Kvalitetssäkringsprogram för luftkvalitetsmätningar Göteborgs Stad 2014

Transkript

1 Kvalitetssäkringsprogram för luftkvalitetsmätningar Göteborgs Stad 2014

2 Innehåll Inledning... 4 Göteborgs Stads verksamhet... 4 Strategi för hur kontrollen av MKN ska genomföras... 6 Organisation, egen regi/samverkan... 6 Inledande bedömning av luftkvaliteten... 6 Utvärderingskrav och utvärderingsstrategi enligt MKN... 6 Kvalitetsmanual... 6 Rutiner för instrumentkalibrering, tillsyn- och kalibreringsfrekvens på mätplatsen... 6 Kontroll och lagring av mätdata... 6 Utbildningskrav... 6 Alla som medverkar i mätprogrammet... 6 Utbildningsprogram... 7 Kontroll vid inköp av mättjänster... 7 Procedur för kontroll... 7 Objektiv skattning... 7 Indikativa eller kontinuerliga mätningar... 7 Antal provtagningsplatser... 7 Val av mätplats... 8 Val av provtagningsutrustning... 8 Placering av provtagningsutrustning... 8 Val av beräkningsmodell och beräkningar... 9 Instrumentering och skötsel Krav på mätutrustning, installation, testcertifikat Rutiner för underhåll och kalibrering Rutin för kontroll av mätdata och utrustning Rekommenderade mätmetoder Referensmetod, likvärdig metod, annan standardiserad metod Kvalitetsmålen Datafångst Mätosäkerhet Tidstäckning Rutiner för hantering av mätdata... 13

3

4 Inledning I enlighet med 6 NFS 2013:11 ska ett kvalitetssäkringsprogram finnas för att säkerställa att kvaliteten på luftkvalitetsmätningarna och efterföljande datahantering är av god kvalitet. Programmet syftar till att förklara hur Göteborgs Stad jobbar med kvalitetssäkring och kvalitetskontroll för mätning av luftkvaliteten. Det har upprättats i enlighet med Naturvårdsverkets föreskrifter (2013:11) om kontroll av luftkvalitetet samt Naturvårdsverkets handbok 2011:1 Luftguiden. Göteborgs Stads verksamhet Göteborgs Stad har utfört kontinuerliga mätningar sedan mitten av 1970-talet. I dagsläget har miljöförvaltning ansvaret för drift och underhåll av fyra stationära och tre mobila mätstationer i Göteborgsområdet. Kontinuerliga mätningar sker på i Haga, Gårda samt i kvarteret Nordstan. I Mölndal utförs mätningar i centrum vid Folkets hus. Se bilden nedan för placering av mätstationer och meteorologiska stationer under Mätstationer för luftkvalitetsmätningar, Femman, Nordstaden. Takstation, höjd 27 m. Mätning av CO, O 3, NO x, SO 2, bensen och PM 10 2 Haga, Sprängkullsgatan, DOAS. Gatustation, höjd 4 m. NO x, SO 2, CO, bensen, PM 2,5 och PM 10 3 Gårda, Tritongatan, DOAS. Gatustation, höjd 4 m. NO x, SO 2, bensen och PM 10 4 Mölndal, DOAS. Tak- och gatustation (sträcka 1 respektive 2). NO 2, SO 2 och O 3 5 Mobil 1, Norra Masthugget. Gatunivå, 4 m. NO x, CO och PM 10

5 6 Mobil 2, Friggagatan. Gatunivå 3 m. NO x, och PM 10 7 Mobil 3, Centralstationen. Gatunivå 3 m. NO 2, PM 10, SO 2 och O 3 Meteorologiska stationer 9 Lejonet. 10 m. Temperatur, vind, solinstrålning och nederbörd 10 Järnbrott. 3, 16, 56, 105 m. Temperatur, vind och solinstrålning 11 Risholmen. 20 m. Temperatur, vind och solinstrålning Se tabellen nedan för en sammanställning av vilka instrument som används på respektive station samt vilka parametrar som mättes på respektive station under Station NO x PM 10 /PM 2,5 CO SO 2 Ozon Bensen Femman Mobil 1 Mobil 2 Teledyne APQ T200 Eco Physics CLD 700 AL Eco Physics CLD 700 AL TEOM 1400 a UNOR 610 Eco Tech EC 9850B EcoTech EC9810B - TEOM 1400 ab TEOM 1400 ab Mobil 3 DOAS TEOM 1400 ab Haga DOAS TEOM 1400 ab DOAS Gårda DOAS TEOM 1400 ab - DOAS - DOAS Mölndal DOAS - - DOAS DOAS -

6 Strategi för hur kontrollen av MKN ska genomföras Organisation, egen regi/samverkan Göteborgs Stad ingår i ett luftvårdsprogram (Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen) där ett antal företag, Trafikverket Region Väst samt 13 kommuner inom Göteborgsregionen ingår. Organisationen redovisar sin strategi för övervakningen separat till IVL varje år genom dokumentet Ren regionluft mät och beräkningsstrategi för Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen. Program för samordnad kontroll.. Luftvårdsprogrammet äger mätstationerna i Gårda och i Mölndal. Inledande bedömning av luftkvaliteten Eftersom Göteborg sedan många år tillbaka redan utför kontinuerliga mätningar finns det inget behov av inledande bedömningar så som objektiv skattning med mera. Utvärderingskrav och utvärderingsstrategi enligt MKN Eftersom Göteborgs Stad överskrider den nedre utvärderingströskeln för NO 2 och PM 10 utförs kontinuerliga mätningar över hela kalenderåret, enligt 12 NFS 2013:11. Mätningarna kompletteras även med haltberäkningar av kvävedioxid genom en årlig spridningsberäkning som utförs i programmet Enviman. Kvalitetsmanual Rutiner för instrumentkalibrering, tillsyn- och kalibreringsfrekvens på mätplatsen har ett årligt schema för skötsel, service och kalibrering av mätinstrument som följs av personal på miljöövervakningsenheten En rutin för mätning av NO 2 och NO med kemiluminescens som bygger på standarden EN 14211:2012 finns även som stöd för tillsynen. Sista veckan varje månad besöks samtliga stationer. Då åker den jourhavande Herr Luft ut för att kontrollera att alla instrument fungerar som de ska och att ingen åverkan har gjorts på mätstationen. Stationerna besöks vanligtvis mer frekvent, men alltså minst en gång per månad. Noll- och spancheck av instrumenten på Femman och kemiluminescensinstrumenten i mobil 1 och 2 utförs manuellt varannan vecka. Kalibrering utförs minst var tredje månad. Kontroll och lagring av mätdata Varje station har en logger som kan lagra stora mängder data. På vissa mätplatser lagras data även i själva mätinstrumenten. All DOAS-data lagras i analysatorn och TEOM-data lagras i instrumentets eget minne. Detsamma gäller för kemiluminiscensinstrument på Femman. Våra övriga instrument saknar internminne och data skulle därför gå förlorad om loggern skulle gå sönder. Från stationerna skickas mätdata till vår server med cirka fem minuters mellanrum. Kontroll av mätdata görs flera gånger om dagen av jourhavande Herr Luft från kontoret. Utbildningskrav Alla som medverkar i mätprogrammet Inom miljöövervakningsenheten har samtliga som arbetar med luftövervakning någon form av teknisk/naturvetenskaplig universitetsutbildning inom miljö/luftområdet. Samtliga medarbetare har

7 även kompetensen att utföra vardagliga skötselåtgärder, såsom filterbyte och liknande. Uppdrag och samarbete med universitet bidrar till att vi höjer vår kompetensnivå. Utbildningsprogram Nyanställda medarbetare inom luftgruppen följa med på några stationsrundor för att lära sig allt om respektive mätstation. Efter ett år får medarbetare ha luftjouren Herr Luft. Uppdraget innebär att medarbetaren har det övergripande ansvaret föra att instrument och insamlingssystemet fungerar korrekt. Ansvaret cirkulerar inom luftgruppen veckovis. Vid leverans av nya instrument ges utbildning av leverantören. Kontroll vid inköp av mättjänster brukar inte köpa in mättjänster utan mätningar görs i egen regi. Det som köps in ibland är diffusionsprovtagare som används för indikativa mätningar eller för att kontrollera funktionen av mätinstrument. använder då huvudsakligen IVL Svenska Miljöinstitutets diffusionsprovtagare. Procedur för kontroll Objektiv skattning Göteborgs Stad använder inte objektiv skattning av halterna av luftföroreningar i staden. Indikativa eller kontinuerliga mätningar Göteborgs Stad använder kontinuerliga mätningar vid samtliga mätplatser. Antal provtagningsplatser Göteborgs stad mäter luftkvaliteten i egen regi på två fasta stationer och på ytterligare två platser inom samarbetet för Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen. Staden har även tillgång till tre mobila mätvagnar.

8 TABELL 1. ANTAL PROVTAGNINGSPLATSER FÖR RESPEKTIVE PARAMETER. Parameter Antal permanenta mätstationer Antal mobila mätstationer NO PM PM 2,5 2 1 CO 1 0 SO Ozon 2 0 Bensen 2 1 Val av mätplats Vid val av mätplatser används 22 NFS 2013:11. Stadens mobila mätvagnar används för att få en mer heltäckande bild av luftkvalitetssituationen i staden. Resultaten används både inför planering av ett område och som en referens till spridningsberäkningarna inom projektet Ren stadsluft. Projektet producerar spridningskartor med den beräknade NO 2 -koncentrationen över hela Göteborgs kommun. Val av provtagningsutrustning I dagsläget är inte alla instrument som används av Göteborgs Stad godkända av referenslaboratoriet. (Se stycket under Rekommenderade mätmetoder.) När vi köper in ett nytt instrument får vi utbildning av aktuell instrumentleverantör. Göteborgs Stad och Luftvårdsprogrammet äger alla instrument som används. Göteborgs har tillsammans med Luftvårdsprogrammet tidigare haft ett fullt serviceavtal med Opsis alla DOAS-instrumenten. Avtalet är just nu uppsagt. För kemiluminescens har Göteborgs kommun ett serviceavtal med Alfakomp och Instrumatic, vilket innebär att det utförs service på instrumentet inklusive pumpen en gång per år. Instrumenten skickas då till Alfakomp respektive Instrumatic där det servas. Servicenstid är cirka tre veckor. På de kemiluminescensinstrument som ska ersätta DOAS-instrumenten på Gårda, Haga och mobil 3kommer vi ha ett fullt serviceavtal. För partikelinstrumenten har Göteborgs kommun ett serviceavtal med Oleico som årligen ser över alla partikelinstrument. Detsamma gäller TEOM 1405 DL på Femman. SO 2 - och O 3 -instrumenten på Femman servras av Oleico en gång per år. CO-instrumentet servas vid behov av Sick. Placering av provtagningsutrustning Placering av provtagningsutrustningen görs enligt NFS 2013:11, bilaga 4.

9 I Mölndal, Gårda, Haga och mobil 3 används DOAS-teknik för mätning av gaser. I Mölndal går sträcka 1 i taknivå över E6:an och sträcka 2 utefter Göteborgsvägen i marknivå. I Gårda sker mätningen längs Kungsbackaleden och i Haga går mätsträckan längs Sprängkullsgatan. DOAS-sträckorna på respektive mätplats visas översiktligt i bilderna nedan. Haga, Sprängkullsgata Mölndal, Folkets hus Gårda vid Kungsbackaleden Eftersom luftintaget på Femman sker på 28 meters höjd, klassas stationen som takstation. Även sträcka 1 i Mölndal klassas som takstation eftersom den går på 20 meters höjd. Samtliga andra stationer klassas som gaturum/annan miljö där det kan förmodas vara höga halter. Nedan presenteras uppgifter om placeringen av respektive mätplats. TABELL 2. PLACERING AV PROVTAGNINGSUTRUSTNINGEN UNDER Mätstation Placering Höjd över marken DOAS-sträcka Femman Taket på Nordstan Takstation, 28 m - Haga Sprängkullsgatan Marknivå, 4 m 145 m Gårda Tritongatan Marknivå, 4 m 185 m Mölndal Folkets hus Marknivå, 3-4 m Takstation, 20 m Mobil 1 Blidvädersplan Marknivå, 3 m - Sträcka 1=280 m Sträcka 2=140 m Mobil 2 Bohus, Ale kommun och Marknivå, 3 m - Lundbyleden Mobil 3 Lundbybadet Marknivå, 3 m Sträcka 1: 186 m Sträcka 2: 262 m Val av beräkningsmodell och beräkningar utför beräkningar av kvävedioxid över hela kommunens yta varje år med beräkningsprogrammet Enviman. Från och med 2011 ingår även Mölndal och Partille i beräkningsområdet. Programmet använder en gaussisk spridningsmodell. Uppmätta halter från mätstationerna används för att validera beräkningsresultaten och nå den bästa överensstämmelsen med de verkliga förhållandena.

10 Instrumentering och skötsel Krav på mätutrustning, installation, testcertifikat köper endast mätinstrument som överrensstämmer med referensmetoden. Dessa instrument har ett mätområde som ger god noggrannhet av mätdata vid relativt låga koncentrationer. Vid inköp installeras mätinstrumenten av leverantören som lämnar manualer och ger instruktioner om instrumentens skötsel. Testcertifikat medföljer vid inköp av instrument. Rutiner för underhåll och kalibrering Kalibrering, underhåll och kontroll av instrument sker regelbundet. För NO X -instrumenten, som mäter enligt referensmetoden, följs anvisningarna i standarden för mätning av NO och NO 2 med kemiluminescens (EN 14211:2012) samt tillverkarens manualer. Noll- och spancheck av instrumenten utförs manuellt varannan vecka och kalibrering utförs om uppmätta halter är 5 procent från referensgasens koncentration. Kalibrering utförs dock minst var tredje månad. TEOM-instrumenten servas en gång per år av Oleico. Då rengörs sensordel, sample flow-ledning och sample-intag. Renovering av pumpen sker också då samt kontroll och justering av main flow och auxflow. Dessutom görs ett läckagetest. Partikelhuvudet rengörs vid servicetillfällena och ytterligare tre gånger per år. DOAS-instrumenten servas en gång per år av Opsis. O 3, SO 2 -instrumenten och gaskalibratorn på Femman servas en gång per år av Oleico. köper in gaser från Air Liquide för noll- och spankontroll samt kalibrering (N 2 -, NO -, O 3 -, SO 2 - och CO-gas i koncentrationer som motsvarar mätområdet). På Femman finns en ackrediterad gas och på de mobila stationerna används oackrediterade gaser. För att kunna jämföra resultaten från de olika stationerna mellan varandra kontrolleras gaserna på de mobila stationerna var tredje månad i instrumentet på Femman. Enligt standarden ska gaserna inte vara samma som används för noll- och spankontroll. Detta har inte miljöförvaltningen möjlighet till i dagsläget eftersom en gasblandare används på huvudstationen Femman. Samma gas används därför för kalibrering samt noll- och spankontroll. Rutin för kontroll av mätdata och utrustning Ansvaret för att kontrollera mätdata och att utrustningen fungerar korrekt roterar veckovis inom luftgruppen på miljöförvaltningen. Mätdata samlas in automatisk via modem eller internet. Data lagras därefter i Enviman och publiceras löpande på stadens webbplats /luften. Validering och korrigering av mätdata på gaser som mäts med referensmetod så som NO X, SO 2, O 3 och CO görs varannan vecka i samband med noll- och spankontroll. Valideringen innebär att man visuellt kontrollerar mätdata i form av diagram och justerar den efter resultat från noll- och spankontrollen.

11 Vid validering av gaser som mäts med DOAS-teknik används ett program som erhålls av Opsis. Rekommenderade mätmetoder Referensmetod, likvärdig metod, annan standardiserad metod Mätning av gaser I slutet av 2013 godkändes DOAS AR500 med emitter/receiver enheterna ER110, ER120 eller ER150 som likvärdig med referensmetoden för mätning av NO 2, SO 2 och O 3. I dagsläget används en ER110 i Mölndal, en ER150 i Gårda och Haga och en ER130 på mobil 3. Under 2014 kommer vi ersätta DOAS-instrumenten i Gårda, Haga och mobil 3 med kemiluminescens. SO 2 - och O 3 -instrumenten på Femman håller referensmetodik, men instrumenten i sig är inte godkända enligt referenslaboratoriet. Mätning av partiklar har, tillsammans med Luftvårdsprogrammet, sex stycken Rupprecht & Pataschnik TEOM 1400AB som i dagsläget klassas som likvärdigt instrument. Från och med 2014 använder vi en TEOM 1405 DF på vår huvudstation Femman. Med hjälp av dess mätdata ska vi justera uppmätta halter av PM 10 vid de andra mätstationerna med VCM for PM 10 (Volotile Correction Model) enligt rekommendation av referenslaboratoriet. Kvalitetsmålen Datafångst eftersträvar så god datafångst som möjligt. För exakta uppgifter om datafångst vid respektive station, se Luftrapporteringsdokumenten. På Femman klarade vi tyvärr inte kvalitetsmålen för lägsta godtagbara datafångst på 90 procent under Anledningen var att taket lades om under året, vilket innebar att vi var tvungna att stänga av mätningarna under en tid. Luftintaget till gasmätningarna gick att lösa på ett alternativt sätt under byggtiden, men ett lodrätt luftintag till TEOM:en var svårt att åstadkomma under byggtiden. Datafångsten är därför väldigt låg för PM 10, endast 54 procent. I Gårda klarade vi kvalitetsmålen under I Mölndal, sträcka 1, låg datafångsten för kvävedioxid precis på målet, alltså 90 procent. Däremot låg fångsten för svaveldioxid något under målet på 88,6 procent. Detsamma gällde på sträcka 2, där datafångsten för kvävedioxid låg precis under målet på 88,7 procent. I Haga hade vi under 2013 god datafångst för gaserna, men partikelmätningarna uppfyllde tyvärr inte kvalitetsmålet, då vi endast hade en datafångst på 72 respektive 45 procent på PM 10 - respektive PM 2,5 -mätningarna. Felet berodde delvis på datainsamlingen och tekniskt fel på PM 2,5 -instrumentet. Mätosäkerhet Mätosäkerheten för instrumenten har beräknats med hjälp av Referenslaboratoriet exceldokument mätosäkerhet baserat på typtestning som är baserad på SS-EN ISO Luftkvalitet

12 Utvärdering av en mätprocedurs lämplighet genom att jämföra med en krävd mätosäkerhet. Resultaten presenteras i tabellen nedan. TABELL 3. OSÄKERHETER FÖR RESPEKTIVE INSTRUMENT Mätstation Instrument Osäkerhet på provtagningsplatsen för timmedelvärdet Femman Teledyne T200 11,8 % 8,5 % Mobil 2 Eco Physics 6 8,6 % 9,4 % Mobil 1 Eco Physics 7 8,0 % 9,4 % Osäkerhet på provtagningsplatsen för årsmedelvärdet Enligt NFS 2013:11 Bilaga 1 Kvalitetsmål för data ska kvalitetsmålet för den utökade mätosäkerheten för de presenterade mätvärdena vara 15 % för kvävedioxid. Samtliga NO X - instrument klarade alltså kvalitetsmålet för data. Eftersom miljöförvaltningens SO 2 - och O 3 -instument inte är godkända enligt Referenslaboratoriet, har inga osäkerhetsberäkningar gjorts för dessa två instrument. Mätosäkerheten för DOAS-instrumenten har beräknats med OPSIS egna beräkningar av mätosäkerheten hos ett OPSIS-mätsystem för utomhusluft. TABELL 4. OSÄKERHETER FÖR RESPEKTIVE DOAS-INSTRUMENT OCH PARAMETER. Mätstation Parameter Utvidgad mätosäkerhet (% av mätområdet) Gårda NO2 3,2 Gårda O3 4,7 Gårda SO2 3,8 Haga NO2 3,2 Haga Bensen 41,8 Mölndal 1 NO2 3,1 Mölndal 1 O3 4,6 Mölndal 1 SO2 3,8 Mölndal 2 NO2 3,3 Mölndal 2 O3 4,9 Mölndal 2 SO2 3,8 Mobil 3 NO2 3,3 Mobil 3 SO2 3,8 Mobil 3 Bensen 48,2 Mobil 3 NO2 3,1 Mobil 3 SO2 3,8 Mobil 3 Bensen 20,0 Tidstäckning Samtliga fasta mätstationer mäter kontinuerligt under hela året. Tidstäckningen var under år procent för samtliga stationer.

13 Rutiner för hantering av mätdata För att behålla kontinuiteten i datagranskning utförs datagranskning en gång per månad av samma person. Detta sker i samband med månadsrapporten om luftkvaliteten i Göteborgsområdet som sedan läggs ut på Göteborgs stads hemsida (/luften). För validering använder vi ett program som Opsis har utvecklat som heter EnviQaQc. Det är ett verktyg för granskning och validering av DOAS-data utifrån förhållanden mellan koncentration, ljus och standardavvikelse. Data som inte uppfyller kriterier satta för ljusintensitet och standardavvikelse förkastas och medelvärden per timme byggs på de datavärden som är kvar. Behandlingen av mätdata på detta sätt byggs delvis på bedömning hos datagranskaren. Det är därför av stor vikt att personen som utför datavalideringen kan programmet och gör datagranskningen tillräckligt ofta så att kompetensen upprätthålls. har en person som arbetar månadsvis med granskningen av DOAS-data. Innan eventuell korrigering av mätdata granskas data i ett Excel-dokument som är uppbyggd för månadsrapporterna där en ny fil skapas varje månad. I denna fil finns sammanfattningsdata i varje kolumn för varje timme, station och parameter om antal mätvärden, medel, min, max, och de percentilerna som vi använder oss av. Dessa kontrolleras för att se om det finns några orimligt höga värden eller om det finns höga minusvärden som ligger under detektionsgräns. Förekommer sådana värden kontrolleras även data för timvärden i ett diagramblad. När man bedömer rimligheten i kurvorna/värden ska man beakta var stationen ligger. Exempelvis är en NO 2 -halt på 200 µg/m 3 på Gårda är inte orimlig under vissa årstider, men är med sannolikhet orimlig vid en bakgrundsstation. Kurvorna för varje parameter med hänsyn till stationens placering bör stämma ungefär med vad man väntar sig. Minusvärden som ligger nära noll lämnas kvar på grund av osäkerheter vid instrumentens detektionsgräns. Större avvikelser lämnas kvar i rådatabasen, men rensas bort i den validerade Excel-filen. Uppenbara fel som uppkommer vid t.ex. kalibrering eller vid byte av TEOM-filter rensas bort från rådatabasen. För övrigt lämnas rådatabasen orörd. För DOAS-data skapas en validerad databas efter validering med EnviQaQc. När det gäller korrigering efter kalibrering ska en linjär korrigering göras för föregående månad i Envimans Reporter om avvikelsen mellan NO- och NO x -värden är mer än 5 % av de värden som vi använder som referensgas. Skriftliga instruktioner om hur denna korrigering går till beskrivet i en rutin.