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

Eksponering for ultrafine partikler fra trafikken i København

2 Design og metoder

• 2.1 Design
  • 2.1.1 Forsøgspersonerne
  • 2.1.2 Forsøgsdagene
  • 2.1.3 Måling af eksponering ved færdsel i forskellige gade-rum
• 2.2 Måle- og analysemetoder
  • 2.2.1 Måling af ultrafine partikler
  • 2.2.2 Meteorologiske målinger og øvrige luftforureningsmålinger
  • 2.2.3 Bestemmelse af lungeventilation under cykling
  • 2.2.4 Isolering af lymfocytter og analyse af DNA-skader

Det anvendte forsøgsdesign er beskrevet i afsnit 2.1 og en del af forsøget kan kort karakteriseres som et forsøg med faktorerne: cykling/ingen cykling og udsættelse/ingen (lav) udsættelse for trafikgenererede ultrafine partikler. Der er anvendt følgende 3 kombinationer på 8 forsøgsdage for hver af 15 forsøgspersoner (i alt 120 forsøgsdage):

Cykling i myldretidstrafik og udsættelse for trafikgenererede ultrafine partikler (5 forsøgsdage),

Cykling i laboratoriet og ingen (lav) udsættelse for trafikgenererede ultrafine partikler (1 forsøgsdag),

Ingen cykling og ingen udsættelse (lav) for trafikgenererede ultrafine partikler (2 forsøgsdage).

På hver af de 8 forsøgsdage har forsøgspersonen båret en partikeltæller i en rygsæk med en indsugningsslange i åndingszonen. Den gennemsnitlige koncentration af ultrafine partikler er målt over hele forsøgsdagen med en midlingstid på 1 minut. Forsøgspersonen har ført en simpel dagbog for hver forsøgsdag med angivelse af inde- og ude-tid og ude-aktiviteter. Morgenen efter hver forsøgsdag er der taget en blodprøve på forsøgspersonen til bestemmelse af DNA-skader.

Udover måling af eksponering under færdsel på cykel i det centrale København, som er beskrevet ovenfor, er der i den anden del af forsøget foretaget måling af eksponering under færdsel i 3 forskellige gade-rum:

• Bro-kvarterer (høj trafikintensitet og høj bebyggelse)
• Indfaldsveje (høj trafikintensitet og lav bebyggelse)
• Villa-kvarterer (lav trafikintensitet og lav bebyggelse)

Af praktiske årsager er det anvendt bil i denne del af projektet.

De anvendte måle- og analyse-metoder er kort beskrevet i afsnit 2.2. Den detaljerede beskrivelse findes i bilag, som der henvises til i hvert underafsnit.

2.1 Design

Undersøgelsen af personeksponeringen og effekten af denne er gennemført i et forsøgsdesign, hvor eksponering under cykling i trafik og cykelarbejde er varieret systematisk. Hver af de 15 forsøgspersoner har deltaget i 8 forsøgsdage, hvilket i alt har omfattet 120 forsøgsdage. I 5 dage har personerne cyklet i trafikken, på én dag har personerne cyklet på en ergometercykel i laboratoriet, og 2 dage er anvendt som såkaldte hviledage, så vidt muligt uden cykling og færdsel i trafikken. Designet er vist skematisk i tabel 1.

Tabel 1

Fordeling af forsøgsdage på eksponering under cykling og på cykelarbejde.

2.1.1 Forsøgspersonerne

Forsøgspersonerne blev overvejende rekrutteret blandt ikke-rygende studerende med bopæl i københavnsområdet. Denne udvælgelse af forsøgspersoner medfører muligvis en selektionsbias, som diskuteres senere. Samtlige forsøgspersoner har afgivet skriftligt samtykke til deltagelse i forsøget og har til enhver tid kunnet forlade projektet uden begrundelse. Ingen af forsøgspersonerne havde fået konstateret forhøjet blodtryk, angina pectoris, graviditet, og ingen havde andre kredsløbs- eller lungesygdomme eller brugte lægeordineret hjerte/lungemedicin. Ingen havde feber eller forhøjet hvilepuls (>120 min-1) på forsøgsdagen i laboratoriet. Middelværdier og spredning for en række karakteristika for forsøgspersonerne er vist i nedenstående tabel 2.

Tabel 2

Karakteristika for forsøgspersonerne, middelværdier og spredning.

2.1.2 Forsøgsdagene

På hver forsøgsdag har forsøgspersonen ført en logbog samt indført start- og sluttidspunktet for følgende aktiviteter:

• Cykling af fastlagt rute (kun forsøgsdage med cykling og trafikeksponering),
• Anden cykling (transport til og fra arbejde og studie osv.),
• Anden ophold udendørs,
• Ophold indendørs (herunder også ophold i toge, busser og biler).

Ydermere er forsøgspersonens gennemsnitlige puls bestemt under cyklingen i trafikken. Dette er foretaget med en telemetrisk pulsmåler (Polar, type M).

Forsøgspersonerne blev instrueret om at undgå indendørs kilder til ultrafine partikler (dvs. undgå ophold på steder med passiv rygning, restauranter og grill-forretninger), men i øvrigt at notere i logbogen, når de havde været i nærheden af sådanne kilder.

Den fastlagte cykelrute er en stærkt trafikeret rute i København omkring City. Ruten, som er vist på figur 1A, blev cyklet igennem 2 gange på hver forsøgsdag med cykling i trafik for at opnå længere opholdstid i trafikken. På ruten passeres 2 stationære målestationer for luftforurening på henholdsvis Jagtvejen og på H C Andersens Boulevard. Længden af cykelruten er 2 gange 9.9 km, i alt 19.8 km.

Figur 1A.

Cykelruten i København. Start- og slutpunkt er ved den sorte firkant og 2 stationære målestationer for luftforurening på henholdsvis Jagtvejen og på H C Andersens Boulevard er markeret med røde firkanter. © Gengivet med tilladelse fra Kort- & Matrikelstyrelsen.

Forsøgspersonerne blev bedt om at cykle ruten igennem i myldretiden, mellem kl. 8 og 10 eller mellem kl. 16 og 18, hvor trafikintensiteten forventes at være højest.

På de såkaldte hviledage, som typisk har været søndage, blev forsøgspersonerne opfordret til at opholde sig indendørs samt at undgå fysisk aktivitet og indendørs kilder til ultrafine partikler, som nævnt tidligere.

Forsøgsdagene med cykling i laboratoriet på ergometercykel har været hverdage uden cykling på den fastlagte rute men med almindelige studie- og arbejdsaktiviteter.

En forsøgsdag er perioden fra afhentning af måleudstyr om morgenen kl. 8 til aflevering og blodprøvetagning den efterfølgende morgen kl. 8. Der blev udtaget 20 ml veneblod til undersøgelse for DNA-skader fra hver person efter hver forsøgsdag. Af praktiske årsager kunne der kun tages blodprøver på hverdage. Dette medførte, at fredage og lørdage ikke kunne anvendes som forsøgsdage, samt at det kun var søndage og en helligdag før en hverdag, der kunne anvendes som hviledag.

Forsøgene blev gennemført i perioden 1/3-2/7 2003, altså i en periode med stigende lufttemperatur.

Det har ikke været muligt at udtrække forsøgsdagene tilfældigt over hele forsøgsperioden på grund af forsøgspersonernes øvrige aktiviteter. For at mindske indflydelsen af de metrologiske forhold har hver forsøgsperson afviklet sine forsøgsdage over en periode på 4 til 6 uger i forventning om, at lufttemperaturen kun varierede svagt indenfor det begrænsede antal uger. Hviledage og laboratoriedagen er lagt midt i perioden hos hver forsøgsperson.

I designet for cykel-forsøget er det altså tilstræbt at opnå store eksponeringsforskelle, dels ved valget af forskellige typer af forsøgsdage, med og uden cykling i trafikken, kombineret med valg af en stærkt trafikeret cykelrute, der gennemcykles i myldretiden. Således er den målte eksponering ikke repræsentativ for cyklister i København, men er snarere udtryk for en "worst-case" eksponering.

2.1.3 Måling af eksponering ved færdsel i forskellige gade-rum

Udover måling af eksponering under færdsel på cykel i det centrale København, som er beskrevet ovenfor, er der foretaget måling af eksponering under færdsel i 3 forskellige gade-rum:

• Bro-kvarterer (høj trafikintensitet og høj bebyggelse)
• Indfaldsveje (høj trafikintensitet og lav bebyggelse)
• Villa-kvarterer (lav trafikintensitet og lav bebyggelse)

Af praktiske årsager er eksponeringen målt under kørsel i bil. Ruten er valgt fra et villa-kvarter i Skovlunde nordvest for København, ad Frederikssundsvej som indfaldsvej, gennem bro-kvartererne i København, ad Amager Landevej som indfaldsvej til Københavns lufthavn ved Tømmerupvej. Ruten er vist på figur 1B. Grænsen mellem indfaldsveje og bro-kvarterer er valgt ved Brønshøj Torv og ved Sundby Vester Plads. På hver forsøgsdag er ruten gennemkørt 2 gange. På forsøgsdagene er der startet både i Skovlunde og ved Lufthavnen. Fra Skovlunde til Lufthavnen er ruten 24.6 km, fordelt med 11.0 km på indfaldsvejene og 13.6 km i bro-kvartererne. Det blev anvendt en Ford Fiesta (1995) til forsøget. Den samlede køretid på forsøgsdagene var 120 til 150 minutter. Der er kørt både i morgen- og eftermiddagsmyldretiden. Forsøgene er foretaget på hverdage samt lørdage og søndage i august og september samt i november og december 2003.

En række indledende forsøg viste, at koncentrationen af ultrafine partikler i bilers kabine afhænger af bilens mekaniske og naturlige ventilation. Med lukkede vinduer er det konstateret, at partikelkoncentrationen i kabinen i en udvalgt bil er meget lav (af størrelsesorden 5·103 partikler per ml) og i øvrigt uafhængig af den ydre koncentration. Når et vindue åbnes, stiger koncentrationen næsten momentant til ude-koncentrationen. Det er således nødvendigt at vælge standardiserede og konstante ventilationsformer. Der er her valgt et "worst case" scenario, hvor et sidevindue stod lidt åbent, og indsugningsslangerne til partikeltællerne (ultrafine og PM2.5) var fastgjort uden på bilen på mellem frontrude og siderude ved forsæde-passagerens plads. Måling af PM2.5 blev foretaget med en optisk partikeltæller (DustTrack, TSI, St. Paul, Minnesota USA) med midling over 1 minut.

Figur 1B.

Bilrute og cykelrute i Storkøbenhavn. Cykelruten er vist detaljeret på figur 1A. © Gengivet med tilladelse fra Kort- & Matrikelstyrelsen.

2.2 Måle- og analysemetoder

2.2.1 Måling af ultrafine partikler

Koncentrationen af ultrafine partikler i luften er målt ved hjælp af en kondensations partikeltæller (model 3007, TSI, St. Paul, Minnesota USA). I instrumentet ledes aerosolen gennem en atmosfære af mættede dampe af 2-propanol, som kondenserer på de ultrafine partikler. Derved øges partiklernes diameter til størrelsesordenen 1m. Partiklerne detekteres derefter ved hjælp af lysspredning. Volumenstrømmen gennem instrumentet er 0.7 l/min. Den øvre diameter-effektivitetsgrænse er ikke bestemt eksperimentelt, men er opgivet som < 1 μm. Instrumentets nedre diameter-effektivitetsgrænse er bestemt til d_50% = 10.5 nm ± 0.8 nm og tælleeffektiviteten er lineær i området 10³ per ml til 200•10³ per ml⁵.

Der blev anvendt 2 instrumenter i projektet. På forsøgsdagen var instrumentet anbragt i en rygsæk, og indsugningen til instrumentet var forsynet med en slange (længde = 0.6 m og id. = 6 mm, elektrisk ledende), hvis åbning var fastgjort på rygsækkens skulderstrop, således at der blev prøvetaget fra forsøgspersonens åndingszone. Med eksternt genopladeligt batteri og øvrigt udstyr vejede rygsækken 7.2 kg. Instrumentet kunne arbejde i 8 til 10 timer, hvorefter der igen skulle tilføres 2-propanol. Alle koncentrationsmålinger er midlet over 1 minut.

2.2.1.1 Kalibrering

Da der er anvendt 2 partikeltællere i forsøget er der foretaget en kalibrering af de 2 instrumenter. Kalibreringen er foretaget som bestemmelse af hvert af instrumenternes partikel-diameter afhængige tælleeffektivitet overfor et referenceinstrument. Resultatet er, at der er en konstant forskel i tælleeffektivitet mellem de 2 anvendte instrumenter på 8.9% i diameterintervallet 40 nm til 200 nm. Kalibreringen er detaljeret beskrevet i bilag 1.

2.2.2 Meteorologiske målinger og øvrige luftforureningsmålinger

Som supplement til eksponeringsmålingerne er der indhentet en række andre måledata fra et af Danmarks Miljøundersøgelsers måleprogrammer (det Landsdækkende Luftkvalitetsmåleprogram). Der er anvendt data fra følgende målestationer:

• 1257, gadestation på Jagtvejen, (CO, NO, NO₂, NO_X, PM10)
• 1103, gadestation på H C Andersens Boulevard, (NO, NO₂, NO_X, UFP)
• 1259, tagstation på H C Ørsted Instituttet i Nørre Allé (by-baggrund) (CO, NO, NO₂, NO_X, PM10).

Foruden ovenstående luftforureningskomponenter er der anvendt følgende meteorologiske parametre målt på by-baggrundstationen: lufttemperatur, relativ luftfugtighed og vindhastighed. Alle målinger er kontinuere målinger, og der er midlet over 30 eller 60 minutter. For hver af forsøgsdagene er ovenstående målinger anvendt for de tidsrum, hvor der er cyklet i trafikken eller foretaget målinger under bilkørsel.

2.2.3 Bestemmelse af lungeventilation under cykling

Den mængde partikler, der deponeres i luftvejene, efter inhalation er afhængig af en række forhold, herunder selvfølgelig partikelkoncentrationen i den luft, der indåndes. Jo mindre partiklerne er jo dybere kan de trænge ned i luftvejene og deponeres, og ultrafine partikler vil hovedsagelig deponeres i de yderste luftveje (alveolerne). Lungeventilationen (den mængde luft der udåndes pr. minut) har ligeledes betydning for hvor stor en mængde partikler, der deponeres. En øget lungeventilation medfører en øget deponering. Når forsøgspersonerne cykler i trafikken er deres lungeventilation øget i forhold til lungeventilationen i hvile eller let aktivitet.

Den øgede lungeventilation og dermed den øgede deponering er estimeret ud fra målinger af puls under cykling i trafikken samt en individuel biologisk kalibrering af sammenhængen mellem puls og ydet arbejdet pr. tid (effekt). Denne kalibrering er foretaget ved at lade forsøgspersonerne cykle på en ergometercykel i laboratoriet og her bestemme sammenhørende værdier af puls og effekt.

Ved at antage, at der er proportionalitet mellem puls, effekt, lungeventilation og deponering, er den øgede partikeldeponering under cykling i trafikken estimeret og anvendt til at beregne en korrigeret kumuleret eksponering under cykling i trafikken. Metoden er detaljeret beskrevet i bilag 2.

2.2.4 Isolering af lymfocytter og analyse af DNA-skader

Metoden, der er anvendt til isolering af lymfocytter (hvide blodlegemer) og til analyse af DNA-skader, er beskrevet detaljeret i bilag 3.

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

Version 1.0 Maj 2005, © Miljøstyrelsen.