|
Luftforurening med partikler i Danmark 2 Partikler genereltEmissioner og luftkvalitet Luftforurening er et resultat af emissioner (udledning), spredning i luften og evt. kemiske og fysiske omdannelser. Det er derfor ikke ligegyldigt, hvor og hvordan forureningerne udsendes. Lave kilder (f.eks. trafik og lokal boligopvarmning) giver anledning til høj lokal luftforurening, og sådanne kilder i byområder vil derfor medføre stor eksponering af befolkningen. Forureningen fra høje punktkilder (f.eks. kraftværker) fortyndes kraftigt, før den når jordoverfladen og giver derfor ikke med de danske regler for godkendelse af kraftværker og lign. anledning til væsentlig eksponering af befolkningen. Luftforurening kan transporteres over endog store afstande. Man kan derfor ikke slutte direkte fra emissioner til luftkvalitet. Endelig findes naturlige kilder til partikler i luften, f.eks. jordstøv, salt fra havet og skovbrande. 2.1 Begreber og definitionerPartikulær luftforurening er et relativt komplekst luftforureningsproblem, dels fordi partiklerne dannes ved en række forskellige processer under forbrænding, mekaniske påvirkninger og processer i atmosfæren, og dels fordi partiklerne karakteriseres ved forskellige størrelser og forskellige kemiske og fysiske egenskaber. Primære og sekundære partikler Nogle partikler dannes ved kilden og udsendes som partikler. De kaldes primære partikler. Andre partikler dannes i atmosfæren ved kemiske/fysiske processer, de kalde sekundære partikler. Typiske sekundære partikler er dannet ud fra SO2 eller NO/NO2 fra forbrændingsprocesser (kraftværker, industri, fyringsanlæg eller motorer). Gasserne oxideres og danner sulfater og nitrater og forekommer oftest som ammoniumsulfat og ammoniumnitrat partikler. Desuden kan de optage vand eller der kan kondenseres flygtige stoffer på disse partikler. Partiklers størrelse Partiklerne opdeles typisk efter deres størrelse, jf. tabel 2-1. Tabel 2-1 Partikelbetegnelse
Almindeligvis anvendes begreberne PM10, der er massen af alle partikelstørrelser op til 10 µm, PM2,5, der er massen af alle partikelstørrelser op til 2,5 µm osv. Ofte ses også betegnelsen TSP (Total Suspended Particulates), som omfatter alle partikler under ca. 40 µm. Grove og fine partikler opgøres primært efter vægt, mens især ultrafine partikler opgøres efter deres antal, da de vægtmæssigt udgør forsvindende lidt i forhold til de grovere partikler. Figur 2-1 giver en oversigt. PM10 og PM2.5 I danske byer er TSP typisk 30-40 pct. større end PM10 og PM10 typisk dobbelt så stor som PM2.5. Det skal dog understreges, at forskellene afhænger meget af kilderne på stedet, således er forskellene mellem disse størrelseskategorier små på landet og uden for byernes mest trafikerede områder, hvor baggrundsforureningen er dominerende, men store på gader med stærk og tung trafik. De grove partikler er således mere dominerende i et trafikeret bymiljø, mens de fine partikler relativt set dominerer i trafiksvage områder.  Figur 2-1 Skematisk tegning af størrelsesfordelingen af partikler i byluft. Den vandrette akse er partikeldiameteren i µm. Den fuldt optrukne kurve opgjort som masse og den stiplede kurve er den samme fordeling af partiklerne opgjort i antal. Det kan illustreres ved, at en partikel på 10 µm vejer lige så meget som 1 milliard partikler på 0,01 µm. Ultrafine partikler De ultrafine partikler og nanopartiklerne, dannes ved høj temperatur, f.eks. i forbrændingsmotorer, kraftværkskedler eller industrielle processer. Disse partikler kan være væskedråber af brændstof eller olie eller faste sodpartikler. Den væsentligste kilde til ultrafine partikler er trafik, især dieselmotorer, og er derfor dominerende i byer. De ultrafine partikler vokser ved optagelse af gasser eller sammensmeltning med andre partikler eller fordamper efter en vis tid afhængigt af deres egenskaber. Sod En del af de ultrafine partikler er sodpartikler, som primært stammer fra dieseldrevne biler og brændeovne. Disse partikler har typisk størrelsen 80-100 nm, og er i stand til at trænge dybt ned i lungerne. De dråbeformige partikler, som primært stammer fra benzindrevne biler ligger typisk i størrelsesorden 20-30 nm. Fine partikler De fine partikler er et resultat af en række kemiske/fysiske omdannelser, dvs. de typisk har længere opholdstid i atmosfæren end de ultrafine partikler. En del af de fine partikler er dannet som følge af koagulation mellem ultrafine partikler indbyrdes eller mellem fine og ultrafine partikler. Denne proces tager en vis tid, som bl.a. betyder, at ultrafine partikler fra biler normal ikke når at koagulere, mens de findes i gaden, hvor opholdstiden kun er nogle få minutter. De fine partikler kan holde sig svævende i flere uger og dermed transporteres over adskillige tusinde kilometer. De væsentligste kilder til fine partikler er forbrændingsprocesser, der giver anledning til dannelse af henholdsvis svovldioxid og kvælstofoxider, som efterfølgende omdannes til fine partikler, såkaldte sekundære partikler, under transport fra det Europæiske kontinent til Danmark. Grove partikler Grove, luftbårne partikler dannes typisk ved forskellige mekaniske processer, 2.2 EmissionerEmissionerne fra samtlige danske kilder opdelt i kategorier opgøres løbende af DMU, Figur 2-2. Emissioner fra transport Trafikkens bidrag til de samlede partikelemissioner i Danmark udgør en væsentlig andel. Andre mobile kilder, som også bidrager med en stor andel, er især traktorer samt landbrugs- og entreprenørmaskiner, men også tog, indenlandske færger, fiskerbåde og andre indenlandske skibe er med i denne kategori. Individuel opvarmning er en anden stor post, hvoraf knap 90 pct. af partikeludslippet skønnes at stamme fra brændeovne. Fjerntransport Luften i Danmark er desuden påvirket af kilder i det øvrige Europa. Den samlede emission i Europa er af størrelsesordenen 100 gange større end de danske emissioner og vil derfor påvirke den danske luftkvalitet i væsentlig grad. 
Figur 2-2 Relative emissioner af PM10 fra danske menneskeskabte kilder opgjort for år 2002. Figur 2-3 viser udviklingen siden 1980 i EU-15. 
Figur 2-3 Partikelemissioner i EU-15. Sekundære partikler er beregnet ud fra emissioner af SO2, NOX og NH3. Data om primære partikler fra før 1990 er ikke tilgængelige. Vejtrafikkens partikler En væsentlig del af de primære partikler stammer fra vejtrafikken. De direkte emissioner (udstødning) er meget forskellige for de forskellige køretøjskategorier. Ligeledes er der store forskelle i emissionerne af ikke-udstødnings partikler, slid på vej, dæk og bremser, samt ophvirvlede partikler; det afhænger af vejens beskaffenhed, glatførebekæmpelse, køretøjstype, hastighed og meteorologiske forhold som vindhastighed og fugtighed. I kapitel 3 findes en detaljeret opgørelse over de enkelte bidrag fra trafikken. Brændeovne En anden meget væsentlig partikelkilde er brændeovne. En række undersøgelser af forureningen fra brændeovne er iværksat og gennemført under dette projekt. Desuden er der i et nordisk projekt gennemført undersøgelser af partikelemissionen fra brændeovne. Resultater heraf omtales nærmere i kapitel 4. 2.3 LuftkvalitetOvervågning af luftkvalitet i Danmark Man ikke slutte direkte fra emissioner til luftkvalitet. Derfor udføres målinger af luftkvaliteten flere steder i Danmark under det Landsdækkende Luftkvalitetsmåleprogram (Kemp & Palmgren, 2004). Målestationerne er placeret strategisk, således at de giver repræsentative måleresultater for forskellige typiske lokaliteter. Der er målinger dels i gader, som repræsenterer forureningen fra trafikken, dels i bybaggrund, som repræsenterer den generelle forurening i byen, hvor der ikke er direkte påvirkning fra helt lokale kilder og dels ude på landet, som repræsenterer forureningen i regionen. I alt måles der på 11 faste stationer og en mobil, der bruges i forbindelse med kampagner. Der er 3 målestationer i København, 6 i andre større byer og 2 landstationer. EU direktiver Måling af luftforurening, herunder partikler, udføres i overensstemmelse med EU-direktiver, som via bekendtgørelser er overført til dansk lov. Grænseværdier for partikler er vist i Tabel 2-2 . Der p.t. kun grænseværdier for PM10, men EU-kommissionen skal overveje grænseværdier for PM2.5 indenfor få år. Tabel 2-2 Grænseværdier for partikler (PM10). Skæringsdato betyder, at grænseværdien skal overholdes på det pågældende tidspunkt; indtil da sammenlignes måleresultater med grænseværdien plus tolerance margen, som aftager til nul på skæringsdatoen.
PM niveauer i Danmark Tabel 2-3 viser måleresultater fra det Landsdækkende Luftkvalitetsmåleprogram (LMP IV) i 2003. Tabel 2-3 Måleresultater fra LMP IV i 2003. Resultater fra H.C. Andersens Boulevard er TSP, og de øvrige er PM10. Grænseværdierne er for PM10.
Figur 2-4 viser måleresultater af PM10 på baggrundsstationen: Keldsnor, landstationen: Lille Valby, bybaggrundsstationen: H.C. Østed Instituttet og gadestationen: Jagtvej i København. Det ses, at kun gadestationen adskiller sig væsentligt fra de øvrige stationer. Målinger af PM10 viser de fleste steder, at årsgennemsnittet gennemgående ligger under den grænseværdi på 40 µg/m³, der ifølge et EU-direktiv skal overholdes fra 2005. Dog overskrides grænseværdien for døgngennemsnittet på særligt udsatte strækninger (f.eks. på H.C. Andersens Boulevard i København). 
Figur 2-4 Målte PM10 koncentrationer i 2003 på Keldsnor (regional baggrund), Lille Valby (landbaggrund), H.C. Ørsted Instituttet i København (bybaggrund) og Jagtvej (gade) i København. Udvikling TSP niveauet er faldet over en længere årrække, undtagen på H.C. Andersens Boulevard (Figur 2-5), hvor den stærke trafik formentlig giver et stort bidrag af grove partikler, som især stammer fra vejslid. Det generelle fald er overlejret variationer fra år til år på grund af de meteorologiske forhold og varierende emissioner. PM2.5 niveauet er godt det halve af PM10 på en gade som H.C. Andersens Boulevard. Ude på landet vil PM2.5 være dominerende (fjerntransport). 
Figur 2-5 TSP og PM10 resultater fra det danske overvågningsprogram LMP IV. I forbindelse med implementering af EU direktivet for partikler (EC, 1999) skiftede man fra måling af TSP til måling af PM10. Fjerntransport og lokal forurening Fjerntransporterede partikler udgør en væsentlig del af baggrundsniveauet (PM10) – både i byerne og på landet, Figur 2-6. Disse partikler er dels primære partikler, som er udsendt direkte ved forbrænding, dels sekundære partikler, som er dannet ved kemisk omdannelse af gasser i atmosfæren. En stor del af partiklerne er menneskeskabte i forbindelse med industri, elektricitetsproduktion, fyringsanlæg, skibsfart og markafbrænding, men de kan også skyldes vulkansk aktivitet og mere eller mindre naturligt opståede brande i skov- og moseområder. Kun en meget lille del af partiklerne skønnes at komme fra danske kilder. Hertil kommer de naturlige partikler, der kan dannes i forbindelse med høje vindhastigheder, f.eks. ved ophvirvling af jord (i ørkenområder) eller ved forstøvning af havvand (saltpartikler). Fjerntransporterede forbrændingspartikler udgør således op mod 2/3 af baggrundsniveauet. Baggrundsniveauet (dannet af naturlige kilder samt fjerntransporterede partikler) ligger således på godt 20 µg/m³. Hertil kommer byernes eget bidrag, som i København ligger på 2-4 µg/m³. Summen af disse to bidrag svarer til de niveauer, der måles på bybaggrundsstationerne. I trafikerede gader har vi desuden et bidrag fra den lokale trafik, som f.eks. på meget stærk trafikerede gader som Jagtvej er ca. 10 µg/m³, og på H.C. Andersens Boulevard er ca. 18 µg/m³. Disse værdier er gennemsnit for de senere år og varierer fra år til år afhængigt af bl.a. de meteorologiske forhold. 
Figur 2-6 Typisk relative kildebidrag PM10 på landet, i bybaggrund og i stærkt trafikeret gade. Tunge køretøjer De tunge køretøjers bidrag udgør ca. 1/3 af trafikkens bidrag i bybaggrund i København, der er ca. 2 µg/m³. I gader kan den tunge trafiks bidrag variere meget afhængigt af køretøjssammensætning, vejbelægning, hastighed m.v. Billedet er helt anderledes for de ultrafine partikler. Her er baggrundsniveauet (og fjerntransporten) væsentligt lavere, således at trafikken selv i bybaggrund er årsag til den største andel. Derfor kan koncentrationen (antallet) af de ultrafine partikler reduceres væsentligt mere ved lokale tiltag, f.eks. ved filtre på tunge køretøjer. Filtre på tunge køretøjer I 2001 gennemførte DMU i samarbejde med Københavns Universitet og Kræftens Bekæmpelse en undersøgelse af effekten af filtre med en effektivitet på 80 pct. på alle tunge køretøjer i Danmark (Palmgren et al. 2001). Vurderingen blev gennemført for København og derefter generaliseret til de øvrige byer efter bystørrelse. Metoden er nærmere beskrevet i ovennævnte rapport. Hovedresultaterne er, at koncentrationen af PM10 i bybaggrunden (der anses for at repræsentere befolkningens eksponering) kan reduceres med mindre end 0,5 µg/m³ i byerne, og en opdatering af rapporten i 2002 viser, at antallet af ultrafine kan reduceres med ca. 20 pct., begge ved montering af filtre på alle tunge køretøjer. Europæisk samarbejde DMU har deltaget i et Europæisk projekt – City Delta – under CAFE (Clean Air For Europe). Projektet omfatter bl.a. modelberegninger af PM10 koncentrationen i en række storbyer i Europa samt evaluering af effekten af de fremtidige emissions reduktioner. Projektets formål var bl.a. en systematisk sammenligning af modelresultaterne afhængigt af deres geografiske opløsning. Projektets resultater var bl.a., at de planlagte emissions reduktioner i 2010 vil medføre en reduktion i PM10 koncentrationen på ca. 5 til 10 µg/m³ i byer som Berlin og Paris men op til 20 µg/m³ i Milano. Historisk perspektiv Historisk set har vi tidligere haft langt større forurening i byerne. Det klassiske eksempel er smoggen i London i 1952, hvor niveauerne for sod og SO2 kom op på 2000 µg/m³, men det førte også til 4.000 ekstra dødsfald i løbet af nogle dage. Vi ved ikke så meget om luftforureningen i Danmark tilbage i tiden, men skønsmæssigt har den i 1800 tallet været mere end 10 gange værre end nu. Det skyldtes naturligvis ikke trafikken, men datidens anvendelse af brænde og tørv til opvarmning. Fodnote [3] Ofte anvendes betegnelsen grove partikler for PM10-PM2.5.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||