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

Produkters forbrug af transport. Systemanalyse

Bilag C:
Toksicitetsvurdering af VOC fra dieselmotorer

Atmospheric Inventory Guidebook (European Environmental Agency, 1999) angiver mere end 50 forskellige kemiske stoffer og grupper af stoffer, som kan klassificeres som VOC. Det drejer sig om alkaner, alkener, aromater (herunder PAH) samt iltede forbindelser som aldehyder og ketoner. Det er en overordentlig stor opgave at gøre rede for toksicitetseffekter for hver af alle disse stoffer hver gang man udfører en LCA. For fotokemisk ozondannelse benytter man én samlet værdi, som er fremkommet på baggrund af en anslået fordeling af enkeltstoffer eller stofgrupper i VOC. Formålet med dette afsnit er at undersøge om en lignende fremgangsmåde kan benyttes til at karakterisere VOC's toksicitetseffekter, som er væsentlig mere kompliceret at karakterisere end den fotokemiske ozondannelse.

I afsnit C.1 vil de væsentligste komponenter blive identificeret, og der foretages en afgrænsning af, hvilke stoffer, som er relevante at anvende som udgangspunkt for en vurdering. I afsnit C.2 effektvurderes de udvalgte stoffer, og der beregnes et eksempel på en samlet effektfaktor.

Det er rimeligt at antage at der er forskel på, hvilke VOC'er der emitteres ved forskellig motor teknologi, eller hvilken fordeling VOC'erne har. Dette bekræftes af data fra den Schweiziske database NOREM (BUWAL, 1998), som anvendes i dette studie foruden (European Environmental Agency, 1999). Der er ikke inden for dette projekt fundet fuldstændige emissionsmålinger for hver enkelt teknologi, og derfor er der i eksemplet beregnet en generel faktor. Ofte vil det dog være sådan, at der ikke i en LCA opgørelse er informationer om, hvilken teknologi et køretøj anvender, selvom køretøjets alder - og dermed nødvendig teknologi til opfyldelse af EURO normer - giver et fingerpeg. Det vil således ofte være nødvendigt at anvende en generel faktor for såvel emission som effekt.

C.1 Identifikation af sundhedsmæssigt væsentlige komponenter i udstødningsgas

Figur C.1 viser et overblik over, hvilke forbindelser der ofte forekommer i dieseludstødning. Det anslås, at alkaner udgør næsten 40%, hvoraf de 30% har 10 eller flere C-atomer. Alkener udgør 24%, heraf de 12% ethylene og 7% acetylen og propylen. Aromater er primært forbindelser med flere end 10 C-atomer (sandsynligvis PAH'er, som er bundet til partikler) men også benzen, toluen og xylen. Af de resterende udgør formaldehyd den største med 6%, mens andre aldehyder og acetone hver udgør mellem 0,5% og 2% eller 8% i alt (European Environmental Agency, 1999). Den bagved liggende reference er fra 1993, så ovennævnte fordeling er repræsentattiv for pre-EURO normer.

Figur C.1
Oversigt over indholdet af VOC i dieseludstødning (efter European Environmental Agency 1999, table 9.1).

Som det fremgår er der nogle enkeltstoffer som ethylen og formaldehyd, der udgør en væsentlig procentdel i sig selv, mens de to virkelig store bidrag er en samling af stoffer.

Databasen NOREM (BUWAL, 1998) har sammenfattet en lang række undersøgelser af emissioner fra motorer af forskellig type. Der kan søges på en række forskellige kriterier, bl.a. motortype og efterbehandlingsteknik. I denne database kan man således få opgørelser over emissioner fra en bestemt type køretøj, men for specifikke teknologier eller normer ud over de mest almindelige er grundlaget sparsomt, hvilket nok må tilskrives manglen på publicerede undersøgelser i det hele taget.

For at skaffe et mere komplet overblik over, hvilke stoffer der generelt er væsentlige i diesel-udstødning, er der foretaget en søgning i NOREM på alle lastbiler med dieselmotor, som er produceret mellem 1990 og 2000. Der blev fundet undersøgelser på ni forskellige lastvogne repræsenteret ved forskellig motorteknologi og emissionsnormer. Middelværdien af de fundne emissionsfaktorer er listet i tabel C.1 og vist i figur C.2. Ved beregningen af middelværdier er der ikke taget hensyn til at motorerne anvender forskellig teknologi, og tabellen tjener derfor mest som et overblik over, hvilke stoffer der normalt forekommer i udstødningen, og hvilke af disse der er mest betydningfulde. Teknologien kan have stor betydning for emissionsfaktorerne. Et partikelfilter vil fx reducere emissionen af partikler betydeligt, men samtidig sandsynligvis også medføre en ændring i de øvrige emissioner pga. reaktioner og tilbageholdelse i filtret. Dette er illustreret i figur C.3, hvor det ses, at der er væsentlig forskel på såvel emissionen af partikler som sammensætning og fordeling af enkeltstoffer. Da resultaterne kommer fra to forskellige undersøgelser, kan forskellene til dels bero på forskellige undersøgelsesforudsætninger og illustrerer de usikkerheder, som middelværdierne i tabel C.1 indeholder. Endelig fortæller figur C.3 ikke noget om de faktuelle emissionsmængder, men kun om den procentvise fordeling.

Tabel C.1
Middelværdier for emissionsfaktorer fra "heavy duty vehicles - diesel" uden hensyn til teknologi. Stofferne, som er fremhævet med grå baggrund er allerede tidligere vurderet med hensyn til deres sundhedsmæssige effekter i henhold til UMIP-metodegrundlaget.

I forhold til de generelle emissionsoplysninger fra Atmospheric Inventory Guidebook (European Environmental Agency, 1999) mangler hele gruppen af alkaner. Tilsyneladende er disse ikke blevet målt i undersøgelserne refereret i NOREM (BUWAL, 1998). NOREM begrunder ikke dette, men det kan skyldes, at alkaner er vurderet ikke at være af stor betydning. Til brug i dette projekt vurderes det, at alkaner generelt er af mindre betydning end de øvrige komponenter rent sundhedsmæssigt, og at det derfor er tilstrækkeligt at repræsentere alkaner med et repræsentativt modelstof. Da der allerede er beregnet effektfaktor for alkanet hexan i UMIP, vil hexan blive brugt som modelstof for alkaner.

Da det især er de sundhedsmæssige aspekter, som er vigtige, når det gælder udstødningsgas er det i tabel C.1 markeret, hvilke stoffer, der allerede er vurderet og beregnet effektfaktorer for i henhold til UMIP-metodegrundlaget. Som det ses mangler endnu 16 stoffer. Det er imidlertid relativt tidskrævende at beregne effektfaktorer, hvorfor det til brug for dette forprojekt er valgt at udvælge de stoffer, som er mest relevante ud fra en mængde- og sundhedsmæssig betragtning.

Figur C.2
Middelværdier for NMVOC emissionsfaktorer uanset teknologi. Partikler er ikke medregnet.
        

Figur C.3
Eksempel på forskelle i emissioner og deres procentfordeling fra forskellig teknologi. Forskellene skyldes tildels at der er tale om forskellige undersøgelser.

Som nævnt er der forskel på mængden og fordelingen af VOC-emissioner afhængigt af hvilken teknologi, som anvendes. Oplysninger om den totale VOC emissionsmængde findes for forskellige emissionsnormer (synonymt med forskellig teknologi), men da stoffordelingen af VOC-emissionerne varierer, er det således til dels misvisende at anvende en generaliseret miljøeffektfaktor for alle diesellastbiler. Selvom en generaliseret faktor ikke er præcis, vurderes en sådan dog at give et fingerpeg om de toksicitetseffekter VOC fra transport forårsager. Generelt antager man at sundhedseffekter forårsaget af partikler dominerer (WHO, 1999), og forskellene i VOC-emissioner har således begrænset betydning for den samlede påvirkning af sundhed.

Som et første bud på hvilke stoffer, der bør medtages af mængdemæssig årsager er inkluderet alle stoffer, som indgår med mere end 0,5% af VOC'erne. Dette inkluderer alle de stoffer, for hvilke der allerede er beregnet effektfaktorer. Kun enkelte af aldehyderne findes i mindre end 0,5%, og disse er ikke umiddelbart meget problematiske stoffer. Desuden optræder PAH'er også kun i meget små mængder og vil primært findes adsorberet til partiklerne og således bidrage til partiklernes effekter, hvorfor de ikke vurderes separat her. Med henblik på at vurdere hvilke stoffer, der udgør en særlige sundhedsfare er de udvalgte stoffer screenet i on-line databasen RTECS (the Registry of Toxic Effects of Chemical Substances). På baggrund af en vurdering af stoffernes giftighed i forhold til hinanden samt deres procentandel af VOC'erne som præsenteret i tabel C.2, er det besluttet at basere beregningen af toksicitetsfaktorer for VOC på de stoffer, som er markeret med grå baggrund i tabellen.

Tabel C.2
Stoffer, som i tabel C.1 udgør mere end 0,5% af VOC med kort vurdering af deres sundhedsmæssige egenskaber som udgangspunkt for udvælgelse. De markerede stoffer udgør baggrunden for beregning af toksicitetsfaktorer for VOC .

De samlede toksicitetsfaktorer for VOC beregnes på baggrund af den procentvise fordeling af de udvalgte VOC'er. Fordelingen af VOC'er er forskellig mellem opgørelserne i (European Environmental Agency, 1999) og (BUWAL,1998). På baggrund af de to opgørelser er en default-sammensætning skønnet. Den skønnede default-sammensætning af VOC'erne er vist i tabel C.3 sammen med de to opgørelser.

Tabel C.3
Fordeling af VOC'er i (European Environmental Agency, 1999), i (BUWAL, 1998) samt den antagede default fordeling i dette projekt.

De stoffer, som medtages inden for hver stofgruppe, tildeles en andel af den samlede VOC-emission, som står i forhold til den andel, de optræder med i ovenstående tabel C.2 og C.3. Hexan tildeles 20% af den samlede VOC, ethylen tildeles 19,3% (23 * 14,9/(14,9+2,9)) osv. Dette fører til den tilnærmede fordeling af VOC'er, som det fremgår af tabel C.4, og som benyttes til beregning af effektfaktorerne. Der vil blive udført en følsomhedsvurdering, hvor der antages en mængde for de manglende alkaner i (BUWAL, 1998).

Tabel C.4
Tilnærmet fordeling af VOC i diesel fra lastbiler.

C.2 Beregning af effektfaktorer

I det følgende vurderes de enkelte udvalgte stoffer i forhold til deres human toksiske (toksisk for mennesker, dvs. sundhedsskadelige) og økotoksiske egenskaber. Beregningerne er udført i et regneark, men vil ikke blive gengivet her. De samlede vægtede faktorer er beregnet ved at multiplicere effekfaktoren for det enkelte stof med stoffets procentvise andel af VOC og sluttelig addere alle disse produkter for alle stofferne. Data til vurdering af de økotoksiske effekter er søgt i US-EPAs on-line ECOTOX database system. De økotoksikologiske effektfaktorer er beregnet som beskrevet i (Hauschild et al., 1996b).

Effektfaktorer for human toksicitet (ht) er præsenteret i tabel C.5. Subscript hta, htw og hts indikerer henholdsvis toksicitet via luft (air), vand (water) og jord (soil). Toksicitet via vand og jord forekommer, når stofferne er tilstrækkeligt stabile, til at de forventes afsat fra luften på vand- og jordoverflader. Datagrundlaget for den human toksiske vurdering er søgt i on-line databaserne RTECS, HSDB og IRIS samt i UNEP's register IRPTC (international registry of potentially toxic chemicals) og beregning er foretaget i henhold til metoderne beskrevet i (Hauschild et al., 1996a).

Effektfaktorer for økotoksicitet (eco toxcisity, et) er præsenteret i tabel C.6. Subscript etwc, etwa og etsc indikerer henholdsvis økotoksicitet vand kronisk (water cronic), vand akut (water acute) og jord (soil cronic). Økotoksicitet optræder kun via vand og jord og forekommer, når stofferne er tilstrækkeligt stabile til at de forventes afsat fra luften på vand- og jordoverflader. Da vand og jord således er den sekundære recipient, forventes ikke akut økotoksicitet. For stoffer, hvor der ikke er fundet data vedr. økotoksicitet, er felterne blanke. Da de har en atmosfærisk halveringstid på under 1 døgn, forventes de dog ikke at bidrage til økotoksicitet.

Tabel C.5
Effektfaktorer for human toksicitet for diesel lastbiler af de udvalgte komponenter af VOC emitteret til luft. Subscript hta, htw og hts indikerer henholdsvis toksicitet via luft, vand og jord.

Det kan være svært på baggrund af tabel C.5 at vurdere, hvor stor betydning VOC fra transport med diesel lastbiler har for toksicitet over for mennesker. VOC'ernes indhold af 1,3-butadien har meget stor betydning for den samlede faktor (den udgør ca. 70%), men også formaldehyd er vigtig (ca. 14%), fulgt af acrolein og benzen. De øvrige stoffer bidrager hver især med væsentligt mindre. Antagelsen om indholdet af 1,3-butadien er således vigtig for den vægtede VOC-effektfaktor. Hvis fx indholdet af 1,3-butadien reduceres til 1% halveres effektfaktoren, mens den reduceres til en tredjedel hvis 1,3-butadien helt fjernes fra sammensætningen (i så tilfælde er det acrolein, formaldehyd og benzen, som dominerer). Den vægtede effektfaktor for diesel VOC er høj i forhold til mange andre stoffer. Faktoren svarer til en ren udledning af formaldehyd eller benzen.

I forhold til persontransport med benzinbiler udleder dieselmotorer generelt mindre VOC pr. kg brændsel, selv i forhold til benzinbiler med katalysator. Desuden er der forskel på hvilke VOC'er der udledes og deres indbyrdes procentfordeling. Benzinbiler udleder således ca. dobbelt så stor en andel af benzen og dertil en væsentlig andel af forskellige benzenforbindelser, hvorimod andelen af 1,3-butadien, formaldehyd og acrolein er væsentlig mindre end for dieselbiler (European Environmental Agency, 1999).

Tabel C.6
Effektfaktorer for økotoksicitet for diesel lastbiler af de udvalgte komponenter af VOC emitteret til luft. Subscript etwc, etwa og etsc indikerer henholdsvis økotoksicitet vand kronisk, vand akut og jord. For stoffer, hvor der ikke er fundet data vedr. økotoksicitet, er felterne blanke.

VOC'ernes bidrag til økotoksicitet er relativt lille og vil sandsynligvis være uvæsentlig i forhold til andre bidrag til økotoksicitet i en LCA. Størrelsen af effektfaktoren svarer til stoffer som fx chloroform, mangan eller tetrachlorethylen.

Der er udført en følsomhedsvurdering, hvor der for de manglende alkaner i (BUWAL, 1998 ) er antaget en mængde på 35%, dvs. ca. svarende til mængden i (European Environmental Agency, 1999). Da der i forvejen er arbejdet med et afrundet gennemsnit af de to referencer, hvor alkaner udgør 20%, har den øgede alkanandel ikke resulteret i væsentlige afvigelser fra VOC toksicitetsfaktorerne præsenteret i tabel C.5 og C.6.

C.3 Referencer

WHO (1999). Charter on transport, environment and health. (www.who.dk/london99). Background document.

BUWAL (1998). NOREM, database for non-regulated emissions from motor vehicles, ver. 2.0, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (BUWAL), Bern.

Hauschild, M., Olsen S.I. & Wenzel, H., 1996a: Toksicitet for mennesker i miljøet som vurderingskriterium ved miljøvurdering af produkter. I Hauschild, M. (ed.); Baggrund for miljøvurdering af produkter, UMIP publikation, Miljøstyrelsen, København.

Hauschild, M., Damborg, A. & Tørsløv, J., 1996b: Økotoksicitet som vurderingskriterium ved miljøvurdering af produkter. I Hauschild, M. (ed.); Baggrund for miljøvurdering af produkter, UMIP publikation, Miljøstyrelsen, København.