Luftkvalitetsvurdering af miljøzoner i Danmark Steen Solvang Jensen, Matthias Ketzel, Jacob Klenø Nøjgaard, Peter Wåhlin Danmarks Miljøundersøgelser (DMU) Afdelingen for Atmosfærisk Miljø Aarhus Universitet ssj@dmu.dk
Præsentation Baggrund Miljøzoneregler Metode til effektvurdering i 21, 215 and 22 målekampagner og modelberegninger Kildeopgørelse for PM and NO x Effekt for emission og luftkvalitet af PM 2.5, PM 1 og NO 2 Konklusion?
Baggrund Monitoring af luftkvalitet i København Overskridelse af grænseværdierne på H.C. Andersens Boulevard i København HCAB b PM1 PM1 NO2 NO2 Årsmiddel Dage som overskrider 5 µg/m 3 Årsmiddel 19. højeste Årstal (µg/m 3 ) (Antal) (µg/m 3 ) (µg/m 3 ) 25 43 63 54 147 26 41 68 53 131 27 38 6 52 158 28 39 59 55 169 29 32 b 19 5 143 a Reduktion skyldes primært ny vejbelægning b PM 1 målt med SM2 i 26-29 og TEOM *1.3 for 25. C og 1 atm. tryk. Luftkvalitetsvurdering i København 65 ud af 138 trafikerede gaderum overskrider NO 2 grænseværdien for årsmiddel i 21
Miljøzonereglerne Partikelfilter på dieselkrevne tunge køretøjer > 3½ ton Euro II eller ældre fra 1. september, 28 (køretøjer<=1997) Euro III eller ældre fra 1. july 21 (køretøjer<=22) København (28-9-1) Aalborg (29-2-1) Odense (21-7-1) Århus (21-9-1) Formål at reducere sundhedseffekter af PM forurening Miljøzone i København (www.miljozonen.dk)
Partikelfiltre Et partikelfilter reducerer PM udstødning i alle PM størrelser med næsten 1% under optimale forhold I gennemsnit regnet med 8% under normale drift og vedligehold Nogle partikelfiltre øger direkte NO 2 emission PM udstødning Ikke-udstødning af PM: vejslid, bremseslid, dækslid, og ophvivling
Resultater af måleserier Målekampagner i 24 og 28 på Åboulevard CO, NO x, NO 2 og PM 2.5 reduceres Meteorologi kan ikke forklare forskelle Emissionen må være reduceret ÅDT faldt ca. 5% og andel af tung trafik faldet fra 3,5% til 2% Skærpede emissionsnormer giver mindre emission Isoleret særskilt effekt af miljøzonekrav kan ikke identificeres ud fra analyse ppb µg/m -3 2 175 15 125 1 75 5 25 14 12 1 8 6 4 2 NO X bidrag fra trafikken, Aaboulevarden 24-28 søndag lørdag fredag torsdag onsdag tirsdag mandag NOX 28 NOX 24 PM 2.5 bidrag fra trafikken, Aaboulevarden 24-28 søndag lørdag fredag torsdag onsdag tirsdag mandag PM2.5 24 PM2.5 28 (Jensen et al, 21)
Sammenligning af målinger og modelberegninger for Åboulevard Modelleret med DMU s gadeslugtmodel OSPM for begge perioder 24 og 28 OSPM bruger EU emissions model COPERT IV Maskinelle og manuelle trafiktællinger Roof level wind Leeward side Recirculating air Direct plume Background pollution Windward side
Sml. målt og beregnet Døgnvariation for NO 2 (µg/m 3 ) på Åboulevarden Vist er målinger på gaden (lyserød kurver), modelresultater på gaden (sort) samt målinger i bybaggrunden (grønne) God sammenhæng ml. beregnet og målt NO2_b NO2_obs_2 NO2_mod_2 NO2_b NO2_obs_2 NO2_mod_2 8 7 8 7 6 5 4 3 2 1 2 NO 2 i 24 1 NO 2 i 28 3 6 9 12 15 18 21 24 3 6 9 12 15 18 21 24 6 5 4 3 (Jensen et al, 21)
Modelberegningerne Konklusion OSPM modellen reproducerer målinger tilfredsstillende på Åboulevarden i 24 og 28 Bedst resultat for NO x og NO 2 Også rimelige resultater for PM 1 og PM 2.5 Tendensen i CO målingerne bliver godt reproduceret men på et for lavt niveau Modellen velegnet til vurdering af effekter af miljøzonekravene (Jensen et al, 21)
Effektvurdering af miljøzoner for 138 gader i København Gadebidrag OSPM and COPERT IV Bybaggrundsbidrag UBM and COPERT IV Koncentration Lokalt bidrag Gadekoncentration Regionalt bidrag Måledata By Afstand Bybaggrundskoncentration Regional koncentration
Forventet implementering For lastbiler: Euro 3 får partikelfilter Euro -2 erstattes med nye Euro 5 For busser: Euro -1 og 5% af Euro 2 erstattes med Euro 5 5% af Euro 2 busser og alle Euro 3 busser får filter Vurdering af forudsætninger ud fra oplysninger om nummerplader og motorregisteret No. x 1 Euronorm Ikræfttrædelsesår Partikler (g/kwh) Euro I 1994,36* Euro II 1997,15 Euro III 22,1 Euro IV 27,2 Euro V 21,2 Euro VI 214,1 Heavy-duty vehicles NO x (g/kwh) 8, 7, 5, 3,5 2,,4 (Jensen et al. 21)
Forudsætninger Trafikudvikling og bilpark Emission traffiken stiger 24% fra 21 til 22 på større trafikveje og ingen stigning på andre veje dieselandel for personbiler stiger fra 5% til 55% fra 25 til 22 og for varebiler fra 8% til 88% direkte emitteret NO 2 stiger pga. flere dieselperson- og varebiler med oxiderende katalysator som oxiderer NO til NO 2 Andet visse partikelfiltre øger direkte emitteret NO 2 direkte NO 2 andel er 18%, 25% og 24% i hhv. 21, 215 og 22 uændret regional baggrunds koncentrationer, og meteorologi fra 25
Kilder til PM 2.5 i byluft? 3 25 PM2.5 i gade og bybaggrund PM 2.5 in street and urban background Udstødning Exhaust Bremser Brake wear Vejslid Road wear m.v. PM2.5 (µg/m 3 ) 2 15 1 5 Street Gade Urban Bybaggrund background Vejsalt Road salt Sekundære Secondary organic PM, organiske+ukendt unknown Primære, Primary PM, ikke trafik non-traffic Sekundære Secondary inorganic uorganiske PM (ammonium, nitrate, nitrat, sulfat) sulphate) Naturligt Natural PM (jord, hav etc.) (soil, sea salt etc.) (Palmgren et al. 25)
Emissionsfaktor for PM udstødning Vehicle distribution Køretøjssammensættning H.C. Andersens på HCAB Boulevard (%) (%) 6 5 4 3 2 1 Pass. car gasoline Pass. PC car Pass. PC car Varebiler Vans Varebiler Vans Lastbil Truck 1 Lastbil Truck 2 Busser Buses benzin gasoline diesel gasoline benzin diesel =< 32t > 32t Euro 6 Euro 5 Euro 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 Euro Køretøjsfordeling i 21 Tungandel 3,7% Miljøzone reducerer total PM udstødning med 26% PM udstødning fra tunge køretøjer reduceres med 78% Tunge køretøjer står for 33 % af PM udstødning uden zonekrav og 6 % med zonekrav (g/km).3.25.2.15.1.5. Emissionsfaktorer for PM udstødning uden og med miljøzone Uden miljøzone Med miljøzone Personbil Taxi Varebil Lastbil=<32t Lastbil>32t Bus (Jensen & Ketzel 29)
PM 1 og PM 2.5 emission i miljøzone PM1 emissions kg/year in zone 3.5E+5 3.E+5 2.5E+5 2.E+5 1.5E+5 1.E+5 5.E+4.E+ PM1 PMExh PM1NonExh Basis Basis Basis Basis EnvZo EnvZo EnvZo 25 21 215 22 21 215 22 PM 1 udstødning og ikke-udstødning reduceres med 9% og for PM 2.5 16% i 21 Beskeden total reduktion da ikkeudstødning spiller væsentlig rolle PM2.5 emissions kg/year in zone 1.6E+5 1.4E+5 1.2E+5 1.E+5 8.E+4 6.E+4 4.E+4 2.E+4.E+ PM2.5 PMExh PM2.5NonExh Basis Basis Basis Basis EnvZo EnvZo EnvZo 25 21 215 22 21 215 22 (Jensen & Ketzel 29)
PM 1 og PM 2.5 koncentration i 138 gader PM1 (µg/m3) 35 3 25 2 15 1 PM1 street PM1 urban background PM 1 koncentration i 138 gader reduces med gns.,7 µg/m 3 (2.5%) PM 2.5 koncentration med gns.,7 µg/m 3 (3.5%) 5 21_Basis 21_EnvZ 215_Basis 215_EnvZ 22_Basis 22_EnvZ PM2.5 (µg/m3) 25 2 15 1 5 PM2.5 street PM2.5 urban background 21_Basis 21_EnvZ 215_Basis 215_EnvZ 22_Basis 22_EnvZ (Jensen & Ketzel 29)
Konclusions PM 2.5 og PM 1 PM 1 emissionsreduktion på 9% og for PM 2.5 på 16% i 21 pga. partikelfiltre og skift til nyere Euro 5 køretøjer Emissionsreduktion er mindre for PM 1 sammenlignet med PM 2.5 da ikke-udstødning dominerer for PM 1 emission PM 1 koncentration i 138 gader reduces med,7 µg/m 3 (2.5%) og PM 2.5 koncentration med,7 µg/m 3 (3.5%) Beskeden reduktion i PM koncentration skyldes høj regional baggrund, og at partikelfiltre kun reducerer udstødning Trods beskeden reduktion i PM kan det have betydelig sundhedsmæssig effekt Ingen af de 138 gader forventes at overskride grænseværdi for årsmiddel for PM 1 på 4 µg/m 3 i 21-22, og grænseværdi for PM 2.5 på 25 µg/m 3 i 215 (Jensen et al 21)
NO x emissionsfaktorer 6 5 4 3 2 1 Køretøjssammensættning på HCAB (%) Vehicle distribution H.C. Andersens Boulevard (%) Pass. PC car Pass. PC car Varebiler Vans Varebiler Vans Lastbil Truck 1 Lastbil Truck 2 benzin gasoline diesel gasoline benzin diesel =< 32t > 32t gasoline Busser Buses Euro 6 Euro 5 Euro 4 Euro 3 Euro 2 Euro 1 Euro Køretøjsfordeling i 21 Tungandel 3,7% NOx fra tunge køretøjer reduceres 33% Total NOx reduces 13% (g/km) 12 1 8 6 4 2 NOx emissionsfaktorer uden og med miljøzone Uden miljøzone Med miljøzone Personbil Taxi Varebil Lastbil=<32t Lastbil>32t Bus (Jensen & Ketzel 29)
NO x emission i miljøzone NOx emissions kg/year in zone 3.5E+6 3.E+6 2.5E+6 2.E+6 1.5E+6 1.E+6 5.E+5.E+ Tunge køretøjer bidrager med 49% af NO x i 21 uden miljøzone og 38% med miljøzone Total NO x emission reduktion på 17% i 21 pga. miljøzone Buses Truck >= 32t Truck < 32t Vans Passenger cars Basis Basis Basis Basis EnvZo EnvZo EnvZo 25 21 215 22 21 215 22 (Jensen & Ketzel 29)
21 inkl. miljøzone 21 Basis scenario 7 6 5 4 3 2 1 Nørre Søgade H C Andersens Boulevard Gyldenløvesgade H C Andersens Boulevard* Nordre Fasanvej Øster Søgade Vesterbrogade Amagerfælledvej Vester Farimagsgade Jagtvej* H.C. Ørsteds Vej Sallingvej Ågade Bredgade* Tagensvej Nordre Fasanvej Vesterbrogade* Amagerbrogade Mimersgade Vesterbrogade Østerbrogade* Østerbrogade Jagtvej Vester Voldgade* Grænseværdi grænseverdi Istedgade Folehaven Ålholmvej Roskildevej Tagensvej Hillerødgade Nørre Voldgade Roskildevej Røde Mellemvej Vigerslev Allé (Jensen et al. 21) Toftegårds Allé Jagtvej Jyllingevej Frederiksborgvej Slotsherrensvej Hillerødgade Godthåbsvej Peter Bangs Vej Tagensvej Frederikssundsvej Amagerbrogade* P Knudsens Gade* NO2 (µg/m 3 )
22 inkl. miljøzone 22 Basis scenario 7 6 5 4 3 2 1 Grænseværdi grænseverdi Istedgade Folehaven Ålholmvej Roskildevej Tagensvej Hillerødgade Nørre Voldgade Roskildevej Røde Mellemvej Vigerslev Allé (Jensen et al. 21) Toftegårds Allé Jagtvej Jyllingevej Frederiksborgvej Slotsherrensvej Hillerødgade Godthåbsvej Peter Bangs Vej Tagensvej Frederikssundsvej Nørre Søgade H C Andersens Boulevard Gyldenløvesgade H C Andersens Boulevard* Nordre Fasanvej Øster Søgade Vesterbrogade Amagerfælledvej Vester Farimagsgade Jagtvej* H.C. Ørsteds Vej Sallingvej Ågade Bredgade* Tagensvej Nordre Fasanvej Vesterbrogade* Amagerbrogade Mimersgade Vesterbrogade Østerbrogade* Østerbrogade Jagtvej Vester Voldgade* Amagerbrogade* P Knudsens Gade* NO2 (µg/m 3 )
NO 2 overskridelser i 138 gader 7 6 5 4 3 2 1 Basis Environmental zone 21 215 22 No. of NO2 exceedances above 4 µg/m3 (Jensen et al. 21)
Konclusion - NOx NO x emissionsreduktion på 17% i 21 Antal overskridelser af NO 2 grænseværdi i 21 på 4 µg/m 3 reduceres fra 65 to 35 Signifikant reduction i koncentrationer da det lokale bidrag er dominerende Reduktion skyldes delvist skift til Euro 5 istedet for at alle tunge køretøjer får partikelfilter (Euro 3 or older) I 22 er antal overskridelser kun 2 pga. induktion af stadig strengere Euro emissionsnormer (Jensen et al. 21)
Taksigelse og rapport Miljøstyrelsen finansierer projektet omkring evaluering af miljøzoner i Danmark Dansk rapport: Jensen, S.S., Ketzel, M., Nøjgaard, J. K. & Wåhlin, P. 29: Luftkvalitetsvurdering af miljøzoner i Danmark - Midtvejsrapport. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet 64 s. Faglig rapport nr. 748. http://www.dmu.dk/pub/fr748.pdf