3. ILMANSAASTEET
3.1 Pakokaasupäästöjen ympäristövaikutukset
3.11
Haitallisilla päästöillä ilmaan katsotaan olevan paikallisia, alueellisia ja globaaleja vaikutuksia.
Paikallisia vaikutuksia ovat terveyshaitat, näkyvyyden heikkeneminen sekä rakennetun ympäris
tön likaantuminen ja syöpyminen. Päästöistä paikallisten vaikutusten syntymiseen myötävaikutta
vat rikkidioksidi ja haisevat rikkiyhdisteet, typen oksidit, hiilimonoksidi ja partikkelit
Alueellisilla vaikutuksilla tarkoitetaan maanosan, Suomen tapauksessa siis Euroopan alueelta lähtevien päästöjen vaikutusta koko alueeseen tai sen osaan. Alueellisista vaikutuksista merkit
tävin on happamoituminen, jonka pääaiheuttajia ovat rikin ja typen oksidit Myös typen oksidien ja hiilivetyjen muutuntareaktioissa syntyvä otsoni ja hiilivedyt kaukokulkeutuvat ilmakehässä alueellisesti.
Happamoitumisen yhteydessä tärkein käsite on kriittinen kuormitus, jolla tarkoitetaan sellaista rikki, typpi-, otsoni- jne. kuormitusta, jonka luonto pitkällä aikavälillä vaurioitumatta kestää.
Tutkimuksilla ei vielä ole pystytty lopullisesti määrittämään, kuinka suuri on alueellisesti vaihteleva kriittinen kuorma, joka syntyy eri maaperä- ja metsätyyppien sekä erilaisten ilmastollisten olojen jne. yhteisvaikutuksesta. Selvää kuitenkin on, että koko Pohjois-Euroopan samoin kuin alppiseutu
jen maaperän puskurointikyky on hyvin alhainen. Suuruusluokkaa kuvastava käsitys on, että rikkidioksidi- ja typen oksidien laskeumaa tulisi nykyisestä määrästään alentaa Pohjois-Euroopassa 70 %, jotta kriittistä kuormaa ei ylitettäisi
Globaaleja vaikutuksia on liikenteen päästöistä lähinnä hiilidioksidilla, jonka katsotaan aiheutta
van noin puolet kasvihuoneilmiöstä. Välillisesti myös typen oksideilla, hiilivedyillä ja otsonilla on globaaleja vaikutuksia siltä osin kuin ne aiheuttavat kasvillisuusvaurioita ja heikentävät esim.
metsien kykyä yhteyttää ja siten "syödä" hiilidioksidia.
(Lampinen 1990).
Ilman epäpuhtauksista kärsivät eniten havupuut ja muut puuvartiset kasvit sekä niiden rungoilla kasvavat jäkälät Mekanismeja, joilla ilmansaasteet vaikuttavat metsiin, ei vielä tässä vaiheessa täysin tunneta. Metsätuhojen syynä lienee eri saasteiden synenergistinen vaikutus eli kaasumais
ten rikkidioksidin ja typen oksidien yhteisvaikutus, niiden aiheuttama hapan sade ja niistä ja hiilivedyistä valokemiallisen muutunnan seurauksena syntynyt otsoni.
Metsäntutkimuslaitoksen ILME-projektin tuoreimmat tulokset marraskuulta 1989 viittaavat siihen, että Suomen puuston yleinen elinvoimaisuus on ilmansaasteiden eniten vaivaamilla alueilla Kuolan
läheisyydessä ja Etelä-Suomessa heikentynyt Tulokset viittaavat monistressioireisiin, joiden syynä ovat ilmansaasteiden ja happaman laskeuman lisäksi säänvaihtelut Havupuiden neulasilta löydetty viherleväkasvusto on merkki typpilaskeumasta, joka on peräisin liikenteen, teollisuuden ja maatalouden typpipäästöistä.
(Lampinen 1989).
Typpi. Pakokaasujen NOx-päästöistä suurin osa on aluksi typpimonoksidia (NO), joka reagoi ilmassa otsonin (03) kanssa ja muodostaa typpidioksidia (N02). Se voi hapettua edelleen typpihapoksi (HN03), joka voi laskeutua kuivana tai huuhtoutua sateen mukana nitraatti-ioneina (N03~). Typpihappoa on arvioitu olevan noin kolmasosa happosateiden hapoista. Maahan kulkeutunut typpi edistää kasvien kasvamista tiettyyn kyllästymisrajaan asti. Maaperän kyllästyttyä typellä alkaa ilmetä erilaisia haittoja:
- puiden alttius pakkasvaurioille kasvaa - sairauksien vastustuskyky pienenee
- maaperän ja kasvillisuuden ravinteet joutuvat epätasapainoon - pohja- ja pintavedet happamoituvat
- kasvillisuus muuttuu.
Euroopassa on todettu, että typpi poistuu kyllästyneestä maasta yhä enemmän nitraatti-ioneina, mikä puolestaan on aiheuttanut sen, että maaperästä on alkanut liueta enemmän alumiinia ja tärkeitä ravintoaineita on alkanut huuhtoutua pois maasta.
(Salo 1989).
Otsoni. Otsonikadolla tarkoitetaan ylemmissä ilmakerroksissa eli stratosfäärissä tapahtuvaa otsonin häviämistä. Stratosfäärissä (15 - 50 km korkeudessa) otsoni on elämälle välttämätön suoja-aine, joka yhdessä hapen kanssa estää vahingollisen ultraviolettisäteilyn pääsyn maan pinnalle. Alemmis
sa ilmakerroksissa (0 - 15 km) otsoni on pysyvinä pitoisuuksina haitallinen kasveille ja ihmisille.
Otsonia ja muita kemiallisia hapettimia muodostuu lähellä maanpintaa, troposfäärissä typen oksidien, hiilivetyjen ja hapen välisissä ketjureaktioissa auringonvalon vaikutuksesta. Koska typen oksidien ja hiilivetyjen päästöistä noin puolet aiheutuu liikenteestä, liikenne on merkittävä tekijä otsonin muodostuksessa. Kemialliset hapettimet ovat hyvin voimakkaasti hapettavia. Ne tarttuvat kasvien soluseinämiin ja reagoivat soluseinämien kalvojen kanssa. Otsonin aiheuttamia solumuu
toksia seuraavat biokemialliset häiriöt, jotka näkyvät lehtien vaurioitumisena, liian aikaisena vanhenemisena ja lehtien putoamisena tai kasvun heikentymisenä, joka lopulta voi aiheuttaa kasvin kuoleman.
Maailman terveysjärjestö on asettanut ilman otsonimäärän raja-arvoksi 120 //g/m3, jos pitoisuuden vaikutusaika on yksi tunti, ja 60 //g/m3, jos pitoisuuden vaikutusaika on kahdeksan tuntia.
Akuutteja vaurioita on voitu osoittaa 2-3 tunnin otsonipitoisuuksista 100 - 200 //g/m3. Kokeissa on osoitettu, että eri ilmansaasteiden yhteisvaikutuksesta kasvit vaurioituvat pienemmissä altistu- mispitoisuuksissa kuin yksittäisten komponenttien vaikutuksesta.
(Salo 1989).
Hiilidioksidi. Hiilidioksidi on ilman luonnollinen ja välttämätön osa. Fossiilisten polttoaineiden käyttö on kuitenkin kuluvan vuosisadan aikana merkittävästi lisännyt ilman hiilidioksidipitoisuutta.
Nykyisen tiedon mukaan tämän katsotaan aiheuttavan pääosan ilmaston lämpenemisestä eli kasvihuoneilmiöstä. Muita kasvihuonekaasuja ovat mm. metaani, typpioksiduuli ja freonit (CFC).
Nämä kaasut läpäisevät hyvin auringon säteilyä, mutta estävät maapallon lämpösäteilyä karkaamas
ta avaruuteen.
Ennustetulla fossiilisten polttoaineiden käytöllä ilmakehän hiilidioksidin on laskettu kaksinkertaistu
van 40 vuodessa. Tietokonemalleilla on päätelty tämän johtavan pohjoisella pallonpuoliskolla 1,5 - 4,5 °C:en lämpenemiseen. Näin suurella keskilämpötilan nousulla on merkittävä vaikutus mm.
merenpinnan korkeuteen, luontoon ja ilmastoon. Etelä-Suomen lämpötila vastaisi tuolloin Etelä- Saksan lämpötilaa ja Lapin lämpötila Helsingin lämpötilaa. Sateisuus lisääntyisi etenkin talvella, mikä muuttaisi valuntaolosuhteita. Puusto ei pystyisi sopeutumaan sopeutuman näin nopeaan muutokseen, minkä johdosta pohjoinen havumetsävyöhyke saattaisi hävitä kokonaan. Kasvukausi ei lämpenemisestä huolimatta voisi olennaisesti pidentyä, koska valaistusolosuhteet Suomessa eivät muutu. Merivirtojen käyttäytymistä merien lämmetessä ei osata ennakoida. Jos Golf-virta muuttaa suuntaansa, muuttuu koko Skandinavia lämpenemisen sijasta arktiseksi alueeksi.
(Lampinen 1989).
Liikenteen pakokaasujen nykyiset puhdistamismenetelmät eivät pienennä hiilidioksidipäästöjä, jotka ovat riippuvaisia vain palaneen polttoaineen määrästä. Hiilidioksidipäästöjä voidaan vähentää parantamalla liikennevälineiden hyötysuhdetta ja vähentämällä liikennettä.
Taulukossa 19 on esitetty tärkeimpien ilman epäpuhtauksien vaikutukset luontoon ja ihmiseen.
Taulukko 19. Tärkeimpien ilman epäpuhtauksien vaikutukset (Heikkonen 1990).
Kohde:
Epäpuhtaus
Ihmisen Mate Eko-sys- Sateen Ylemmän Ilmasto terveys riaalit teemil happa ilmakehän
moitu strato
E tarkoittaa epäsuoria (välillisiä) ja S suoria vaikutuksia.
3.12 Vaikutukset terveyteen
Liikenteen ilmansaasteiden suoria ja välillisiä vaikutuksia ihmisen terveyteen ja luontoon on tutkittu paljon, mutta tiedon lisääntyessä on jouduttu tunnustamaan, että kunkin ainesosan vaikutus eristettynä muista vaikutuksista ei anna oikeaa kuvaa kokonaisvaikutuksista. Muissa maissa saatuja tutkimustuloksia ei voida sellaisinaan soveltaa Suomessa: mm. kylmä ilmasto tehostaa monien terveydelle vaarallisten aineiden tai niiden yhdistelmien vaikutusta. (Lampinen 1989).
Merkittävimmät liikenteen terveydelle haitalliset päästöt ovat typen oksidit, hiilivedyt, hiilimonok
sidi ja lyijy sekä oksidantit Oksidantit syntyvät sekundäärisenä ilmassa typen oksideista, hiilivedyistä ja hapesta ultraviolettivalon vaikutuksesta. Tärkein niistä on otsoni. Lisäksi pakokaasut sisältävät hiukkasia, jotka pienikokoisina pääsevät hengitysteihin ja keuhkorakkuloihin saakka. Hiukkaset sisältävät noen lisäksi mm. raskasmetalleja ja hiilivetyjä. Päästöjen vaikutukset ovat riippuvaisia paitsi vahingollisen aineen pitoisuudesta ilmassa, myös altistumisajasta ja yksilön terveydentilasta.
Rikkidioksidi. Rikkidioksidi muodostaa hengitysteissä happamia yhdisteitä ja aiheuttaa ärsytystä, kuten limanerityksen lisääntymistä ja hengitysteiden supistumista. Oireita ilmenee jo hengitysteiden ylemmissä osissa, koska happamat rikkiyhdisteet liukenevat hyvin veteen. Yleisimpiä terveyshaittoja ovat hengitysteiden infektioiden lisääntyminen ja kroonisten keuhkosairauksien paheneminen.
Korkeat pitoisuudet aiheuttavat jopa kuolleisuuden lisääntymistä tietyissä ryhmissä (vanhukset ja
kroonisesti sairaat). (Pönkä 1988).
Typen oksidit Typpidioksidi NOz on myrkyllinen kaasu, joka aiheuttaa hengitysvaikeuksia ja hengitysteiden tulehduksia erityisesti yhdessä muiden pakokaasukomponenttien kanssa. Jo pienet pitoisuudet voivat aiheuttaa hengitysteiden limakalvon muutoksia, jotka alentavat muiden sairauksi
en vastustuskykyä. Suuret pitoisuudet aiheuttavat keuhkopöhön tai sen jälkeen tulevan vaikean tulehdusreaktion. (Jokinen 1984).
Typen oksidit ovat taajamissa tällä hetkellä selvästi suurempi vaaratekijä terveydelle kuin rikki
dioksidi Rikkidioksidin pitoisuudet taajamissa ovat viime vuosikymmeninä laskeneet ja typen oksidien pitoisuudet ovat nousseet, mikä johtuu lähinnä moottoriliikenteen kasvusta. (Transport- forskningskommissionen 1987).
Hiilivedyt Hiilivedyt ovat laaja ryhmä orgaanisia yhdisteitä, joilla on toisistaan poikkeavia vaikutuksia sekä ihmiseen että luontoon. Kevyet hiilivedyt eivät ole suorastaan myrkyllisiä, mutta riittävän korkeana pitoisuutena ne saattavat aiheuttaa silmien ja kurkun kirvelyä ja uneliaisuutta.
Raskaat hiilivedyt sen sijaan ovat terveydelle haitallisia jo alhaisina pitoisuuksina Eräillä hiilive
dyillä, mm. bentseenillä ja dieselpakokaasujen sisältämillä PAH-aineilla sekä bensiinin ja dieselöl
jyn puristuskestävyyteen vaikuttavilla lisäaineilla on havaittu karsinogeenisia ja mutageenisia vaikutuksia Erityisen vaarallisia ovat dieselmoottorin pakokaasujen sisältämät nitro-PAH- yhdisteel (Lampinen 1989).
Hiukkaset (partikkelit). Partikkelit ovat pieniä nestemäisiä tai kiinteitä hiukkasia, jotka leijuvat pitkän aikaa ilmassa ja saattavat siten tunkeutua hengityselimiin. Ne aiheuttavat sinällään ärsytystä.
Osa partikkeleista on lisäksi myrkyllisiä tai niiden pintaan voi olla tarttuneina myrkyllisiä tai karsinogeenisia aineita. Erityisen vahingollisia ovat dieselmoottorin tuottamat partikkelit, koska ne ovat myrkyllisempiä kuin bensiinimoottorin partikkelit ja pienempinä (noin 0,2 //m) pääsevät tunkeutumaan syvemmälle hengityselimiin. (Lampinen 1989).
Otsoni. Maanpinnan otsoni syntyy hiilivetyjen ja muiden orgaanisten yhdisteiden, typen oksidien ja hapen keskinäisissä reaktioissa, jotka auringonvalo laukaisee. Otsoni on smog-ilmiön osatekijä.
Otsoni aiheuttaa pitoisuudessa 200 //g/m3 silmien ärsytystä ja pitoisuudessa 200 - 600 //g/m3 hengitysteiden toimintamuutoksia, yskää ja rintakipuja. (Heikkonen 1990).
Hiilimonoksidi. Hiilimonoksidi muuntuu ilmassa nopeasti hiilidioksidiksi, jolla ei ole haitallisia vaikutuksia ihmiseen eikä luontoonkaan paikallisesti. Osaltaan hiilimonoksidipäästöt kuitenkin lisäävät kasvihuoneilmiötä.
Hiilimonoksidi vaikuttaa myrkyllisenä kaasuna lähinnä taajama-alueilla asuviin, työskenteleviin ja oleviin ihmisiin. Se sitoutuu hemoglobiiniin ja syrjäyttää hapen. Altistus verrattain alhaisillekin
pitoisuuksille vaikuttaa keskushermostoon ja alentaa suoritus-, näkö- ja harkintakykyä. Se myös pahentaa hengityselin- ja verisuonisairauksia, kuten angiinaa, sekä aiheuttaa päänsärkyä, pahoin
vointia ja väsymystä. (Lampinen 1989).
3.13 Otyearvot ilmansaasteiden pitoisuuksille
Ilman laadun terveellisyyden arvioimiseen on kehitetty ohjearvoja. Eri maissa ne ilmaistaan eri epäpuhtauksille eri tavoin, eikä kaikille epäpuhtauksille ole kansainvälisesti hyväksyttyjä arvoja.
Suomessa noudatettavat ohjearvot on esitetty liitteessä 1, "Valtioneuvoston päätös ilman laatua koskevista ohjeista". Päätöksessä on annettu rikkidioksidin, hiukkasten, typpidioksidin ja hiili
monoksidin vuorokausi-, tunti- ja/tai vuosikeskiarvon ohjearvot.
Ohjearvojen suhteen on huomattava, että ne koskevat keskiarvoisen, terveen ihmisen todennäköi
syyttä sairastua. Uudempi tutkimus on osoittanut lukuisia heikkouksia ohjearvojen käytössä.
Merkittävin lienee se, että minkäänlaista kynnysarvoa ei ole ollut havaittavissa, eli jo hyvin vähäiset pitoisuudet aiheuttavat haittoja, jotka lisääntyvät pitoisuuuden noustessa. Toinen heikkous on se, että lapset, vanhukset, odottavat äidit, astmaatikot ja muut erityisryhmät kärsivät selvästi ohjearvoa pienemmistäkin pitoisuuksista. Suomessa vielä kylmä ilmasto heikentää vastustuskykyä.
Ohjearvoissa ei ole myöskään voitu ottaa huomioon usean epäpuhtauden yhtäaikaista kuormitusta.
Lisäksi on muistettava, että ohjearvot koskevat terveydellisiä haittoja eivätkä millään tavoin kuvasta luonnon, so. esim. metsien, peltojen sekä pinta- ja pohjavesien sietokykyä.
(Lampinen 1990).
3J Raideliikenne
3.21 Raideliikenteen päästölähteet
3211 Yleistä
Raideliikenteessä paikallisia päästöjä aiheuttavat eniten dieselveturit ja dieselmoottorijunat Pieniä määriä pakokaasuja tulee myös vaunujen lämmityslaitteista. Sähkövetoiset junat eivät aiheuta päästöjä lähiympäristöönsä. Virtajohdinten lähellä voi tosin muodostua pieniä määriä otsonia.
Junien tarvitseman sähköenergian tuotanto sen sijaan aiheuttaa saastepäästöjä. Vertailtaessa eri liikennemuotoja keskenään tulisi sähköntuotannon päästöjä verrata muiden liikennemuotojen käyttämän energian (yl polttonesteiden) tuotannon päästöihin.
3212 Dieselvetoiset junat
Dieselpolttoaineen palamistuotteena syntyy periaatteessa vain vettä ja hiilidioksidia sekä rikki
dioksidia sen verran kuin sitä polttoaineessa on epäpuhtautena. Todellisuudessa palaminen ei koskaan ole täydellistä, ja pakokaasussa on myös hiilimonoksidia, hiilivetyjä, typen oksideja ja hiukkasia Hiilimonoksidia, hiilivetyjä ja hiukkasia syntyy, kun palaminen on epätäydellistä liian alhaisen lämpötilan tai hapen puutteen vuoksi Hiukkasia voi syntyä myös, kun suuret poltto- ainepisarat palavat korkeassa lämpötilassa vain pinnaltaan. Typenoksidit syntyvät korkeassa läm
pötilassa ilmassa olevasta hapesta ja typestä. Pieni osa typen oksideista tulee polttoaineen typestä.
Valtionrautateiden nykyisten dieselvetureiden MGO-moottorien päästöt ovat selvästi suuremmat kuin muiden vastaavien moottorien. Näitä moottoreita on valtaosassa vanhoja Dvl2 (yksimoot- torinen) ja Drl3 (kaksimoottorinen) linjavetureita. Drl3-sarjan veturit poistuvat käytöstä lähiaikoi
na, mutta Dvl2:a käytetään vielä seuraavat parikymmentä vuotta. VR:n Valmetilta tilaamassa uudessa dieselsähköisessä Drl6-veturissa on Pielstick-moottori, jonka päästöt ovat huomattavasti pienemmät kuin vanhojen mallien. Moottorien pakokaasukertoimet on esitetty taulukossa 20.
(Sorjonen 1990).
Taulukko 20. MGO-moottorin ja uusien vetureiden Pielstick-moottorin pakokaasupäästökertoi- met (Sorjonen 1990).
Saksalaisten veturien pakokaasukertoimet ovat taulukon 21 mukaiset Luvut ovat keskiarvoja neljän erityyppisen, Deutsche Bundesbahnin käyttämän veturimoottorin päästöistä. Kaksi mittauksessa olleista moottoreista oli suorasuihkutusperiaatteella toimivia ja kaksi etukammiopolttoperiaatteella toimivia. (Hahn 1986).
Taulukko 21. Saksalaisten veturien pakokaasupäästökertoimet (Hahn 1986).
Yhdiste g/polttonestekg
CO 10
HC 4
NO, 44
Noki 1,3
3.213 Päästöjen vähentämiskeinot
Pakokaasupäästöihin vaikuttavat periaatteessa seuraavat kolme asiaa:
- moottorin ominaisuudet - pakokaasujen käsittely - polttoaineen laatu.
Dieselmoottorien päästöt ovat vaikeammin haluttavissa kuin bensiinimoottorien. Pakokaasun hiilimonoksidia ja hiilivetyjä voidaan vähentää nostamaUa palamislämpötilaa, mutta siUoin syntyy taas enemmän typen oksideja. Toisaalta dieselmoottorien pakokaasuissa ei ole tarpeeksi pala
mattomia ainesosia, joita katalysaattorireaktiossa käytetään pelkistämään typen oksideja. Typen oksideja pystytään vähentämään moottoriteknisin keinoin käyttämäUä polttoaineen ruiskutuksen sähköistä säätöä ja korkeampaa ruiskutuspainetta sekä pakokaasujen osittaista takaisinkierrätystä (EGR). Nämä toimenpiteet kuitenkin Usäävät hiukkasten muodostusta. Käytännön ratkaisu lienee, että typenoksideja vähennetään moottoriteknisin keinoin ja hiukkasia jälkisuodatuksen avulla.
(Laurikko 1990).
Hapettavia katalysaattoreita on dieselmoottorien yhteydessä kokeUtu poistamaan lähinnä hiilive
tyjä ja muita epätäydeUisesti palaneita yhdisteitä. Katalysaattorilla on mahdollista vähentää myös osittain hiukkapäästöjä, sUlä hapettamalla hiilivetyjä katalysaattori ehkäisee niiden kondensoitu
mista hiukkasiin. (Laurikko 1990). Saksassa on kokeUtu katalysaattorin toimintaa pienveturissa, jossa on etukammiopolttoperiaatteella toimiva moottori. Veturin CH- ja CO-päästöjen todettiin alentuvan selvästi, kun käytetty teho oli yli 1/3 enimmäistehosta. Alemmilla tehoilla katalysaat
torin vaikutus oli pakokaasun alhaisen lämpötilan vuoksi pienempi. (Hahn 1986).
Hiukkassuodattimissa hiukkaset pyritään keräämään talteen mahdollisimman tarkoin ja poltta
maan sitten suodattimessa. Dieselpakokaasun hiukkaset ovat hyvin pieniä - suurin osa on läpimitaltaan 0,02 - 1 /rm - joten suodattimen on oltava hyvin hienojakoinen. Hienojakoinen suodatin kuitenkin tukkeutuu nopeasti, elleivät siihen kerääntyneet hiukkaset pala pois riittävän nopeasti. Ongelmana on, että dieselpakokaasun lämpötila ei yleensä ole riittävän korkea hiuk
kasten jatkuvaan polttamiseen. Suodattimessa joudutaan käyttämään erillistä poltinta tai kata
lyyttistä lisäainetta, joka alentaa tarvittavaa lämpötilaa. Hiukkassuodatuksen tekniikka ei ole toistaiseksi vielä kokonaisuudessaan tyydyttävällä tasolla. Kaikilla laitteilla ei vielä ole kyetty saavuttamaan riittävää luotettavuutta ja kestoikää. (Laurikko 1990).
Dieselpolttoainetta voidaan kehittää ympäristöystävällisemmäksi tekemällä siitä vähärikkistä ja vähäaromaattista. Liikenteen käyttämissä keskitisleissä on jo nyt rikkiä suhteellisen vähän, tyypillisesti 0,1 - 0,2 paino-%, verrattuna raskaisiin polttoöljylaatuihin, joiden rikkipitoisuus on noin kymmenkertainen. Vähentämällä rikkiä voidaan osittain pienentää hiukkaspäästöjä, sillä rikki yhtyy sulfaatteina pakokaasujen sisältämiin hiukkasiin. Rikin on todettu myös lyhentävän kata
lysaattorien ja hiukkassuodattimien käyttöikää. (Laurikko 1990).
Dieselmoottorissa voidaan käyttää polttoaineena myös kaasua (propaani tai butaani) tai alkoho
leja. Nämä polttoaineet synnyttävät huomattavasti vähemmän hiukkaspäästöjä kuin tavanomainen dieseöljy, joten myös typen oksidien muodostusta voidaan rajoittaa tehokkaammin. (Laurikko 1990).
Käytännössä kaasun tai alkoholin seassa pitää olla noin 10 % dieselöljyä, jotta polttoaine- ilmaseos saadaan syttymään ja palaminen pystytään hallitsemaan. (Hahn 1986). Tulevaisuuden polttoaineita voivat olla myös maakaasusta syntetisoidut dieselöljyn kaltaiset polttonesteet, joissa mm. aromaattisisältö voi olla hyvin alhainen (Laurikko 1990).
Rautatieliikenteen päästöt voivat vähentyä myös sähköistetyn liikenteen osuuden kasvaessa.
Valtionrautatiet on arvioinut dieselvetureiden pakokaasupäästöjen kehittymistä vuosina 1987 - 2012 siinä tapauksessa, että rataverkon sähköistäminen toteutetaan laajimman vaihtoehdon mukaan (kuva 27), ja siinä tapauksessa, että rataverkkoa ei sähköistetä yhtään nykyistä enempää. Ensim
mäisessä tapauksessa dieselveturien päästöt vähenevät tasaisesti koko ajan. Jälkimmäisessä tapauksessa dieselveturien päästöt vähenevät merkittävästi vasta vuonna 2012, kun kaikki vanhan malliset veturit on poistettu käytöstä. (Kuvat 25 ja 26). (Sorjonen 1990).
Ratoja sähköistämällä voidaan vähentää dieselveturien tarvetta ja samalla vähentää päästöjä huo
mattavasti. Kaikkea liikennettä ei kuitenkaan voida hoitaa sähkövetureilla. Junien järjestely ratapihoilla hoidetaan edelleenkin dieselvetureilla. Huomattava osa käytetystä dieselpolttoaineesta kuluu veturien käyttövalmiudessa pitämiseen, ja moottorin pakokaasupäästöt ovat tyhjäkäynnin aikana erilaiset kuin suuremmalla teholla.
Paastonaara,kg/vuosi5Paastonaara,kg/vuosi (Millions)k>(Millions)
DIESELVETUREI DEN PAKOKAASUPÄÄSTÖT
Laa]a santoistys
1987 1992 1995 2000 2005 2012
Hox Vuosi
isSsyl co hg
i. Dieselvetureiden pakokaasupäästöt, laaja sähköistys. (Sorjonen 1990).
DIESELVETUREI DEN PAKOKAASUPÄÄSTÖT
Et sähXölsteta
1987 1992 1995 2000 2005 2012
Vuosi
■ Nox ESS CO ESS HC
Kuva 26. Dieselvetureiden pakokaasupäästöt, ei nykyistä enempää sähköistystä. (Sorjonen 1990).
3.22 Rautatieliikenteen päästöt Suomessa 1987
VTT on selvityksessään muun kuin tieliikenteen aiheuttamista päästöistä (1989a) laskenut diesel- ja sähkövetoisen rautatieliikenteen aiheuttamat ilmansaasteet
Valtionrautatiet on laskenut taulukossa 22 esitettävät pakokaasupäästökertoimet tavara- ja henkilöjunille. Kertoimet poikkeavat ulkomaiden vastaavista kertoimista, koska Suomessa käytettä
vien vetureiden ranskalaisperäisten moottoreiden päästöt ovat huomattavasti suuremmat kuin keskimäärin Euroopassa, varsinkin typenoksidien päästöt Valtionrautateiden dieselkäyttöiset junat käyttivät vuonna 1987 dieselöljyä 77 913 m3. Kun oletetaan, että polttonestettä käytetään yhtä paljon tavara- ja henkilöliikenteessä, ovat kokonaispäästöt taulukon 23 mukaiset
Taulukko 22. Tavara- ja henkilöjunien pakokaasupäästökertoimet (Valtion teknillinen tutkimus
keskus 1989a).
Yhdiste Tavarajunat Henkilöjunat
[g/polttonestekg]
CO 7,9 7,9
HC 9,3 10,8
NO, 67,0 77,0
so 2
3,0 3,0Taulukko 23. Diesel-käyttöisten junien pakokaasupäästöt Suomessa vuonna 1987. (Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1989a).
Yhdiste Määrä [t/a]
CO HC
so
NO,2
522 668 4770 200
VR: n (Peltola 1990) myöhemmin tekemän laskennallisen jaon perusteella tavaraliikenteen osuus dieselpolttonesteen kulutuksesta vuonna 1987 oli hieman yli 60 % ja henkilöliikenteen vajaa 30
%. Ero ei kuitenkaan muuta taulukon 23 lukuja oleellisesti.
Sähköistetyn rautatieliikenteen energiantuotannon aiheuttamat ilmansaasteet on laskettu siten, että sähkön tuottotavan on oletettu jakaantuvan samoin kuin maassa keskimäärin. Sähköjunien energiankulutus vuonna 1987 oli 291 470 MWh. Saastepäästöt on esitetty taulukossa 24.
(Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1989a).
Taulukko 24. Sähköjunaliikenteen energiantuotannosta aiheutuvat päästöt Suomessa vuonna 1987.
(Valtion teknillinen tutkimuskeskus 1989a).
Yhdiste Öljy Kivihiili Turve Yhteensä
[t/a]
NOx 3 50 18 71
SÖ2 31 92 18 141
hiukkaset 1 8 2 11
Valmis perus-JatkosÄhkttlstyk
•en 1. valhe
• ••• Julkosilliköiulyk —
•en C. valhe
KOKKOLA
PIEKSÄ
MÄKI A
JOEN-• JOEN-•JOEN-•JOEN-•
rom
TAMPERE RAUMA ( \
TURKU
NUMMI
Kuva 27. Rataverkon sähköistyksen laajentaminen. (Valtionrautatiet 1990).
3.23 Hiukkaspäästöt kitkajarruista
Kitkajarru on raideliikenteessä käytetyin jarrutyyppi edullisten asennus- ja huoltokustannustensa vuoksi Jarruanturan materiaali on tönkkäjarruissa yleensä valurautaa, vaikka myös komposiitteja eli tekoaineita käytetään. Levyjarrujen jarrupaloissa käytetään kumpaakin materiaalia. Kitkajarruja käytettäessä jarruanturoista irtoaa pieniä hiukkasia, jotka leviävät radan ympäristöön. Valurautai- sista jarruista irtoaa rautaa ja komposiittimateriaaleista esimerkiksi silikaatteja, asbestia ja orgaanisia yhdisteitä.
Valurautaisista kitkajarruista irtoava rautapöly tarttuu tiukasti vetureihin ja vaunuihin sekä avo- vaunuissa kuljetettavaan lastiin. Veturin osia ja vaunuja joudutaan pesemään hapolla pölyn irrottamiseksi. Englannin rautatiet (British Railways) arvioi, että sille kertyy puhdistuskustannuksia vuodessa miljoona puntaa enemmän kuin siinä tapauksessa, että pöly olisi koostumukseltaan samanlaista kuin tieliikenteessä. Kitkajarrut kuluttavat myös pyöriä. Englannin rautateillä suurin osa vetoyksiköiden pyörärikoista johtuu kitkajarrujen kulutuksesta. Vetoyksiköiden alustoja joudutaan puhdistamaan ja tarkistamaan erityisen useasti viivytyksiä aiheuttavien pyörärikkojen estämiseksi. Kitkajarruista irtoavat hiukkaset vaativat myös vaihtamaan vaunujen ilmanvaihtojärjes
telmien suodattimia useasti. Valitukset rautatieliikenteen radan vieressä sijaitsevia autoja ja muuta omaisuutta likaavasta pölystä lisääntyvät Englannissa jatkuvasti.
z ISO
V_________
TRAIN FITTED WITH CAST IRON BLOCKS.
---LOCO FITTED WITH CAST IRON.
WAGONS FITTED WITH COMPOSITION BLOCKS.
---LOCO CITTCU WITH HIGH PHOSPHORUS BLOCKS.WAGONS FITTED WITH COMPOSITION
BLOCKS.---FRONT OF TRAIN
SAMPLE POSITION
REAR OF TRAIN —_
Kuva 28. Rautapölyn kertyminen junan vaunuihin. Vasemmalla junan alkupää ja oikealla loppupää.
(Smith 1989).
Kuvassa 28 on esitetty tulokset BR:n tekemästä jarrujen pölyämiskokeesta. Kokeessa käytettiin veturissa ja vaunuissa erilaisista materiaaleista tehtyjä jarruja ja mitattiin vaunuihin tarttuneen pölyn raudan oksidien (Fe30 ja FeO) pitoisuudet Kuvassa näkyy selvästi veturin suuri vaikutus pölykertymään.
Valuraudan korvaaminen komposiittimateriaaleilla on yksi mahdollisuus vähentää kitkajarrujen hiukkaspäästöjen haittavaikutuksia. Komposiittimateriaaleista ei saa kuitenkaan irrota ympäristölle vahingollisia hiukkasia London Underground Ltd tutki 70-luvun lopulla metrojen tuottaman pölyn koostumusta tunneleissaan, ja totesi silikaattien määrän ylittävän silloiset ohjearvot Silikaattien aiheuttama terveysriski todettiin pieneksi, mutta jarrumateriaalin koostumusta muutettiin kuitenkin niin, että irtoavan silikaatin määrä väheni. Jarrumateriaaleissa on käytetty myös asbestia British Railways on vuonna 1986 tutkinut jarruista lähtevän asbestin määrää ottamalla näytteitä vaunujen ilmastointijärjestelmästä. Näytteet otettiin jarrutuksen aikana ja hetken sen jälkeen. Ilmassa ei ollut asbestia havaittavia määriä. Komposiittijarruista lähtee joskus materiaalin kuumentumisen vuoksi epämiellyttävää hajua, joka johtuu sideaineena käytetyistä orgaanisista yhdisteistä. Asbestitutkimuksen yhteydessä BR tutki myös hajua aiheuttavia yhdisteitä ja totesi, että minkään orgaanisen yhdisteen pitoisuus ei ylittänyt 10 ppb:tä. Tulevaisuudessa
kitkajarrujen haittavaikutuksia voidaan toijua lisäämällä esimerkiksi sähköjarrujen käyttöä.
(Smith 1989).
Valtionrautateillä käytetään tönkkäjarruja vetureissa ja tavaravaunuissa. Jarruanturoiden materiaali on valurauta. Levyjarruja VR käyttää matkustajavaunuissa ja paikallisliikenteen sähkömoottori- junissa. Levyjarrujen jarrupalojen materiaalina käytetään tekoainetta (komposiittia). Asbestipitoisia jarrupaloja VR:lla ei enää käytetä. (Toloma 1990).
33 Ilmaliikenne
3.31 Lentoliikenteen päästölähteet
3311 Lentoasemat
Lentoasemilla on useita toimintoja, jotka aiheuttavat päästöjä ilmaan. Kentällä liikkuvat, sinne laskeutuvat ja sieltä nousevat lentokoneet saavat ajoittain aikaan korkeita pakokaasupitoisuuksia lentoaseman ilmassa. Muita lentoaseman ilmanlaatuun vaikuttavia toimintoja ovat:
- lentokoneiden tankkaus
- polttoaineen haihtuminen varastoista - polttoaineen hävikki (loiskuminen maahan) - lämpövoimalaitoksen tms. päästöt
- lentoaseman toimintoja palveleva maaliikenne - autoliikenne asemalle ja pois.
Lentoasemien ympäristön ilmanlaatuun vaikuttavista aineista merkittävimmät ovat hiilimonoksidi, typen oksidit, hiilivedyt ja jossain määrin hiukkaset. Lentoliikenteen ja lentokentän maaliikenteen
Lentoasemien ympäristön ilmanlaatuun vaikuttavista aineista merkittävimmät ovat hiilimonoksidi, typen oksidit, hiilivedyt ja jossain määrin hiukkaset. Lentoliikenteen ja lentokentän maaliikenteen