Ozon nära marken. Per Erik Karlsson. IVL Svenska Miljöinstitutet Inst f Biologi och Miljövetenskap Göteborgs universitet

Transkript

1 Ozon nära marken Per Erik Karlsson IVL Svenska Miljöinstitutet Inst f Biologi och Miljövetenskap Göteborgs universitet

2 Agenda Långdistanstransport av luftmassor Marknära ozon - bildning och effekter Marknära ozon i Kalmar län Och något helt annat

3 Atmosfären

4 Långväga transport av luftmassor o Hur långt är långväga? o Hemisfäriska - regionala luftproblem, men inte globala. o Luftutbytet mellan norra- och södra hemisfären är långsam. Norr Söder Hadley circulation Typiska tidsskalor för global horisontal transport av luftmassor

5 Långväga transport av luftmassor juni okt Varför ser den röda kurvan ut som den gör?

6 Ozon i atmosfären o Troposfäriskt ozon upp till 10 km - ca 10% av allt ozon o Stratosfäriskt ozon km höjd ca 90% av allt ozon

7 Troposfäriskt (marknära) ozon o En extremt reaktiv molekyl o Aktiv i koncentrationer runt miljarddelar (parts per billion), ppb o (O 2 förekommer som 20 % av atmosfären) Hur mycket är en ppb? "Nya Ullevi 9 september " av Mangan02 - Eget arbete. Licensierad under CC BY-SA 3.0 via Wikimedia Commons - september_2005_02.jpg#/media/file:nya_ullevi_9_sep tember_2005_02.jpg

8 Bildning av ozon nära marken o Ovanligt med direkta utsläpp av ozon o Ozon nära marken är en sekundär luftförorening som bildas från kväveoxider (NO 2 ) och flyktiga organiska kolväten (VOC) i reaktioner som drivs av energin från solljus <420 nm <420 nm NO 2 O NO NO 2 O NO O 2 O 3 O 2 O 3 RO RO 2 Lite förorenad luft Mycket förorenad luft

9 Koncentrationen av ozon nära marken styrs av ett flertal olika processer o Utsläpp av ozonbildande ämnen I Sverige, Europa och över hela norra halvklotet o Bildning av ozon genom kemiska reaktioner drivet av solljus o Horisontell transport av ozon och ozonbildande ämnen över långa avstånd o Deposition av ozon till mark, växtlighet och vatten o Vertikal transport från högre till lägre liggande luftlager beroende på luftens omblandning (turbulens) o Kemisk förbrukning av ozon genom reaktioner med kvävemonoxid (NO). Long-range transport photochemistry [O 3 ] regional [O 3 ] local Deposition Hemispheric background Vertical/ horisontal transport NO

10 Var är det mest ozon? o Generellt mer ozon i södra än i norra Sverige o Mycket ozon: på havet och vid kustnära platser samt vid högt belägna platser i inlandet o Mindre ozon: Lågt belägna platser i inlandet, dalar, större fält etc

11 Inverkan av ozon på människors hälsa 7 maj 2006

12 Inverkan av ozon på människors hälsa frisk ozon o Inflammation I lungornas slemhinnor o Ozon kan orsaka att musklerna I luftvägarna drar samman vilket kan fånga in luft I alveolerna. Orsakar väsande andning och andfåddhet. o Astma-anfall o Genom en generellt respons på inflammation kan det orsaka hjärtproblem o För tidiga dödsfall o Barn är särskilt känsliga

13 Inverkan av ozon på växtligheten synliga bladskador o Synliga bladskador på en känslig sort av vitklöver, orsakat av ozon I omgivningsluften vid Östads Säter, 45 km NO Göteborg o Synliga bladskador på spenat cv Bikini. Bladspenat odlad på Bjärehalvön I södra Sverige

14 Inverkan av ozon på växtligheten för tidigt åldrande o Ozon orsakar för tidigt åldrande för bladen hos vete axen fylls inte fullt ut minskade skördar I södra Sverige o Ozon orsakar även för tidigt åldrande hos björkblad Låg ozon Hög ozon

15 Minskade skördar hos jordbruksgrödor och minskad tillväxt hos skog Halter av ozon I luften i södra Sverige orsakar: o Minskad skördeutbyte hos vete 5-10% o Minskad tillväxthawstighet hos barrträd, ca 5 %, och lövträd ca 8 %. o En samlad, årlig ekonomisk kostnad för svenska bönder och skogsägare på ca 70 M Euro. Karlsson, et al IVL Rapport C59.

16 Målvärden för ozon - maximalt 8- timmars medelvärde o Den maximala medelkoncentrationen för ozon under en period av 8 timmar. o Enligt EU s direktiv för att skydda människors hälsa skall medelkoncentrationen inte överskrida 60 ppb (120 ug/m 3 ) o Enligt WHO inte överskrida 50 ppb (100 ug/m 3 ) o Enligt WHO (och Sveriges miljömål Frisk Luft) är ett bra mått för att beskriva inverkan av ozon på hälsa att ackumulera timmedelvärden som överskrider 35 ppb (SOM035).

17 Överskridanden inom EU s mål för hälsa o Antal dagar då det maximala 8-timmars medelkoncentrationen överskred 60 ppb under 2014.

18 Ozone concentration, ppb Målvärden för ozon och växtlighet, AOT40 o AOT40; Accumulated exposure Over a Threshold 40 ppb. o Används inom EU s Air Quality Directive samt inom miljömålet Frisk Luft :00 12:00 00:00 12:00 00:00 Time of day

19 Målvärden för ozon och växtlighet, the POD index o POD, The Phytotoxic Ozone Dose o Mer fysiologiskt relevant med mängden ozon som tas upp till bladens inre genom klyvöppningarna o Används inom luftkonventionen LRTAP, sannolikt snart även inom EU ozon

20 Ozone legislation, the POD index o Inte enbart av akademiskt intresse får stor betydelse för beräkning av den relativa inverkan av ozon på växtligheten i norra och södra Europa Jfr S Sverige med N Italien: AOT40: faktor 6 Ozonupptag: faktor 1.5

21 Förutsägelser för framtida ozonförekomst o Om redan beslutade åtgärder genomförs bör utsläppen av ozonbildande ämnen från Europa minska o CLEO-Eurobase; beslutade utsläppsminskningar inom EU o RCP 4.5; ett relativt optimistiskt utsläppsscenario från IPCC Summerade utsläpp Europa + norra Afrika + Nordatlanten

22 Förändras koncentrationerna av ozon nära marken över norra Europa? o De absolut högsta halterna minskar o De låga och medelhöga halterna ökar

23 ppb Förändras ozonindex över norra Europa? o Framtida maximala 8-timmars medelhalt kommer inte att överskrida 60 ppb, men väl 35 ppb (WHO, miljömål). Observationer Modellering 120 Max 8-tim medelhalt Vavihill i Skåne Blått: kustnära och högt belägna i södra Sverige Rött: lågt belägna i inlandet, S Sverige. Svart: norra Sverige

24 ppb timmar Förändras ozonindex över norra Europa? o Fratida AOT40 kommer inte att överskrida 5000 ppb timmar, målvärdet till 2020 inom EU s direktiv såväl som inom miljömålet Frisk Luft Observationer AOT40, apr-sep Modellering Blått: kustnära och högt belägna i södra Sverige Rött: lågt belägna i inlandet, S Sverige. Svart: norra Sverige

25 POD1 (mmol m-2 PLA) AOT40 (ppm timmar) POD1 (mmol m-2 PLA) AOT40 (ppm timmar) Förändras ozonindex över norra Europa? o The Phytotoxic Ozone Dose, POD, kommer fortsatt att överskridas I södra men inte norra Sverige. Modellering 40 Vavihill Vindeln POD1 (lat-model) Critical level POD1 AOT40 (Apr-Sep) Critical level AOT År Vavihill i Skåne Vindeln i Västerbotten År

26 Ozon - hur ser det ut i Kalmar län? Hälsoeffekter av ozon Antalet akuta sjukhusinläggningar för andningsorganens sjukdomar. Beräknat för år 2000 Forsberg m. fl., 2003

27 Ozon - hur ser det ut i Kalmar län? Ozonmätnätet i södra Sverige Inriktat på växtligheten Gunilla Pihl Karlsson, Helena Danielsson

28 Mätprogram o Totalt 36 lokaler 2014 o 27 st med passiva provtagare o 9 st med ozoninstrument o alla med temperatur- och luftfuktighetsgivare o Ett mätår omfattar perioden från den 1 mars till den 30 september o Indelat i fem zoner: o Kustzon o Central zon o Västlig zon o Ostlig zon o Nordlig zon o Inom varje zon uppdelat i tre olika kategorier: o Höglänt o Kustnära o Låglänt

29 Metodik o Kostnadseffektivt! o Månadsmedelhalter för ozon erhålls genom mätningar med diffusiva provtagare. o Information om ozonhalternas variation över dygnet (typiskt hög halt på dagen, låg på natten) fås genom mätningar av lufttemperaturens dygnsvariation, vilken samvarierar med ozon.

30 Mätprogram i Kalmar län o Kalmar län tillhör: o kustzonen, o den centrala zonen samt den o ostliga zonen o Mätplatser i länet: Simpevarp och Ottenby (kustnära lokaler)

31 Miljömål (apr-sep), 2014 o Den svarta linjen är gränsvärdet för gällande miljömål på 5000 ppb timmer ( µg m-3 timmar) april-sept.

32 Miljökvalitetsnorm (maj-juli), 2014 o Nu gällande MKN för ozon µg m-3 timmar. o MKN från 2020, µg m-3 timmar.

33 Ozon - hur ser det ut i Kalmar län? Ozonförekomsten i Kalmar län : Orsakar sannolikt något hundratal extra sjukhusinläggningar årligen, samt överskrider WHO s målvärde för att skydda extra känsliga personer Överskrider i viss mån de målvärden som satts för att skydda känslig växtliget samt att motverka skördeförluster och nedsatt skogstillväxt

34 Nu, någonting helt annat baserat på rykande färska resultat!

35 Lufthalter av svaveldioxid vid kustnära platser i sydöstra Sverige Månadsmedelhalter av svaveldioxid i luften vid olika platser i sydöstra Sverige, kustnära respektive i inlandet Ett första tecken på att minskningen av svavelhalterna i fartygsbränsle från jan 2015 har haft effekt Månadsvisa SO 2 -halter i luft 1.5 SO 2, µg/m Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Månad på året Inland sydöstra Sverige Inland sydöstra Sverige 2015 Kustnära Östersjön Kustnära Östersjön 2015 Data från Krondroppsnätet och Luftoch Nederbördskemiska nätet Pihl Karlsson m. fl., opublicerat 2015

36 Tack för att ni har lyssnat!

37