AARHUS UNIVERSITET Fald i partikelforureningen fra trafik i København Thomas Ellermann, Andreas Massling, Claus Nordstrøm, Jacob Klenø Nøjgaard og Matthias Ketzel Aarhus Universitet Institut for Miljøvidenskab, Nationalt center for miljø og energi (DMU) Frederiksborgvej 399, 4000 Roskilde tel@dmu.dk
Partikelforurening og sundhedsskader Relativ dødsrate 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 y = 0,015x + 0,85 R 2 0,97 = 0 10 20 30 40 Fine partikler PM 2.5 (µg/m 3 ) Dockery et al. 1993, An association between air pollution and mortality in six U.S. cities. The New England Journal of Medicine, 329, 24, 1753-1759.
Mange forskellige slags partikler Kugleformede legemer fra forbrænding Mineraler Små legemer fra diesel sod Salt
Forskellige kategorier af partikler Ultrafine partikler Diameter under 100 nm Fine partikler Diameter 100 nm - 2500 nm = 2,5 µm. Grove partikler Diameter 2,5 10 nm Ekstra grove partikler Diameter over 10 µm
Forskellige kategorier af partikler Diameter Antal Masse Kilder µm antal/cm 3 µg/m 3 Ultrafine partikler <0,1 15.000 <0,1 Trafik, brændeovne Fine 0,1-2,5 1.800 17 Langtransport Grove 2,5-10 <5 11 Vejslid, salt, dækslid, støv "Ekstra grove" >10 <1 20 (?) Vejslid, salt, dækslid, støv
Forskellige målestokke for partikler Partikelantal: Ultrafine partikler PM2.5 (partikelmasse diameter under 2,5 µm) : Fine partikler PM10 (partikelmasse diameter under 10 µm) : Fine + grove partikler TSP (Total suspended particulate): Fine + grove + Ekstra grove partikler Til måling af disse anvendes forskelligt måleudstyr
Overvågningsbehov Grænseoverskridende luftforurening derfor har EU vedtaget luftkvalitetsdirektiver med henblik på at reducere den sundhedsskadelige partikelforurening: Grænseværdier Reduktionsmål Regulering af precursere til partikler (NEC-direktivet) og forventeligt reduktionsmål for PM2.5 i forbindelse med næste NEC-direktiv Direktiverene kræver endvidere overvågning af luftkvaliteten i medlemsstaternes territorium
Forskningsbehov Den kemiske sammensætning og kilderne til partikelforureningen Navnlig for de ultrafine partikler, som endnu ikke er omfattet af direktiverne 3 partikelforskningsprojekter siden 2002 finansieret af MST
NOVANA Regional baggrund
Hvordan måles?
Partikelforureningen i 2010 Gade Bybaggrund Landbaggrund Gadebidrag % Ultrafine partikler, antal/cm3 15000 7000 3800 8000 53 Fine, µg/m3 17 13 13 4 24 Grove, µg/m3 11 6 5 5 45 "Ekstra grove", µg/m3 22 6 7 16 73
Partikelantal (4-700 nm) Antal partikler per cm 3 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 HCAB HCØ Lille Valby 0 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 År
Partikelantal på HCAB 25000 20000 Particle number fraction 15000 10000 Dp=4-40 Dp=40-110 Dp=110-700 5000 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Year
PM2.5 25 Annual Mean PM2.5, µg/m3 20 15 10 5 0 2007 2008 2009 2010 År 1103 1257 6153 8151 1259 6159 8159 2090
PM2.5 - TEOM 20 18 LVBY_PM25 HCOE_PM25 HCAB_PM25 16 PM2.5-TEOM in µgm -3 14 12 10 8 6 4 2 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Year
PM10 50 45 PM10 - annual averages 40 35 30 µg/m 3 25 20 15 10 5 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Copenhagen/1103 Copenhagen/1257 Århus/6153 Odense/9155 Aalborg/8151 Copenhagen/1259 Århus/6159 Odense/9159 Ålborg/8159 Lille Valby/2090 Keldsnor/9055
PM10 40 35 y = -0,48x + 990,32 Jagtvej HCØ PM10, µg/m 3 30 25 20 15 y = -0,34x + 696,60 y = -0,48x + 982,85 Lille Valby Gadebidrag 10 5 y = -0,17x + 352,98 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
TSP 120 100 TSP 80 µg/m 3 60 40 20 0 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Copenhagen(s)/1103 Odense(s)/9155 Lille Valby(r)/2090 Copenhagen(s)/1257 Aalborg(s)/8151
PM10 og TSP 120 50 100 TSP 45 40 PM10 - annual averages 80 35 30 µg/m 3 60 40 µg/m 3 25 20 15 20 10 0 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 5 0 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Copenhagen(s)/1103 Odense(s)/9155 Lille Valby(r)/2090 Copenhagen(s)/1257 Aalborg(s)/8151 Copenhagen/1103 Copenhagen/1257 Århus/6153 Odense/9155 Aalborg/8151 Copenhagen/1259 Århus/6159 Odense/9159 Ålborg/8159 Lille Valby/2090 Keldsnor/9055
Kilder til partikelmassen på gadeniveau 50 Trafik Partikelmasse (µg/m 3 ) 40 30 20 10 0 PM2,5 PM10 Sekundære organiske Sekundære uorganiske Primære (ikke trafik) Naturligt (jord, hav etc.)
Fine partikler (PM2.5) i København PMKilder 2.5 i trafikeret til PM2.5gade Udstødning µg/m 3 30 25 20 15 10 5 0 Bremser Vejslid m.v. Vejsalt Sekundære organiske partikler Sekundære uorganiske partikler (ammonium, nitrat, sulfat) Primære PM2.5 Naturligt (jord, hav etc.)
Danske udledninger af PM2.5 25.000 Energy Industries 20.000 Manufacturing Industries and Construction PM2,5, tons 15.000 10.000 5.000 Transport Non-industrial Combustion Fugitive Emissions from Fuels Industrial Processes Agriculture 0 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Waste www.dmu.dk
EU-emissioner af precursorer til PM 30.000 Emissioner, Gg 25.000 20.000 15.000 10.000 NH3 NOx SOx 5.000 0 1990 1995 2000 2005 2010
Fald i sekundære uorganiske partikler - landbaggrund 16 14 12 y = -0,36x + 723,49 NH4 sumno3 SO4 Sum Masse, µg/m 3 10 8 6 4 2 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009
Sammenfatning og konklusioner Reduktion i partikelantal på gadeniveau med omkring 50 %. Faldet skyldes fald i antal af partikler med diameter fra 10-40 nm. Direkte udledninger af partikler fra trafik er faldet markant De nationale emissionsopgørelser (35% fald) Årsag er bedre teknologi, herunder partikelfiltre, miljøzoner, bedre brændstof DMU s undersøgelser af effekt af miljøzoner 60% fald i direkte partikeludledninger fra tung trafik, som en kombinationseffekt af miljøzoner og generelle miljøkrav til busser i København
Sammenfatning og konklusioner PM 2.5 måleserie er kort, så derfor svært at vurdere. Målninger med TEOM peger dog på et fald PM 10 tendens til fald på de fleste af stationerne Jagtvej 0,5 µg/m 3 per år. Faldet skyldes hovedsageligt andre kilder end trafik > fald i sekundære uorganiske partikler 0,4 µg/m 3 (fx ammoniumsulfat), som følge af reduktioner i udledningerne af SO 2, NOx og NH 3. PM 10 på HCAB speciel grundet faldet i 2008 pga. ny asfalt
Sammenfatning og konklusioner TSP Viser at der siden begyndelsen af 1980 erne er sket en generel reduktion i partikelmassen de fleste steder omkring 90 til 45 µg/m 3. Faldet er bl.a. drevet af fald i sekundære uorganiske partikler.
Målingerne Kontinuert året rundt Monitorer gasser: Timemiddel Døgnmiddel Årsmiddel Partikler og PAH: Døgnmiddel Årsmiddel
Vejsalt og havsalt korrektion af PM10 10,0 9,0 8,0 HCAB, Na, µg/m3 HCØ, Na, µg/m3 7,0 ng/m3 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 01-01- 2010 31-01- 2010 02-03- 2010 01-04- 2010 01-05- 2010 31-05- 2010 30-06- 2010 30-07- 2010 29-08- 2010 28-09- 2010 28-10- 2010 27-11- 2010 27-12- 2010 Årsmiddelværdi HCAB: 1,0 µg/m3, HCØ: 0,6 µg/m3 Tange 2009: 1,1 µg/m3
Tungmetaller Rette enhed på bly 1,8 Cd 2009: <1,5 ng/m3 2010: 0,3-0,5 ng/m3 Grænseværdier (ng/m3): Pb 500; Cd 5; Ni 20; As 6 ng/m 3 2,6 2,4 2,2 2,0 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 1982 1984 As 1986 HCAB Jagtvej Aarhus Odense Aalborg HCØ Lille Valby/Risø Series9 1988 1990 1992 1994 1996 1998 Nedre vurderingstærskel 2000 2002 2004 2006 2008 2010 1000,0 14,0 ng/m 3 100,0 Pb HCAB Jagtvej Aarhus Odense Aalborg HCØ Lille Valby/Risø 10,0 1,0 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 ng/m 3 12,0 10,0 8,0 6,0 HCAB Jagtvej Aarhus Odense Aalborg HCØ Lille Valby/Risø 4,0 2,0 0,0 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 Ni
Nationalt mål for reduktion af eksponering PM2.5 i bybaggrund, gennemsnit. I DK måles i København, Aarhus og Aalborg. Forpligtelse 20 µg/m3 i 2015 Nationalt reduktionsmål afhængigt af PM2.5 niveau. For Danmark formentligt 15% reduktion, som gennemsnit for bybaggrund Forhandles i 2013
Meteorologidata Emissionsopgørelser
Måleprogram
PM10 50 45 PM10 - annual averages 90 40 80 PM10 - antal dage over 50 µg/m3 µg/m 3 35 30 25 20 15 10 5 Antal dage over 50 µg/m3 70 60 50 40 30 20 0 10 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0 Copenhagen/1103 Copenhagen/1257 2001 Århus/6153 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Odense/9155 Aalborg/8151 Copenhagen/1259 Århus/6159 Odense/9159 Ålborg/8159 Copenhagen/1103 Copenhagen/1257 Århus/6153 Lille Valby/2090 Keldsnor/9055 Odense/9155 Aalborg/8151 Copenhagen/1259 Århus/6159 Odense/9159 Ålborg/8159 Lille Valby/2090 Keldsnor/9055