Frisk luft i Sverige. Slutrapport från ett forskningsprogram. Peringe Grennfelt, John Munthe, Stefan Åström, Göran Pershagen och Hans-Christen Hansson

Transkript

1 Slutrapport från ett forskningsprogram Peringe Grennfelt, John Munthe, Stefan Åström, Göran Pershagen och Hans-Christen Hansson rapport 6567 maj 2013

2 Slutrapport från ett forskningsprogram Peringe Grennfelt (programchef), John Munthe, Stefan Åström IVL Svenska Miljöinstitutet AB Göran Pershagen Institutet för miljömedicin, Karolinska Institutet Hans-Christen Hansson Institutionen för tillämpad miljövetenskap, Stockholms universitet NATURVÅRDSVERKET

3 Beställningar Ordertel: Orderfax: E-post: Postadress: Arkitektkopia AB, Box , Bromma Internet: Naturvårdsverket Tel: Fax: E-post: Postadress: Naturvårdsverket, Stockholm Internet: ISBN ISSN Naturvårdsverket 2013 Tryck: Arkitektkopia AB, Bromma 2013 Omslag: SXC

4 Förord Naturvårdsverket har under åren finansierat forskningsprogrammet, SCARP (Swedish Clean Air Research Program). Programmet har syftat till att stärka det vetenskapliga underlaget i vårt nationella och internationella luftvårdsarbete. Programmet har haft en bred expertis med aktivt deltagande av ett femtiotal forskare från nio universitet och forskningsinstitut. Under hela programtiden har forskarna har haft ett nära utbyte med Naturvårdsverkets handläggare. Detta tillsammans med resultaten som programmet har tagit fram, har gett direkt stöd såväl i det nationella miljömålsarbetet som i vårt arbete i internationella förhandlingar. Den första delen av denna rapport är en sammanfattning av programmets forskningsresultat och resultatens betydelse för luftvårdsarbetet. I slutet av rapporten finns detaljrapportteringar från de olika delprojekten. Författarna svarar för innehållet i rapporten. Forskningsprogrammet har finansierats med medel från Naturvårdsverkets miljöforskningsanslag. Naturvårdsverket, maj

5 Innehåll FÖRORD 3 INNEHÅLL 4 SAMMANFATTNING 5 SUMMARY 6 BAKGRUND 7 FORSKNINGSRESULTAT 8 FORSKNINGSRESULTATENS BETYDELSE FÖR LUFTVÅRDSARBETET 15 DETALJRAPPORTERING FRÅN DELPROJEKTEN 20 4

6 Sammanfattning Forskningsprogrammet SCARP, Frisk Luft i Sverige, ( ) har omfattat luftvårdsforskning för tillämpning inom internationellt luftvårdsarbete och det nationella miljömålsarbetet. Programmet har varit inriktat mot hälsoeffekter, partiklars ursprung, spridning och omvandling i atmosfären, ekosystemeffekter av kväve samt beslutstödsmodeller. Forskningen kring hälsoeffekter har bland annat visat ökad risk för kardiovaskulära effekter av exponering för luftföroreningar från vägtrafiken. Vidare visar resultaten att partiklar i dieselavgaser ger en direkt påverkan på hjärta och blodkärl, att vedrök ger upphov till inflammationseffekter. SCARPs forskning visar också att exponering för luftföroreningar från vägtrafiken skadar barns luftvägar upp till skolåldern och bland annat påverkar lungfunktionen negativt. Forskningen inom SCARP har också medfört väsentligt förbättrade möjligheter att modellera bildning och dynamik av sekundära organiska partiklar. Kunskapen har applicerats såväl i EMEPs modell för Europa som i en mer forskningsbaserad modell. Ny metodik och emissionsdata har också tagits fram för partikelemissioner. Forskningen kring ekosystemeffekter av kväve har bland annat medfört fortsatt utveckling och applicering av en modell för att beskriva hur kvävenedfallet påverkar markvegetation till exempel vid olika typer av markanvändning. Forskningen har också visat att kvävenedfallet ger begränsade effekter på kväveläckage med undantag för kalavverkning. I delprogrammet kring beslutsstödssystem har arbetet främst varit inriktat mot att applicera den så kallade GAINS-modellen på svenska förhållanden (till exempel effekten av långa transportfordon och användning av biobränslen inom transportsektorn). Forskningen har specifikt använts för att stärka Sveriges arbete internationellt samt för ett deltagande av EECCA-länderna i det internationella luftvårdsarbetet. 5

7 Summary The Swedish Clean Air Research Programme, SCARP, ( ) is aimed for supporting international air pollution policies and the Swedish environmental objectives. The programme has been directed towards research on health effects from atmospheric pollutants, sources, formation and dispersion of particles in the atmosphere, ecosystem effects from nitrogen and integrated assessment modelling. The research on health effects shows increased risks of cardiovascular effects from exposure to air pollution related to road traffic. The results also indicate that particle exhaust from diesel engines gives a direct impact on heart and blood vessels and that wood smoke induces systemic inflammation. SCARP s research also shows that air pollution from road traffic gives rise to adverse respiratory effects in school-children, including lung function disturbances. Through the scientific research in SCARP, atmospheric modelling of formation and dynamics of secondary organic aerosols have been significantly improved. The new knowledge has been applied into the policy-supporting EMEP model for Europe and in a more research-oriented model. New methodologies for emission inventories of aerosols have also been developed. The research on ecosystem effects has been directed towards a further development and application of a model for the impact of nitrogen deposition on ground vegetation under different climate conditions and land use situations. The research also shows that present nitrogen deposition gives limited effects on nitrogen leaching except during clear-cutting. The sub-programme on integrated assessment modelling has primarily been directed towards the application of the GAINS model for Swedish conditions (e.g. the air pollution effect from using extra-long trucks and the use of biofuel for motor vehicles). The research has also been used for strengthening participation of Sweden in international negotiations and for EECCA countries in their international air pollution policy work. 6

8 Bakgrund Luftvårdsforskning har en lång tradition i Sverige. I programform går den tillbaka till slutet av 1970-talet, då forskningsprogram relaterade till hälsoeffekter (trafik och bilavgaser) och ekosystemeffekter (försurning) etablerades. Initiativtagare och finansiär av dessa program var Naturvårdsverket. Forskningsprogrammet SCARP ( ) har till stor del byggt på den kompetens och de samarbeten som byggts upp inom den långvariga nationella forskningen. SCARP föregicks närmast av två forskningsprogram, SNAP och ASTA. SNAP hade en inriktning mot hälsoeffekter av luftföroreningar och främst deras lokala effekter och ASTA hade en inriktning mot stöd till det internationella luftvårdsarbetet inom Konventionen förlångväga gränsöverskridande luftföroreningar. SCARPs målsättning har varit att bygga upp kompetens och stödja policy-arbete för nationella behov (miljömålsarbetet) och Sveriges aktiva deltagande i det internationella luftvårdsarbetet inom CLRTAP och EU. De miljömål som SCARP inriktats mot är Frisk Luft, Bara naturlig försurning, och Ingen övergödning. SCARP har omfattat två faser; den första perioden 1 november december 2009 och den andra perioden 1 januari december I slutet av fas 1 genomfördes en utvärdering av programmet som låg till grund för prioriteringarna av fas 2. Budgeten för de båda perioderna har varit 17,1 miljoner kronor vardera. I tillägg till basfinansieringen har tilläggsanslag beviljats 2009 om kr och 2012 om kr. Programmet har innefattat fyra delprogram: Hälsoeffekter av luftföroreningar Partiklar, speciellt deras dynamik i atmosfären Ekosystemeffekter av luftföroreningar, framför allt från kväve Beslutstödssystem med inriktning mot integrerade modeller (Integrated Assessment Modelling) Programmet har koordinerats av en programchef (Peringe Grennfelt, IVL) samt ledare för vart och ett av delprogrammen. Dessa har tillsammans med representanter från Naturvårsverket utgjort programmets ledningsgrupp. Koordinering av programmet har skett via årliga sammankomster. Ledningsgruppen, liksom deltagarna inom varje delprogram, har dessutom ordnat återkommande möten. Inom varje delprogram har det funnits ett antal projekt (Tabell 1). Flertalet av projekten har sträckt sig över hela programperioden. 7

9 Forskningsresultat Effekter av luftföroreningar på människans hälsa delprogram 1 Kardiovaskulära effekter av luftföroreningar En allt mer omfattande vetenskaplig litteratur visar att luftföroreningar kan ge upphov till allvarliga effekter på hjärt-kärlsystemet vid såväl korttids- som långtidsexponering. Genom flera studier inom SCARP har kunskapen inom området stärkts. SCARPs forskning har belyst effekter av korttidsexponering för luftföroreningar både i humanexperimentella och epidemiologiska studier. En forskningslinje har etablerat en ny förståelse för hur dieselavgaser direkt leder till akut påverkan i lungorna och hur de successivt timma efter timma kan ge en rad olika effekter i hjärta och blodkärl, som direkt kopplar till proppbildning, styva blodkärl, hjärtinfarkt och stroke (delprojekten 1.9 och 1.10). Studierna visar också att dagens hjärtmediciner inte klarar att motverka dessa effekter. Beträffande ozon och kvävedioxid så talar genomförda studier mot att dessa ger akuteffekter på hjärta och blodkärl. På grund av det starka stödet för att partikulära luftföroreningar påverkar hjärta och kärl har uppmärksamheten även riktats mot källor som vedrök och annan förbränning av biomassa. En kammarstudie inom SCARP gav inte något stöd för att vedrök är mindre farligt än dieselavgaser (delprojekt 1.11). I en epidemiologisk studie har visats att exponering för NO 2 och NO x innebär en ökad risk för akut hjärtinfarkt och instabil kärlkramp (projekt 1.6). Risken ökade med 69% för varje 10 µg/m3 ökning av NO 2. Sambandet avseende exponering för NO x var inte statistiskt säkerställt, men motsvarande riskestimat var 38 %. Risken för högt blodtryck påverkades dock inte av exponering för luftföroreningar på bostadsadressen. Patienter som överlevt hjärtstopp eller bedömts ha stor risk att utveckla livshotande kammararytmier har visat sig utgöra en känslig grupp för luftföroreningar. Sådana patienter i Göteborg och Stockholm hade ökad risk för terapikrävande arytmier redan efter ett par timmar av höga luftföroreningshalter (projekt 1.2). Även överlevande hjärtinfarktpatienter utgör en känslig grupp. Sådana patienter hade förhöjda inflammationsnivåer vid höga halter luftföroreningar, vilket är en föreslagen mekanism för hur luftföroreningar påverkar hjärta och kärl. Benägenheten att reagera med inflammation på höga luftföroreningshalter varierar med genetiska faktorer. Detta pekar på att risken kan vara olika även inom gruppen överlevande hjärtinfarktpatienter, som också visades ha en förhöjd risk att dö efter några dygn med höga luftföroreningshalter (PM10 och ozon) under några dygn. Detta står i kontrast till avsaknaden av tydliga effekter på utvecklandet av akut hjärtinfarkt hos tidigare hjärtfriska. Tydliga effekter på nivåerna av olika inflammationsmarkörer i blod påvisades efter långtidsexponering för luftföroreningar (projekt 1.8). Detta talar för att exponering 8

10 för luftföroreningar kan ge upphov till systemisk inflammation. Eftersom systemisk inflammation är av betydelse för en rad sjukdomar, inklusive hjärt-kärlsjukdomar, visar resultaten på möjliga mekanismer bakom sambanden med exponering för luftföroreningar. Dessa fynd stöds av de observerade interaktionseffekterna med varianter av gener involverade i inflammationsprocessen. Resultaten tyder också på att vissa individer av genetiska orsaker kan vara särskilt känsliga för effekter av luftföroreningar. Inom ramen för SCARP har en databas skapats av fyra kohorter i Stockholms län med detaljerad individuell beräkning av långtidsexponering för luftföroreningar som lämpar sig för analyser av kvantitativa samband mellan olika luftföroreningskomponenter och hälsoeffekter (projekt 1.7). Inledande analyser visar samband mellan exponering för luftföroreningar och kardiovaskulära sjukdomar i vissa av kohorterna men inte i andra. Orsakerna till dessa skillnader analyseras vidare. Preliminära analyser inom ramen för ett europeiskt samarbetsprojekt där de fyra Stockholmskohorterna ingår visar på samband mellan olika luftföroreningskomponenter och inflammationsmarkörer, hypertoni och hjärtinfarkt. En viss heterogenitet förelåg mellan olika centra vilket kan ha att göra med skillnader i exponering för luftföroreningar. Luftföroreningseffekter på barn Ett projekt syftade till att studera sambandet mellan exponering för trafik- och uppvärmningsrelaterade luftföroreningar under livet och lungfunktion, astma och allergisk sensibilisering upp till 8 års ålder i födelsekohorten BAMSE, baserad i Stockholms län (projekt 1.1). Dessutom studerades betydelsen av när i livet exponeringen inträffar för att identifiera potentiellt kritiska tidsfönster med ökad känslighet och samverkan med andra riskfaktorer analyserades även. I en tidigare publikation, sågs redan vid fyra års ålder en påverkan från luftföroreningar på barnens luftvägar. Det gällde sensibilisering för pollen, förekomst av pipande-väsande andning ( wheeze ) samt lungfunktion och trafikrelaterade luftföroreningar vid hemmet under det första levnadsåret. Fortsatt uppföljning till 8 års ålder visar inte på några tydliga samband med generell sensibilisering mot vanliga inhalations- och födoämnesallergen, men en ökad allergirisk kan förekomma mot vissa allergen om man utsatts för höga halter av luftföroreningar från vägtrafiken under spädbarnstiden. För astma sågs de tydligaste sambanden med luftföroreningar hos barn som inte var sensibiliserade och effekterna föreföll kvarstå till 12 års ålder. Likaså verkar exponering tidigt i livet ha effekter på lungfunktion vid 8 år, särskilt i känsliga grupper såsom atopiska barn och barn med astma. Den genomsnittliga lungfunktionsnedsättningen knuten till exponering för luftföroreningar (PM10, NOx) var endast några procent, men för en mindre grupp av barnen var risken 4 gånger större att få en lungfunktionsnedsättning på minst 20%. Ingen betydande inverkan av korttidsexponering för luftföroreningar kunde iakttas. Exponering efter spädbarnstiden föreföll inte heller ha någon effekt för senare allergiutveckling. 9

11 I studierna har både NOx och PM10 använts som mått på lokalt genererade luftföroreningar från vägtrafiken. NOx är relaterat till utsläppen av ultrafina partiklar från avgaserna medan PM10 huvudsakligen påverkas av vägdamm. Dessa föroreningar var starkt korrelerade, eftersom de båda har vägtrafiken som viktigaste källa, och inga genomgående skillnader kunde ses då det gäller sambanden med de olika hälsoeffekterna mellan dessa exponeringsmått. Källrelaterade studier Exponering för luftföroreningar från trafik (skattat som NOx, men innefattar alla luftföroreningar som härrör från trafik) och fossil bostadsuppvärmning (skattat som SO 2 ) under flera decennier ökade halten av inflammationsmarkörer i blodet (projekt 1.7). Inflammationsmarkörerna visar att exponeringen ökar risken för systemisk inflammation som sen i sin tur är av betydelse för en rad sjukdomar, bland annat hjärt-kärlsjukdom. En studie avsedd att studera långtidseffekter (20 år) av trafikföroreningar på vuxna i relation till astma, KOL och lungfunktion är försenad och kommer inte att avslutas förrän efter forskningsprogrammets utgång (projekt 1.4). Korttidsexponering för NO2 och NOx, vilken även kan tolkas som korttidsexponering för förbränningsrelaterade partiklar, ökade risken för akut hjärtinfarkt och instabil kärlkramp. Korttidsexponering för PM10 visade ingen sådan effekt. Lång tids exponering för NOx var i vissa material associerad med ökad risk för stroke. Befolkningsstudier av korttidsexponering för PM10 och grova partiklar visade påverkan på luftvägarna (ökat utandat NO) på vuxna astmatiker och friska skolbarn under våren då vägdamm är en viktig partikelkälla (projekt 1.3). Motsvarande effekter sågs inte hos friska vuxna, varken efter kort eller efter lång tids exponering. Kontrollerad exponering för realistiska inomhusnivåer av vedrök visade effekter på luftvägar (projekt 1.11). Underlaget för bedömning av den relativa betydelsen av olika typer av partiklar och andra luftföroreningskomponenter för långsiktiga hälsoeffekter är alltjämt mycket begränsat. Vissa förhoppningar knyts till den kommande rapporteringen från det europeiska samarbetet ESCAPE, i vilket långtidsstudier i områden med olika luftföroreningssammansättning ingår. Effekten av långdistanstransporterade luftföroreningar i relation till lokalt emitterade är av särskilt intresse för internationellt luftvårdsarbete. I ett projekt avsågs att studera relationen mellan dessa båda exponeringstyper (projekt 1.12). Projektet initierades inom SCARP och har nu fått full finansiering via Formas. Utvärdering av resultat kommer under Effekter av extermsituationer Genom klimatförändringarna kan man förvänta sig att extremsituationer vad avser värme och luftförroreningar kan uppstå oftare i framtiden. Hittills under 2000-talet har ett par sådana fall uppmärksammats; juli-augusti 2003 i västra Europa (framför 10

12 allt Frankrike) och augusti 2010,då omfattande skogsbränder härjade kring Moskva i samband med en värmebölja. Den sistnämnda situationen har utvärderats som en del av SCARP. Resultaten visar att det förelåg en överdödlighet på fall under värmeböljan, främst bland dem över 65 år, men ökade risker noterades även i yngre åldersgrupper. Mest uttalade effekter observerades för dödsfall på grund av sjukdomar i cirkulations- och andningsorganen samt i urinvägar och för neurologiska sjukdomar. Samverkanseffekter mellan partiklar från skogsbränderna och höga temperaturer var av betydelse för dödligheten. Bildning, omvandling och spridning av partiklar - delprogram 2 Resultat: Som en del av SCARP har för första gången en modul för modellering av sekundär organisk aerosol (SOA) införts i standardmodellen för beräkning av långdistanstransport av luftföroreningar i Europa (EMEP-modellen) (projekt 2.1 och 2.2). Den nya koden används för käll-receptor beräkningar och avser de behov som finns såväl inom konventionen som för EU:s tematiska strategi. Ett antal moderna SOA system (VBS, volatility basis set -baserade) har därmed inkluderats i EMEP-modellen och testats mot mätningar (bl. a. från projekt 2.4). Resultaten visar vikten av modellantaganden och belyser de stora osäkerheter som råder när det gäller olika källors bidrag till organiska partiklar och sot i Europa. Resultateten visar dock att antropogena utsläpp av organiska ämnen förmodligen bidrar mer till organiska partiklar i Europa än tidigare uppskattningar men det finns fortfarande betydande osäkerheter när det gäller utsläpp av organiska ämnen av olika flyktighet. Användningen av en ny utsläppsinventering för bostadsuppvärmning med biobränslen (framför allt ved) visar tydligt att de nuvarande nordiska utsläppsinventeringarna troligen har betydande fel (projekt 2.3). Modellresultaten med de alternativa vedeldningsemissionerna ger mycket bättre resultat än motsvarande beräkningar med de officiella (till CLRTAP inrapporterade) utsläppen. En modell som beskriver aerosoldynamik (SALSA) har kopplats till en kemisk transportmodell (MATCH) (projekt 2.2). Storleksfördelade emissioner av partiklar används som input. Vegetations-emissioner av terpener används för beräkning av sekundära organiska partiklar av naturligt ursprung. Modellen har utvärderats mot relevanta data och känslighetstester har gjorts med avseende på indata (t ex. emissioner) och fysisk beskrivning av aerosoler (t ex. nukleering och våtuttvättning). Det nya verktyget MATCH-SALSA innebär förbättrade möjligheter till en mer fullständig kartläggning av PM10 och PM2.5, samt partiklarnas antalsstorleksfördelning, då MATCH-SALSA innehåller fler kemiska partikelkomponenter än tidigare samt ger möjlighet till en mera kemisk-fysikaliskt korrekt beskrivning av olika atmosfäriska processer som inverkar på aerosolkoncentrationerna. 11

13 Emissionsdatabaser som kan användas i dynamiska partikelmodeller har utvecklats, vilket gett emissionsdata för partiklar och partikelkomponenter på såväl lokal skala (Stockholm) som Europeisk skala. De största utsläppen av partiklar kommer från vägtrafiken (dieselfordon största källan till elementärt kol (EC) och biobränsle- och koleldning. Användningen av biobränslen är största källan till organiskt kol (OC). Sämre förbränning leder till större partiklar, större total massa, mer EC/OC men färre partiklar, jämfört med mer fullständig förbränning, då partiklarna är mindre men flera och består av alkalisalter/mineraler. Modellberäkningar med uppdaterade emissioner av OC från biobränsleeldning i Europa har visats mer än fördubbla bidragen till partikelhalterna från denna källa. En modell för beräkning av emissionerna av icke-avgaspartiklar har utvecklats och validerats i ett Nordiskt samarbetsprojekt (NORTRIP). Modellen har använts för att beräkna betydelsen av dubbdäck för partikelemissionerna. En epidemiologisk studie visar att dygnsvisa variationer i dödligheten ökar signifikant på grund av exponering för grova partiklar i Stockholm Mer detaljerad information om partikelutsläppen har möjliggjort noggrannare beräkningar av klimat- och hälsokonsekvenserna. Delprojektet har också bidragit till underlag för arbetet med nya luftkvalitetsdirektivet för partiklar i tätorter och kvantifierat hälsorisker förknippade med exponering för grova partiklar i stadsmiljö. En ettårig källbestämningsstudie från mätstationen Vavihill (Skåne) visar god överensstämmelse mellan mätningarna och EMEP-modellen för fraktionen totalt organiskt kol (OC), undantaget vinterperioden. I jämförelse med den mätningsbaserade källbestämningen underskattade dock modellen markant förbränning av biomassa. Vidare underskattades det fossila bidraget under vintern, men överskattades under sommaren. Resultaten är viktiga för den fortsatta modellutvecklingen. Ekosystemeffekter av kvävenedfall delprogram 3 Kväve är centralt i många av de miljöfrågor som diskuteras idag. Överskott av kväve kan bidra till övergödning av mark och vatten, ge förhöjda halter av oorganiskt kväve i grundvatten, och kan dessutom leda till försurning av mark och vatten. Hög kvävetillförsel kan även leda till att lustgas bildas och avgår till atmosfären, vilket bidrar till klimatförändringen. Luftburna kväveoxider är också en av grundförutsättningarna för bildning av marknära ozon. Samtidigt är kväve i de flesta av landets ekosystem det växtnäringsämne som är begränsande för tillväxten. Ökad kvävetillgång i områden där tillväxten i dag är kvävebegränsad har därmed potentialen att ge en ökad tillväxt och en minskad nedbrytning av det organiska materialet, vilket leder till en ökad kolinbindning. Delrogrammet har omfattat såväl experimentella studier, modellutveckling och applicering av modeller för att ge stöd till nationella och internationella beslut. 12

14 Experimentella studier Flera experimentella studier har ingått i SCARP. I försök har eutrofieringseffekter av ökat kvävenedfall studerats i lågbelastad gran och tallskog. Försöken visar att effekter kan uppträda i granskogen vid relativt låga nedfall medan motsvarande effekter inte observerats i tallskogen. Försöken visar också att andra störningar t ex utbrott av skadegörare helt kan överskugga effekten av kvävenedfall. Risken för läckage av oorganiskt kväve till grund- och ytvatten har följts i ett antal långliggande försök. Dessa visar att förhöjd kvävetillförsel påverkar skog, markvegetation och mikrobiella processer i marken liksom utlakningen av kväve. Samtidigt visar försöken att i vanligt förekommande kvävefattiga ekosystem krävs det relativt stora mängder av kväve och lång tid för att orsaka betydande kväveutlakning, vegetationsförändring, mark- och vattenförsurning och övergödning. Modellutveckling och applicering Experimenten ligger till grund för modellutveckling och applicering för att dels belysa aktuella effekter på systemen men också för att analysera framtida utveckling med hänsyn tagen till klimatförändringar, ändrade föroreningsförhållanden, skogsbruk samt olika störningar av ekosystemen. En del av modellutvecklingen omfattar en ny uppbyggnad av den så kallade MAGIC-modellen, där upplagring, omsättning och utlakning av kväve kan studeras under olika scenarier (projekt 3.2) Inom SCARP har även en dynamisk modell, ForSAFE-Veg, för kväveomsättning i skogsekosystem vidareutvecklats (projekt 3.3). I modellen kan hänsyn tas till både kemiska och biologiska processer i marken av betydelse för kväveläckage och kväveimmobilisering räknas med. Modellen har använts för att beräkna kvävets ekosystemeffekter till följd av framtida kvävenedfall och klimatförändringar. Syntes Stor vikt har i forskningsprogrammet lagts på att integrera experimentella studier och deras resultat med modellutveckling (projekt 3.4). Resultaten visar att modellerna med de väsentligt förbättrade processbeskrivningarna kan reproducera uppmätta värden av kväve i markvatten, med och utan kvävegödsling, på ett betydligt bättre sätt. Bättre beskrivning av mikrobiella processer har varit en av de viktiga förbättringarna. Gårdsjön är den lokal som använts vid modellutvecklingen, men utöver Gårdsjön har sju andra ytor i olika delar av Sverige använts som för analys av experimentella data och för dynamisk modellering. Det finns dock fortfarande vissa kunskapsluckor, framför allt vad gäller drivfaktorerna för kväveutlakning i de områden i Sverige som har högst kvävenedfall, där vissa skogar uppvisar förhöjda kvävehalter medan andra skogar tar upp allt tillgängligt kväve. För detta krävs mer ingående studier på ett större antal ytor i sydvästra Sverige. Några viktiga faktorer som har identifierats inom SCARP och som kommer att fortsätta studeras är markens mineralogi, historisk markanvändning och trädavgång genom gallringar eller stormfällningar. För markvegetation saknas än så länge fältdata på de långsiktiga effekterna av låga doser av kväve. 13

15 European Nitrogen Assessment Flera forskare inom SCARP har deltagit i framtagningen av European Nitrogen Assessment. En liten del av forskningsbudgeten har avsatts till stöd för detta arbete (projekt 3.5). Beslutsstöd i luftvårdsarbetet delprogram 4 Den europeiska beslutstödsmodellen GAINS utgör det kanske viktigaste vetenskapliga underlaget för överenskommelserna under CLRTAP och för EUs luftvårdsarbete. I ett projekt har med vetenskaplig bas en svensk nationell resurs skapats inom integrerade beslutsstöd (Integrated Assessment Modelling IAM) för arbete med GAINS-modellen (projekt 4.1 och 4.3). Standardiserade metoder har utvecklats för scenarioutveckling i GAINS-modellen. Eftersom det har rått betydande skillnader mellan de scenarier som utvecklas i GAINS och de som tas fram inom Sverige har det varit viktigt att studera de olika angreppssätten och ta fram metoder som ger Data och uppskattningar för energieffektivisering av Europas hushålls- och servicesektor, samt utsläppsfaktorer för högutsläppande fordon har tagits fram. Vidare har underlag tagits fram för beräkning av utsläpp av luftföroreningar från användning av biobränslen i transportsektorn. Slutligen har programmet aktivt medverkat till att skapa ett internationellt nätverk för integrerad bedömningsmodellering (NIAM) och till att utbilda nationella och internationella experter i GAINS-modellen och dess användning. Beteendeförändringar utgör en potentiellt viktig metod för att minska emissionerna av luftföroreningar och de har ofta framförts som ett viktigt komplement till traditionella tekniska åtgärder. Inom SCARP har möjligheten att inkludera sådana så kallade icke tekniska åtgärder studerats (projekt 4.2). Resultaten visar att det för närvarande är svårt att ta med dessa åtgärder beroende dels på att systematiskt dataunderlag är begränsat, dels på att GAINS-modellen inte för närvarande är kapabel att inkludera dessa åtgärder. Detta beror på att såväl kostnader som effektiviteten i åtgärderna är svåra att kvantifiera. 14

16 Forskningsresultatens betydelse för luftvårdsarbetet En av programmets viktigaste målsättningar har varit att ge stöd till nationella och internationellt luftvårdsarbete. Genom att flera av projekten rört grundläggande frågor ät resultaten av betydelse för luft- och miljövårdsarbetet från lokal till internationell skala. Detta innebär att resultaten kan användas av kommunala miljö- och hälsovårdsmyndigheter, regionalt och nationellt i miljömålsarbetet. Resultaten är av direkt betydelse för miljömålen för frisk luft, bara naturlig försurning och ingen övergödning. Resultaten även underlag för begränsad klimatpåverkan och levande skogar och biologisk mångfald. Delprogram 1: Flera av projekten ger grundläggande kunskap kring luftföroreningars effekter kopplat till specifika föroreningssituationer och befolkningsgrupper. Detta gäller t ex kardiovaskulära effekter, där forskningen bland annat gett ett bättre underlag för att bedöma olika riskgruppers känslighet för föroreningar. Resultaten antyder att för dessa grupper föreligger risker som uppträder vid lägre koncentrationer än aktuella gränsvärden. Resultaten visar också att barn har en stor känslighet för luftföroreningar som kvarstår åtminstone till 12 års ålder. Studierna på barn har genomförts i miljöer där föroreningshalterna i de flesta fall ligger under EUs gränsvärden. Ett viktigt resultat är att större partiklar ( um) ger upphov till betydande hälsoeffekter. En stor del av slitagepartiklar från trafiken ligger inom detta storleksintervall och har därmed betydelse för trafikrelaterade åtgärder (dubbdäck, trafikplanering etc.). Ett annat rör effekterna från vedrök, där forskningen indikerar att vedrök inte kan betraktas som mindre hälsovådlig än bilavgaser. SCARP har genom sin forskning bidragit till att säkerställa flera longitudinella studier för hälsoeffekter av luftföroreningar. Miljömål: Forskningen visar att miljömålet för frisk luft när det gäller partiklar kan behöva revideras med tanke på att effekter kan uppträda vid lägre nivåer. Det kan också finnas skäl att ytterligare beakta känsliga grupper och barn i miljömålsarbetet. Internationellt: SCARP har bidragit till att säkerställa ett aktivt deltagande i EUprojekt vars syfte är att ta fram bättre dos-effektsamband för luftföroreningar. Delprogram 2: Modellutvecklingen inom delprogram 2 är direkt användbar för hälsorelaterade studier samt för en förbättrad kunskap om den relativa betydelsen av naturliga och antropogena källor. Effekter av olika utsläppsscenarier och klimatförändringar på partikelmassa och antal kan även studeras. Beräkningarna kan ge stöd till miljömålsutvärdering och politiska/lagstiftande ställningstaganden. Den mer fysikaliska modellen ger även möjlighet att bättre beskriva luftföroreningars inverkan på klimatet och därmed dess del i observerad och kommande klimatför- 15

17 ändringar. Speciellt kopplingen till moln genom aktivering av molndroppskärnor i modellen kan också användas för att bedöma mänsklig påverkan på klimatet. Sotets livstid och transportförlopp kan beskrivas bättre vilket har betydelse för nationellt och internationellt arbete inom området kortlivade klimatpåverkande luftföroreningar (SLCP). Miljömål: Forskningen är främst av betydelse för miljömålet för frisk luft men har även betydelse för begränsad klimatpåverkan genom att studier även omfattat sotoch organiska partiklars betydelse för klimatet. Forskningen har gett betydligt bättre underlag för att uppskatta källfördelning och exponering för olika partikelfraktioner. Vidare har möjligheterna förberäkningar av partikelemissioner etablerats på en betydligt mer avancerad nivå än tidigare genom att emissionsdata tagits fram för storleksfördelning och antal för ett antal betydelsefulla källor. Bland annat visar resultaten att emissionerna från biobränslen sannolikt är mer betydelsefulla än vad man tidigare antagit. Internationellt: Genom den modul för beräkning av sekundär organisk aerosol som SCARP tagit fram har det internationella luftvårdsarbetet fått en möjlighet att uppskatta detta betydelsefulla bidrag till partikelexponeringen. Emissionsunderlaget har stärkts på samma sätt som nämnts ovan för miljömål. Delprogram 3: Forskningen har haft betydelse för hur vi skall betrakta kväve ur såväl försurnings- som övergödningssynpunkt. Miljömål: Forskningen har främst betydelse för miljömålen bara naturlig försurning och ingen övergödning. Forskningen har stärkt underlaget för bedömning av speciellt kvävets roll när det gäller att nå miljömålen. Forskningen har även betydelse för miljömålen för biologisk mångfald och levande skogar. När det gäller miljömålet för levande skogar ger studier av näringsbalanser i skogsmark underlag för bedömning av skogens långsiktiga produktionsförmåga och möjligheter och konsekvenserav uttag av biomassa. Internationellt förhandlingsarbete: Forskningen har på ett avgörande sätt bidragit till möjligheterna att inventera känslighet och påverkan av kvävenedfall på biologisk mångfald och kväveläckage. Resultaten har härvid använts på europeisk nivå. Rapporten European Nitrogen Assessment har också varit av betydelse för internationellt policyarbete. Delprogram 4: Miljömål: Genom modellutvecklingen av GAINS finns det möjligheterna att knyta miljömålsarbetet för luftföroreningar (frisk luft, bara naturlig försurning och ingen övergödning) med miljömålsarbetet för begränsad klimatpåverkan. Detta sker dels genom att modellen ger möjligheter att inkludera olika policies för klimat (t ex EU 2020) men också genom att inkludera åtgärder som ger minskade utsläpp av både luftföroreningar och klimatgaser. Internationellt luftvårdsarbete: Forskningen har gett ett bättre underlag för såväl aktuella utsläpp från olika sektorer som för scenarier. 16

18 Kommunikation Programmets kommunikation har skett genom flera kanaler: Programmets websida Seminarier och konferenser, varav de två viktigaste utgjorts av en konferens i Stockholm i november 2008 och en slutkonferens i mars 2013 Kommunikation direkt till miljömålsarbetet Kommunikation till internationella luftvårdsarbetet, i första hand EU och CLRTAP. Föredrag och presentationer och deltagande i olika organ nationellt och internationellt Vetenskapliga publikationer Syntesrapport, där de viktigaste resultaten från programmet presenteras. Målgruppen för syntesrapporten är framförallt beslutsfattare inom myndigheter och näringsliv, och den ska kunna tjäna som konkret underlag för beslut som rör strategier för luftvård. SCARP har varit huvudarrangör av två nationella luftvårdskonferenser (november 2008 och mars 2013). Vid den förstnämnda konferensen var det mer än 100 deltagare med stor bredd av beslutsfattare i Sverige. SCARP har även aktivt deltagit i två (2007 och 2009) av de luftvårdskonferenser som populärt kallas Saltsjöbaden. Dessa konferenser riktar sig mot forskare och beslutsfattare och experter inom internationellt luftvårdsarbete och fokus ligger kring kritiska frågor inom ramen för luftkonventionen och/eller EU. Antalet deltagare har vid båda konferenserna varit cirka 200. Resultaten har haft betydande påverkan på forsknings- och policyagendan inom respektive organisationer. I samband med konferensen 2009 (som var en del av det svenska ordförandeskapet inom EU) gav Naturvårdsverket ut en bok kring luftföroreningar och klimat, en bok som till stor del byggde kompetens inom SCARP. Referenser Moldanová,J., Jonsson, Å., Simpson, D., Grennfelt, P., Spranger, T. Aas, W. and Munthe, J Threats of Reactive Nitrogen to European Air Quality. In Sutton et al eds The European Nitrogen Assessment (Cambridge University Press, 2011) Pleijel, H (ed.), Air pollution & climate change. Two sides of the same coin? Swedish Environmental Protection Agency, Stockholm. 167 pp (2009) 17

19 Tabell 1 Delprogram och delprojekt inom SCARP Delprojekt och program Projektledare/koordinator Delprogram 1. Hälsoeffekter av luftföroreningar Göran Pershagen, KI 1.1 Exposure to traffic-related air pollution in early life, Tom Bellander, Karolinska lung function and airway disease in 8-year-old children Institutet 1.2 Short-term health effects in susceptible subgroups, Tom Bellander, Karolinska using newly developed source-specific local time series of Institutet air pollution 1.3. Health effects of short-term and cumulative seasonal Bertil Forsberg, Umeå universitet exposure to road dust and wood smoke particles at realworld exposure conditions 1.4. Long-term exposure to traffic exhaust and incidence of Bertil Forsberg, Umeå universitet obstructive airway disease in a prospective cohort cofunding 1.5 Is exposure to particulate air pollution associated with Anna-Carin Olin, Göteborgs exhaled nitric oxide and blood markers of inflammation? universitet 1.6. Is long term exposure to particulate air pollution associated with an increased risk for ischemic heart disease? universitet Anna-Carin Olin, Göteborgs 1.7 Kohortstudie om övergripande hälsokonsekvenser av Göran Pershagen, Karolinska långtidsexponering för luftföroreningar Institutet 1.8 Långtidsexponering för luftföroreningar, hjärtinfarkt Göran Pershagen, Karolinska och gen-miljöinteraktioner. Analyser baserade på en befintlig fall-kontrollstudie (SHEEP) Institutet 1.9 DISOZPOLL; Diesel and ozone effects on the cardiovascular system universitet Thomas Sandström, Umeå 1.10 PMMECH Mechanisms behind particulate matter Thomas Sandström, Umeå air pollution induced toxicological effects universitet 1.11 Woodpart 2: A human experimental model using Gerd Sällsten, Göteborgs wood smoke for studies of acute effects of particulate air universitet pollution on inflammation, coagulation and oxidative stress Health effects of long range transported particles: a Gerd Sällsten, Göteborgs population study using air mass trajectories universitet 1.13 Dödlighet relaterad till värmeböljan och skogsbränderna i Moskva sommaren 2010 Karolinska Institutet Göran Pershagen Delprogram 2. Partiklar Hans-Christen Hansson, ITM, Stockholms universitet 2.1 Modellering av organiska aerosoler och andra kolinnehållande partiklar i Europa David Simpson, DNMI 2.2 Utveckling av dynamisk partikelbeskrivning inklusive Camilla Andersson, SMHI nukleering, tillväxt och deposition 2.3 Construct emission databases for dynamic particle Christer Johansson, ITM, models and validate urban models concerning particle size Stockholms universitet distribution and chemistry 2.4 Aerosol OA sampling and 14C analysis Christina Eriksson Stenström Lunds universitet Delprogram 3. Ekosystemeffekter John Munthe, IVL 3.1 Nitrogen cycling in forest soil assessment of data Annika Nordin, SLU from national monitoring and forestry research Evaluation of climate change impact on ecosystem Filip Moldan, IVL response Catchments and aquatic ecosystems Scenario development, data compilation Sofie Hellsten, IVL Evaluation of climate change impact on ecosystem Salim Belyazid, BCC response Terrestrial ecosystems and vegetation 3.4. Synthesis and integration Cecilia Akselsson Lunds 18

20 universitet 3.5 Medverkan i European Nitrogen Assessment Peringe Grennfelt, IVL 4. Delprogram 4. Beslutstödssystem Stefan Åström, IVL 4.1 Policy support till UNECE CLRTAP samt EU: s arbete Stefan Åström, IVL med luftvård 4.2 Behavioural changes, transaction costs, adaptation and uncertainties Mohammed Belhaj och Stefan Åström, IVL 4.3 GAINS Sweden Mohammed Belhaj m fl IVL 4.4 Integration with other SCARP areas Maria Lindblad, IVL 19