Kuljetuksen päästöt

Kohteesta Opasnet Suomi
Loikkaa: valikkoon, hakuun




Osa tämän sivun teksteistä löytyy nyt sivulta Rikastekuljetukset.

Vastuuhenkilö: Anne Kousa

Kysymys

Miten lasketaan kaivosalueella tapahtuvan kuljetuksen aiheuttamat pölypäästöt? (Pakokaasupäästöjen laskenta on kuvattu sivulla Kuljetuksen pakokaasupäästöt).

Vastaus

Perustelut

Malli ja kaava päällystämättömille teille

Avolouhoksissa käsiteltäväksi toimitettava malmi kuljetetaan kuorma-autoilla, dumppereilla/kiviautoilla ja joissakin tapauksissa hihnakuljettimella. Avolouhintaa ja maanalaista louhintaa voidaan josku tehdä myös samanaikaisesti. Tällöin avolouhoksen malmi pudotetaan kaatonousun kautta maanalaiseen kaivokseen ja nostetaan yhdesä maanalaisen malmin kanssa. Maanalaisissa kaivoksissa malmilouheen siirto tapahtuu hissillä, autoilla tai hihnakuljettimella. Joskus voidaan käyttää myös näiden yhdistelmiä. Mikäli mlmikaivos sijaitsee kaukana rikastuslaitokselta kuljetus tapahtuu maanteitse rekka-autoilla.Jos kuljetusmatkat ovat eritääin pitkiä ja malmimäärät suuria, kuljetus kaivokselta rikastuslaitokselle voidaan ehdä rautateitse (Kauppila et al. 2011).

Malminlouhinnasta ja -kuljetuksesta aiheutuu mineraalipöly- ja pakokaasupäästöjä ympäristöön. Malmista, kaivosalueen tienpinnoista, renkaista ja lavoilta vapautuu ilmaan pölypäästöjä. Mineraalipöly on koostumukseltaan hienoksi jauhautunutta malmia ja sivukiveä. Mineraalipöly saattaa sisältää terveydelle haitallisia metalleja (Kauppila et al. 2011).

Kaivoaslueella tiet ovat päällystämättömiä teitä. Kuljetuksen mukana leviää malmi- ja sivukiveä, joka jauhautuu hienojakoiseksi pölyksi raskaan liikenteen alla aiheuttaen pölypäästöjä alueelle. Ajoneuvoliikenteen aiheuttamiin pöly- ja pakokaasupäästöjen määrään vaikuttavat lastaus- ja purkamismäärät sekä kuljetusmatkan pituus. Malmikuljetusten aiheuttamaa pölypäästöä voidaan vähentää lastattavan kiven ja ajoteiden kastelulla, pölysidonta-aineiden käytöllä, kuormien peittämisellä ja pitkillä kuljetusmatkoilla renkaiden pesulla (Kauppila et al. 2011).

Ajoneuvokuljetusten pölyämisvaikutusta arvioidaan erikseen kaivosalueiden päällystämättömille teille ja maantiekuljetusten osalta päällystetyille teille.

Kaivosalueella tapahtuvan malmi- ja sivukiven siirron aiheuttama pölyämisvaikutus (g/km) lasketaan päällystämättömille teollisuusalueen teille tarkoitetulla yhtälöllä (US EPA. Unpaved Roads. 2011):

Kuljetuksen aiheuttamat päästöt/päällystämätön tie

Kaava pätee teollisuusalueen päällystämättömälle tielle (ei maanteille - näitä varten on olemassa eri kaava joka huomioi myös kosteuden). Hiukkaskoko on PM10 tässä kaavassa. [1]

E = k(\frac{s}{12})^a(\frac{w}{3})^b

jossa
E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
s = tien pintamateriaalin hienoainespitoisuus (%)
W = kulkuneuvon keskimäräinen paino
k (1.5), a (0.9) ja b (0.45) ovat vakioita tietylle hiukkaskoolle (Huom. Alkuperäiset arvot ovat lb/VMT, mikä pitää skaalata)
281.9 = muuntokerroin 1 lb/mi --> 281.9 g/km
Hiukkaskokokohtaiset vakiot (teollisuusalue).
Vakio PM2.5 PM10 PM30 (TSP)
k (lb/VMT) 0.15 1.5 4.9
a 0.9 0.9 0.7
b 0.45 0.45 0.45


Kaava päällystämättömälle maantielle. [2]

E = \frac{k(\frac{s}{12})^a(\frac{S}{30})^d}{(\frac{M}{0.5})^c} - C

jossa
E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
s = tien pintamateriaalin hienoainespitoisuus (%)
W = kulkuneuvon keskimäräinen paino
M = pintamateriaalin kosteus (%)
S = keskimääräinen nopeus
C = päästökerroin (pakokaasu, jarrut ja renkaat Huom! 1980-luvulta)
k, a, c, d vakioita (Taulukko 2)


Hiukkaskokokohtaiset vakiot (maantie).
Vakio PM2.5 PM10 PM30 (TSP)
k (Huom! lb/VMT) 0.18 1.8 6.0
a 1 1 1
c 0.2 0.2 0.3 #: Onko tämä oikeasti 0.3? --Jouni Tuomisto 26. maaliskuuta 2013 kello 14.26 (EET)--#: 0.3 on oikea. Korjattu --Akousa 3. huhtikuuta 2013 kello 13.05 (EEST)
d 0.5 0.5 0.3


Päästökertoimet pakokaasujen, jarrujen ja renkaiden aiheuttamille päästöille.
PM2.5 PM10 PM30
C, päästökerroin lb/VMT

(Pakokaasut, jarrut, renkaat)

0.00036 0.00047 0.00047


Kaava hiukkaskokokohtaisen päästökertoimen laskemiseen aikayksikköä (g/h) kohden. Kaava pätee sekä päällystetylle että päällystämättömälle tielle.

E_h = E*VKT_h

jossa
Eh = hiukkaskokokohtainen päästökerroin tuntia kohden (g/h)
E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
VKTh = ajoneuvolla kuljettu matka aikayksikkö kohden (km/h). VMT = vehicle miles traveled.

Malli ja kaava päällystetyille teille

Maanteitse tapahtuvan malmi- ja rikastekuljetusten aiheuttama pölyämisvaikutus (g/km) lasketaan päällystetyille teille tarkoitetulla yhtälöllä (US EPA. Paved Roads. 2011):

Kuljetuksen aiheuttamat päästöt/päällystetty tie

Kaava pätee päällystetylle tielle.

E = k(sL)^{0.91} * (W)^{1.02} [3]

jossa
E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
k = hiukkaskokokerroin
sL = tienpinnan hienoaineskuormitus g/m2
W = kulkuneuvon keskimäräinen paino (tn)

Tämä kaava kattaa ainoastaan ajoneuvojen aiheuttamat ilmassa leijuvat hiukkaspäästöt, jotka ovat peräisin kuivan päällystetyn tien pintamateriaalista. Kullekin hiukkaskoolle on oma hiukkaskokokerroin (ks. taulukko).

Hiukkaskoko g/km
PM2.5 0.15
PM10 0.62
PM15 0.77
PM30 3.23


Kaavan soveltaminen perustuu alla olevan taulukon oletuksiin.

Päästölähde Hienoainespitoisuus g/m2 Kaluston paino, t Nopeus km/h
Päällystetty tie 0.03-400 2.0-42 1-88


Sateen aiheuttama korjausvaikutus (päiväperustainen) saadaan kaavasta:

E_{ext} = [k(sL)^{0,91} * (W)^{1.02}](1-\frac{P}{4N})

jossa
K, sL ja W ovat samat kuin edellisessä kaavassa
Eext = vuosittainen tai muu pitkäaikainen keskimääräinen päästökerroin (sama yksikkö kuin k)
P = sadepäivien määrä (vähintään 0.254 mm) periodin aikana
N = päivien lukumäärä periodin aikana (365 vuosi, 91 vuodenaika, 30 kuukausi)
Faktori "4" kuvaa päällystetyn tien kuivumista nopeammin kuin päällystämättömän. Sade ei pidä tienpintaa kosteana 24 h/vrk.


Sateen aiheuttama korjausvaikutus (tuntiperustainen) saadaan kaavasta:

E_{ext} = [k(sL)^{0,91} * (W)^{1.02}](1-\frac{1.2P}{N})

jossa
K, sL ja W ovat samat kuin edellisessä kaavassa
Eext = vuosittainen tai muu pitkäaikainen keskimääräinen päästökerroin (sama yksikkö kuin k)
P = sateisten tuntien määrä (vähintään 0.254 mm) periodin aikana
N = tuntien määrä periodin aikana (esim. 8760 vuosi, 2124 vuodenaika, 720 kuukausi)

Data

Kuljetuksen päästöt(-)
ObsVakioHiukkaskokoAlueYksikköResult
1kPM2.5teollisuusaluelb /VMT0.15
2aPM2.5teollisuusaluelb /VMT0.9
3bPM2.5teollisuusaluelb /VMT0.45
4kPM10teollisuusaluelb /VMT1.5
5aPM10teollisuusaluelb /VMT0.9
6bPM10teollisuusaluelb /VMT0.45
7kPM30teollisuusaluelb /VMT4.9
8aPM30teollisuusaluelb /VMT0.7
9bPM30teollisuusaluelb /VMT0.45
10kPM2.5maantielb /VMT0.18
11aPM2.5maantielb /VMT1
12cPM2.5maantielb /VMT0.2
13dPM2.5maantielb /VMT0.5
14kPM10maantielb /VMT1.8
15aPM10maantielb /VMT1
16cPM10maantielb /VMT0.2
17dPM10maantielb /VMT0.5
18kPM30maantielb /VMT6.0
19aPM30maantielb /VMT1
20cPM30maantielb /VMT-0.3
21dPM30maantielb /VMT0.3
22kPM2.5päällystetty tieg /km0.15
23kPM10päällystetty tieg /km0.62
24kPM15päällystetty tieg /km0.77
25kPM30päällystetty tieg /km3.23

Laskenta

Laskenta päivitetään, eikä se ole nyt käytössä.

Pölypäästöt dumpperin/kuorma-auton lavalta

Kuljetuskaluston lavalta aiheutuvista pölypäästöistä ei ole juurikaan ulkomaista tai kotimaista kirjallisuutta saatavilla. Asetuksen mukaan (Asetus ajoneuvojen käytöstä tiellä 4.12.1992/1257) kuorma on suojattava kuormapeitteellä, jos on vaara, että kuorma pölyää tai varisee tielle ajoviiman vaikutuksesta. Kuormapeitteiden asianmukainen kiinnitys tulee myös varmistaa.

Pirkanmaan keskuspuhdistamohankkeen YVA-selostuksen mukaan puhdistamon luolaston siirto – ja purkutunnelien louheen kuljetukset aiheuttavat pölypäästöjä, kun hienojakoinen pöly irtoaa kuivana kuormasta.[4]. Pölyn vaikutusalue ulottuu noin 20-30 metrin etäisyydelle. Tuulisella säällä pölyn leviämisalue on laajempi, mutta pitoisuudet ovat selvästi pienempiä kuin lähialueella (pitoisuuksia ei mainita). Kuormasta irtoavan pölyn haittaa pidetään lähinnä esteettisenä etenkin talvikautena pölyn erottuessa lumesta.

Talvivaaran kaivoshankkeen YVA-selostuksen mukaan kuljetuksien aiheuttama pölypäästö voi olla peräisin esim. kuljetusajoneuvon lavalta tai niiden runkorakenteisiin kaivosalueella kiinnittyneestä pölystä [5] . Mikäli kuljetuksia tehdään avolavakalustolla, kuorman peittämisellä estetään kuormasta pölyäminen. Talvivaaran kaivosalueen laajuuden vuoksi ajoneuvojen alus- ja runkorakenteisiin kiinnittyvä pölyn todetaan irtoavan ajoviiman vaikutuksesta jo kaivosalueen sisäpuolella eikä tule merkittävässä määrin leviämään alueen ulkopuolelle.


----#(number):: .. Kuinka merkittävää kuormasta lähtevä pölypäästö voi olla suhteessa tässä kuvattuihin muihin pölypäästöihin, enimmillään varmaan peittämättömistä kuormista? Pystyykö sitä edes sanallisesti jotenkin kuvaamaan/arvioimaan. Eikös tämä asia jää tässä vielä auki, ja siihen kaipaisi jotain kannanottoa. Varmaan vaihtelee useista sysitä paljon, mutta jotain kuvausta/arviota kaipaisi (type: truth, paradigm: science view) --Hkomulai 11:40, 3 August 2011 (UTC)

Rikastekuljetukset ja lastaus

Varsinaiset sivut: Louheen lastaus ja pudotus ja Kuljetuksen pakokaasupäästöt

Rikasteen kuljetuksesta ja lastauksesta aiheutuu pöly- ja ajoneuvojen pakokaasupäästöjä ilmaan. Esim. Pyhäsalmen kaivoksen aiheuttama kokonaislaskeuma 200 m:n etäisyydellä oli 155 kg/ha/kk [6]. Lastauksen yhteydessä maahan joutunut kuivanut materiaali voi aiheuttaa myös pölypäästöjä. Pölypäästöjen määrä rikasteiden lastausvaiheessa on kuitenkin useimmiten vähäistä koska varastointi tapahtuu yleensä sisätiloissa. Tämän vuoksi rikasteteiden kuljetuksen ja lastauksen aiheuttamat ilmapäästöt ovat lähinnä pakokaasupäästöjä.

Rikasteiden junakuljetuksista avoimissa vaunuissa saattaa aiheutua pölypäästöjä. Pölypäästöjä voidaan estää kuljettamalla rikaste suljetuissa säiliöissä.

Pakokaasupäästöt

Varsinaiset sivut: Työkoneiden päästöt, Kuljetuksen pakokaasupäästöt.

Ajoneuvojen pakokaasuista, jarruista ja renkaista johtuvat hiukkaspäästöt arvioidaan eri malleilla.

Dieselkäyttöisille työkoneille esim. dumpperille laskettavat päästöt voidaan laskea kahdella eri tavalla, joko tehonkäyttöä tai polttoaineen kulutusta kohden.


Malmilouheen purkamisen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi

Varsinainen sivu: Louheen lastaus ja pudotus

Malmilouheen purkamisesta rekan lavalta aiheutuu pölyämistä. Pölyämisvaikutusta voidaan arvioida lastattavaan määrään perustuvilla ominaispäästöluvuilla. Sekä US EPA että Australian National Pollutant Inventory (NPI) Emission Estimation Technique Manual for Mining, ver 3.0, (2011) esittävät lastaukselle ja purkamiselle kiinteitä ominaiskuormituslukuja. US EPAn ominaiskuormitusluku TSP:lle on 0,018 kg/t, NPI:n 0,025 kg/t. PM2.5 osuus voidaan arvioida olevan n. 10 % PM10:stä, eli 1,2 g/t (WRAP Fugitive Dust Handbook, 2006).


Rikasteen kuljetuksen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi

Varsinaiset sivut: Louheen lastaus ja pudotus sekä Kuljetuksen pakokaasupäästöt

Rikasteen lastauksesta ja kuljetuksesta aiheutuun ilmaan pöly- ja pakokaasupäästöjä. Jos rikasteet varastoidaan sisätiloissa, vähäisiä pölypäästöjä esiintyy lähinnä lastausalueella. Rikasteiden lastauksen aiheuttamat pölypäästöt ovat siten lähinnä pakokaasupäästöjä. Pakokaasupäästöjen laskemista kuvataan Opasnetin Minera- ja VTT:n LIPASTO-sivuilla. Rikastekuljetuksissa lavalta pölyämistä estetään peittämällä kuormat ja levittämällä pölysidonta-aineita kuorman päälle (Kauppila et al. 2011). Rikastekuljetuksissa päällystetyllä tiellä tiestä nousevaa hiukkaspäästöä voidaan arvioida samalla kaavalla kuin malmikuljetuksissa.

Katso myös

Minera-malli: Ohjeistusta kaivostoiminnan ympäristö- ja terveysriskien arviointiin.
Osa linkeistä vie ohjeistuksiin eri vaikutusarvioinnin osien tekemisestä, osa taas valmiisiin laskentamalleihin (lihavoitu).
Kaivostoiminta

Kohdekohtaisen arvioinnin esimerkkisivu · Rikastus · Kaivosprosessit

Minera-kokonaismalli.png
Pölyn ja hiukkasten päästöt

Pöly (ohje) · Lähteet · Pintamaan poisto! · Tarvekivi ! · Louhinta ! · Murskaus · Lastaus ja pudotus · Kuljetuksen pakokaasupäästöt! · Kuljetuksen pölypäästöt! · Työkoneet · Hihnakuljetus · Energiantuotanto · Polttomoottorit! · Sähköntuotanto ! · Boilerit ! · Varastointi · Kaivannaisjäte · Sivukivi · Rikastushiekka

Muut päästöt

Haju · Kaasut · Typpi · Säteily! · Tärinä · Jätevesi · Varastoinnin vesipäästö · Mallinnusohjelmat · Rikastuskemikaalipäästöt · Melu

Pitoisuus ympäristössä

Pohjavesi · Pintavesi · Kulkeutuminen vedessä! · Sedimentit · Sedimentit (mittaukset) · Sedimentit (huokosvedet) · Maaperä! · Maaperän terveysriskinarvio

Ihmiset Ympäristö ja ekologia
Altistuminen

Altistumisen arviointi

Nisäkkäät ja linnut · Kasvit! · Maaselkärangattomat! · Ravinto!

Vaikutus

Terveysriskinarvioinnin rakenne · Riskinarviointiohjeet: · Pohjavesi · Pintavesi · Pöly · Kaasumaiset ilman epäpuhtaudet · Maaperä · Tärinä · Haju · Säteily! · Maaperän terveysriski · Kaasut · Melu · Pienhiukkasvaikutukset! · Terveysriskin kuvaus

Vesistöt · Maaperä · Sedimentti · Ekologinen riskinarviointi: · Ekologisten vaikutusten arviointi · Kohdekohtaisen mallin vaiheet · Alustus · Kohdetutkimukset · Vaikutusten arviointi · Mittauksiin perustuva arvio · Luonnehdinta

Integroitu riskinarvio

Integroitu riskinarvio · Viitearvoja

Muita Minera-projektin tuotoksia
Minera-mallin sovelluksia

· Luikonlahden tapaustutkimus · Luikonlahden sienitutkimusraportti

Muut

· Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt · Minera-hanke · MINERA Loppuseminaari · Kauppila T, Makkonen S, Komulainen H, Tuomisto JT: Metallikaivosalueiden ympäristöriskinarviointiosaamisen kehittäminen: MINERA-hankkeen loppuraportti. · Lehdistötiedote 15.4.2013 · Kohdekohtainen esimerkki · Lyhenteet ja määritelmät · Loppuraportti kokonaismalli · Kaivostoiminnan ympäristöterveysriskien arviointi (suojattu sivu) · Mallinnusohjelmat päästöjen arvioinnissa · Viitearvot · Talvivaaran kaivoksen terveysvaikutukset · Loppuraportti · Raportti · Yaran tapaustutkimus

Muita kaivostoimintaan liittyvää

· Vesijalanjälki · Hyvä kaivos pohjoisessa · Yhteiskuntatieteellinen kaivostutkimus Itä-Suomen yliopistossa · Teemasivu:Kaivostoiminnan vaikutusarviointi


VipuvoimaaEU rgb1.jpg Eakr logo fi.png Minera-logo.png

Avainsanat

Päästöt, kuljetus, liikenne

Viitteet

Kauppila, P., Räisänen ML., & Myllyoja S. (eds). 2011. Metallimalmikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt. Suomen Ympäristö 29. Suomen ympäristökeskus. Helsinki.

US EPA. 2011. Compilation of air pollutant emission factors. AP 42, Fifth Edition, Volume I, Chapter 13: Miscellaneous Sources. Unpaved Roads.

US EPA. 2011.Compilation of air pollutant emission factors. AP 42, Fifth Edition, Volume I, Chapter 13: Miscellaneous Sources. Paved Roads.

Western Regional Air Partnership WRAP.2006.Fugitive Dust Handbook.

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

<mfanonymousfilelist></mfanonymousfilelist>