiviseen ja passiiviseen vaimentamiseen. Aktiivinen vaimennus voidaan tehdä junakalustoon ja rataan kohdistuvin toimenpitein. Passiivista vaimenta

mista ovat tärinän etenemiseen välimaastossa kohdistuvat toimenpiteet ja tärinältä suojattavassa kohteessa tehtävät toimenpiteet. (Törnqvist, Aaltonen 1990).

Metrojen aiheuttamaa tärinää ja siitä johtuvaa sekundääristä melua (tärinän aikaansaamaa melua) voidaan pienentää kiinnittämällä kiskot allaolevaan rakenteeseen joustavasti. Toinen mahdollisuus on tehdä radan ylärakenne sellaiseksi, että se absorboi värähtelyjä tai estää niiden siirtymisen alempiin rakennekerroksiin. Raiteiden hiominen tasaisiksi ja pyörien profiilin oikaiseminen auttavat myös vähentämään värähtelyä (kuva 36). (Forschungs- und Versuchsamt... 1989).

f i

£X

Dcdeurende durch Gkitcn encugic Rodvstcllcn - obgcnuuK Rödo Kdne Flachsiellen - abgcnumc Rader

Keine Rachstellen • neu profilbertchrtflie Ivilder Gfundpegel

o «15 no *» *ooo hequenz Hz

Kuva 36. Nopeudella 60 km/h ohikulkevan junan aiheuttama tärinä radan vieressä olevan talon 1.

kerroksessa, kun pyörien kunto vaihtelee juuri oikaistuista pahoin kuluneisiin. (Frederick 1987).

Raskaan rautatieliikenteen tärinän vähentäminen on vaikeampaa, koska radoilla liikkuu myös painavia tavarajunia ja radat on usein rakennettu maaperälle, jossa värähtelyt etenevät hyvin.

Rautatieliikenteessä pitäisi pystyä vähentämään matalataajuista (alle 40 Hz) värähtelyä, joka etenee pitkin maanpintaa Rayleigh-aaltoina. Täydellistä ratkaisua taajuudeltaan 10 - 35 Hz värähtelyjen vaimentamiseen ei ole vielä löydetty. Englannissa on tehty kokeita, joissa radan alempiin rakenne

kerroksiin tehdyn pehmeän vaimennusmaton avulla on pystytty vähentämään alle 20 Hz värähtely- taajuuksia. Deutsche Bundesbahn on saanut samanlaisia tuloksia kokeestaan, jossa betonilla lujitetun rakennekerroksen päällä oli kova vaimennusmatto. (Forschungs- und Versuchsamt...

1989).

Taulukossa 42 on englantilaisten (Wilson et ai 1983) esittämiä keinoja värähtelyjen vähentämiseksi sekä arvioita niiden tehokkuudesta.

Taulukko 42. Toimenpiteitä tärinän ja melun vähentämiseksi*. (Wilson et ai 1983).

Toimenpide Tehokkuus

1. Telin resonanssin ja jousittamattoman massan pienentäminen

2. Kiskojen hiominen ja pyörien oikaisu

3. Liukuhavaitsimet (Slip-slide detectors) 4. Kelluvat laatat

5. Vaimennusmatot (Ballast mats) 6. Kaivannot ja maanalaiset esteet

7. Kimmoisasti tuetut ratapölkyt

8. Vaimennetut pyörät

9. Erityisen raskaat tunnelirakenteet 10. Tunnelin rakentaminen syvemmälle.

10 - 15 dB vaimennus värähtelyssä.

Epätasaiset kiskot ja pyörät - etenkin poimuiset kiskot ja kulumalla litistyneet pyörät - voivat lisätä melua ja värähtelyä 10 - 15 dB.

Teleihin asennetut liukuhavaitsimet es

tävät kulumien syntymisen pyöriin.

Hyvin tehokkaita melun ja tärinän vä

hentämisessä taajuuksilla, jotka ovat korkeampia kuin kelluvan laatan pysty

suora resonanssi.

Voivat olla tehokkaita yli 30 - 40 Hz taajuuksilla.

Kaivannot eivät ole käytännöllisiä maan

alaisessa raideliikenteessä, mutta niiden tehokkuudesta vapaassa maastossa olevalla radalla on saatu lupaavia tuloksia.

Kimmoisasti tuettujen ratapölkkyjen on osoitettu olevan tehokkaita taajuusalu

eella 15 - 50 Hz.

Vaimennetut pyörät voivat vähentää melua taajuuksilla 50 - 60 Hz.

Mitä raskaampi tunneli on, sitä mata

lampaa on syntyvä värähtely.

* Melu tarkoittaa tässä taulukossa maan ja rakenteiden kautta johtuvan tärinän aiheuttamaa sekundääristä melua (ground-borne sound and vibration).

Törnqvist ja Aaltonen (1990) ovat puolestaan selvityksessään löytäneet kirjallisuudesta seuraavia keinoja, joilla voidaan pienentää raideliikenteen aiheuttamaa tärinää:

- epäkeskovoimia aiheuttavien tekijöiden poistaminen kalustosta

- radan epäjatkuvuuskohtien vaikutuksen pienentäminen: radan epätasaisuudet, kiskon jatkokset, vaihteet, risteykset jne.

- tukikerroksen kasvattaminen

DB:n koe, jossa 6 dB:n parannus aikaansaatiin taajuusalueella < 10 Hz , kun tuki- kerrosta paksunnettiin 30 cm:stä 73 cm:in

— SNFC:n koe: 20 dB:n parannus tukikerroksen kasvattamisella 20 cm:stä 80 cm:in - välilevyn korvaaminen joustavammalla

— normaalilaatat eivät toimi taajuusalueella 2...150 Hz

ääriesimerkkinä "Cologne egg"; tärinän pienentyminen 6 dB - kimmoisan levyn lisääminen ratapölkyn ja tukikerroksen väliin

8 dB:n pienentyminen taajuusalueella 25...90 Hz lisäämällä 15 mm paksuinen

kumitettu korkki puupölkyn alle - vaimenninmatot tukikerroksen alle

esim. tunnelien sisääntulot

eivät välttämättä toimi < 40 Hz taajuusalueella

6 dB:n vaimennuksia havaittu taajusalueella 50...150 Hz, 10...15 dB, kun taajuus 1000 Hz

- tukikerrokseton rakenne

— betonilaatta löyhän kerroksen päällä saattaa vähentää värähtelyjä

mahdollista yhdistää vaimentimien kanssa, jolloin tapauskohtaisesti vaihtelevaa värähtelyn pienentymistä on havaittu

- uiva ratarakenne

- syvät avoimet kaivannot radan vieressä

- impedanssiltaan (jäykkyydeltään) perusmaasta poikkeavat levymäiset rakenteet maassa radan vierellä (betoniseinämät, bentoniittiseinämät).

4.15 Tärinän vaikutus ihmisiin

Liikenteen tärinän aiheuttamat häiriöt ovat harvinaisempia kuin melun aiheuttamat Tärinästä tehdyt valitukset ovat kuitenkin lisääntymässä. Liikenteen tärinän vaikutuksia arvioitaessa on olennaista tietää, ovatko värähtelyt sen taajuisia, että ne voivat saada aikaan värähtelyjä raken

nuksissa ja siten häiritä ihmisiä. Rakennusten kaikilla rakenneosilla on tietty ominaistaajuus. Jos rakenneosat ovat alttiina yhtäjaksoiselle tärinälle, jonka taajuus on sama kuin niiden ominaistaa

juus, alkavat ne värähdellä tällä taajuudella (ns. ominaishuojunta). Yksittäiset tärähdykset eivät sen sijaan saa rakenneosia värähtelemään ominaistaajuudellaan. Liikenteen aiheuttama tärinä ei saa kokonaisia rakennuksia värähtelemään, mutta kylläkin niiden osia, kuten ikkunoita ja välipohjia.

Useissa mittauksissa on todettu välipohjien ja laattojen ominaistaajuuden olevan 10 ja 30 Hz välillä. 150 mm paksun ja 5 x 5 m suuruisen betonilattian ominaistaajuus on 20 ja 30 Hz välillä.

Rakennusten kannattimien ominaistaajuus on todennäköisesti 5 ja 50 Hz välillä. (Forschungs- und Versuchsamt.. 1982).

Ihminen havaitsee erittäin hyvin tärinän ja tunnistaa pienetkin maan liikahdukset Ihmisen kyky tajuta tärinää vaihtelee taajuuden mukaan. Ihmisten havaitsemiskynnys on tutkimusten mukaan taajuusalueella 10 - 100 Hz 0,1 - 0,3 mm/s ja epämiellyttävä taso noin 1 mm/s. Häiriön määrä vaihtelee muun muassa yksilön suhtautumisen, tärinän ajankohdan ja pysyvyyden mukaan. Tärinän aiheuttama epämukavuus voi ilmetä nukahtamis-, nukkumis- ja keskittymisvaikeuksina sekä yleisenä väsymyksenä. Yleinen epämiellyttävyyden tunne sekä pelko siitä, että terveys tai omaisuus vahingoittuu, ovat myös tavallisia seurauksia. (Jokinen 1985, Kettunen 1990).

Tärinän vaikutusta kuvataan sen voimakkuuden mukaan esimerkiksi asteikolla ei havaittava, juuri havaittava, hyvin havaittava, häiritsevä, epämiellyttävä ja kivulias. Vaikutusta ihmisiin kuvataan myös sellaisilla ilmaisuilla kuin vähentynyt mukavuus ja väsymisen aiheuttama työtehon vähe

neminen. Kansainvälisessä standardissa ISO 2631 on esitetty työtehon rajakäyrät erilaisilla taajuuden ja kiihtyvyyden arvoilla (kuva 37). Kuvasta nähdään, että ihminen reagoi herkimmin taajuuksiin 4 ja 8 Hz välillä. (Forschungs- und VersuchsamL.. 1989).

—^— « Froqu«nz bzw. MitloHroquen» des Te<zoklevbendcs.

Kuva 37. Rajakäyrät, jotka kertovat kuinka pitkään ihminen kestää tietyn taajuista ja voimakkaista (mittana kiihtyvyys) tärinää teollisuustyössä ilman että työteho vähenee väsymisen vuoksi.

(Forschungs- und VersuchsamL.. 1989).

Tärinän häiriövaikutuksen mittaamiseen on kehitetty myös laskennallisia lukuja (Forschungs- und VersuchsamL.. 1989). Häiriöön vaikuttavat värähtelyn taajuus ja voimakkuus sekä sen kesto ja yhtäjaksoisuus. Yksi käytetty mittaluku on KB, joka lasketaan seuraavan kaavan mukaan:

KB = 0,13 v f--- , v 1 + (f/5,6)2

jossa KB on mittaluku, jolla arvioidaan tärinän häiritsevää vaikutusta, v on värähtelynopeuden suurin arvo [mm/s] ja

f on taajuus [Hz],

Lukua KB voidaan käyttää niin pysty- kuin vaakasuorienkin värähtelyjen häiritsevyyden arvioimi

seen. Se pätee sekä seisoviin että istuviin ihmisiin.

KB:n arvo vastaa suunnilleen toisen käytetyn mittaluvun K arvoa. K:lle on ehdotettu seuraavaa häiritsevyysasteikkoa:

K = 0,1 havaittavuusraja

K = 1 voidaan sallia teollisuudessa jatkuvana tasona K = 10 sallittu vain lyhyitä aikoja

K = 100 ylin sallittu raja ihmisille, joiden herkkyys on keskimääräinen.

Kuvassa 38 on esitetty käyrät, joilla KB on vakio taajuuden ja pystysuoran värähtelynopeuden erilaisilla arvopareilla. Kuvaan on merkitty myös mitattuja raideliikenteen aiheuttamia värähtely

tasoja. Näiden mittausten mukaan häiriötä esiintyy niin yöllä kuin päivälläkin vasta, kun KB- arvo on suurempi kuin 0,6.

Vertikale Schw1ngiingspcgcl auf den Dcckcn gcmcsscn vQ - S . 1CT5 mm/s

65 --- ^—--- --- ---

---2 4 8 16 31.5 63 125 250 Hz

F rcqucnz

Kuva 38. KB:n vakiokäyrät Kirjaimet osoittavat raideliikenteen aiheuttamia rakennuksissa mitattuja värähtelyjä. Ympyröidyissä tapauksissa tärinä on ollut häiritsevän voimakasta. (Forschungs- und VersuchsamL. 1989).

Kansainvälisen rautatieliiton tutkimustoimisto on teettänyt Southamptonin yliopistolla tutkimuksen raideliikenteen aiheuttaman tärinän vaikutuksesta ihmisiin. Tutkimuksessa 40 koehenkilöä altistet

tiin 8 - 27 s pituisille värähtelyjaksoille, joiden taajuus ja voimakkuus vastasivat mitattuja junien

aiheuttamia värähtelyjä. Koehenkilöiden subjektiivista häiritsevyysasteikkoa vastasi parhaiten seuraavalla kaavalla laskettu "tärinäannos":

(J a4(t)dt]l/4,

jossa T = altistusaika

a = pystysuora värähtelykiihtyvyys ISO 2631 mukaisesti määrä tettynä.

Tällä kaavalla voidaan laskea esimerkiksi junan ohiajon aiheuttama värähtelyannos. Peräkkäisten tärinäjaksojen aiheuttama tärinäannos saadaan laskemalla yksittäisten jaksojen annokset yhteen, kun ne on ensin korotettu potenssiin neljä.

Saksassa, Kölnissä tehdyt raitiovaunujen aiheuttaman tärinän mittaukset ja kyselytutkimus osoittivat, että ihmiset pitivät raitiovaunujen häiritsevimpänä vaikutuksena melua. Reaktiot tärinään olivat hyvin vaihtelevia. Tehdyssä analyysissä havaitsemiseen liittyvät tekijät sekä asumismukavuus ja melutilanne kyseisellä alueella selittivät koettua häiriötä enemmän kuin itse tärinän ominaisuu

det Tutkimuksen perusteella päädyttiin suosittamaan tärinän raja-arvoksi 0,5 KB saksalaisten normien (DIN 4150) mukaan määritettynä. Tällä arvolla suurin osa erittäin herkistäkin ihmisistä oli tyytyväisiä, kun tärinä oli usein toistuvaa mutta lyhytkestoista.

(Forschungs- und Versuchsamt.. 1989).

Ihmiset tuntuvat olevan herkempiä rakenteiden tärinästä aiheutuvalle sekundääriselle melulle (ns.

runkoääni) kuin tavalliselle melulle. Lontoon liikennelaitos (London Transport) on todennut, että yleisön valituksia on odotettavissa, jos maanalaisten aiheuttama melutaso nousee yli 40 dB(A):n.

(Bovey 1983). Helsingin metron aiheuttamasta runkoäänestäkin on tehty joitakin valituksia.

Kalliolle perustetuissa taloissa voi hiljaisena aikana kuulua metron kiihdytyksen ja jarrutuksen aiheuttama korkea ääni. Äänitasot ovat kuitenkin niin alhaisia, ettei niitä voida todeta melumitta- rilla. (Jussila 1991).

4.16 Tärinän vaikutus rakennuksiin

Useiden havaintojen mukaan ihmiset pitävät tärinää sietämättömänä ja vaarallisena jo sellaisilla voimakkuuksilla, jotka eivät pysty vahingoittamaan rakennuksia Eri maissa rakennuksille vahingol

lisena pidetty heilahdusnopeus vaihtelee 2-51 mm/s. Raideliikenteen aiheuttama heilahdus- nopeus on 25 m päässä radasta tavallisesti pienempi kuin 1 mm/s. Tärinä on usein rakennuksen ylemmissä kerroksissa voimakkaampaa kuin perustuksissa (kuva 39). Sellaisia tapauksia, joissa liikenteen aiheuttama tärinä on yksinään vaurioittanut rakennusta, ei ole juurikaan todettu.

Yleensä vaurioiden pääasiallinen aiheuttaja on jokin muu tekijä, kuten perustusten painuminen tai

lähellä tehdyt paalutus- ja räjäytystyöt (Frederick 1987, Forschungs- und Versuchsamt.. 1989).

Rakennusvahinkojen ongelmat esiintyvät etupäässä maanrakennustöiden yhteydessä, ja useimmat ohjearvot ja tutkimukset koskevat tällaisia tärinätapauksia. Yleisesti ollaan sitä mieltä, että kun liikenne on jatkuvaa, pitää annettavien ohjearvojen olla alhaisempia kuin lyhytaikaisen maaraken

nuksen arvot Taulukossa 43 on esitetty räjäytystöiden yhteydessä käytettyjä heilahdusnopeuden vertikaalikomponentin ohjearvoja erilaisella maaperällä ja perustamistavalla. Taulukon arvot ovat Suomessa valitsevan käytännön mukaiset täydennettynä ruotsalaisen Nitro Consultin käyttämillä arvoilla. (Helsingin kaupunki 1985).

Taulukko 43. Räjäytystöissä käytetyt heilahdusnopeuden ohjearvot (Helsingin kaupunki 1985).

Rakentamistapa Heilahdusnopeus [mm/s]

Suomi Nitro Consult

Teräsbetonirakenteet kovalla kalliolla 150

Kalliolle perustettu rakennus Normaali asuinrakennus pehmeillä

50 50

maalajeilla ja hiekalla

Kalliota pehmeämpi maa, perustukset

- pohjaveden pinnan yläpuolella 35

- pohjaveden pinnan alapuolella 18

Tietyt kevytbetoniset rakennukset 10

Ausbreitung von Boden «us sowie innerhalb der Gebäude, 6 * 5 . 10’^ m/s

Kuva 39. Keskimääräinen värähtelytaso maaperässä, perustuksissa ja katolla. (Forschungs- und VersuchsamL.. 1989).

4.2 Ilmaliikenteen jäänesto 4-21 Lentokoneet

Jäänmuodostuksen estämiseksi lentokoneet ruiskutetaan lämpimällä liuoksella, jossa on vettä ja glykolia. Glykoliliuoksen vahvuus on 10 - 45 %. DC-9 tyyppisen koneen jäänestoon kuluu kerralla noin 60 -80 litraa glykolia. Helsinki-Vantaan lentokentällä glykolin vuotuiset käyttömää

rät ovat 500 000 - 700 000 litraa Ruotsissa käytetään talven aikana noin 200 tonnia puhdasta glykolia (Luftfartsverket 1990, Jouttijärvi 1990a).

Lentokoneiden jäänestoon käytettävät glykolit eivät ole ympäristölle vaarallisia, mutta ne lisäävät biologista hapenkulutusta (tonni glykolia kuluttaa noin 1,7 tonnia happea). Pintavesistöissä lisääntynyt hapenkulutus voi johtaa hapen loppumiseen lähellä pohjaa olevissa vesikerroksissa, jolloin pohjaeläimet saattavat kuolla. Hapen puute saa yleensä myös pohjaan sedimentoituneen fosforin liukenemaan veteen, jolloin vesistö rehevöityy edelleen. (Luftfartsverket 1990).

4.22 Kiitoradat

Kiitoratojen sulattamiseen käytetään enimmäkseen ureaa, joka levitetään radalle rakeina. Ureaa levitetään olosuhteista riippuen 20 - 40 g/m2. Talvikaudella 1988 - 89 käytettiin Helsinki- Vantaan lentokentällä ureaa noin 276 tonnia ja talvikautena 1987 - 88 vielä 9 % enemmän.

Tukholma-Arlandan lentokentällä käytetään vuosittain 100 - 200 tonnia ureaa talven olosuhteiden mukaan. Sadan tonnin ureamäärä vastaa noin 50 tonnin typpikuormaa. Keski-Euroopassa käytetään kiitoratojen sulattamiseen rakeisen urean ohella glykoleja ja isopropanolia. (Jouttijärvi 1990a).

Urea on lannoite, josta noin puolet on typpeä. Luonnossa bakteerit hajoittavat urean ammoniakiksi ja hiilidioksidiksi. Ammonium-ionit reagoivat veden kanssa, jolloin vesi muuttuu emäksiseksi, mutta neutraloituu taas, kun ammoniumatomit hapettuvat nitraatiksi Tämä reaktio, nitrifikaatio kuluttaa paljon happea, noin 2,3 tonnia yhtä ureatonnia kohti. Nitrifikaation jälkeen tapahtuu vielä denitrifikaatio, jossa syntyy typpikaasua. Denitrifikaatio nostaa veden pH-arvoa. Seisovassa vedessä reaktiot kumoavat toisensa, mutta juoksevissa vesiuomissa on voitu havaita veden pH-arvon nousevan paljon ureaa käyttävien lentokenttien lähistössä, laskevan hieman alempana vesistössä ja neutralisoitavan kauempana. (Luftfartsverket 1990).

4.23 Jäänestokemikaalicn haittojen estäminen

Jäänestokemikaalien haittojen estämisessä on 80-luvulla ollut esillä kaksi eri ajatustapaa Toisaalla on ajateltu jäänestomenetelmien kehittämisen kemikaaleja säästäviksi riittävän. Toisaalla ajatellaan, että pienetkin määrät jäänestokemikaaleja on kerättävä ja käsiteltävä.

Jäänestokemikaalit voidaan puhdistaa vedestä biologisesti. Urea hajoitetaan ammoniakiksi ja nitrifioidaan. Kerättyä glykolia voidaan käyttää denitrifikaatiossa muuttamaan nitraatti typpi

kaasuksi Ongelmana on, että kentältä kertyvien glykoli- ja ureamäärien suhde ei ole sama kuin em. reaktiossa tarvittava ainemäärien suhde; glykolia kertyy lentokoneiden jäänestosta liian vähän.

Kertyviä kemikaalimääriä voi tasapainottaa käyttämällä myös kiitoratojen jäänestoon glykolia.

Lentokentältä kerättyä glykolia voidaan käyttää hyväksi myös kunnallisessa jätevedenpuhdista

mossa. Näin tehdään esimerkiksi Ruotsissa Norrköpingissä. Urean käsittelyprosessit ovat periaat

teessa hyvin tunnettuja, mutta kokemuksia urean puhdistamisesta lentokenttien erityisolosuhteissa ei ole. Talvella 1990/91 valmistuu Ruotsiin Visbyhyn kokeilupuhdistamo.

Ruotsin ilmailulaitos on tutkinut erilaisia käytännön mahdollisuuksia käsitellä jäänestokemikaaleja.

Göteborg-Landvetterin lentokentällä käytettiin 80-luvun alkupuolella jäänestosta kerääntyviä vesiä energiametsän kasteluun, mutta hanke ei osoittautunut kannattavaksi.

Jäänestokemikaalien energiasisältö on varsin suuri, joten tulevaisuuden tavoitteena on käyttää niitä hyväksi energian tuotannossa sen sijaan, että niiden puhdistamiseen vedestä käytetään energiaa.

Glykolia voidaan esimerkiksi käyttää kaatopaikoilla biokaasun valmistukseen. Avokaatopaikan sijoittaminen lentokentän viereen lisää kuitenkin onnettomuusriskiä kaatopaikoille kerääntyvien lintujen vuoksi Periaatekaavio lentokentän jäänestokemikaalien keräysjärjestelmästä on esitetty kuvassa 40.

Ruotsin ilmailulaitos on asettanut tavoitteeksi, että kaikilla lentokentillä, joiden urean vuosikulutus on suurempi kuin 50 tonnia vuodessa, on vuoteen 1995 mennessä rakennettu urean talteenottojär

jestelmä. 10 - 50 tonnia ureaa vuodessa kuluttavilla kentillä järjestelmät pitäisi rakentaa vuoteen 2000 mennessä. Uusille kiitoradoille ja kiitoratojen jatkeille talteenottojärjestelmät tulee tehdä heti rakentamisen yhteydessä. Kentillä, joiden jäänestokemikaalien kulutus on alle 10 tonnia vuodessa ja joilta hulevedet johdetaan mereen, saa käyttää vain glykoli- tai asetaattipohjaisia jäänestoaineita.

(Luftfartsverket 1990).

Runway

Tätskikt 10-20 meter utanfor

■ ' barkant

Runwey

Apron Stationsbyggnader

m.m.

Förorenat vatten till reningsanläggning

Omkopplare

Rent vatten

'*/'/*■ '/yA V*'V \V>*.*'•*/

■> "A 'A '.v/v/ •.■•'' V'Vj^.Vv/v.-Vyv/v;" -.v v rjjt-irtte-f «V V: V.- V: V

-«-Kuva 40. Periaatekaavio lentokentän jäänestokemikaalien talteenottojärjestelmästä. (Luftfartsverket 1990).

43.4 Korvaavat jäänestokemikaalit

Ureaa korvaavien jäänestoaineiden kehittely on alkanut vasta viime vuosina. Korvaaville aineille asetetaan tiukat vaatimukset mm. työturvallisuuden ja ympäristönsuojelun suhteen. Englantilainen BP Chemicals on kehittänyt eri vaatimukset täyttävän liukkaudentorjuntakemikaalin ja markkinoi sitä nimellä Clearway 1. Tuote sisältää kaliumasetaatin lisäksi pienen määrän korroosionestoainetta.

Tuote ei ole myrkyllinen, ja kaliumasetaatti hajoaa nopeasti luonnossa bakteeritoiminnan vaikutuk

sesta. Clearway l:n BD07-arvo (biologinen hapenkulutus) on noin 300 mg/g. Clearway l.tä testataan mm. Helsinki-Vantaan ja Oslon lentokentillä. Länsisaksalainen Hoechst AG on myös kehittänyt ureaa korvaavan nestemäisen liukkaudentorjunta-aineen kauppanimeltään Hoechst 1678.

Se sisältää dietyleeniglykolia, propyleeniglykolia ja korroosionestoainetta. Tuotteen BDO?-arvo on 310 mg/g. Se ei ole vahingollista kaloille eikä bakteereille ja hajoaa luonnossa lähes kokonaan.

Molempia tuotteita kehitellään edelleen. (Jouttijärvi 1990a).

Korvaavien liukkaudenestoaineiden käytöstä on saatu myönteisiä kokemuksia, mutta ainakin toistaiseksi niiden käyttöä rajoittaa kallis hinta. Urea maksaa noin markan kilo, Clearway 1 taas 5 markkaa kilolta ja Hoechst 1678 7 markkaa. Lisäksi asianmukaiset nestemäisen kemikaalin levittämislaitteet ovat erittäin kalliita. (Jouttijärvi 1990a).

43. Vesiliikenne

431 Laivojen ja veneiden aallonmuodostus

Laivaväylien varsilla aiheutuu suurten alusten muodostamista peräaalloista haittaa ja vauriota rannoilla. Veneilynkin yhteydessä syntyvä aallokko saattaa aiheuttaa erilaisia haittoja varsinkin rantojen lähellä ja kapeikoissa. Peräaaltojen syntyminen riippuu veneen koosta ja rakenteesta sekä käytetystä nopeudesta Uppoumarunkoisilla, tavallisesti hitailla veneillä syntyvän aallokon voimak

kuus kasvaa nopeuden mukana Liukuvat nopeat veneet synnyttävät suuremman peräaallon al

haisilla nopeuksilla kulkiessaan syvällä. Poikkeuksena ovat ns. "offshore"-veneet, jotka syvän, V- muotoisen pohjansa vuoksi saavat aikaan suuria aaltoja myös nopeasti kulkiessaan. (Ritvanen 1976, Sjöfartsverket 1990).

Uppoumarunkoiset alukset aiheuttavat vesimassaan myös alaspäin ja sivuille paineaaltoja, joista seuraa vasta-aaltoja. Etäisyys pohjaan määrää sen, millainen aallonmuodostus aluksen ympärille syntyy. Laivaväylien läheisyydessä peräaaltojen vaikutuksen on todettu ulottuvan 3-4 metrin syvyyteen. Yhdessä potkurivirtojen imun kanssa tämän on todettu varsinkin kapeilla väylänosilla saattavan pohjalietteen liikkeelle, mikä aiheuttaa kalojen mädin ja kalanpoikasten tuhoutumista sekä kalanpyydysten likaantumista laajalla alueella. Laivaväylien varrella on myös todettu peräaal

In document Environmental impacts of rail, sea and air traffic (sivua 87-0)