Jennie Hurkmans SLB-analys Telefon E-post Betydelsen av källorna till sot i Stockholm

Transkript

1 Jennie Hurkmans SLB-analys Telefon E-post Betydelsen av källorna till sot i Stockholm

2 Sot: Negativ påverkan på hälsan och klimatet Består av mest EC men även OC Två dominerande källor - fossil förbränning / trafik (BC FF ) BC (EC mätt med optisk metod) - förbränning av biomassa (BC WB ) BC och OC Sot absorberar ljus i det synliga spektret - sammansättningen avgörande för absorptionen - BC absorptionen har ett jämnt avtagande med våglängd - OC (brunt kol) kraftigt förhöjd absorption för kortare våglängder En ökad absorption för kortare våglängder kan tillskrivas det bruna kolet möjlighet till källbestämning

3 Första gången i Stockholm - Lund (ej publicerat) - Kol-14 studien Tidigare studier De flesta är gjorda i mindre alpbyar i Schweiz Korta perioder (max 2 månader) och uppdelade mellan vinter och sommar En långtidsstudie (2,5 år): Herich et al., 2011 (Schweiz)

4 Metod Mätstationer: Torkel (urban bakgrund) Hornsgatan (stadsluft, gaturum) Mätperiod: Data: attenuering (ATN) från aethalometer AE31 Våglängder: 370, 470, 550, 590, 660, 880 och 950 nm utnyttja den spektrala absorptionsskillnaden hos sotpartiklarna Beräkning av absorptionskoefficienter (från ATN) - för de sju våglängderna (b abs ) - för partiklar från förbränning av biomassa (b abs,wb ) resp. fossil förbränning (b abs,ff ) Bestämning av Ångströmexponenten α samt α FF och α WB OC/EC-filterprover Massberäkning Analys / test av modellen

5 Beräkning av absorptionskoefficienter - för de sju våglängderna (b abs (λ)) Absorptionskoefficienten för partiklar på ett filter beräknas som b ATN λ = A x ΔATN Q x Δt A = filterarean där partiklarna ansamlas Q = luftflödet Δt = valt tidsintervall ΔATN = förändring i attenuering under det valda tidsintervallet

6 Två korrektioner: konstant faktor som beror på ATN och därmed inte konstant -Spridningseffekt (rent filter) C -Skuggningseffekt (smutsigt filter) R (ATN λ ) b abs (λ) = b ATN (λ) C R ATN λ Weingartner et al. (2003)

7 Beräkning av absorptionskoefficienter - för partiklar från förbränning av biomassa (b abs,wb ) resp. fossil förbränning (b abs,ff ) Ångströmsexponenten = styrkan hos våglängdsberoendet Ljusabsorptionens våglängdsberoende b abs (λ) λ -α b abs (470nm) FF b abs (950nm) FF = b abs (470nm) WB b abs (950nm) WB = 470nm 950nm 470nm 950nm α FF b abs (λ) = b abs (λ) FF + b abs (λ) WB Sandradewi et al., 2008 α WB b abs (470 nm) WB = b abs 470 nm b abs (950 nm) FF = b abs 950 nm α FF babs 950nm 470 α FF α WB α WB babs 470nm α WB α FF

8 Bestämning av Ångströmsexponenten α samt α FF och α WB α: linjär regression av b abs (λ) över de sju våglängderna α FF : skillnad i b abs (λ) mellan Hornsgatan och Torkel 0,9 α WB : litteraturvärde samt andel negativa värden 2,0 Svagt våglängdsberoende Beror på vedtyp och förbränningsform Massberäkning: Platsspecifik tvärsnittsarea för attenueringen BC FF = b abs (950 nm) FF / σ abs (950 nm) BC WB = b abs (470 nm) WB / σ abs (470 nm) Oberoende av källa allmän tvärsnittsarea Herich et al., 2011

9 OC/EC-filterprover Mätperiod: Mätstation: Torkel Metod: Filterprover var 12:e timme (Derenda, modell PNS 16T-3.1) Analys: TOT (termisk/optisk-analysmetod)

10 TOT (termisk/optisk transmittans) Del 1: heliumatmosfär (pyrolisering) Upphettning av filtret OC pyroliseras transmittansen minskar Del 2: helium- och syreatmosfär Upphettningen fortsätter Förbränning av kolet CO 2 metan Transmittansen ökar (vitare filter) EC = allt kol som utvecklas efter transmittansen återgått till ursprungsläget OC = allt kol innan dess

11 OC/EC-filterprover Mätperiod: Mätstation: Torkel Metod: Filterprover var 12:e timme (Derenda, modell PNS 16T-3.1) Analys: TOT (termisk/optisk-analysmetod) BC = EC = b abs (λ) / σ abs (λ) Platsspecifik tvärsnittsarea, σ abs (λ)

12 Resultat Källbidraget till den totala sothalten Hela perioden [%] Vinter [%] Sommar [%] fossilt biomassa fossilt biomassa fossilt biomassa Torkel 66 ± 6 34 ± 6 61 ± 6 39 ± 6 75 ± 5 25 ± 5 Hornsgatan 84 ± 6 16 ± 6 80 ± 6 20 ± 6 89 ± 7 11 ± 7

13 Biomasseförbränning [%] Tidsserie för sotbidraget från biomasseförbränning HORNSGATAN

14 Biomasseförbränning [%] Tidsserie för sotbidraget från biomasseförbränning TORKEL

15 Totala masshalter PM2.5 BC totalt fossilt biomassa [µg/m 3 ] HORNSGATAN Mån-sön 10,83 1,29 1,06 0,23 Lör-sön 10,39 0,92 0,71 0,21 Mån-tors ,58 1,92 1,64 0,28 Vinter (DJF) 11,63 1,24 0,96 0,28 TORKEL Mån-sön 5,91 0,49 0,31 0,18 Lör-sön 5,26 0,44 0,25 0,19 Mån-tors ,92 0,75 0,55 0,20 Vinter (DJF) 7,04 0,59 0,34 0,25

16 Andel av PM2.5 [%] Andel av PM2.5 [%] Andel sot av PM Hornsgatan BC totalt Fossilt Biomassa 0 Mån-sön Lör-sön Mån-tors Vinter (DJF) Torkel BC totalt Fossilt Biomassa 0 Mån-sön Lör-sön Mån-tors Vinter (DJF)

17 Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Dygnsvariationer Hornsgatan: mån - tors NOx BCff BCwb Tid [timmar] 0.0

18 Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Lördagar NOx BCff BCwb Söndagar Tid [timmar] NOx BCff BCwb

19 R 2 -värde Korrelationer Hela perioden Vinter (DJF)

20 Variation av dygnscykeln helg Fossilt Hornsgatan Fossilt Torkel

21 Valborgsmässoafton 2013 Västlig vind 2014 Vindskifte: sydlig till nordlig vind Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel Vindriktning

22 Lokal källa Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten Temp.diff.

23 Intransport Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten

24

25 Intransport under längre tid till Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten UTC 02 Feb UTC 03 Feb UTC 05 Feb 14

26 Slutsats Modellen ser ut att fungera bra vad gäller att särskilja partiklar från de två källorna - dygnscyklar - korrelationer - episoder R 2 - värde BC ff H / NOx H 0,67 BC wb H / NOx H 0,19 BC ff H / trafik H 0,37 BC ff H / partiklar 4 nm H 0,58 BC wb T / trafik H < 0,01 BC wb T / CO T 0,36

27 Masskonc. [μg m -3 ] Biomasseförbränning [%] Torkel: 66 ± 6 % fossilt och 34 ± 6 % biomassa Hornsgatan: 84 ± 6 % fossilt och 16 ± 6 % biomassa Bidraget till PM2.5: - > 20 % BC under rusningstid mån-tors - dubblerat bidrag från biomasseförbränning på Torkel jämfört med Hornsgatan Tydlig årscykel för andelen sotpartiklar från biomasseförbränning Tydlig dygnscykel för sotpartiklar från fossil förbränning BCff BCwb Tid [timmar]

28 Osäkerheter & förbättringar Valet av α FF och α WB känslighetsanalyser av fler variabler OC/EC-perioden är endast 2 veckor och anpassas sedan på en mycket längre period Olika modeller spridning i resultaten samma modell men skillnad i tvärsnittsarea Fler episoder att stämma av modellen mot Jämföra med AE33 under en längre period Jämföra med fler spårämnen

29 TACK för att du lyssnade! Bild: friskluftnu.se