Luikonlahden ilmapäästöt

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään muuttuja. Sivutunniste: Op_fi3380
Moderaattori:Jouni (katso kaikki) Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3380}}

Edistymisluokitus
Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu: Tämä sivu on raakile Se sisältää vasta osia varsinaisesta sivusta ja toimii lähinnä tietona siitä, että tällaista sivua on tarkoitus rakentaa.

Kysymys

Kuinka suuret ovat pöly- ja pienhiukkaspäästöt Luikonlahden kaivosalueella, ja mitä terveysvaikutuksia niillä on?

Vastaus

Malliajo

Perustelut

⇤#: Käytetty leviämis- ja altistumalli on tarkkuudeltaan vain yksi kilometri. Kilometriresoluutio on riittämätön. Malli antaa vain karkeita arvioita ja luultavasti vähättelee vaihtoehtojen eroja ja kokonaisvaikutuksia. --Jouni Tuomisto 25. lokakuuta 2012 kello 00.24 (EEST)

⇤#: Totta on, että malli vähättelee muutaman sadan metrin säteellä päästölähteestä tapahtuvaa altistumista. Kuitenkin virheen suunta on tiedossa, ja tässä tapauksessa se vähättelee erityisesti rakennemallin 1 ja 3 terveyshaittoja, jotka sisältävät enemmän liikennettä keskustassa. Tälläkin tarkkuudella haitat osoittautuivat suuremmiksi kuin rakenennemallissa 2. Niinpä malli täyttää tehtävänsä kysymyksessä, onko rakennemallien välillä todennäköisesti eroja terveyshaitassa. Näyttäisi olevan. --Jouni Tuomisto 25. lokakuuta 2012 kello 11.26 (EEST)

⇤#: Malli olettaa hiukkasten leviävän samalla tavalla kuin pienhiukkaset, vaikka tulokset on laskettu PM10:lle, jotka laskeutuvat nopeammin eli pitoisuuden jäävät pienemmiksi. Malli siis yliarvioi terveysvaikutuksia. --Jouni Tuomisto 11. tammikuuta 2013 kello 16.52 (EET)

Kaivostoiminnasta ja rikastamisesta syntyy suuret määrät pölyä ja pakokaasuja. Tässä alustavassa arviossa keskitytään alle 2.5 mikrometrin hiukkasiin eli PM2.5:een, koska niiden terveysvaikutukset on todettu merkittävimmiksi. Toinen, tekninen syy on se, että käytettävissä oleva leviämismalli laskee pitoisuudet PM2.5:lle, ja sen käyttäminen suuremman kokoluokan hiukkasiin liioittelisi pitoisuuksia selvästi, koska ne laskeutuvat maahan paljon nopeammin. PM2.5-arvioita oli kuitenkin käytettävissä useimmille tarkasteltaville prosesseille.

Alustavassa arvioinnissa on katsottu sekä maaperästä että polttoprosesseista peräisin olevia hiukkasia. Usein polttohiukkasia on pidetty vaarallisempina, mutta on perusteltua pitää kaikkia pienhiukkasia terveydelle vaarallisina, ja monet asiantuntijat mieluiten eivät erottele myrkyllisyyttä koostumuksen perusteella vaan pitävät niitä ainakin nimellisesti yhtä vaarallisina. Lisäksi tiedetään, että reaktiiviset hiukkaset ovat usein inaktiivisia vaarallisempia, ja kaivostoiminnan hiukkaset ovat tyypillisesti tuoreita jauhamisen synnyttämiä ja siksi reaktiivisempia kuin pitkään ilman kanssa kosketuksissa olleet hiukkaset.

Laskenta

HUOM! Tällä hetkellä malli laskee ainoastaan pienhiukkaspäästön leviämisen 10-15 km:n säteellä olevaan väestöön. Mallia päivitetään jatkuvasti.

+ Näytä koodi - Piilota koodi


library(OpasnetUtils)
library(ggplot2)
library(xtable)
library(OpasnetUtilsExt)
library(rgdal)
library(maptools)
library(RColorBrewer)
library(classInt)
library(raster)

# Graph settings?

par(mfrow=c(6,1), mar=c(3,1,0,1), cex=1.5)

colorstrip <- function(colors, labels) {
	count <- length(colors)
	m <- matrix(1:count, count, 1)
	image(m, col=colors, ylab="", axes=FALSE)
	axis(1,approx(c(0, 1), n=length(labels))$y, labels)
}

################ ALUSTA MUUTTUJAT

# Päästö

Päästö <- new(
	"ovariable", 
	name = "Päästö",
	dependencies = data.frame(Name = "tieliikennepäästöt", Key = "0194s0uuucjxq8Wi"),
	formula = function(dependencies, ...) {
		ComputeDependencies(dependencies, ...)

		out <- tieliikennepäästöt * 365 * 1E-6 # Muutetaan päiväpäästö vuosipäästöksi ja grammat tonneiksi

		return(out)
	}
)

# Muita tarpeellisia arvoja

bg.mort <- 45182 / 5203826 # same values as used in PILTTI

erf <- 0.0097 # J. T. Tuomisto, A. Wilson, et al. Uncertainty in mortality response to airborne fine particulate matter... 2008
# unit: m^3 /ug

# Ovariablet

## Pitoisuudet

Pitoisuus <- new(
	"ovariable", 
	name = "Pitoisuus",
	dependencies = data.frame(
		Name = c("Päästö", "LO", "LA")
	),
	formula =  function(dependencies, ...) {
		ComputeDependencies(dependencies, ...)

		temp <- GIS.Concentration.matrix(Päästö, LO, LA, ...)

		return(temp)
	} 
)

## Altistuminen

Altistuminen <- new(
	"ovariable", 
	name = "Altistuminen", 
	dependencies = data.frame(
		Name = c("Pitoisuus", "LO", "LA")
	),
	formula = function(dependencies, ...) {
		ComputeDependencies(dependencies, ...)

		out <- GIS.Exposure(Pitoisuus, LO, LA, ...)

		return(out)
	}
)

## Terveysvaikutukset

Terveysvaikutukset <- new(
	"ovariable", 
	name = "Terveysvaikutukset", 
	dependencies = data.frame(
		Name = c("Altistuminen", "erf", "bg.mort")
	),
	formula = function(dependencies, ...) {
		ComputeDependencies(dependencies, ...)
	
		out <- Altistuminen * erf * bg.mort
	
		return(out)
	}
)

############### Määritellään arviointikohtaiset muuttujat

# suorite

data <- tidy(opbase.data("Op_fi3380.ajosuorite"), objname = "suorite")
data <- data[ , colnames(data) != "Obs"]

data1 <- data[ , colnames(data) != "suoritePituus"]
colnames(data1)[colnames(data1) == "suoriteMäärä"] <- "suoriteResult"
suorite <- EvalOutput(new("ovariable", name = "suorite", data = data1), N = N)

data2 <- data[ , colnames(data) != "suoriteMäärä"]
colnames(data2)[colnames(data2) == "suoritePituus"] <- "pituusResult"
pituus <- EvalOutput(new("ovariable", name = "pituus", data = data2), N = N)

suorite <- suorite * pituus

suorite@output$Ajo <- "Katuajo"
suorite@output$Kuormitusaste <- "Täysi"

if(intermediates) {cat("Liikennesuorite.\n"); print(xtable(suorite@output), type = 'html')}

Päästö.temp <- EvalOutput(Päästö, N = N)

# Valitaan vain PM-rivit, ja Saaste-indeksi voidaan tiputtaa.
temp <- Päästö.temp@output[Päästö.temp@output$Saaste == "PM", colnames(Päästö.temp@output) != "Saaste"]
colnames(temp)[colnames(temp) == "PäästöResult"] <- "Result"

if(intermediates) {cat("Yksityiskohtaiset tiedot liikenteen polttoperäisistä päästöistä.\n"); print(xtable(temp), type = 'html')}

# Pölypäästöistä on suoraan PM-päästöt, joten ne otetaan tässä mukaan päästöihin.

temp2 <- tidy(opbase.data("Op_fi3380.paastomaara"))
temp2 <- temp2[ , c("Vaihtoehto", "LA", "LO", "Hiukkaskoko", "Alkuperä", "Result")] 

temp2 <- EvalOutput(new("ovariable", name = "temp2", data = temp2), N = N)
temp2 <- temp2 * 365 / 1000 # Muutetaan yksikköä kg /d -> ton /a

if(intermediates) {cat("Muut kuin liikennepäästöt.\n"); print(xtable(temp2@output), type = 'html')}

temp <- rbind(
	temp[c("Vaihtoehto", "LA", "LO", "Hiukkaskoko", "Alkuperä", "Iter", "Result")], 
	temp2@output[c("Vaihtoehto", "LA", "LO", "Hiukkaskoko", "Alkuperä", "Iter", "Result")]
)

temp <- as.data.frame(as.table(tapply(temp$Result, temp[c("Vaihtoehto", "LA", "LO", "Hiukkaskoko", "Alkuperä", "Iter")], sum)))
temp <- temp[!is.na(temp$Freq), ] # Pudotetaan tyhjät rivit pois.
colnames(temp)[colnames(temp) == "Freq"] <- "PäästöResult"

Päästö.temp@output <- temp

cat("Kokonaispienhiukkaspäästöt eri pisteistä.\n")
print(xtable(Päästö.temp@output), type = 'html')

Lopputulos <- data.frame() # Tähän taulukkoon kerätään data

i <- 7 # for(i in 1:nrow(Päästö.temp@output)) {

	# Tässä käydään läpi yksi päästöpiste ja vaihtoehto kerrallaan ja lasketaan sille pitoisuus, altistus ja terveysvaikutus.

	Päästö <- Päästö.temp@output$PäästöResult[i]
	LA <- as.numeric(as.character(Päästö.temp@output$LA[i]))
	LO <- as.numeric(as.character(Päästö.temp@output$LO[i]))

Pitoisuus <- EvalOutput(Pitoisuus, N = N)

if(laskealtistuminen) {

Altistuminen <- EvalOutput(Altistuminen, N = N)

	# EvalOutput käyttää tilapäisiä, rivikohtaisia tietoja. Kunkin rivin tulos lisätään lopputulokseen.

	Lopputulos <- rbind(
		Lopputulos, 
		merge(
			Päästö.temp@output[i, ], 
			EvalOutput(Terveysvaikutukset, N = N)@output, by = NULL
		)
	)

	# Nollataan Altistuminen ja Pitoisuus, jotta malli laskee ne uusiksi uudelle päästölle.

	Altistuminen@output <- data.frame()
	Pitoisuus@output <- data.frame()

# }

if(intermediates) {cat("Yksityiskohtainen lopputulos.\n"); print(xtable(Lopputulos[Lopputulos$Iter == 1, ]), type = 'html')}

temp <- as.data.frame(as.table(tapply(Lopputulos$TerveysvaikutuksetResult, Lopputulos[c("Vaihtoehto", "Iter")], sum)))

if(N > 10) {ggplot(temp, aes(x = Freq, fill = Vaihtoehto)) + geom_density(alpha = 0.2)}

cat("Pienhiukkasten aiheuttamia ylimääräisiä kuolemantapauksia vuodessa.\n")

print(xtable(as.data.frame(as.table(tapply(temp$Freq, temp[c("Vaihtoehto")], mean)))), type = 'html')
}
#################################

# Draw a concentration map.

cat("Esimerkki yhden päästöpisteen aiheuttamasta pitoisuuskentästä.\n")

temp <- Pitoisuus # EvalOutput(Pitoisuus, N = 1)

temp2 <- gsub("\\(", "", temp@output$LObin)
temp2 <- gsub("\\]", "", temp2)
temp2 <- strsplit(temp2, ",")

temp3 <- c()

for(i in 1:length(temp2)) {
	a <- as.numeric(temp2[[i]][1])
	b <- as.numeric(temp2[[i]][2])
	temp3[i] <- ((a + b) / 2)
}

temp@output$LO <- temp3

temp2 <- gsub("\\(", "", temp@output$LAbin)
temp2 <- gsub("\\]", "", temp2)

temp2 <- strsplit(temp2, ",")

temp3 <- c()

for(i in 1:length(temp2)) {
	a <- as.numeric(temp2[[i]][1])
	b <- as.numeric(temp2[[i]][2])
	temp3[i] <- ((a + b) / 2)
}

temp@output$LA <- temp3

#print(temp)

data <- data.frame(LO=temp@output$LO, LA=temp@output$LA, concentration=temp@output$PitoisuusResult)

data$truncated_concentration <- ifelse(data$concentration > 1, 1, data$concentration)

# Plot the data
coordinates(data)=c("LO","LA")
proj4string(data)<-("+init=epsg:4326")
epsg4326String <- CRS("+proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs")
shp<-spTransform(data,epsg4326String)

#Create blank raster
rast<-raster()

#Set raster extent to that of point data
extent(rast)<-extent(shp)

#Choose number of columns and rows
ncol(rast) <- 41
nrow(rast) <- 41

#cat("<span style='font-size: 1.2em;font-weight:bold;'>PM2.5</span>\n")

#Rasterize point data
rast2<-rasterize(shp, rast, shp$truncated_concentration, fun=mean)

steps <- c(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1)
colors <- rev(rainbow(length(steps), start=0, end=0.50))

colorstrip(colors, steps)

#Plot data
google.show_raster_on_maps(rast2, col=colors, style="height:500px;")

Ovariablet:

Terveysvaikutukset: syötteenä Altistuminen * erf * bg.mort
- erf: vakio, annetaan koodissa
- bg.mort: vakio, annetaan koodissa
- Altistuminen: syötteenä Pitoisuus, LO, LA
  - Käytetään funktiota GIS.Exposure(Pitoisuus, LO, LA, ...)
  - LO ja LA: saadaan muuttujan Pitoisuus sarakkeista LO ja LA.
  - Pitoisuus: syötteenä Päästö, LO, LA.
    - LO ja LA: saadaan muuttujan Päästö sarakkeista LO ja LA.
    - Käytetään funktiota GIS.Concentration.matrix(Päästö, LO, LA, ...)
    - Päästö: syötteenä Tieliikennepäästöt (tässä kohdassa lähinnä yksikköskaalausta).
      - Tieliikennepäästöt: käyttää metodia Tieliikennepäästöt ja muuttujaa suorite.
        suorite: luodaan tämän sivun (Pienhiukkaspäästöt Raumalla) datataulusta.

Data

Taulukko on koottu Luikonlahden ja Kylylahden tapaustutkimuksen sanallisista kuvauksista.

Päästömäärä(-)
Obs	Vaihtoehto	Hiukkaskoko	Alkuperä	LA	LO	Unit	Result	Kuvaus
1	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	11.4	Kylylahden rakennuspölyt
2	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	1.14	Kylylahden rakennuspölyt
3	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	0	Kylylahden louhinta
4	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	0	Kylylahden louhinta
5	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	371	Kylylahden kuljetukset
6	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	37	Kylylahden kuljetukset
7	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	56.5	Kylylahden lastaus ja purkaminen
8	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	5.7	Kylylahden lastaus ja purkaminen
9	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	0.83	Kylylahden sivukivikasan tasoittaminen
10	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	0.08	Kylylahden sivukivikasan tasoittaminen
11	Ve	PM10	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	1.378	Kylylahden sivukivikasan pölyäminen
12	Ve	PM2.5	Maaperä	62.860745	29.336715	kg /d	0.545	Kylylahden sivukivikasan pölyäminen
13	V0	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	27 - 74	Luikonlahden rikastekuljetukset, vaihteluväli sula - talvi
14	V0	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	6.5 - 17	Luikonlahden rikastekuljetukset, vaihteluväli sula - talvi
15	V1	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	43 - 110	Luikonlahden rikastekuljetukset, vaihteluväli sula - talvi
16	V1	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	9.8 - 27	Luikonlahden rikastekuljetukset, vaihteluväli sula - talvi
17	V0	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	24	Luikonlahden malmilouheen purkaminen
18	V0	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	2.4	Luikonlahden malmilouheen purkaminen
19	V1	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	35	Luikonlahden malmilouheen purkaminen
20	V1	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	3.5	Luikonlahden malmilouheen purkaminen
21	V0	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0.58	Luikonlahden hihnakuljetus
22	V0	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0 - 0.058	Luikonlahden hihnakuljetus
23	V1	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0.84	Luikonlahden hihnakuljetus
24	V1	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0 - 0.084	Luikonlahden hihnakuljetus
25	V0	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	137.16	Luikonlahden murskaus
26	V0	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0-13.7	Luikonlahden murskaus
27	V1	PM10	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	199.47	Luikonlahden murskaus
28	V1	PM2.5	Maaperä	62.937734	28.712769	kg /d	0-19.9	Luikonlahden murskaus
29	V0	PM10	Poltto	62.937734	28.712769	kg /d	0.031792	Luikonlahden lämmitys
30	V0	PM2.5	Poltto	62.937734	28.712769	kg /d	0.006813	Luikonlahden lämmitys
31	V1	PM10	Poltto	62.937734	28.712769	kg /d	0.031792	Luikonlahden lämmitys
32	V1	PM2.5	Poltto	62.937734	28.712769	kg /d	0.006813	Luikonlahden lämmitys

Ajosuorite(-)
Obs	Vaihtoehto	Hiukkaskoko	Alkuperä	Ajoneuvo	LA	LO	Unit	Määrä	Pituus	Kuvaus
1	V0	PM2.5	Poltto	Täysperävaunuyhdistelmä	62.937734	28.712769	kpl-km /d	100-102	41	Luikonlahdelle kuljetus
2	V1	PM2.5	Poltto	Täysperävaunuyhdistelmä	62.937734	28.712769	kpl-km /d	147	41	Luikonlahdelle kuljetus

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
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

Viitteet

Aiheeseen liittyviä tiedostoja