|
Eksponering for ultrafine partikler fra trafikken i København 3 Resultater
3.1 Person-eksponering for ultrafine partiklerForsøgspersonernes fordeling af daglig tid på undersøgelsesdagene er vist i nedenstående tabel 4. Fordelingen er baseret på forsøgspersonernes oplysninger i dagbøgerne. Indenfor hver af de daglige aktiviteter er den anvendte tid af samme størrelsesorden for de 3 slags forsøgsdage. Mod forventning er forholdet mellem inde- og ude-tid ikke en funktion af årstiden. Tabel 4.
Middelværdi (x) og spredning (s) for forsøgspersonernes daglige tid i minutter på forsøgsdagene. De gennemsnitlige målte koncentrationer af ultrafine partikler fordelt på daglige aktiviteter og på forsøgsdage er vist i tabel 5 og de tilsvarende kumuleret eksponeringer er vist i tabel 6. På grund af fejl på partikeltællerne er der ikke foretaget måling på én cykeldag (74 målinger mod nominelt 75) og på én laboratoriedag (14 målinger mod nominelt 15). Den højeste eksponering sker under cykling på måleruten, og den laveste som forventet ved ophold indendørs. For hverdagene (cykeldage og laboratoriedage) er eksponeringen på samme niveau ved "anden cykling" og "ophold udendørs". Tabel 5.
Geometrisk middelværdi (GM) og geometrisk spredning (GSD) for forsøgspersonernes eksponering for ultrafine partikler (UFP). Målingerne er foretaget over et tidsrum på ca. 16 timer fra kl. 8.00 til 24.00. n er antallet af målinger. Tabel 6.
Medianer, percentiler, minimum og maksimum af kumuleret eksponering for ultrafine partikler (UFP). N er antallet af målinger. Beregning og præsentation af middelværdierne for eksponering er en kraftig reduktion af den information, der ligger i tidsserierne for hver af måledagene. Et eksempel på en tidsserie er vist i nedenstående figur 3. Målingerne indtil 11.16 er foretaget under cykling, mens personen har opholdt sig udendørs omkring kl. 14, kl. 19 og kl. 23.30. Den øvrige del af måledagen har personen opholdt sig indendørs. Den karakteristiske top med værdien 350·103 per ml mellem kl. 19 og 20 skyldes madlavning. Tidsserien indeholder således detaljeret information om eksponering under daglige aktiviteter. Figur 3.
Tidsserie for måling af koncentration af ultrafine partikler (UFP) på en forsøgsdag med cykling i trafikken (kl. 9:16-11:16). Som led i undersøgelsen af årsager til variationen i koncentrationsniveauet er person til person variationen bestemt ved samtidigt måling på 2 forsøgspersoner, som cyklede ved siden af hinanden på måleruten. Tidsserierne er vist i nedenstående figur 4. Det er karakteristisk for disse tidsserier og andre serier fra lignende forsøg, at de er sammenfaldende, mens forsøgspersonerne cykler sammen, på figur 4 indtil kl. 10:00 (uden at afstanden mellem cyklisterne i øvrigt er defineret). Person til person variationen er således lille, og den er derfor vurderet til at være uden betydning, hvorfor den ikke er undersøgt systematisk. Ovenstående kan også tolkes således, at koncentrationsgradienterne i trafikken har længde-skalaer, der er større end den indbyrdes afstand mellem cyklister, der cykler sammen. Dette gælder for målinger, der er midlet over 1 minut. Figur 4.
Tidsserier for koncentrationer af ultrafine partikler målt på 2 cyklister, der cykler sammen. 3.1.1 Koncentration af ultrafine partikler, meteorologi og andre luftforureningerForuden ultrafine partikler udsender den motordrevne trafik også andre luftforureninger, blandt andet nitrogeNOXid (NO) som reagerer med luftens ozon (O3) til nitrogendioxid (NO2) og carbonmoNOXid (CO). NO2 emitteres også direkte og udgør omkring 5-10% af NOX (NO + NO2). Målinger fra det landsdækkende luftkvalitetsmåleprogram fra stationerne på taget af H C Ørsted Instituttet i Nørre Allé, på H C Andersen Boulevard (gadeniveau) og på Jagtvejen (gadeniveau) er sammenlignet med de aktuelle målinger af koncentration af ultrafine partikler under cykling. Sammenligningen er foretaget ved at beregne korrelationerne (Pearsons r) mellem de målte koncentrationer af luftforureninger og de metrologiske parametre. For hver forsøgsdag med cykling i trafikken er middelkoncentrationen af ultrafine partikler beregnet over hele cykelperioden, og de samtidige målingerne fra de stationære stationer er anvendt. Som tidligere nævnt er de stationære målinger midlet over 30 eller 60 minutter. Resultaterne er vist i nedenstående tabel 7, tabel 8 og tabel 9. I tabellerne er korrelationer over ± 0.6 skraverede. Dette er en arbitrær grænse, og der er blot valgt at anvende en grænse for at øge overskueligheden af tabellerne. Koncentrationen af ultrafine partikler målt under cykling er generelt stærkt korreleret til stationære målinger af ultrafine partikler (tabel 8, H C Andersens Boulevard) og til de øvrige trafikgenererede luftforureninger. Dette gælder for CO målt på H C Ørsted Instituttet (tabel 7) og på Jagtvejen (tabel 9), samt alle komponenter, på nær NO2, målt på H C Andersens Boulevard (tabel 8). Forskellen på korrelationerne mellem cykelmålingerne og målingerne på stationerne for en given forurening er næppe systematiske, men blot tilfældige variationer. Der er desuden en stærk negativ korrelation mellem koncentrationen af ultrafine partikler og lufttemperaturen (r = -0.69), tabel 7. Det vil sige, at ved lave lufttemperaturer er der generelt målt højere koncentrationer af ultrafine partikler end ved høje lufttemperaturer. Sammenhængen er vist grafisk på figur 5. Dette formodes at hænge sammen med, at flygtige organiske forbindelser kondenserer efter udstødningen, hvilket er temperaturafhængigt. Kondensationen foregår hurtigere ved lavere temperatur og giver derfor højere koncentrationer ved lavere temperaturer. En simpel regressionsmodel med koncentrationen af ultrafine partikler som afhængig variabel og lufttemperatur og CO-koncentration som forklarende variable giver en forklaring på 60% af variationen. Der kan forventes negativ korrelation mellem forureningskoncentrationer og vindhastighed, da en øget vindhastighed vil medføre øget spredning af forureningen. Dette ses i tabel 7 for alle de målte forureningskomponenter på H C Ørsted Instituttet og for koncentrationen af ultrafine partikler målt under cykling. Korrelationerne mellem målingerne på de 3 stationer er alle under 0.6 og er ikke præsenteret i rapporten. Denne relative lave grad af sam-variation kan skyldes, at beregningen kun er foretaget for målinger i den del af forsøgsdagen, hvor der blev cyklet. Generelt vil der være en høj korrelation mellem de tre målestationer, når dette ses over et lidt længere tidsrum end det tidsrum, som en cykelrute tager. Forskelle mellem de to gadestationer for et kort tidsrum (fx en enkelt time) vil primært være bestemt af forhold som at vejorientering er forskel (giver forskellige spredningsbetingelser for en given vindretning) og at der er forskel i trafikkens døgnvariation (forskellig emission). Der vil være knap så god korrelation mellem gadestationerne og by-baggrundsstationen på grund af indflydelsen fra trafikvariation og meteorologi. Tabel 7.
Korrelationer (Pearsons r, 2-tailed signifikansniveauer) mellem koncentration af ultrafine partikler målt på forsøgspersoner under cykling og følgende parametre målt samtidigt på taget af H C Ørsted Instituttet, Nørre Allé (by-baggrund): lufttemperatur, relativ fugtighed (RH), vindhastighed (VH) og koncentrationerne af NO, NO2, NOX, CO og PM10. Korrelationer over 0.6 er skraverede for at øge tabellens overskuelighed.. Tabel 8.
Korrelationer (Pearsons r, 2-tailed signifikansniveauer) mellem koncentration af ultrafine partikler målt på forsøgspersoner under cykling og følgende parametre målt samtidigt i gadeniveau på H C Andersen Boulevard: koncentrationerne af ultrafine partikler (UFP_HCAB), NO, NO2, NOX og CO. Korrelationer over 0.6 er skraverede for at øge tabellens overskuelighed. Tabel 9
Korrelationer (Pearsons r, 2-tailed signifikansniveauer) mellem koncentration af ultrafine partikler målt på forsøgspersoner under cykling og følgende parametre målt samtidigt i gadeniveau på Jagtvejen: NO, NO2, NOX, CO og PM10. Korrelationer over 0.6 er skraverede for at øge tabellens overskuelighed. Figur 5.
Lufttemperaturen målt på taget af H C Ørsted Instituttet og koncentrationen af ultrafine partikler. 3.2 DNA-skader og eksponering for ultrafine partiklerScoren for DNA-skader bestemt som FPG-skader som funktion af de forskellige forsøgsdage er vist i nedenstående tabel. Som beskrevet tidligere er FPG-skader er mål for hyppigheden af nogle specifikke skader på DNA-molekyler. Disse skader er oksidative og skyldes påvirkning af aktiverede iltmolekyler. Det menes, at de aktiverede iltmolekyler kan dannes i lungevævet ved påvirkning af ultrafine partikler. Tabel 10.
Score (arbitrær enhed) for DNA-skader i lymfocytter på cykeldage, laboratoriedage og hviledage. Minimum, maksimum, medianer og percentiler. N er antallet afmålinger. Niveauet for DNA-skader er lavt og på samme niveau som for en sund og rask population, der kan betragtes som værende ueksponeret for mutagene stoffer. Ved sammenligning af medianerne for DNA-skader ses, at niveauet for skader er højest på dage, hvor der cykles i trafikken, og lavest på dage, hvor der cykles i laboratoriet. Skadeniveauet for hviledagene vil blive diskuteret senere. I figur 6 er sammenhængen mellem DNA-skader og korrigerede kumuleret daglig eksponering for ultrafine partikler illustreret. Korrektionen, som er beskrevet tidligere i afsnit 2.2.3, er foretaget fordi der inhaleres flere partikler under cykling, end under lav aktivitet. Når der nedenfor tales om kumuleret daglig eksponering og DNA-skader, er det underforstået, at det er den korrigerede kumuleret daglige eksponering, der er anvendt. Den kumulerede daglige eksponering indeholder bidrag fra alle aktiviteter på forsøgsdagen, og figuren viser, at den daglige kumulerede eksponering generelt er højere på dage, hvor der cykles i trafikken, end på dage, hvor der cykles i laboratoriet. Middelværdierne af den kumulerede eksponering er i øvrigt 19.3·106 minutter/ml (n = 74) for dage, hvor der cykles i trafikken, og 11.5·106 minutter/ml (n = 14) på dage, hvor der cykles i laboratoriet. Cykling i trafikken giver således et væsentlig bidrag til den daglige kumulerede eksponering for ultrafine partikler. Figur 6
DNA-skader (arbitrær enhed) i lymfocytter som funktion af daglig kumuleret eksponering for ultrafine partikler, dels på forsøgsdage, hvor der er cyklet i trafik () og dels på dage, hvor der er cyklet i laboratoriet (). Et datapunkt (?) ved (x,y) = (12 x 106, 56) er udeladt fra figuren. Sammenhængen mellem den målte kumulerede eksponering for ultrafine partikler og DNA-skader er undersøgt i en række såkaldte "mixed effects models". Mixed effects models er en klasse af regressionsmodeller, hvor de forklarende variable kan være både kategoriske variable (faktorer) og kontinuere variable. Mixed effects model kan også anvendes på u-balancerede design, hvor der altså ikke er det samme antal målinger for hver af forsøgsbetingelserne, som det er tilfældet i dette forsøg. En faktor kan være et sæt af forsøgsbetingelser. Hvis alle eksisterende forsøgsbetingelser er anvendt i forsøget benævnes faktoren som "fixed", og hvis der kun er anvendt en del af alle forsøgsbetingelserne, benævnes faktoren som "random" faktor. En model baseret på random faktorer vil indeholde den usikkerhed, som skyldes, at de anvendte forsøgsbetingelser (som udgør faktoren) er udtrukket blandt alle eksisterende forsøgsbetingelser. Eksempler på klassificering af faktorer er vist nedenfor samme med en diskussion af de undersøgte modeller. Fordelingerne af både DNA-skader og af de kumulerede eksponeringer er u-symmetriske ("højre-skæve"), og der er derfor anvendt en transformation for at opnå symmetriske fordelinger, som tilnærmelsesvis svarer til normal-fordelinger. Der kunne ikke anvendes traditionel logaritmisk transformation, fordi minimumsværdierne af de variable var nul, og der er derfor anvendt kubikrods-transformation af henholdsvis DNA-skader og af den kumulerede eksponering. Der kan indgå følgende variable og faktorer i modellen: Afhængig variabel: DNA-skader, Fixed faktor: type af forsøgsdag (cykeldag, laboratoriedag, hviledag), Random faktor: forsøgsperson, Forklarende variabel: kumuleret eksponering under forskellige aktiviteter på forsøgsdagen (cykling på ruten/ anden cykling/ andet ophold ude/ ophold indendørs), Der er opstillet modeller med alle kombinationer af ovenstående faktorer og forklarende variable. Der er anvendt traditionelle kriterier for valg af endelig model, normal-fordelte uafhængige residualer, ikke-signifikante interaktionsled (altså at den valgte model kun er additiv), et minimum af forklarende variable og faktorer, kombineret med at modellen forklarer mest mulig af variationen. Anvendelse af forsøgsdagstypen som faktor med alle 3 forsøgsdagstyper og forsøgsperson som faktor medførte signifikante interaktionsled. Ved udeladelse af hviledagen som forsøgsdagstype blev interaktionsledet ikke-signifikant. Valg og definition af hviledag som kontroldag er altså uhensigtsmæssigt. Dette vil blive diskuteret nærmere senere. Data fra hviledagene indgår altså ikke i nedenstående endelige model. Den kumulerede eksponering under ophold udendørs, altså også under cykling på ruten, vil være afhængig af typen af forsøgsdag, som det er diskuteret tidligere. Forskellene i kumuleret udendørs eksponering vil altså afspejle typen af forsøgsdag, og forsøgsdagstypen bliver således redundant. Som supplement til den udendørs kumulerede eksponering er den indendørs kumulerede eksponering også anvendt i modellen. Med anvendelse af forsøgspersonerne som faktorer bliver den endelige model: (DNA-skade)1/3 = A + B·(udendørs kum.eksp.)1/3 + C·(indendørs kum.eksp.)1/3 + forsøgsperson. Modellen forklarer 50.3% af variationen og har følgende estimerede parametre: A = -0.49 (95% CI: -1.40 til 0.41; p = 0.28), B = 6.76·10-3 (95% CI: 2.64·10-3 til 10.9·10-3; p = 0.002), C = 4.82·10-3 (95% CI: 1.67·10-3 til 7.96·10-3; p = 0.003), p = 0.058 for personbidraget. Estimaterne for udendørs og indendørs eksponeringsbidragene til DNA-skader er begge signifikant forskellige fra 0, men estimaterne er ikke indbyrdes forskellige, fordi konfidensintervallerne overlappet hinanden. Forholdet mellem estimaterne (udendørs/indendørs) er 2.76 ((6.76/4.82)3). Ifølge modellen medfører en given udendørs kumuleret eksponering for UFP altså 2,76 flere DNA-skader end den samme indendørs kumulerede eksponering for UFP. 3.3 Eksponering for ultrafine partikler og PM2.5 under færdsel i forskellige gade-rumResultaterne af undersøgelserne af eksponering for partikler under færdsel i forskellige gade-rum er illustreret i figur 7 for PM2.5 og i figur 8 for ultrafine partikler. De valgte gade-rum er som nævnt tidligere villakvarterer, indfaldsveje og bro-kvarterer. De detaljerede resultater findes i bilag 4. Figur 7
Geometriske middelværdier af koncentrationer af PM2.5 målt under bilkørsel i forskellige gade-rum og på forskellige dage og tidspunkter. Målinger på datoer, hvor dag og tidspunkt ikke er anført, er alle foretaget om eftermiddagen på hverdag. For koncentrationen af PM2.5 er der ingen systematisk udvikling i tiden fra september til december, som det fremgår af figur 7. Tilsvarende er de målte koncentrationer næsten uafhængige af de forskellige gade-rum, det vil sige der er forholdsvis små forskelle i niveauerne mellem villakvarterer, indfaldsveje og bro-kvarterer, og der ses kun en svag stigende tendens for hverdage fra villaveje over indfaldsveje til bro-kvarterer. Der findes systematiske forskelle med hensyn til tidspunkt for hverdage og mellem hverdage og weekend-dage, som det fremgår af nedenstående tabel. Tabel 13
Koncentration af PM2.5 [μg/m3] målt under bilkørsel på hverdage og weekend-dage i forskellige gade-rum Hvis PM2.5-fraktionen alene var afhængig af trafikintensiteten, burde koncentrationen på de lavt-trafikerede villaveje være væsentlig lavere end i de 2 andre gade-rum. Det er imidlertid velkendt, at PM2.5-niveauer i stor udstrækning stammer fra fjerntransport hvorfor bidrag fra trafikken (og variationer i dette bidrag) kun har en begrænset indflydelse på det samlede PM2.5-niveau. Endeligt skal det bemærkes, at målingerne, der er foretaget med fotometer, ikke kan anvendes til absolutte sammenligninger med målinger, baseret på gravimetriske metoder. Nærværende målinger kan altså ikke anvendes til vurderinger i forhold til grænseværdier, hvor der kræves en gravimetrisk målemetode. Figur 8.
Geometriske middelværdier af koncentrationer af ultrafine partikler målt under bilkørsel i forskellige gade-rum og på forskellige dage og tidspunkter. Målinger på datoer, hvor dag og tidspunkt ikke er anført, er alle foretaget om eftermiddagen på hverdag. I lighed med de målte person-eksponeringer af ultrafine partikler under cykling i det centrale København, ses også på figur 8, for målingerne i forskellige gade-rum, en udvikling i koncentrationen som funktion tiden og hermed som funktion af lufttemperatur. Der er systematiske forskelle i forhold til sted, således at de laveste koncentrationer er målt på villaveje, og de højeste på vejene i bro-kvartererne. For indfaldsvejene og bro-kvartererne er der ligeledes signifikante forskelle mellem måledagene, idet de laveste koncentrationer er målt på weekend-dage. Resultaterne bekræfter altså, at koncentrationen af ultrafine partikler er stærkt afhængig af trafik intensiteten. Resultaterne for ultrafine partikler er resumeret i nedenstående tabel. Tabel 14
Koncentration af ultrafine partikler [103/ml] målt under bilkørsel på hverdage og weekend-dage i forskellige gade-rum. Målingerne på bro-kvartererne på hverdage er foretaget på tidspunkter, der svarer til tidspunkterne for målingerne af personeksponering under cykling i København. Målingerne på bro-kvartererne under kørsel i bil er imidlertid væsentligt højere end målingerne under cykling, som er vist i tabel 5, og forskellene kan ikke forklares som årstidsvariationer, da forsøgene udført både på cykel og i bil er foretaget i kolde perioder og i varmere perioder. Forskellen kan skyldes, at der er målt under meget forskellige betingelser, idet vindfeltet omkring cyklisten er væsentligt forskelligt fra vindfeltet omkring bilen. Dette understreger blot, at forsøgsbetingelserne har stor indflydelse på måleresultaterne. Målinger foretaget i de forskellige gade-rum er sammenholdt med målinger fra de stationære målestationer på Jagtvejen og på taget af H C Ørsted Instituttet. Der er målt koncentrationer af NO, NO2, NOX og CO på begge stationer og yderligere PM2.5 og PM10 på H C Ørsted Instituttet. Korrelationerne mellem de målte luftforureninger er vist i tabel 15 for målingerne i gade-rummene og stationen på Jagtvejen, og i tabel 16 for målinger i gade-rummene og stationen på H C Ørsted Instituttet. Tabel 15.
Korrelationer (Pearsons r, 2-tailed signifikansniveauer, s) mellem koncentration af ultrafine partikler (UFP) og PM2.5 i forskellige gade-rum og følgende luftforureninger målt på stationen på Jagtvejen: NO, NO2, NOX og CO. Korrelationer over 0.6 er skraverede. Tabel 16. Korrelationer (Pearsons r, 2-tailed signifikansniveauer, s) mellem koncentration af ultrafine partikler (UFP) og PM2.5 målt i forskellige gade-rum og følgende luftforureninger målt på stationen på H C Ørsted Instituttet: NO, NO2, NOX, CO, PM10 og PM2.5. Korrelationer over 0.6 er skraverede. Koncentrationen af ultrafine partikler målt på indfaldsvejene og på bro-kvartererne korrelerer kraftigt med koncentrationerne af NO, NOX og CO målt på Jagtvejen (r > 0.60), mens korrelationerne mellem UFP og målingerne på H C Ørsted Instituttet er svagere (r< 0.6). Årsagen til at korrelationen er bedre med gadestationen (Jagtvej) end med by-baggrundsstationen (H C Ørsted Instituttet) skal findes i forskelle i indflydelsen fra trafikvariation og meteorologi. På Jagtvej er der en markant døgnvariation i trafikken, som korrelerer godt med trafikvariationen på indfaldsvejene og bro-kvartererne. Døgnfordelingen af koncentrationerne i by-baggrunden er mere udjævnet, idet den er påvirket af forskellige veje med forskellige døgnfordeling af trafik. Desuden er by-baggrunde i langt højere grad påvirket af spredningsforholdene i atmosfæren (højden af blandingslaget og stabiliteten). Koncentrationerne af PM2.5 målt på alle 3 lokaliteter under bilkørsel korrelerer ligeledes kraftigt med koncentrationerne af PM2.5 og PM10 målt på H C Ørsted Instituttet (r >0.6). Dette svarer til at partikelfraktionerne PM2.5 og PM10 indeholder et væsentlig bidrag af partikler, der er langtransporteret og derfor er opblandet regionalt. I lighed med målingerne under cykling i det centrale København er der altså også for målingerne i de 3 gade-rum fundet stærk sam-variation mellem de trafikrelaterede luftforureninger målt under forskellige betingelser og på forskellige steder.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
