Miljønyt, 77 – Påvirkningskategorier, normalisering og vægtning i LCA

Påvirkningskategorier, normalisering og vægtning i LCA

6 Fotokemisk ozondannelse

Ozon dannes i troposfæren under påvirkning af sollyset, når nitrogenoxider er tilstede. Når VOC'er (flygtige organiske forbindelser) også er tilstede, kan der produceres peroxyradikaler. Peroxyradikaler er meget reaktive og toksiske forbindelser, og tilstedeværelsen af peroxyradikaler kan resultere i en stigning af ozonkoncentrationen via et komplekst reaktionsmønster. Ozon er et sekundært forurenende stof, da der praktisk talt ikke er noget ozon tilstede i kildeemissionerne, som stammer fra menneskelig aktivitet.

Troposfærisk ozon, eller ozon ved jordoverfladen, er blevet erkendt som en af de vigtigste miljøtrusler på den regionale målestok. Ved høje koncentrationer er det farligt for mennesker, men allerede ved lavere koncentrationer kan det forårsage skade på vegetation. Ozon er et grænseoverskridende forurenende stof, og det kan blive dannet eller forbrugt af andre forurenende stoffer under transport over lange afstande. Sundhedsproblemer, der er forårsaget af ozon, er generelt blevet betragtet som værende et resultat af de meget høje topværdier af ozonkoncentration, kendt som ozonepisoder. Øget ozon i baggrundsniveauerne kan skade vegetationen, og dermed er ozon også en økonomisk trussel pga. en potentiel reduktion af afgrødeudbyttet. Det formodes, at menneskeskabte emissioner har resulteret i en stigning af den globale baggrund for ozonkoncentrationen fra ca. 10 ppb i år 1900 til ca. 20 ppb i 1975 (Fenger 1995).

6.1 Stoffer der bidrager til påvirkningskategorien

De vigtigste forløbere for troposfærisk ozon er:

NO_X
VOC'er inklusiv CH₄
CO

6.1.1 Primært reaktionssystem for ozondannelse

Reaktionerne (I)-(III) styrer baggrundsniveauet for ozon i troposfæren:

NO₂ + hv → NO + O (I)
O + O₂ → O₃ (II)
NO + O₃ → NO₂ + O₂ (III)

Hvis VOC'er også er tilstede, oxyderes de til at producere peroxyradikaler. Peroxyradikaler kan enten forbruge NO eller omdanne det til NO₂ og således konkurrere med ozon, der er dannet ved reaktion (II). Mindre ozon tilintetgøres derved gennem reaktion (III), og ozonkoncentrationen vil således stige.

6.2 Potentiale for fotokemisk ozondannelse

I UMIP (Hauschild & Wenzel, 1998) beskrives den fotokemiske ozondannelse ved hjælp af POCP (Photochemical ozone creation potential), som en individuel påvirkningskategori. Mens POCP bruges i Europa til rangorden af VOC'er i overensstemmelse med deres evne til at producere ozon, bruges der i USA en lidt anderledes tilgang: Stigende Reaktivitet (Incremental Reactivity) (Carter et al. 1995). Den ”europæiske tilgang” bliver brugt i vejledningen samt i den tekniske rapport (Fuglsang 2005).

POCP beskriver dannelsen af ozon fra en VOC-emission gennem computermodellering af en kompleks serie af kemiske reaktioner i atmosfæren i et givent scenario. En stor mængde input data er nødvendige for at beregne POCP ved hjælp af modellen. Input data består af følgende hovedbestanddele (Derwent et al. 1996):

Emissionsregistre for VOC'er og NO_X for europæiske regioner
Kemiske og fotokemiske data
Hastigheder for tørafsætning for forskellige overflader
Meteorologiske data

Modellen beskriver den kemiske sammensætning af primært forurenende stoffer under transporten væk fra deres kilder og af sekundært forurenende stoffer under transporten mod de følsomme receptorer, hvor skade på miljøet kan forekomme. I modellen følges den kemiske sammensætning af ”luftpakker” eller trajektorier, mens de rejser gennem Europa. Emissioner af NO_X, CO, SO₂ og VOC'er indføres i ”luftpakkerne” i en serie trajektoriestudier. Trajektorierne skal illustrere den generelle situation under fotokemiske episoder i Europa, og de illustrerer den fotokemiske ozonproduktion i 1-5 dage (Derwent & Jenkins 1991). For en given VOC beregnes POCP som et gennemsnit af resultaterne af de tre scenarier. Mere end 95% af de fleste VOC'er er oxiderede efter 4-5 dage, således at den kalkulerede POCP repræsenterer det totale potentiale for ozondannelse.

6.2.1 Definition af POCP

POCP er generelt præsenteret som en relativ værdi, hvor mængden af ozon, der er produceret fra en bestemt VOC, divideres med mængden af ozon, der er produceret af en ligeså stor emission af ethen.

Enheden for POCP er gram ethen-ækvivalenter pr. gram gas (g C₂H₄/g VOC). Ethen er valgt som referencegas, da det er en af de mest virksomme forløbere for ozon af alle VOC'er.

Pr. definition er de beregnede POCP-værdier ikke absolutte værdier. POCP vil være en funktion af de valgte scenarier, dvs. fra et geografisk område til et andet. Da data for f.eks. de kemiske og fotokemiske reaktioner ofte ikke er kendte i detaljer, vil deres repræsentation i modellen ofte være et kompromis. Selv for det samme scenario kan POCP-værdierne derfor beregnes med højere præcision, når mere nøjagtige input data og stærkere computerværktøjer er tilgængelige.

POCP-værdier afspejler ikke kun den nuværende mængde af ethenækvivalenter, men også koncentrationen af de nuværende NO_X-værdier. Det kan også være relevant i nogle tilfælde at skelne mellem høj- og lav- NO_X-områder, idet man tager i betragtning, at baggrundskoncentrationen af NO_X er lavere i, f.eks. Skandinavien. Normaliseringsreferencen er derfor beregnet ved at tage forskellene mellem høj- og lav- NO_X-områder i betragtning.

6.3 Normaliseringsreferencer og vægtningsfaktorer

Normaliseringsreferencer og vægtningsfaktorer for fotokemisk ozondannelse er beregnet i henhold til formlen, der er præsenteret i Kapitel 1, Introduktion. Tabel 6.1 præsenterer tallene for normaliseringsreferencer og vægtningsfaktorer.

Tabel 6.1 Normaliserings-referencer og vægtningsfaktorer for fotokemisk ozondannelse (Fuglsang 2005; Busch 2005).

Fotokemisk ozondannelse	Enhed	Original UMIP97	Global	EU-15	Danmark
Normaliseringsreference	kg C₂H₄-eq./person/år	20	22	25	20
Vægtningsfaktor		1,2	1,00	1,33	1,26

6.3.1 Anbefaling af normaliseringsreference og vægtningsfaktor

For fotokemiske ozondannelse som er en regional effekt anbefales EU-15 normaliseringsreferencen for påvirkningspotentialer placeret såvel i Danmark som i Europa, eller den globale normaliseringsreference, hvis stedet er uden for Europa eller ukendt.

6.4 Eksempel på normalisering og vægtning for fotokemisk ozondannelse

Figur 6.1 illustrerer det normaliserede potentiale for fotokemiske ozondannelse.

For påvirkningspotentialer placeret i Danmark anbefales EU-15 referencen kombineret med EU-15 vægtningsfaktoren for fotokemisk ozondannelse. Baseret på et påvirkningspotentiale for det pågældende produkt ved 0,0046 kg C₂H₄-eq./år er de aktuelle normaliserede og vægtede værdier henholdsvis 0,18 mPE_EU94 og 0,25 mPET_EU2004.

Figur 6.1 Normaliserede (A) og vægtede (B) potentialer for fotokemisk ozondannelse ved produktion af et køleskab på forskellige lokaliteter.

Den valgte normaliseringsreference har mindre opmærksomhed på fotokemisk ozondannelse, end hvis den globale eller danske reference var valgt. Forskellen er dog lille, ca. 10-15%, og de praktiske konsekvenser er sandsynligvis ikke vigtige.

6.5 Hvis du ønsker at vide mere

Altenstedt, J. & Pleijel, K. 1998, POCP for individual VOC under European conditions. IVL Report B-1305, Swedish Environmental Research Institute, Stockholm.

Busch, N.J. 2005, Calculation of weighting factors. In Stranddorf, H.K., Hoffmann, L. & Schmidt, A. Update on impact categories, normalisation and weighting in LCA. Environmental Project no. 995, 2005, Danish EPA.

Carter, W.P.L., Pierce, J.A., Luo, D. & Malkina, I.L. 1995, Environmental Chamber Study of maximum incremental reactivities of volatile organic compounds. Atmospheric Environment, 29 (18) pp. 2499-2511.

Derwent, R.G. 1996, Photochemical ozone creation potentials for a large number of reactive hydrocarbons under European conditions. Atmospheric Environment, 30 (2) pp. 181-199.

Derwent, R.G. & Jenkin, M.E. 1991, Hydrocarbons and the long-range transport of ozone and PAN across Europe. Atmospheric Environment, 25 (8) pp. 1661-1678.

Fenger, J. 1995, Ozon som luftforurening. DMU Tema-rapport 1995/3.

Fuglsang, K. 2005, Photochemical ozone formation. In Stranddorf, H.K., Hoffmann, L. & Schmidt, A. Update on impact categories, normalisation and weighting in LCA. Environmental Project no. 995, 2005, Danish EPA.

Hauschild, M. & Wenzel, H. 1998, Photochemical ozone formation as a criterion in the environmental assessment of products in Environmental assessment of products.Volume 2 Scientific background eds. Hauschild. M. & Wenzel. H. London: Chapman & Hall.

McBride, S.J., Oravetz, M.A. & Russel, A.G. 1997, Cost-benefit and uncertainty issues in using organic reactivity to regulate urban ozone. Environm. Sci.Technol. 31 (5), pp. 138A-244A.

Olivier, J.G.J, Bouwman, A.F., van der Maas, C.W.M., Berdewski, J.J.M., Veldt, C., Bloos, J.P.J., Visschedijk, A.J.H., Zandveld, P.Y.J. & Haverlag, J.L. 1996, Description of EDGAR version 2.0: A set of global emission inventories of greenhouse gasses and ozone-depleting substances for all anthropogenic and most natural sources on a per country basis and on 1ox1o grid. RIVM report nr. 771060 002/TNO-MEP report nr. R96/119.

Ritter, M. 1997, CORINAIR 94 - Summary Report - European Emission Inventory for Air Pollutants. Copenhagen: European Environment Agency.

UN-ECE 1979, Convention on Long-range Transboundary Air Pollution. United Nations, Economic Commission for Europe. Available: http://www.unece.org.

UN-ECE (1991). Protocol to the 1979 Convention on Long-range Transboundary Air Pollution concerning the control of emissions of volatile organic compounds or their transboundary fluxes. United Nations, Economic Commision for Europe. Available: http://www.unece.org.

Wenzel, H., Hauschild, M. & Alting, L. 1997, Environmental Assessment of Products,Vol. 1: Methodology, tools and case studies in product development. London: Chapman & Hall.