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/m3, míg a metróval közlekedők közt 137 ng/m3, 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 PM2,5 és a TSP (total suspended particulate matter – az összes lebegő szemcsés anyag) koncentrációja nyolcszor, illetve tizenkétszer nagyobb a metróval utazóknál, mint a taxisofőröknél. Londonban a 2001-ben végzett felmérések hasonló eredményekre vezettek: a PM2,5-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 PM10 és PM2,5 koncentrációjának meghatározása a metróállomásokon, a koncentráció időbeli változásának követése és összehasonlítása Stockholm legforgalmasabb utcáin mért értékekkel.
Vizsgálati módszer A részecskék koncentrációjának mérését PM10- és PM2,5-beszívóval ellátott automatikus TEOMR 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. metróállomás ------ utca
1. ábra A PM10 koncentrációja (1 órára mért átlagértékek) a Mariatorget metróállomáson (folytonos vonal) és a forgalmas Hornsgatan utcán (szaggatott vonal)
Eredmények Az 1. ábra a PM10-koncentrációt mutatja a Mariatorget (Stockholm) metróállomáson és összehasonlításképpen a nagy forgalmú belvárosi utcán. A metróállomáson a koncentráció naponta azonos módon változik: a korareggeli órákban (4–5h-kor) minimális és délután (6–7h-kor) maximális. Napközben a koncentráció kb. 500 µg/m3. A koncentrációk hétvégeken valamivel kisebbek, mint a munkanapokon. A hétvégeken óránként 12 szerelvény halad át az állomáson mindkét irányba reggel 7h és este 9h között. A munkanapokon ugyanebben a napszakban az óránként áthaladó szerelvények száma 23. A vizsgált utcaszakaszon a naponta elhaladó járművek száma kb. 40 000. A PM10-koncentráció lényegesen kisebb. A koncentráció napi változása a meteorológiai tényezők miatt nagyon nagy. Mivel a PM10-et elsősorban az út felületéről származó részecskék idézik elő, az út nedvessége erősen hat a PM10 koncentrációjának értékére az út közelében. A 2. ábra a PM10 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 PM10-koncentráció közötti összefüggést mutatja. Az 1. táblázat a PM10-mérések összegzését adja. A metróperonon a koncentráció egy órára vett átlagértéke 60 és 720 µg/m3 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 PM10-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 PM10 koncentrációja az utcákon éppen tél végén, tavasszal, tehát a mérések idején a legnagyobb.
700 600
metrón utcán
500 400 300 200 100 0 0
6
12
18
400 350
metrón utcán
300 250 200 150 100 50 0 0
3
6
9
12
15
18
21
2. ábra A PM10 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 PM10-koncentráció-mérések összegzése A mérés helye
Átlag
Minimális
Maximális
Órák száma
Munkanap 7–19h-ig
Mariatorget Hornsgatan
469 98
212 6,4
722 454
247 260
Szombat 7–19h-ig
Mariatorget Hornsgatan
370 90
59,1 9,9
597 280
65 65
Vasárnap 7–19h-ig
Mariatorget Hornsgatan
302 62
66,8 3,5
467 233
65 65
Az értékek egy órára vonatkozó átlagértékek (µg/m3 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 PM10 koncentrációjának függése az óránként elhaladó szerelvények számától a Mariatorget metróállomáson A PM2,5-koncentráció kb 55%-a a PM10-koncentrációnak, és időbeli változása a PM10 változásához hasonló tendenciát követ. A PM10 és a PM2,5 koncentrációja közötti korreláció nagyon nagy (0,95). Bár a PM2,5 jelentős része a felületi pornak megfelelő durva szemcsékből állhat, a teljes PM10 finom részecskék járulékából eredő nagy hányada arra utal, hogy más források is jelentős mértékben hozzájárulnak képződéséhez. A PM2,5-re vonatkozó adatok összegzését a 2. táblázat adja. A metróban mért átlagértékek az utcán mért értékeknél kb. tízszer nagyobbak. (PM10 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 PM10-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 PM2,5 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 PM2,5-koncentrációk egy órás átlagértékei a metróban Mérés helye
Átlag
Minimális
Maximális
Az értékek száma
Munkanapok
Mariatorget Hornsgatan
258 23,1
105 2,6
388 88,5
257 260
Szombat
Mariatorget Hornsgatan
204 20,3
23,9 5,2
334 50,7
65 65
Vasárnap
Mariatorget Hornsgatan
165 17,5
33,7 4,4
256 69,1
65 65
Az átlag számítása a nappali órák alapján történt (7 és 19 órák közötti időtartamra vonatkozik). Egység: µg/m3.
3. táblázat Az átlagos PM10-koncentrációk a metróban a pálya és az alagút falának mosása előtt és után Előtt/után
Átlag
Minimális
Maximális
Az órák száma
Munkanap 7–19h-ig
előtt
469
212
722
257
után
409
246
527
39
Szombat 7–19h-ig
előtt
370
59
597
65
után
347
70
496
36
Vasárnap 7–19h-ig
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/m3 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 PM10nél nagyobb átmérőjű szemcséket is tartalmazza). Az 1997-ben végzett mérések szerint a stockholmi metróállomásokon a koncentráció 220 és 440 µg/m3 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/m3) Átlag ± szórás (időszak)
Szemcseméret
Stockholm
Mariatorget (2000) 3 méterrel a peron felett
357 ± 185 (munkanap) 267 ± 147 (munkanap) 199 ± 104 (munkanap) 148 ± 82 (hétvége)
PM10 PM10 PM2,5 PM2,5
Stockholm
Mariatorget (1983) 3 méterrel a peron felett
463 (24 órás átlag)
TSP
Stockholm
Rådhuset (1983) 3 méterrel a peron felett
122 ± 6 (24 órás átlag)
TSP
Stockholm
Odenplan (1983) 3 méterrel a peron felett
272 ± 44 (24 órás átlag)
TSP
Stockholm
Mariatorget (1997) peron
250 (3 óra, szűrő) 440 (3 óra, szűrő))
≈PM2
Stockholm
Medborgarplatsen (1997) peron
220 (3 óra, szűrő) 240 (3 óra, szűrő)
≈ PM2
Stockholm
Västra Skogen (1997) peron
<200 (3 óra, szűrő)
≈ PM2
London
szerelvényon belüli és a peronon kapott expozíció keveréke (1996)
246 ± 52 (8 órás expozíció) 668 ± 103 (8 órás expozíció)
PM2,5 TSP
London
Picadilly vonal, a szerelvényen belüli 895 ± 55 és a peronon kapott expozíció keveré- 709 ±43 ke 1995/1996
PM5 PM5
London
Picadilly vonal, a szerelvény belsejében (1997)
820 (3 óra) max.: 1450; min.: 20
PM9
London
Victoria vonal, a szerelvény belsejében 870 (3 óra) max.: 1220; (1997) min.: 520
PM9
London
Northern vonal, a szerelvény belsejében (1997)
1120 (3óra) max.: 1610; min.: 300
PM9
London
Circle vonal, a szerelvény belsejében (1997)
500 (3 óra) max.: 1110; min.: 270
PM9
London
Central vonal, a szerelvény belsejében 770 (3 óra) max.: 1350; (1997) min.: 140
PM9
London
Bakerloo vonal, a szerelvény belsejében (1997)
855 (3óra) max.: 1190; min.: 360
PM9
London
Jubilee vonal, a szerelvény belsejében 630 (3 óra) max.: 860; (1997) min.: 360
PM9
Priest 1998-as mérései szerint a londoni metró vonalain lebegő részecskék PM9-nek megfelelő koncentrációja 500 és 1120 µg/m3 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 PM2,5- 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 PM10 és a CO közepes aránya 0,7 (g PM10 / 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 PM10 évi átlagos koncentrációja 2005. december 31. után nem haladhatja meg a 40 µg/m3 értéket. A napi átlagérték évente legfeljebb 35-ször haladhatja meg az 50 µg/m3 értéket. A távlati célkitűzés szerint a PM10 évi átlagos kültéri koncentrációja 15 µg/m3. 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 (PM2,5) personal exposure levels in transport microenvironments, London, 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 London taxi drivers and office workers in 1995 and 1996. = The Science of the Total Environment, 235. k. 3. sz. 1999. p. 253–261.
