Kuljetuksen päästöt

Edistymisluokitus

Opasnetissa lukuisat sivut ovat työn alla eri vaiheissa. Niiden tietosisältöön pitää siis suhtautua harkiten. Tämän sivun sisällön edistyminen on arvioitu:

Tämä sivu on täysluonnos: Sivu on kirjoitettu kertaalleen alusta loppuun eli kaikki olennaiset sisällöt ovat jo paikoillaan. Kuitenkaan sisältöjä ei ole vielä kunnolla tarkistettu, ja esimerkiksi tärkeitä viitteitä voi puuttua.

Tämä sivu on tietokide alatyypiltään metodi. Sivutunniste: Op_fi2920
Moderaattori:Akousa (katso kaikki) Sivun edistyminen: Täysluonnos. Arvostuksen määrää ei ole arvioitu (ks. peer review).
Lisää dataa {{#opasnet_base_link:Op_fi2920}}

Sivu kopioitu ERAC Intrasta [2].

Osa tämän sivun teksteistä löytyy nyt sivulta Rikastekuljetukset.

Vastuuhenkilö: Anne Kousa

Kysymys

Miten lasketaan kaivosalueella tapahtuvan kuljetuksen aiheuttamat pölypäästöt? Tässä ei huomioida kuormasta pölisevää materiaalia vaan tiestä nouseva.

Miten lasketaan kuljetuksen aiheuttamat pakokaasupäästöt?

Vastaus

Esimerkki

⇤#: Pitää tarkastaa mitä mikäkin näistä koodeista tekee. --Jouni Tuomisto 26. helmikuuta 2013 kello 22.13 (EET)

+ Näytä koodi - Piilota koodi


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

Fetch2(data.frame(Name = 'Kuljetuksenpaastot', Key = 'EeAmXb3MpMsZKV9M'))
KuljetusPaastot = EvalOutput(Kuljetuksenpaastot)




#Lasketaan Malminkuljetuksen ei pienhiukkaspaastot
#koodi kopioitu Rikastekuljetuksen sivuilta

MatkaRikastamoon = MatkaTeol + MatkaPaaMtnTie +  MatkaPaaltie
femp <- tidy(op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi3127"), objname = "RikasteKuljetus")
femp = femp[,!colnames(femp) == "Result"]
femp = femp[,!colnames(femp) == "RikasteKuljetusResult"]

femp = femp[femp$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)
)

femp = merge(femp,Liitettava)
femp = melt(femp,id.vars = c('Kuljetusväline','Kuorma','MatkojenLkm'),variable.name = "Haittaaine", value.name = 'RikastamolleKuljetusResult')
femp$RikastamolleKuljetusResult = as.numeric(as.character(femp$RikastamolleKuljetusResult))
femp$RikastamolleKuljetusResult = femp$MatkojenLkm * femp$RikastamolleKuljetusResult * MatkaRikastamoon

print(xtable(femp),type = 'html')
print(xtable(KuljetusPaastot@output),type = 'html')

--#: Koodi toimii hyvin. Ottaa huomioon monet eri muuttujat, kuten nopeudet ja tien pinnan. --Niklas 6. helmikuuta 2013 kello 15.30 (EET)

⇤#: Sääolosuhteita ei ole otettu huomioon. Kuivalla tiet pölyävät enemmän, lisäksi tuuli levittää päästöt, joten pitoisuudet eivät ole niin isot. --Niklas 6. helmikuuta 2013 kello 15.40 (EET)

--#: Teksti ymmärrettävää ja hyvin jäsenneltyä. Aihe koskee vain pientä kohderyhmää, joten keskustelua ei ole syntynyt. --Niklas 6. helmikuuta 2013 kello 15.45 (EET)

--#: Kaikki laskennan riippuvuudet eivät ole listattu "Riippuvuudet" kohdassa --Niklas 6. helmikuuta 2013 kello 15.45 (EET) --#: Taulukot, laskukaavat ja symbolit hyvin selitetty. Perustelut oikein jäsennelty ja kaikki mahdoliset kaavat. Miksi perusteluissa on selitetty kuormasta aiheutuvaa pölyä, vaikka kysymys-kohdassa on juuri mainittu, että kuormasta pölisevää ainesta ei oteta huomioon. --Niklas 11. helmikuuta 2013 kello 13.45 (EET)

R Koodia

+ Näytä koodi - Piilota koodi


library(OpasnetUtils)
library(xtable)

riippuvuudet = data.frame(
	Name = c('MatkaTeol','MatkaPaaltie','MatkaPaaMtnTie','NopeusTeol',
	'NopeusPaaltie','NopeusPaaMtnTie','Paino','Hienoainekuormitus','Hiukkaspitoisuus',
	'Paino','Kosteus','PaivatPeriodissa','Paivat')
)
KuljetusMasterFunc = function(dependencies,...){
	#Mainin inputit
	#Vetisyys = FALSE,
	#autoilun tiedot
	#MatkaTeol,MatkaPaaltie,MatkaPaaMtnTie,
	#Paino = 2,NopeusTeol = 50,NopeusPaaltie = 50,NopeusPaaMtnTie = 50,
	#Teiden inputit
	#Hienoainekuormitus,Hiukkaspitoisuus,Kosteus,
	#sateenvaikutuksiin tarvittavat tiedot
	#PaivatPeriodissa = 30,Paivat = 5
	ComputeDependencies(dependencies)

	#Pakokaasut, jarrut ja renkaat paastokertoimet
	Paastokerroin = c(0.00036,0.00047,0.00047)
	names(Paastokerroin) = c('PM2.5','PM10','PM30')

#####Yksi input poistettu koska maantien laskukaavassa otetaan aina huomioon kosteus######
#name:Vetisyys|type:checkbox|default:FALSE|description:Otetaanko tienpinnan kosteus huomioon (T/F)|
Vetisyys = TRUE

#Tie laskujen callit
out = data.frame(Hiukkaskoko = '',Alue = '',KuljetuksenPaastotResult = 0)
ii = 0
#########################################################################################################

	#paallystamaton teollisuusalue 
	tempo <- tidy(op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi2920"), objname = "KuljetuksenPaastot")

	tempo = tempo[tempo$Alue == 'teollisuusalue',]
	for (i in unique(tempo$Hiukkaskoko)){

		ii = ii + 1
temp = tempo[tempo$Hiukkaskoko == i,]
		if(Vetisyys){ outi = 
			PaastotAikaaKohden(NopeusTeol,
			Sateenvaikutus(temp,Paino,Paivat,PaivatPeriodissa,
			TeolAluePaastot(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,MatkaTeol)
			))

		} else{ outi =
		PaastotAikaaKohden(NopeusTeol,TeolAluePaastot(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,MatkaTeol))
		}
temppi = data.frame(Hiukkaskoko = i,Alue = 'teollisuusalue',KuljetuksenPaastotResult = outi)
out = rbind(out,temppi)
	}

#########################################################################################################	
	
	#paallystetty tie	
	tempo <- tidy(op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi2920"), objname = "KuljetuksenPaastot")
	tempo = tempo[tempo$Alue == 'päällystetty tie',]
	
	for (i in unique(tempo$Hiukkaskoko)){
	
		ii = ii + 1		
		temp = tempo[tempo$Hiukkaskoko == i,]
		if(Vetisyys){ outi =
			PaastotAikaaKohden(NopeusPaaltie,
			Sateenvaikutus(temp,Paino,Paivat,PaivatPeriodissa,
			PaalTie(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,MatkaPaaltie)
			))

		}else{ outi = 
		PaastotAikaaKohden(NopeusPaaltie,
		PaalTie(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,MatkaPaaltie))
		}

temppi = data.frame(Hiukkaskoko = as.character(i),Alue = 'päällystetty tie',KuljetuksenPaastotResult = outi)
out = rbind(out,temppi)
		out[ii,] = c(i,'päällystetty tie',outi)
	}
##########################################################################################################	
	
	#paallystamaton maantie
	tempo <- tidy(op_baseGetData("opasnet_base", "Op_fi2920"), objname = "KuljetuksenPaastot")
	tempo = tempo[tempo$Alue == 'maantie',]
	
	for (i in unique(tempo$Hiukkaskoko)){
RenkaatYMS = Paastokerroin[i]
		ii = ii + 1
		temp = tempo[tempo$Hiukkaskoko == i,]
		if(Vetisyys){ outi =
			PaastotAikaaKohden(NopeusPaaMtnTie,
			### maantien laskukaavassa otetaan aina huomioon kosteus ###
			#Sateenvaikutus(temp,Paino,Paivat,PaivatPeriodissa,
			PaaMtnTie(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,Kosteus,NopeusPaaMtnTie,MatkaPaaMtnTie,RenkaatYMS)
			#)
			)

		}else{ outi = 
		PaastotAikaaKohden(NopeusPaaMtnTie,
		PaaMtnTie(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,Kosteus,NopeusPaaMtnTie,MatkaPaaMtnTie,RenkaatYMS))
		}
temppi = data.frame(Hiukkaskoko = i,Alue = 'maantie',KuljetuksenPaastotResult = outi)
out = rbind(out,temppi)
	}
out = out[-1,]
return(out)

}







###########################################################################################################
#Pienemmat functiot                                                                                       #
###########################################################################################################

TeolAluePaastot = function(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,Matka){

	k = temp[temp$Vakio == 'k','KuljetuksenPaastotResult']
	a = temp[temp$Vakio == 'a','KuljetuksenPaastotResult']
	b = temp[temp$Vakio == 'b','KuljetuksenPaastotResult']

### Tulos = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön tie teollisuusalueella (g/km)
	Tulos <- k*(Hiukkaspitoisuus/12)^a*(Paino/3)^b*281.9

### X = Hiukkaskokokohtainen vuosittainen päästö, päällystämätön tie teollisuusalueella (kg)
	X <- Tulos*Matka/1000

	return(X)
}


###########################################################################################################


#Kaava päällystämättömälle maantielle
PaaMtnTie = function(temp,Hiukkaspitoisuus,Paino,Kosteus,Nopeus,Matka,RenkaatYMS){
#Tulos = K(s/12)A(S/30)d /(Kosteus/0.5)C - Paastokerroin

	k = temp[temp$Vakio == 'k','KuljetuksenPaastotResult']
	a = temp[temp$Vakio == 'a','KuljetuksenPaastotResult']
	c = temp[temp$Vakio == 'c','KuljetuksenPaastotResult']
	d = temp[temp$Vakio == 'd','KuljetuksenPaastotResult']

	### Tulos = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön maantie (g/km)
	Tulos <- (((((k*(Nopeus/12)^a) *(Hiukkaspitoisuus/30)^d)) / ((Kosteus/0.5)^c)) - RenkaatYMS)*281.9

	### Tulos = Hiukkaskokokohtainen vuosittainen päästö, päällystämätön maantie (kg)
	Tulos <- Tulos*Matka/1000

	return(Tulos)
}


###########################################################################################################


PaalTie = function(temp,HienoainesKuormitus,Paino,Matka){
	k = temp[temp$Vakio == 'k','KuljetuksenPaastotResult']
	X = k * HienoainesKuormitus * 0.91 * Paino* 1.02
X = X*Matka/1000
	#jossa,
	#X = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
	#k = hiukkaskokokerroin
	#hienoaineskuormitus = tienpinnan hienoaineskuormitus g/m2
	#Paino = kulkuneuvon keskimäräinen paino (tn)
	#yksikko lb/VMT
	return(X)
}


############################################################################################################


Sateenvaikutus = function (temp,Paino,Paivat,PaivatPeriodissa,HienoainesKuormitus) {
	##### sateen vaikutukset
	k = temp[temp$Vakio == 'k','KuljetuksenPaastotResult']
	X =  (k*HienoainesKuormitus * 0.91 * Paino * 1.02)*(1 - Paivat / (4 * PaivatPeriodissa))
return(X)
	#jossa,
	#k, sL ja Paino ovat samat kuin edellisessä kaavassa 
	#X = vuosittainen tai muu pitkäaikainen keskimääräinen päästökerroin (sama yksikkö kuin k)
	#Paivat = sadepäivien määrä (vähintään 0.254 mm) periodin aikana
	#PaivatPeriodissa = päivien lukumäärä periodin aikana (365 vuosi, 91 vuodenaika, 30 kuukausi)
}


#############################################################################################################
 

PaastotAikaaKohden = function(Nopeus,Paastokerroin){
	#Kaava hiukkaskokokohtaisen päästökertoimen laskemiseen aikayksikköä (g/h) kohden. Kaava pätee sekä päällystetylle että päällystämättömälle tielle.
	X = Paastokerroin * Nopeus
	return(X)


	#jossa
	#X = hiukkaskokokohtainen päästökerroin tuntia kohden (g/h)
	#Paastokerroin = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
	#Nopeus = ajoneuvolla kuljettu Matka aikayksikkö kohden (km/h)
} 


Kuljetuksenpaastot <- new("ovariable",
name         = "Kuljetuksenpaastot",
dependencies = riippuvuudet,
formula      = KuljetusMasterFunc)

objects.put(Kuljetuksenpaastot,KuljetusMasterFunc,TeolAluePaastot,PaaMtnTie,PaalTie,Sateenvaikutus,PaastotAikaaKohden)

Perustelut

Data

Kuljetuksen päästöt(-)
Obs	Vakio	Hiukkaskoko	Alue	Yksikkö	Result
1	k	PM2.5	teollisuusalue	lb /VMT	0.15
2	a	PM2.5	teollisuusalue	lb /VMT	0.9
3	b	PM2.5	teollisuusalue	lb /VMT	0.45
4	k	PM10	teollisuusalue	lb /VMT	1.5
5	a	PM10	teollisuusalue	lb /VMT	0.9
6	b	PM10	teollisuusalue	lb /VMT	0.45
7	k	PM30	teollisuusalue	lb /VMT	4.9
8	a	PM30	teollisuusalue	lb /VMT	0.7
9	b	PM30	teollisuusalue	lb /VMT	0.45
10	k	PM2.5	maantie	lb /VMT	0.18
11	a	PM2.5	maantie	lb /VMT	1
12	c	PM2.5	maantie	lb /VMT	0.2
13	d	PM2.5	maantie	lb /VMT	0.5
14	k	PM10	maantie	lb /VMT	1.8
15	a	PM10	maantie	lb /VMT	1
16	c	PM10	maantie	lb /VMT	0.2
17	d	PM10	maantie	lb /VMT	0.5
18	k	PM30	maantie	lb /VMT	6.0
19	a	PM30	maantie	lb /VMT	1
20	c	PM30	maantie	lb /VMT	-0.3
21	d	PM30	maantie	lb /VMT	0.3
22	k	PM2.5	päällystetty tie	g /km	0.15
23	k	PM10	päällystetty tie	g /km	0.62
24	k	PM15	päällystetty tie	g /km	0.77
25	k	PM30	päällystetty tie	g /km	3.23

1. 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

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

E = k(s/12)^a(w/3)^b*281.9

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 PM10:lle  (Taulukko 1)


281.9 = muuntokerroin lb/mi --> g/km

Taulukko1. 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

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön tie teollisuusalueella (g/km)
 E <- 1.5*(silt/12)^0.9*(weight/3)^0.45*281.9
 E

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön tie teollisuusalueella (g/km)
 E <- 1.5*(silt/12)^0.9*(weight/3)^0.45*281.9
 E

 ### X = Hiukkaskokokohtainen vuosittainen päästö, päällystämätön tie teollisuusalueella (kg)
 X <- E*ajosuorite/1000
 X

1.2. Kaava päällystämättömälle maantielle. ^[2]

  E = k(s/12)<sup>a</sup>(S/30)<sup>d</sup> /(M/0.5)<sup>c</sup> - 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)

Taulukko2. Hiukkaskokokohtaiset vakiot (maantie)

Vakio	PM2.5	PM10	PM30 (TSP)
k (lb/VMT)	0.18	1.8	6.0
a	1	1	1
c	0.2	0.2	-0.3
d	0.5	0.5	0.3

Taulukko 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

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön maantie (g/km)
 E <- (k*(s/12)^a*(S/30)^d / (M/0.5)^c - C)*281.9
 E

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystämätön maantie(g/km)
 E <- (k*(s/12)^a*(S/30)^d / (M/0.5)^c - C)*281.9
 E

 ### X = Hiukkaskokokohtainen vuosittainen päästö, päällystämätön maantie (kg)
 X <- E*ajosuorite/1000
 X

2. Kaava hiukkaskokokohtaisen päästökertoimen laskemiseen aikayksikköä (g/h) kohden. Kaava pätee sekä päällystetylle että päällystämättömälle tielle. <math>E_h = E*VKT_h</math>

 E<sub>h</sub> = E * VKT<sub>h</sub>
 
 jossa
 
 E<sub>h</sub> = hiukkaskokokohtainen päästökerroin tuntia kohden (g/h)
 
 E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
 
 VKT<sub>h</sub> = ajoneuvolla kuljettu matka aikayksikkö kohden (km/h)

 ### Eh = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin aikayksikköä kohden (g/h)
 Eh <- E * VKTh
 Eh

 ### Eh = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin aikayksikköä kohden (g/h)
 Eh <- E * VKTh
 Eh

3. 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)<sup>0.91</sup> * (W)<sup>1.02</sup>''  <ref>http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0201.pdf</ref>
 
 jossa,
 
 ''E'' = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)
 
 ''k'' = hiukkaskokokerroin
 
 ''sL'' = tienpinnan hienoaineskuormitus g/m<sup>2</sup>
 
 ''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 4).

Taulukko 4.

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

Kaavan soveltaminen perustuu taulukossa 3 oleviin oletuksiin.

Taulukko 3.

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

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin päällystetty tie (g/km) 
 E<- k*(sL)^0.91*(W)^1.02
 E

 ### E = Hiukkaskokokohtainen päästökerroin, päällystetty tie (g/km)
 E <- k*(sL)^0.91*(W)^1.02
 E

Sateen aiheuttama korjausvaikutus (päiväperustainen) saadaan kaavasta:

 ''E<sub>ext</sub> = [ k(sL)<sup>0.91</sup> * (W)<sup>1.02</sup> ](1-P/4N)''
  
  
 jossa,
 
 ''K, sL'' ja ''W'' ovat samat kuin edellisessä kaavassa 
 
 ''E<sub>ext</sub>'' = 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<sub>ext</sub> = [ k(sL)<sup>0.91</sup> * (W)<sup>1.02</sup> ](1-1.2P/N)''
 
  
 jossa,
 
 ''K, sL'' ja ''W'' ovat samat kuin edellisessä kaavassa 
 
 ''E<sub>ext</sub>'' = 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)

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.^[3]. 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 ^[4] . 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 --Hkomulai 11:40, 3 August 2011 (UTC) (type: truth; paradigms: science: comment)

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 ^[5]. 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.

Malmilouheen purkamisen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi

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

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.

Kopioitu sivulta Kaivosten kuljetusten pölypäästö

Taulukko 2. Kaavoissa sovellettujen hienoainespitoisuuksien, ajoneuvon painon ja nopeuden, renkaiden lukumäärän ja tienpinnan kosteuspitoisuuden vaihteluvälit.

Päästölähde	Hienoainespitoisuus %	Kaluston paino, ton	Nopeus km/h	Renkaiden lkm	Kosteus %
Teollisuustie	1.8-25.2	2-290	8-69	4-17	0.03-13
Maantie	1.8-35	1.5-3	16-88	4-4.8	0.03-13

+ Näytä koodi - Piilota koodi

emission.dust <- function(em.factor, silt, weight, k=1.5, a=0.9, b=0.45) {
out <- k*(silt/12)^a*(weight/3)^b*281.9
out}

Kaava päällystämättömälle maantielle. ^[6]

 E = k(s/12)^a(S/30)^d /(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)

Taulukko 3. Hiukkaskokokohtaiset vakiot (maantie)

Vakio	PM-2.5	PM-10	PM-30 (TSP)
k (lb/VMT)	0.18	1.8	6.0
a	1	1	1
c	0.2	0.2	0.3
d	0.5	0.5	0.3

Taulukko 4. Päästökertoimet pakokaasujen, jarrujen ja renkaiden aiheuttamille päästöille.

	PM-2.5	PM-10	PM-30
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

E_h = hiukkaskokokohtainen päästökerroin tuntia kohden (g/h)

E = hiukkaskokokohtainen päästökerroin (g/km)

VKT_h = ajoneuvolla kuljettu matka aikayksikkö kohden (km/h)

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]

Taulukko 8.

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]

Taulukkko 9.

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

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.^[7].

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.^[8]

Riippuvuudet

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

Pölypäästöjen vähentämistoimenpiteitä

Pölyn lisääntyminen päällystämättömän tien kuivumisen kuluessa.^[9].

Katso myös

Osa tämän sivun teksteistä löytyy nyt sivulta Rikastekuljetukset.

**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

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.

↑ http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf
↑ http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf
↑ http://www.tampere.fi/material/attachments/p/5ivHPEIay/YVA_selostus_osa_3.pdf
↑ http://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=118528&lan=fi%20%3c/ref
↑ Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt 2011/luonnos
↑ http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf
↑ Hiukkaskäsikirja [1]
↑ http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch13/final/c13s0202.pdf
↑ Organiscak JA, Reed WR. 2004. Characteristics of fugitive dust generated from unpaved mine haulage roads. International Journal of Surface Mining, Reclamation, & Environment, Vol. 18, No. 4, pp. 236–252.http://www.cdc.gov/niosh/mining/pubs/pdfs/cofdg.pdf

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

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

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

[3] ttp://www.tampere.fi/material/attachments/p/5ivHPEIay/YVA_selostus_osa_3.pdf

[4] ttp://www.ymparisto.fi/download.asp?contentid=118528&lan=fi%20%3c/ref

[5] Metallikaivostoiminnan parhaat ympäristökäytännöt 2011/luonnos

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

[Hiukkastieto-7] Hiukkaskäsikirja [1]

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

[9] Organiscak JA, Reed WR. 2004. Characteristics of fugitive dust generated from unpaved mine haulage roads. International Journal of Surface Mining, Reclamation, & Environment, Vol. 18, No. 4, pp. 236–252.http://www.cdc.gov/niosh/mining/pubs/pdfs/cofdg.pdf

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

Kuljetuksen päästöt

Sisällys

Kysymys

Vastaus

Esimerkki

R Koodia

Perustelut

Data

1. Malli ja kaava päällystämättömille teille

3. Malli ja kaava päällystetyille teille

Pölypäästöt dumpperin/kuorma-auton lavalta

Rikastekuljetukset ja lastaus

Pakokaasupäästöt

Malmilouheen purkamisen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi

Rikasteen kuljetuksen ja lastauksen pölypäästöjen arviointi

Kopioitu sivulta Kaivosten kuljetusten pölypäästö

Tonnikilometrien (tkm) laskenta

Päästöt tonnikilometriä kohden

Päästöt ajoneuvokilometriä kohden

Perustelut

Riippuvuudet

Pölypäästöjen vähentämistoimenpiteitä

Katso myös

Avainsanat

Viitteet

Aiheeseen liittyviä tiedostoja

Navigointivalikko