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

Miljønyt, 79 – Stedafhængig variation i miljøvurderingen i LCA

5 Terrestrisk eutrofiering

• 5.1 Introduktion
• 5.2 Klassificering
• 5.3 UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer
• 5.4 UMIP₂₀₀₃ karakteriseringsfaktorer
• 5.5 Ikke-stedafhængig karakterisering
• 5.6 Stedafhængig karakterisering
• 5.7 Normalisering
• 5.8 Fortolkning
• 5.9 Eksempel

Baggrundsinformation til dette kapitel kan findes i:

• Kapitel 5 i “Environmental assessment of products. Volume 2: Scientific background” af Hauschild og Wenzel (1998a).
• Kapitel 4 i “Background for spatial differentiation in life-cycle impact assessment – EDIP 2003 methodology” af Potting og Hauschild (2005).

5.1 Introduktion

Næringssalte er essentielle for levende organismers (re-)produktion/vækst og eksistens i akvatiske og terrestriske økosystemer. Berigelse af økosystemer med næringssalte, hvilket er den direkte betydning af begrebet “eutrofiering”, er derfor ikke skadelig før et kritisk niveau (kritisk belastning) overskrides. Hvert økosystem og hver art i økosystemet er i optimal vækst ved deres eget specifikke niveau af næringssalte. Tilgængelige næringssalte, som er i overskud i forhold til optimum eller den kritiske belastning for et givent økosystem, medfører en forandring af artssammensætningen og dermed en uønsket ændring i økosystemet.

5.2 Klassificering

Nitrogen er normalt det begrænsende næringsstof for biologisk vækst i terrestriske økosystemer. I princippet vil de fleste stoffer, som indeholder nitrogen derfor bidrage til terrestrisk eutrofiering. I praksis vil der dog ikke findes stoffer, der skal klassificeres som terrestrisk eutrofierende, udover dem, som ses i Tabel 5.1. Atmosfærisk afsætning udgør den væsentligste menneskeskabte tilførsel af nitrogen (og andre næringsstoffer) for naturlige jorde

Frit nitrogen (N₂) bidrager ikke til miljøpåvirkningskategorien terrestrisk eutrofiering, selvom det er tilgængeligt for nogle bakterier og alger. Da størstedelen af atmosfæren allerede består af frit nitrogen, vil emissioner af N₂ ikke have yderligere gødningseffekt.

I praksis, er det kun luftbårne emissioner, som bidrager til eutrofiering af naturlige terrestriske økosystemer.

5.3 UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer

Karakteriseringsfaktorer for eutrofiering baseres typisk på Redfield forholdet. Redfield forholdet refererer til den typiske sammensætning af akvatisk phytoplankton: C₁₀₆H₂₆₃O₁₁₀N₁₆P. Typiske eutrofieringsfaktorer skelner i dag ikke mellem akvatiske og terrestriske systemer og modellerer begge eutrofieringsfaktorer som om det drejer sig om påvirkninger af akvatiske systemer. Dette er også tilfældet for UMIP₉₇-faktorerne, som er opført i Tabel 23.6 i Wenzel et al. (1997). Kun Lindfors et al. (1995) vurderer påvirkningen af terrestriske systemer specifikt ved at summere nitrogenemisionerne til luft for sig.

De nuværende metoder til karakterisering af terrestrisk eutrofiering indebærer yderligere det problem, at de ignorerer den store stedlige variation i spredningsmønstre og i økosystemers følsomheder indenfor afsætningsområdet. Disse problemer diskuteres i Afsnit 4.3 i forbindelse med forsuring.

5.4 UMIP₂₀₀₃ karakteriseringsfaktorer

Indtil nu er der ikke blevet udviklet karakteriseringsfaktorer specifikt for terrestrisk eutrofiering. I denne sammenhæng er RAINS^[2]-modellen blevet anvendt til at udvikle terrestriske eutrofieringsfaktorer. Der er udviklet både ikke-stedafhængige faktorer (se Tabel 5.1) og stedafhængige faktorer for 44 europæiske regioner (se Anneks 5.1 til dette kapitel). De stedafhængige faktorer udtrykker den eutrofierende påvirkning i afsætningsområdet som funktion af den region hvor emissionen finder sted. Principperne bag RAINS-modellen og anvendelsen af den til at beregne stedafhængige karakteriseringsfaktorer er beskrevet i Afsnit 4.4.

Anvendelsen af de ikke-stedafhængige UMIP₂₀₀₃ faktorer for terrestrisk eutrofiering er grundlæggende den samme som for de ligeledes ikke-stedafhængige UMIP₉₇ faktorer (Afsnit 5.5).

Anvendelse af stedafhængige faktorer for terrestrisk eutrofiering er også meget ligetil (se Afsnit 5.6). Typiske kortlægninger af livscyklus indeholder allerede de stedlige data, som er nødvendige til den stedafhængige karakterisering, nemlig oplysninger om i hvilken geografisk region, emissionen finder sted.

Anvendelsen af stedafhængige terrestriske eutrofieringsfaktorer giver en forskel på en faktor tusinde mellem de mest følsomme og mindst følsomme emissionssituationer, mens de usikkerheder, der ligger i RAINS-modellen i stort omfang udlignes i eutrofieringsfaktorerne på grund af de store arealer af økosystemer de dækker. Det skal imidlertid nævnes, at de kritiske belastninger for terrestrisk eutrofiering er mere usikre end dem for forsuring.

Afhængigheden af recipientens tilstand og baggrundsbelastning betyder, at potentialet for terrestrisk eutrofiering må forventes at variere i forhold til det samlede emissionsniveau og derfor også i tid. For at tillade vurdering af denne variation er karakteriseringsfaktorerne også beregnet for år 2010 som vist i Anneks 5.1. 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 langlivede produkter eller fra bortskaffelsesfasen). Sammenlignet med den stedligt bestemte variation mellem lande, er den tidsmæssige variation indenfor lande, bestemt på denne måde, mindre betydende.

Hvad udtrykker påvirkningerne
De ikke-stedafhængige såvel som de stedafhængige UMIP₂₀₀₃ eutrofieringspotentialer for en emission udtrykkes som det areal af terrestriske økosystemer indenfor det fulde afsætningsareal, som bringes til at overskride den kritiske eutrofieringsbelastning som konsekvens af emissionen (Areal af ubeskyttet økosystem = m² UES).

Til sammenligning aggregerer UMIP₉₇s næringssaltbelastningspotentiale det terrestriske og det akvatiske eutrofieringspotentiale. Det udtrykkes som et separat N-potentiale og et P-potentiale, som simpelthen afspejler indholdet af de to næringsstoffer i emissionen. I UMIP₉₇ kan der også aggregeres til et NO₃^-- potentiale, som afspejler den mængde NO₃^-, som ville medføre en tilsvarende potentiel eutrofiering i akvatiske systemer, som er begrænset af det relevante næringsstof (dvs. i aggregeringen antages N-emissioner at blive emitteret til N-begrænsede akvatiske systemer og P-emissioner til P- begrænsede systemer).

5.5 Ikke-stedafhængig karakterisering

De ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringsfaktorer i Tabel 5.1 er beregnet som den europæiske middelværdi for de 15 EU-medlemslande i EU15 samt Schweiz og Norge, vægtet med de nationale emissioner.

Tabel 5.1: Karakteriseringsfaktorer for ikke-stedafhængig og for stedafhængig karakterisering (i
0.01 m² ubeskyttet økosystem/g)

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

Hvor:

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

sg-CF(te)_s = Den ikke-stedafhængige karakteriseringsfaktor for terrestrisk eutrofiering fra Tabel 5.1. Denne faktor relaterer den akkumulerede emission af stof (s) til den terrestriske eutrofieringspåvirkning på det ikke-stedafhængige afsætningsområde (i 0.01 m²/g).

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

Den stedligt bestemte variation, som potentielt skjules i den ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringspåvirkning, kan estimeres ud fra standardafvigelserne i Tabel 5.1 for hvert enkelt stof.

5.6 Stedafhængig karakterisering

Den terrestriske eutrofieringspåvirkning fra et produkt 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 terrestriske eutrofieringspåvirkning som beskrevet i foregående afsnit. Den ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringspåvirkning kan derefter anvendes til at bestemme hvilke processer, der dominerer den terrestriske eutrofieringspåvirkning (trin 1). Derefter kan den ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringspåvirkning for disse processer justeres med de relevante stedafhængige terrestriske eutrofieringsfaktorer (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 terrestriske eutrofieringspåvirkning, beregnet som beskrevet i det foregående afsnit, opdeles i bidragene fra de enkelte processer. Disse bidrag rangordnes efter størrelsen, og processen med de største bidrag udvælges.

Trin 2
Bidragene fra den proces, som blev udvalgt i trin 1 trækkes fra den beregnede ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringspåvirkning. Derefter beregnes den stedafhængige påvirkning fra emissionerne af denne proces med de relevante stedafhængige terrestriske eutrofieringsfaktorer i Anneks 5.1.

Hvor:

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

sd-CF(te)_s,i = Den stedafhængige karakteriseringsfaktor for terrestrisk eutrofiering fra Anneks 5.1 (default 1990 faktorer), som relaterer emissionen af stoffet (s) i land eller region (i), hvor den udvalgte proces (p) finder sted, til stoffets terrestriske eutrofieringspåvirkning på afsætningsarealet (i m²/g). Emissioner fra ubestemte regioner eller fra ikkeeuropæiske regioner kan som en første tilgang repræsenteres af ikke-stedafhængige faktorer for stoffet.

E_s,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 fra emissioner fra ubestemte men sandsynligvis europæiske regioner beregnes med ikke-stedafhængige faktorer for terrestrisk eutrofieringspåvirkning. Informationen om den stedlige variation i disse faktorer (se Tabel 5.1) bør tages i betragtning i det næste trin. Som en første tilgang kan emissionerne fra ikke-europæiske regioner også beregnes med de ikke-stedafhængige faktorer fra Tabel 5.1. Standardafvigelserne i Tabel 5.1 giver et interval for den potentielle stedlige variation ved anvendelse af den ikke-stedafhængige faktor inden for Europa. Med den variation i emissioner og følsomheder som findes indenfor Europa, kan det antages, 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-europæisk 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 eutrofieringsscoren ikke længere kan ændre undersøgelsens konklusion (f.eks. når den stedafhængige del er større end 95% af den totale score).

5.7 Normalisering

UMIP₂₀₀₃ person ækvivalenten for terrestrisk eutrofiering er 2,1·103 m²/person/år.

Tilgangen i UMIP₉₇ er, at normaliseringsreferencen for eutrofiering blev baseret på de aktuelle emissionsniveauer i 1990 (se Hauschild and Wenzel 1998 og Stranddorf et al., 2005). Når UMIP₂₀₀₃ karakteriseringsfaktorerne for terrestrisk eutrofiering anvendes på disse emissionsniveauer fås et total areal af ubeskyttet økosystem i Europa på 77 • 106 ha eller 77 • 1010 m². Personækvivalenten beregnes som den gennemsnitlige europæiske påvirkning per person, under antagelse af en samlet europæisk befolkning på 3,70 • 108 personer.

5.8 Fortolkning

UMIP₂₀₀₃ potentialerne for terrestrisk eutrofieringspåvirkning er forbedret på to områder i forhold til påvirkningspotentialer beregnet med UMIP₉₇ karakteriseringsfaktorer; den miljømæssige relevans øges, 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 mod beskyttelsesområdet: Sundhed af økosystemer. Dette er særligt vigtigt fordi det øger overensstemmelsen med vægtningsfaktorer, som baseres på den miljømæssige relevans. Standardvægtningsfaktorerne for næringssaltbelastning er i UMIP baseret på politiske reduktionsmål. Disse mål har også delvis til hensigt at beskytte økosystemers sundhed.

I sammenligning omfatter UMIP₉₇ faktorerne kun potentialet for udledning af næringsstoffer, og eutrofiering af terrestriske systemer inkluderes kun ved anvendelse af akvatiske eutrofieringsfaktorer, selvom der er vigtige forskelle mellem de to typer næringssaltbelastning.

Stedlig variation
Den stedlige variation i naturlige jorders følsomhed over for terrestrisk eutrofiering skyldes mest forskelle i baggrundseksponering og i jordens naturlige næringstilstand. Mellem europæiske regioner er der en variation i følsomheden på en faktor 103 mellem de mindst og de mest følsomme emissionslande, når denne udtrykkes på nationalt niveau. Denne variation skjules, når UMIP 97 faktorerne eller lignende ikke-stedafhængige faktorer anvendes til karakterisering

5.9 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 5.5 udregnes først de ikke-stedafhængige påvirkninger. Tabel 5.2 viser de terrestriske eutrofieringspåvirkninger, som er bestemt ved anvendelse af de ikke-stedafhængige faktorer i Tabel 5.1.

Tabel 5.2 Ikke-stedafhængige terrestriske eutrofieringspåvirkninger for en støtteklods lavet af plastic eller zink. Udtrykt som arealet af ubeskyttet økosystem (UES) per funktionel enhed.

Ved anvendelsen af ikke-stedafhængige karakteriseringsfaktorer er det zink støtteklodsen, der forårsager den største terrestriske eutrofieringspåvirkning. Den potentielle stedlige variation er imidlertid så stor (som det fremgår af den stedligt bestemte standardafvigelse), at konklusionen er meget usikker. Med henblik på at reducere den stedligt bestemte usikkerhed og styrke konklusionen, udføres derfor en stedafhængig karakterisering for de processer, som bidrager mest til den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning.

Stedafhængig karakterisering
Som det ses i Tabel 5.2, stammer de dominerende bidrag til den ikke-stedafhængige forsuringspåvirkning fra emissioner af NO_X. Et mindre bidrag fra NH₃ er negligibelt i det samlede billede. For zink-komponenten kan de væsentligste kilder til begge stoffer identificeres som 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 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 75 og 99% af den samlede ikke-stedafhængige påvirkning i Tabel 5.2 for henholdsvis zink- og plastickomponenten (data ikke vist).

I beregningen af den stedafhængige påvirkning fra disse nøgleprocesser anvendes de relevante faktorer fra Anneks 5.1. Resultaterne er vist i Tabel
5.3.

Tabel 5.3 Stedafhængig terrestriske eutrofieringspåvirkning for nøgleprocesser fra begge produktsystemer

Den ikke-stedafhængige påvirkning fra nøgleprocesser trækkes fra de originale ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 5.2 og den stedafhængige påvirkning fra nøgleprocesserne som er beregnet i Tabel 5.3 lægges til. De således rettede terrestriske eutrofieringspåvirkninger kan ses i Tabel 5.4 og forskellen til de oprindelige ikke-stedafhængige påvirkninger i Tabel 5.2 er illustreret i Figur 5.1.

Tabel 5.4 Terrestriske eutrofieringspåvirkninger fra hvert produktsystem beregnet med stedafhængig karakterisering af emissioner fra nøgleprocesser.

Figur 5.1 Ikke-stedafhængig og stedafhængig terrestrisk eutrofiering fra de to produktsystemer. For de stedafhængige påvirkninger er de stedafhængige karakteriseringsfaktorer kun blevet anvendt på nøgleprocesser som det er beskrevet ovenfor.

Den stedafhængige karakterisering har næsten ingen indflydelse på størrelsen af den terrestriske eutrofieringspåvirkning. Zinkkomponenten har den største påvirkning i begge tilfælde. Omkring 99% af denne påvirkning beregnes med stedafhængige karakteriseringsfaktorer for den zink-baserede komponent mens den stedafhængige beregning udgør omkring 75% af plastickomponentens påvirkning. 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. For plastickomponenten kan det måske være nødvendigt at inkludere en eller to processer mere for at opnå den ønskede robusthed i resultaterne, men dette ville sandsynligvis ikke ændre ved zinkkomponentens dominans.

Anneks 5.1: Stedafhængige karakteriseringsfaktorer for terrestrisk eutrofiering

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

Fodnote

[2] 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.