Kuljetuksen pakokaasupäästöt

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi3127
Moderaattori:Akousa (katso kaikki) Sivun edistymistä ei ole arvioitu. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi3127}} Huom! Käytät vanhoja parametreja (todennäköisesti stub). Käytä mieluummin parametria edistyminen = Raakile.

Sivu kopioitu ERAC Intrasta [2].

Osa Opasnetin sivusta Kuljetuksen päästöt

Vastuuhenkilö: Anne Kousa

Rikastekuljetukset ja lastaus

Rikasteen kuljetuksesta ja lastauksesta aiheutuu pöly- ja ajoneuvojen pakokaasupäästöjä ilmaan. Esim. Pyhäsalmen kaivoksen aiheuttama kokonaislaskeuma 200 m:n etäisyydellä oli 155 kg/ha/kk ^[1]. 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

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.

Yksikköpäästot tehonkäyttöä kohden

Työkoneiden päästöjen laskeminen tehonkäyttöä kohden lasketaan kaavalla:

Päästöx_tk=  [nimellisteho, kW] x [kuormitusaste] x [käyttötunnit, h] x [päästökerroin, g/kWh]

Taulukko 1.Työkoneiden keskimääräinen päästö ja energiankulutus tehonkäyttöä kohden Suomessa vuonna 2008 (Lähde: LIPASTO -laskentajärjestelmä, VTT).^[2]

Työkoneiden yksikköpäästöt [g/kWh]
Dieselkäyttöiset ajettavat työkoneet	Keskimäär. nimellisteho [kW]	Keskimäär. kuormitus- aste	CO	NMHC	NOx	PM	CH4	N2O	SO2	CO2	CO2ekv.	Polttoaineen kulutus [g/kWh]	Energian kulutus [MJ/kWh]
Nosturit	99	0.26	2.6	1.0	8.0	0.43	0.044	0.022	0.0051	804	812	255	11
Muut trukit, diesel	33	0.30	4.4	1.8	8.1	0.84	0.047	0.022	0.0056	876	884	278	12
Haarukkatrukit, diesel	88	0.30	2.5	0.89	7.6	0.40	0.044	0.021	0.0051	803	811	255	11
Puskutraktorit	112	0.40	2.9	1.2	9	0.58	0.042	0.022	0.0050	794	801	252	11
Tiehöylät	149	0.37	2.4	0.90	8.2	0.44	0.042	0.022	0.0050	787	794	250	11
Jyrät	45	0.30	3.6	1.4	8	0.64	0.044	0.022	0.0053	842	849	267	11
Pyöräkuormaajat	94	0.33	2.6	1.0	7.7	0.44	0.044	0.021	0.0051	806	814	256	11
Traktorikaivurit	74	0.33	2.9	1.1	8.4	0.50	0.043	0.022	0.0052	812	820	258	11
Minikaivurit	22	0.40	3.3	1.1	6.8	0.52	0.046	0.021	0.0054	850	857	270	12
Kaivukoneet, tela-alustaiset	104	0.31	2.1	0.68	6.6	0.30	0.044	0.021	0.0051	802	810	255	11
Kaivukoneet, pyöräalustaiset	88	0.32	2.4	0.82	7.1	0.36	0.044	0.021	0.0051	808	815	257	11
Teollisuustraktorit	59	0.27	2.9	1.1	7.8	0.46	0.044	0.022	0.0052	811	819	258	11
Kunnossapitotraktorit	58	0.27	2.4	0.73	6.7	0.30	0.046	0.022	0.0052	815	823	259	11
Muut traktorit	53	0.26	4.6	2.0	12	0.94	0.041	0.022	0.0051	808	815	257	11
Hakkuukoneet (Moto)	125	0.41	1.6	0.33	4.2	0.09	0.044	0.021	0.0051	797	805	253	11
Metsätraktorit	105	0.30	1.6	0.35	4.7	0.14	0.044	0.021	0.0051	805	813	256	11
Dumpperit	153	0.30	2.3	0.83	7.9	0.40	0.043	0.022	0.0050	787	794	250	11
Monitoimikoneet	50	0.25	2.4	0.76	6.4	0.33	0.045	0.021	0.0052	823	830	261	11
Muut ajettavat dieseltyökoneet	89	0.36	2.1	0.66	6.2	0.28	0.046	0.022	0.0051	808	816	257	11

Yksikköpäästöt polttoaineen kulutuksen mukaan

Työkoneiden päästöjen laskeminen polttoaineen kulutusta kohden lasketaan kaavalla:

Päästöx_pk =  [polttoaineen kulutus, l] x [päästökerroin, g/l]

Taulukko 2.Työkoneiden keskimääräinen päästö polttoainelitraa kohden Suomessa vuonna 2008 (Lähde: LIPASTO -laskentajärjestelmä, VTT).

Työkoneiden yksikköpäästöt [g/l]
Dieselkäyttöiset ajettavat työkoneet	Keskimäär. nimellisteho [kW]	Keskimäär. kuormitus- aste	CO	NMHC	NOx	PM	CH4	N2O	SO2	CO2	CO2ekv.
Nosturit	99	0.26	8.5	3.2	26	1.4	0.14	0.071	0.017	2660	2686
Muut trukit, diesel	33	0.30	13	5.4	25	2.5	0.14	0.065	0.017	2660	2684
Haarukkatrukit, diesel	88	0.30	8.3	2.9	25	1.3	0.14	0.071	0.017	2660	2685
Puskutraktorit	112	0.40	10	4.0	31	1.9	0.14	0.072	0.017	2660	2685
Tiehöylät	149	0.37	8.1	3.0	28	1.5	0.14	0.073	0.017	2660	2684
Jyrät	45	0.30	11	4.4	25	2.0	0.14	0.068	0.017	2660	2685
Pyöräkuormaajat	94	0.33	8.6	3.2	25	1.5	0.14	0.071	0.017	2660	2685
Traktorikaivurit	74	0.33	9.5	3.7	27	1.7	0.14	0.070	0.017	2660	2686
Minikaivurit	22	0.40	10	3.6	21	1.6	0.14	0.067	0.017	2660	2685
Kaivukoneet, tela-alustaiset	104	0.31	7.0	2.2	22	1.0	0.15	0.071	0.017	2660	2685
Kaivukoneet, pyöräalustaiset	88	0.32	7.8	2.7	23	1.2	0.14	0.071	0.017	2660	2686
Teollisuustraktorit	59	0.27	10	3.6	26	1.5	0.15	0.072	0.017	2660	2685
Kunnossapitotraktorit	58	0.27	7.7	2.4	22	1.0	0.15	0.071	0.017	2660	2685
Muut traktorit	53	0.26	15	6.7	40	3.1	0.14	0.073	0.017	2660	2686
Hakkuukoneet (Moto)	125	0.41	5.2	1.1	14	0.31	0.15	0.071	0.017	2660	2685
Metsätraktorit	105	0.30	5.3	1.2	16	0.47	0.15	0.071	0.017	2660	2684
Dumpperit	153	0.30	7.8	2.8	27	1.4	0.14	0.073	0.017	2660	2686
Monitoimikoneet	50	0.25	7.7	2.5	21	1.1	0.15	0.069	0.017	2660	2685
Teleskooppikurottajat	78	0.28	6.7	2.0	20	0.87	0.14	0.070	0.017	2660	2685
Muut ajettavat dieseltyökoneet	89	0.36	7.1	2.2	20	0.9	0.15	0.072	0.017	2660	2686

CO = hiilimonoksidi

NMHC = hiilivedyt (poislukien metaani CH4)

NOX = typen oksidit

PM = pakokaasujen kokonaishiukkasmäärä

CH4 = metaani

N2O = typpioksiduuli

SO2 = rikkidioksidi

CO2 = hiilidioksidi

CO2ekv. = hiilidioksidiekvivalentti

Ajoneuvokohtaiset yksikköpäästökertoimet maantiekuljetuksille

Tonnikilometrien (tkm) laskenta

Tässä esitetyt laskentavaihtoehdot ja kaavat ovat peräisin VTT:n Lipasto-sivuilta. Lähtöaineistosta riippuen tonnikilometrien laskentaan on useita vaihtoehtoja. Laskenta pitäisi tehdä käyttäen tarkinta saatavilla olevaa kalustotietoa.

1. Tarkimmalla tasolla kerrotaan jokaisen matkan pituudella (km) ajoneuvossa ollut kuorma (t) ja tulot summataan. Tähän on yleensä mahdollisuus kuljetusyrityksellä, joka tietää nämä yksityiskohdat. Kuljetusyritysten on suositeltavaa muutenkin laskea koko toimintansa tonnikilometrit, koska se on esim. energiatehokkuuden määrittelyssä ainoa todellinen mittari tehokkuuden kehittymisestä.

2. Kun esimerkiksi tehtaan tuotanto (t) kuljetetaan yhteen kohteeseen, kerrotaan koko kuljetettu tuotanto (t) tehtaan ja kohteen välisellä yhdensuuntaisella etäisyydellä (km). Jos kohteita on useita, kerrotaan vastaavasti jokaiseen kohteeseen kuljetetut tonnimäärät ja etäisyydet ja tulot summataan.

3. Jos kuljetettu kokonaistonnimäärä ei ole tiedossa, voi arvioida tonnikilometrit kertomalla keskimääräisellä kuormanpainolla kuljetuskerrat ja kuljetusmatka (yhdensuuntainen).

Päästöt tonnikilometriä kohden

Taulukoissa on esitetty maansiirtoajoneuvolle kuljetuksen päästökertoimet tyhjänä, täytenä tai osakuormalla. Kuljetustapahtumassa on otettava huomioon myös paluukuorma, myös tyhjänä paluu. VTT:n Lipasto-sivuilla on esitetty ajoneuvokohtaisia päästökertoimia myös puoli - ja täysperävaunuyhdistelmille sekä eri ajanjaksojen päästötasot. Tavaralajikohtaisia päästökertoimia ei vielä toistaiseksi ole saatavilla Lipasto-sivuilta.

Yksikköpäästötaulukoissa ajoneuvotyypeille on annettu päästöluokittain päästömäärät ajoneuvokilometriä kohden tyhjänä ja täytenä. Päästömäärä on riittävällä tarkkuudella lineaarisesti riippuvainen auton massasta, joten yksikköpäästö voidaan määrittää oheisen kaavan perusteella mille tahansa osakuormalle.

ex = (ea + ((eb - ea) / lc x lx)) / lx ,

jossa

ex = Päästö tonnikilometriä kohden kuormalla x [g/tkm]
eb = Täyden auton päästö ajoneuvokilometriä kohden [g/km]
ea = Tyhjän auton päästö ajoneuvokilometriä kohden [g/km]
lc = Auton kantavuus [t]
lx = Kuorma x [t]

Keskimääräinen päästö v. 2010 tonnikilometriä kohden
	CO [g/km]	HC [g/km]	NOx [g/km]	PM [g/km]	CH4 [g/km]	N2O [g/km]	NH3 [g/km]	SO2 [g/km]	CO2 [g/km]
(50 %:n kuorma)	0.025	0.015	0.69	0.008	0.0009	0.0035	0.00053	0.00055	87
täysi (19 t kuorma	0.014	0.007	0.39	0.0047	0.0005	0.0019	0.00026	0.00032	50

Päästöt ajoneuvokilometriä kohden

Kuljetukaluston päästöt ovat riittävällä tarkkuudella riippuvaiset auton massasta, jotem päästöjen likiarvot voidaan laskea ajoneuvokilometriä kohden myös muun kokoisten kuin Lipaston sivun taulukossa olevien autojen päästöille. Valitaan kaksi autotyyppiä, joiden kokonaismassat mb ja ma ovat molemmin puolin tavoiteltavaa auton kokoluokkaa mx (mb > mx > ma) ja lasketaan päästöt lineaarisella suhteella:

ex = ea + ((eb - ea) / (mb - ma)) x (mx - ma) ,

jossa

ex = Päästö ajoneuvokilometriä kohden autolla, jonka kokonaismassa on x [g/km]
eb = Päästö autolla, jonka kokonaismassa on b [g/km]
ea = Päästö autolla, jonka kokonaismassa on a [g/km]
mx = Auton x kokonaismassa [t]
mb = Auton b kokonaismassa [t]
ma = Auton a kokonaismassa [t]

Maansiirtoauto ilman perävaunua
Kokonaismassa 32 t, kantavuus 19 t, maantieajo
Keskimääräinen päästö v. 2010 ajoneuvokilometriä kohden
	CO [g/km]	HC [g/km]	NOx [g/km]	PM [g/km]	CH4 [g/km]	N2O [g/km]	NH3 [g/km]	SO2 [g/km]	CO2 [g/km]
tyhjä	0.22	0.15	5.7	0.070	0.009	0.029	0.0050	0.0045	709
(50 %:n kuorma)	0.24	0.14	6.5	0.080	0.009	0.033	0.0050	0.0053	827
täysi (19 t kuorma	0.26	0.13	7.4	0.09	0.009	0.037	0.0050	0.0060	945

Kuljetuksen pakokaasupäästöt(useita)
Obs	Kuorma	CO [g/km]	HC [g/km]	NOx [g/km]	PM [g/km]	CH4 [g/km]	N2O [g/km]	NH3 [g/km]	SO2 [g/km]	CO2 [g/km]	Kuljetusväline	Result
1	tyhjä	0.22	0.15	5.7	0.070	0.009	0.029	0.0050	0.0045	709	Auto	-
2	(50 %:n kuorma)	0.24	0.14	6.5	0.080	0.009	0.033	0.0050	0.0053	827	Auto	-
3	täysi (19 t kuorma	0.26	0.13	7.4	0.09	0.009	0.037	0.0050	0.0060	945	Auto	-
4	tyhjä	0.22	0.15	5.7	0.070	0.009	0.029	0.0050	0.0045	709	Juna	-
5	(50 %:n kuorma)	0.24	0.14	6.5	0.080	0.009	0.033	0.0050	0.0053	827	Juna	-
6	täysi (19 t kuorma	0.26	0.13	7.4	0.09	0.009	0.037	0.0050	0.0060	945	Juna	-

Perustelut

Malmin kuljetuksesta kuorma-autoilla aiheutu mineraalipölypäästöjä ja liikenteelle tyypillisiä pöly- ja pakokaasupäästöjä sekä avolouhinnassa että maanalaisessa kaivoksessa, etenkin kun malmi kuljetetaan maan pinnalle varastoitavaksi. Mineraalipölyä irtoaa sekä malmista että tien pinnoista. Liikenteestä aiheutuvat pöly- ja pakokaasupäästöt kasvavat välilastausten ja purkamisten sekä matkan pituuden myötä. Pakokaasupäästöt sisältävät epätäydellisen palamisen seurauksena syntyneitä hiukkasia ja ilmassa olevista höyryistä (esim. rikkihappo) muodostuvia hiukkasia. Pienet pakokaasuhiukkaset koostuvat pääosin noesta, hiilivedyistä ja sulfaateista. Dieselkäyttöiset moottorit tuottavat enemmän hiukkasia kuin bensiinimoottorit.^[3].

Louhitun malmikiven kuljetus tapahtuu yleisimmin kuorma-autoilla. Rikasteen kuljetus tapahtuu kuorma-autoilla, junalla tai joissain tapauksissa laivalla konteissa suursäkkeihin pakattuna. Jos kuljetusmatka on pitkä tai rikastemäärä suuri, kuljetus tapahtuu junalla katetuissa vaunuissa. Mikäli käytetään junien avovaunuja, pölyäminen kuorman pinnasta estetään käyttämällä biologisesti hajoavaa pölynsidonta-ainetta. Pienemmät kuljetukset ja lyhyemmät matkat tehdään kuorma-autoilla peitettynä(?).

Malmikiven ja malmirikasteen kuljetuksista ja alueella tehtävistä räjäytyksistä seuraa pakokaasu- ja räjäytyskaasupäästöjen mukana ilmaan hiilidioksidi-, typpi- ja hiilimonoksidipäästöjä. Hiilidioksidi on kasvihuonekaasu. Typen oksidit saattavat vaurioittaa kasvillisuutta ja happamoittaa ja/tai rehevöittää ympäröivää maaperää ja vesiä. Pakokaasuista peräisin oleva hiilimonoksidi ja ilman pienhiukkaset PM2.5 ovat hengitettynä haitallisia terveydelle.^[4]

Riippuvuudet

Tien pinnan rakenne ja koostumus
Kuormien määrä (km/d)
Ajoneuvon paino
Renkaiden määrä ajoneuvossa

+ Näytä koodi - Piilota koodi

library(reshape2)
library(OpasnetUtils)
library(xtable)

riippuvuudet = data.frame(
	Name = c('RikstMatka','RikstMaara','RikstJunalla')
)
funktio = function (dependencies,...){

Temp = FALSE
Temp[RikstJunalla] = TRUE
RikstJunalla = Temp

temp <- tidy(op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi3127"), objname = "RikasteKuljetus")
temp = temp[,!colnames(temp) == "Result"]

if(RikstJunalla == TRUE){
temp = temp[temp$Kuljetusväline == 'Juna',]

Liitettava = data.frame(
Kuorma = c('tyhjä','(50 %:n kuorma)','täysi (19 t kuorma'),
MatkojenLkm = c(RikstMaara%/%19+ifelse(RikstMaara%%19 > 0,1,0),ifelse(RikstMaara%%19 > 0,1,0),RikstMaara%/%19)
)
temp = merge(temp,Liitettava)
temp = melt(temp,id.vars = c('Kuljetusväline','Kuorma','MatkojenLkm'),variable.name = "Haittaaine", value.name = 'RikasteKuljetusResult')
temp$RikasteKuljetusResult = as.numeric(as.character(temp$RikasteKuljetusResult))
temp$RikasteKuljetusResult = temp$MatkojenLkm * temp$RikasteKuljetusResult * RikstMatka

return(temp)

}
else{
temp = temp[temp$Kuljetusväline != 'Juna',]

Liitettava = data.frame(
Kuorma = c('tyhjä','(50 %:n kuorma)','täysi (19 t kuorma'),
MatkojenLkm = c(RikstMaara%/%19+ifelse(RikstMaara%%19 > 0,1,0),ifelse(RikstMaara%%19 > 0,1,0),RikstMaara%/%19)
)
temp = merge(temp,Liitettava)
temp = melt(temp,id.vars = c('Kuljetusväline','Kuorma','MatkojenLkm'),variable.name = "Haittaaine", value.name = 'RikasteKuljetusResult')
temp$RikasteKuljetusResult = as.numeric(as.character(temp$RikasteKuljetusResult))
temp$RikasteKuljetusResult = temp$MatkojenLkm * temp$RikasteKuljetusResult * RikstMatka

return(temp)
}
}
RikasteKuljetus <- new("ovariable",
name         = "RikasteKuljetus",
dependencies = riippuvuudet,
formula      = funktio)

objects.put(RikasteKuljetus)

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

↑ Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt 2011/luonnos
↑ http://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/tieliikenne/tavara_tie.htm
↑ Hiukkaskäsikirja [1]
↑ http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

[1] Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt 2011/luonnos

[2] ttp://lipasto.vtt.fi/yksikkopaastot/tavaraliikenne/tieliikenne/tavara_tie.htm

[Hiukkastieto-3] Hiukkaskäsikirja [1]

[4] ttp://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf

[1]

[2]

[3]

[4]