Particles in road and railroad tunnel air : sources, properties and abatement measures

High levels of air pollution are a common problem in both road and railroad tunnels. Sources and emission processes however differ significantly, as reflected by aerosols physical and chemical properties. As particle concentrations and properties affect exposure of and health effects for people on platforms and in vehicles, effective ways to reduce emissions and exposure are important. This study aims to improve the knowledge of the differences between PM10 in the rail and road tunnel environments, their sources and the possibilities to address problems with high particulate levels. Measurement campaigns were carried out at Arlanda Central, a railroad tunnel station below Arlanda airport and in Söderleden road tunnel, a road tunnel in central Stockholm. The results show large differences in concentration levels, size distributions and in composition of the particles. The railroad tunnel aerosol consisted of coarse particles with high iron content, while the properties of the coarse particles in the road tunnel were strongly influenced by whether the road surface was wet or dry. In wet conditions, concentrations were relatively low and iron and sulfur dominating elements, while silicon, potassium, calcium and iron from suspension and road wear dominated during dry conditions. The content of elemental carbon, most likely from the pantograph, were unexpectedly high in the railroad tunnel. An older type of train with a large proportion of mechanical brakes were suggested to be responsible to the main particle emissions in the railway tunnel. The report concludes with a discussion and proposals for action against particle sources in the various underground environments.
Höga halter av luftföroreningar är ett vanligt förekommande problem i tunnlar för såväl väg som järnväg. Källor och emissionsprocesser skiljer sig dock åt väsentligt, vilket avspeglas i aerosolernas fysikaliska och kemiska egenskaper. Då partiklarnas halter och egenskaper är viktiga för exponering och hälsoeffekter för människor på perronger och i fordon, är effektiva sätt att minska emissionerna och exponeringen av vikt. Föreliggande studie syftar till att förbättra kunskapen om skillnaderna mellan inandningsbara partiklar (PM10) i väg och järnvägsmiljö, partiklarnas källor och möjligheterna att åtgärda problem med höga partikelhalter. Mätkampanjer genomfördes på Arlanda Central, en järnvägsstation under Arlanda flygplats och i Söderledstunneln, en vägtunnel i centrala Stockholm. Resultaten visar på stora skillnader i såväl halter och storleksfördelningar som i partiklarnas sammansättning. I järnvägstunneln utgjordes aerosolen av grova partiklar med högt järninnehåll, medan egenskaperna hos de grova partiklarna i vägtunneln påverkades starkt av om vägbanan var våt eller torr. Vid våt vägbana var halterna förhållandevis låga och järn och svavel viktiga element, medan kisel, kalium, kalcium och järn från suspension och vägslitage dominerade vid torr vägbana. Halten av elementärt kol, sannolikt från strömavtagare, var oväntat hög i järnvägstunneln. En äldre tågtyp med stor andel mekaniska bromsar bedömdes orsaka huvuddelen av partikelemissionerna i järnvägstunneln. Rapporten avslutas med en diskussion om och förslag till åtgärder mot partikelkällor i de olika tunnelmiljöerna.