| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Miljønyt, 79 – Stedafhængig variation i miljøvurderingen i LCA

4 Forsuring

• 4.1 Introduktion
• 4.2 Klassificering
• 4.3 UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer
• 4.4 UMIP 2003 karakteriseringsfaktorer
• 4.5 Ikke-stedafhængig karakterisering
• 4.6 Stedafhængig karakterisering
• 4.7 Normalisering
• 4.8 Fortolkning
• 4.9 Eksempel

Baggrundsinformation til dette kapitel kan findes i:
Kapitel 4 i “Environmental assessment of products. Volume 2: Scientific background” af Hauschild and Wenzel (1998a).
Kapitel 3 i “Background for spatial differentiation in life-cycle impact assessment – EDIP 2003 methodology” af Potting og Hauschild (2005).

4.1 Introduktion

Udledninger af nitrogen (NO_X og NH₃) og svovl (SO₂) til luft står i de fleste lande for mere end 95% af de samlede forsurende emissioner. På nationalt niveau består forsurende emissioner således hovedsageligt af nitrogen og svovl. I kortlægningen af livscyklus for et specifikt produkt, kan det imidlertid godt være andre stoffer, som dominerer den samlede masse af forsurende emissioner

Forsurende stoffer vil normalt spredes og omdannes før de afsættes i terrestriske eller akvatiske systemer. Størrelsen af det område, hvor de afsættes, afhænger af stoffets karakteristika og på regionale atmosfæriske forhold. De væsentligste forsurende stoffer transporteres flere hundrede til tusinder af kilometer. Afsætningen af forsurende stoffer kan føre til en øget aciditet (dvs. et fald i pH) i vand- eller jordmatricen. Dette fænomen opstår når syrens basiske kation forlader systemet mens hydrogen-ionen bliver tilbage. Udvaskningen reduceres primært via de følgende processer; naturlig forvitring af mineraler, nitrifikation, nitrogen-fiksering i biomasse og fiksering eller udfældning af forbindelser, f.eks. fosfor-forbindelser, i jordmatricen.

En øget aciditet i for eksempel terrestriske systemer medfører øget forvitring af (essentielle) mineraler. Forvitringen af mineraler kan i en vis udstrækning neutralisere de afsatte forsurende stoffer, selvom det også vil medføre en ubalance i i mediets (jorden eller vandet) næringssammensætning. Når pH falder til et vist kritisk niveau frigives giftigt aluminium i skadelige mængder. Aluminium påvirker rodhårene og dermed også vegetationens optagelse af næring og vand. Den heraf følgende dårligere sundhedstilstand reducerer træers og anden vegetations evne til at klare stress. Aluminium-ioner er også toksiske overfor akvatiske organismer i ferskvand.

4.2 Klassificering

Et stof klassificeres som bidragende til forsuring, hvis det forårsager en frigivelse af hydrogen-ioner i miljøet og hvis den basiske anion, som følger hydrogen-ionen, udvaskes fra systemet.

Antallet af stoffer, som bidrager til forsuring er ikke stort, og Tabel 4.1 indeholder i praksis alle de relevante stoffer. Bemærk, at emissioner af organiske syrer ikke vurderes at bidrage til forsuring, fordi den basiske anion generelt nedbrydes fremfor at blive udvasket.

4.3 UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer

Normalt baseres karakteriseringsfaktorer på stoffernes potentiale for at frigive hydrogen-ioner (dvs. den teoretisk maksimale forsuring). Stoffets potentiale for at frigive hydrogen-ioner udtrykkes som den ækvivalente emission af svovl (SO₂). Et mol oxideret svovl kan danne to mol hydrogen-ioner. UMIP₉₇-faktorerne findes i Tabel 23.5 i Wenzel et al. (1997).

Der er flere problemer med karakteriseringsfaktorer, som baseres på stoffets potentiale for at frigive hydrogen-ioner. Disse faktorer tager ikke hensyn til at:

• Det geografiske område hvor en udledning foregår, og de regionale meteorologiske forhold i dette område, er bestemmende for emissionens afsætningsmønster. De forsurende emissioner fra enhver proces i et produkts livscyklus afsættes over et stort område, indeholdende mange økosystemer. Så mens geografisk tætliggende kilder har stærkt overlappende afsætningsområder, er dette ikke tilfældet for kilder, som ligger flere hundrede kilometer fra hinanden.
• På den anden side, afhænger graden i hvilken der allerede afsættes forsurende stoffer i et økosystem af dets placering i forhold til stærkt industrialiserede og beboede områder. De fleste økosystemer påvirkes med forsurende stoffer fra mange kilder, hvilket betyder, at bidraget fra den enkelte kilde normalt er meget lille i forhold til den samlede afsætning.
• Økosystemer har forskellig naturlig kapacitet til at undgå udvaskning af basiske kationer og/eller til at neutralisere aciditet ved nedbrydning af mineraler, og den afsætning af forsurende stoffer, der allerede finder sted på grund af baggrundsbelastningen af et økosystem, er bestemmende for, hvor meget af kapaciteten, der er brugt og i hvilket omfang yderligere afsætning er skadelig.

Dette resulterer i, at det normalt ikke er et forsurende stofs teoretisk maksimale kapacitet til at frigive hydrogen ioner, der bestemmer forsuringens størrelse. Især nitrogens forsurende miljøpåvirkning overvurderes i sammenligning med svovl, når hydrogenfrigivelses potentialet anvendes som indikator for påvirkningskategorien, og den endelige forsurende påvirkning afhænger af det geografiske sted, hvor emissionen udledes.

4.4 UMIP 2003 karakteriseringsfaktorer

I ovenstående afsnit blev der præsenteret argumenter for, hvorfor hydrogenfrigivelsespotentialet ikke særlig godt beskriver den forsurende påvirkning af en emission. I UMIP₂₀₀₃ anvendes RAINS modellen^[1] til at beregne forsuringsfaktorer, som inkluderer løsninger på de fleste af de ovenfor identificerede problemer. Der er etableret ikke-stedafhængige (se Tabel 4.1) såvel som stedafhængige faktorer for 44 europæiske lande eller regioner (se Anneks 4.1 til dette kapitel). Forsuringsfaktorerne tager hensyn til, at den forsurende påvirkning i de områder emissionen afsættes i, bestemt ud fra det område emissionen udledes i.

RAINS-modellen (version 7.2) inddeler (jord/vand)-overfladen i et net med kvadrater (150 km's opløsning) og estimerer den spredning og afsætning af nitrogen- og svovl-forbindelser på hver af disse kvadrater som resulterer fra emissioner fra 44 lande eller regioner i Europa. Nettet består af 612 kvadrater og dækker alle 44 europæiske regioner, inklusive den europæiske del af det tidligere Sovjetunionen. Den samlede afsætning på et kvadrat beregnes ved at summere bidragene fra alle regionerne med baggrundsbidraget for kvadratet selv. Estimaterne over spredning og afsætning udarbejdes med kilde-receptor matricer baseret på EMEP- modellen – en Lagrangian or trajectory model. I denne model følges et luftvolumens horisontale bevægelse gennem atmosfæren i 96 timer før den ankommer til et specificeret kvadrat.

Figur 4.1 De todimensionelle baner der beskriver den atmosfæriske bevægelse af et luftvolumen (Alcamo et al. 1990).

Jordens kapacitet til at kompensere for afsætning af syrer beskrives ved den kritiske syre belastning. For hver enkelt kvadrat i RAINS nettet er der estimeret funktioner for den kritiske belastning ved forsuring af skovjord, hede, græsjord (eng/mark), tørvejord (tørvemoser) og ferskvand. Desuden er der beregnet kumulative distributionskurver for sårbarheden af alle økosystemer i hvert kvadrat (for nogle kvadrater er der registreret over 30.000 økosystemer).

RAINS-modellen beregner den stedafhængige karakteriseringsfaktor for et land ved at se på effekten af en fastsat, men marginal emission af stoffet fra dette land (f.eks. 1 ton NO_X) i tillæg til den samlede aktuelle emission fra alle lande. Påvirkningen fra den resulterende forøgede afsætning er det yderligere areal af økosystem, som bliver eksponeret over sin kritiske forsurende belastning. For hvert kvadrat beregnes dette udfra den kumulative fordelingskurve over ubeskyttede økosystemer i kvadraterne. Påvirkningerne af alle kvadraterne i afsætningsområdet adderes og udtrykkes som det totale areal af økosystemer, som bliver ubeskyttede, dvs. overskrider deres kritiske belastning, på grund af emissionen.

En mere detaljeret beskrivelse af RAINS modellen og af anvendelsen af den til beregning af stedafhængige karakteriseringsfaktorer kan ses i Potting og Hauschild, 2005.

Anvendelsen af UMIP₂₀₀₃s ikke-stedafhængige forsuringsfaktorer er i grunden ikke forskellig fra UMIP₉₇ faktorerne, der heller ikke er stedafhængige (se næste afsnit).

Anvendelsen af de stedafhængige forsuringsfaktorer er også ligetil (se Afsnit 4.6). Typiske kortlægninger af livscyklus indeholder allerede de yderligere data som er nødvendige til stedafhængig karakterisering, nemlig oplysninger om i hvilken geografisk region emissionen finder sted.

Anvendelsen af stedafhængige karakteriseringsfaktorer for forsuring øger opløsningen med en faktor tusinde mellem højest og laveste score mens usikkerhederne i stort omfang udlignes i forsuringsfaktorerne på grund af de store arealer af økosystemer de dækker.

Afhængigheden af recipientens tilstand og baggrundsbelastning betyder, at potentialet for forsuring må forventes at variere med det samlede emissionsniveau og dermed også i tid. For at tillade vurdering af denne variation er karakteriseringsfaktorerne også beregnet for år 2010 som vist i Anneks 4.1. Standard karakteriseringsfaktorerne for UMIP₂₀₀₃ er beregnet på baggrund af emissionerne i 1990, men faktorerne for 2010 tillader en tidsmæssig differentiering for de emissioner i produktsystemet som vil finde sted i fremtiden (f.eks. fra de sene stadier af brugsfasen for langtlivede produkter eller fra bortskaffelsesfasen). Sammenlignet med den stedligt

48 Stedafhængig variation i miljøvurderingen i LCA - UMIP₂₀₀₃ metoden

bestemte variation mellem lande, er den tidsmæssige variation indenfor lande, bestemt på denne måde, mindre betydende.

Hvad udtrykker påvirkningerne
De stedafhængige såvel som de ikke-stedafhængige UMIP₂₀₀₃ forsuringspotentialer af en emission fra en funktionel enhed udtrykkes som det areal af et økosystem indenfor det fulde afsætningsareal som bringes til at overskride den kritiske belastning af forsuring som konsekvens af emissionen fra den undersøgte funktionelle enhed (Areal af ubeskyttet økosystem = m² UES/f.u.).

Til sammenligning udtrykkes forsuringspotentialet i UMIP₉₇ som SO₂-ækvivalenter, dvs. som den emission af SO₂, der vil medføre den samme potentielle frigivelse af protoner i miljøet (g SO₂-ækv/f.u.).

4.5 Ikke-stedafhængig karakterisering

De ikke-stedafhængige forsuringsfaktorer er udarbejdet som den europæiske middelværdi af de 15 EU-lande i EU15 plus Schweiz og Norge, vægtet i forhold til de nationale emissioner i Tabel 4.1.

Den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning fra et produkt kan beregnes fra den følgende ligning:

Hvor:

sg-EP(ac) = Den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning, eller areal af økosystem som bliver ubeskyttet som resultat af emissionen fra produktsystemet (i 0.01 m²/f.u.).

sg-CF(ac)s = Den ikke-stedafhængige karakteriseringsfaktor for forsuring fra Tabel 4.1. Denne faktor relaterer den akkumulerede emission af stof (s) til forsuringspåvirkningen på det ikke-stedafhængige afsætningsområde (i 0.01 m²/g).

Es = Emissionen af stof (s) (i g/f.u).

Den stedligt bestemte variation, som potentielt skjules i den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning, kan estimeres ud fra standardafvigelserne i Tabel 4.1 for hvert enkelt stof.

Tabel 4.1: Karakteriseringsfak torer for ikke-stedafhængig, og for stedafhængig karakterisering (i 0.01 m² ubeskyttet økosystem/g)

*Fosfat vil normalt bindes i jordmatricen og fosforsyre vil derfor ikke bidrage til forsuring
**Enheden for sd- CF(ac)i(H+) i Anneks 4.1 er m²/g, hvorimod enheden for denne faktor for andre stoffer er 0.01 m²/g.

4.6 Stedafhængig karakterisering

Forsuringspåvirkningen fra et produktsystem er ofte bestemt af en eller få processer. I de anvendelser af LCA, hvor det ønskes at lave en stedafhængig vurdering kan man derfor, for at undgå unødvendigt arbejde, starte med at beregne den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning som beskrevet i foregående afsnit. Den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning kan derefter anvendes til at bestemme hvilke processer, der dominerer forsuringspåvirkningen (trin 1) og derefter at justere den ikke-stedafhængige fosuringspåvirkning for disse processer med de relevante stedafhængige forsuringsfaktorer (trin 2 og 3). Denne procedure kan ses som en følsomhedsanalyse-baseret reduktion af de usikkerheder i den ikke-stedafhængige påvirkning, som skyldes at der ikke foretages en stedafhængig karakterisering.

Trin 1
Den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning, beregnet som beskrevet i det foregående afsnit, opdeles i bidragene fra de enkelte processer. Disse bidrag rangordnes efter størrelse og processen med de største forsuringsbidrag udvælges.

Trin 2
Bidragene fra den proces, som blev udvalgt i trin 1 trækkes fra den beregnede ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning. Derefter beregnes den stedafhængige påvirkning for emissionerne fra denne proces med de relevante stedafhængige karakteriseringsfaktorer i Anneks 4.1.

Hvor:

sd-EP(ac)p = Den stedafhængige forsuringspåvirkning, eller areal af økosystem som bliver ubeskyttet som resultat af emissionen fra den udvalgte proces (p) (i m²/f.u.).

sd- CF(ac)s,i = Den stedafhængige karakteriseringsfaktor for forsuring fra Anneks 4.1 (default 1990 faktorer), som relaterer emissionen af stoffet (s) i land eller region (i), hvor den udvalgte proces (p) finder sted, til stoffets forsuringspåvirkning på afsætningsarealet (i m²/g). Emissioner fra ubestemte regioner eller fra ikke-europæiske regioner kan som en første tilgang repræsenteres af ikke-stedafhængige faktorer for stoffet.

Es,p = Emissionen af stoffet (s) fra den udvalgte proces (p) (i g/f.u).

Hvilken faktor, som skal anvendes, er bestemt af det geografiske område, hvor emissionen finder sted. Påvirkningen af emissioner fra ukendte men sandsynligvis europæiske regioner bør beregnes med ikke-stedafhængige karakteriseringsfaktorer. Informationen om den stedlige variation i disse faktorer (se Tabel 4.1) bør tages i betragtning i det næste trin. Som en første tilgang kan også emissionerne fra ikke-europæiske regioner beregnes med de ikke-stedafhængige faktorer fra Tabel 4.1. Standardafvigelserne i Tabel 4.1 giver et interval for den potentielle stedlige variation ved anvendelse af den ikke-stedafhængige faktor indenfor Europa. Med den variation i emissioner og følsomheder som findes indenfor Europa, antages det, at den ikke-stedafhængige faktor også vil ligge indenfor dette interval for de fleste andre regioner i verden. I fortolkningen kan der anvendes ekspertskøn til at vurdere om faktoren for emissioner fra processer i ikke-europæiske regioner ligger i den høje eller i den lave ende af intervallet.

Trin 3
De stedafhængige bidrag fra processen der valgtes i trin 1 adderes til det justerede ikke-stedafhængige bidrag fra trin 2. Trin 2 gentages indtil det stedafhængige bidrag fra de udvalgte processer er så stort, at den resterende stedlige variation i forsuringsscoren ikke længere kan ændre undersøgelsens konklusion (f.eks. når den stedafhængige del er større end 95% af den totale score).

4.7 Normalisering

UMIP₂₀₀₃ personækvivalenten for forsuring er 2,2 • 103 m²/person/år.

I overensstemmelse med UMIP₉₇ metodegrundlaget er normaliseringsreferencen for forsuring baseret på de aktuelle emissionsniveauer i 1990 (se Hauschild and Wenzel 1998d og Stranddorf et al., 2005). Når UMIP₂₀₀₃ karakteriseringsfaktorerne for forsuring anvendes på disse emissionsniveauer fås et total areal af ubeskyttet økosystem i Europa på 82 • 106 ha eller 82 • 1010 m². Personækvivalenten beregnes som den gennemsnitlige europæiske påvirkning per person, under antagelse af en samlet europæisk befolkning på 3,70 • 108 personer.

4.8 Fortolkning

UMIP₂₀₀₃ forsuringspåvirkningspotentialerne er forbedret på to områder i forhold til påvirkningspotentialer beregnet med UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer; den miljømæssige relevans er øget, og der kan tages hensyn til stedlige variationer i recipientens følsomhed.

Miljømæssig relevans
Den miljømæssige relevans øges fordi den underliggende model inddrager såvel eksponeringen af følsomme dele af miljøet som variationen i disse økosystemers følsomhed. Modellen omfatter nu det meste af årsagskæden frem til beskyttelsesområdet: Sundhed af økosystemer. Dette er særligt vigtigt, fordi det øger overensstemmelsen med vægtningsfaktorer, som baseres på den miljømæssige relevans. Standardvægtningsfaktorerne for forsuring er i UMIP baseret på politiske reduktionsmål. Disse mål har også delvis til hensigt at beskytte økosystemers sundhed. I sammenligning omfatter UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorerne kun potentialet for frigivelse af protoner.

Da UMIP₉₇-påvirkningerne er defineret så tidligt i årsagskæden, udelukker de i princippet ikke nogen skader forårsaget af protoner, f.eks. skader på menneskeskabte materialer. I UMIP₂₀₀₃ karakteriseringsfaktorerne er skader på naturlige økosystemer valgt som det mest følsomme slutpunkt (og det slutpunkt, som nuværende regulering fokuserer på), og skader på menneskeskabte materialer medtages derfor ikke specifikt i disse faktorer (selvom de vil være delvist repræsenteret). Hvis det skulle være et ønske specifikt at beregne forsuringsskader på menneskeskabte materialer må de beregnes separat f.eks. ved anvendelse af UMIP₉₇ faktorer.

Stedlig variation
Den stedlige variation i følsomhed over for forsuring skyldes mest forskelle i baggrundseksponering af økosystemer og i deres naturlige robusthed over for forsurende påvirkninger. Mellem europæiske regioner er der en variation i følsomheden på en faktor 103 mellem de mindst og de mest følsomme emissionslande, udtrykt på nationalt niveau. Denne variation skjules når UMIP 97 faktorerne eller tilsvarende ikke-stedafhængige faktorer anvendes til karakterisering.

4.9 Eksempel

Karakteriseringen udføres ved anvendelse af UMIP₂₀₀₃ faktorer på den kortlægning af livscyklus som blev præsenteret i Afsnit 1.6.

Ikke-stedafhængig karakterisering
Som beskrevet i Afsnit 4.5 udregnes først de ikke-stedafhængige påvirkninger. Tabel 4.2 viser de forsuringspåvirkninger, som er bestemt ved anvendelse af de ikke-stedafhængige faktorer i Tabel 4.1.

Tabel 4.2 Ikke-stedafhængige forsuringspåvirkninger for en støtteklods lavet af plastic eller zink. Udtrykt som arealet af ubeskyttet økosystem (UES) per funktionel enhed.

Stedafhængig karakterisering
Som det ses i Tabel 4.2, stammer de dominerende bidrag til den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning fra emissioner af SO₂ og NO_X. For zinkkomponenten kan de væsentligste kilder til begge stoffer identificeres som henholdsvis produktionen af zink fra malm som finder sted i Bulgarien, støbning af komponenten som finder sted i Jugoslavien samt den del af transporten som foregår med lastbil gennem Tyskland (data er ikke vist). For plastic komponenten er de væsentligste kilder til både SO₂ og NO_X henholdsvis produktionen af plastic polymer i Italien, sprøjtestøbningen af støtteklodsen i Danmark samt transporten af komponenten med lastbil, hovedsagelig gennem Tyskland (data ikke vist). Emissionerne fra disse processer bidrager med mellem 91 og 99% af den samlede ikke-stedafhængige påvirkning i Tabel 4.2 (data ikke vist).

I beregningen af den stedafhængige påvirkning fra disse nøgleprocesser anvendes de relevante faktorer fra Anneks 4.1. Resultaterne er vist i Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Stedafhængig forsuringspåvirkning for nøgleprocesser fra begge produktsystemer.

Den ikke-stedafhængige påvirkning fra nøgleprocesser trækkes fra de originale ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 4.2, og den stedafhængige påvirkning fra nøgleprocesserne som er beregnet i Tabel 4.3 lægges til. De således rettede forsuringspåvirkninger kan ses i Tabel 4.4 og forskellen til de oprindelige ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 4.2 er vist i Figur 4.2.

Tabel 4.4 Forsuringspåvirkninger fra de to produktsystemer beregnet med stedafhængig karakterisering af emissioner fra nøgleprocesser.

Omkring 95% af denne påvirkning beregnes ved anvendelse af stedafhængige karakteriseringsfaktorer for både den zink-baserede og den plastic-baserede komponent. Selvom der blev lavet stedafhængig karakterisering for alle de resterende processer i produktsystemet, er deres andele i totalen og i standardafvigelsen så beskedne, at resultaterne ikke kan ændres betydeligt. Det stedligt betingede potentiale for variation af påvirkningen er stort set fjernet.

Som det kan ses i Figur 4.2 betyder inkludering af sted-differentiering, hvor der tages hensyn til hvilket land emissionerne foregår i, at dominansen mellem de to systemer vendes rundt. Når den største del af den stedlige variation i spredningsmønstre og følsomheder af de eksponerede miljøer fjernes bliver forsuringspåvirkningen fra plastickomponenten større end forsuringspåvirkningen fra zinkkomponenten.

Figur 4.2 Ikke-stedafhængige og stedafhængige forsuringspåvirkninger fra de to produktsystemer. For de stedafhængige påvirkninger er stedafhængige karakteriseringsfaktorer kun anvendt for nøgleprocesserne som beskrevet ovenfor.

Anneks 4.1: Stedafhængige karakteriseringsfaktorer for forsuring

(*) Middelværdien og standardafvigelsen relaterer til E15+Norge+Schweiz og er for nitrogen og svovl vægtet med de nationale emissioner fra disse lande.

Fodnote

[1] RAINS er en integreret vurderingsmodel, som kombinerer information om nationale emissionsniveauer med information om atmosfærisk transport over store afstande med henblik på at estimere mønstre for deposition og at estimere koncentrationer til sammenligning med kritiske belastninger og tærskelværdier for forsuring, terrestrisk eutrofiering via luft samt troposfærisk ozondannelse.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 Januar 2006, © Miljøstyrelsen.