Utredningsrapport 2016:03. Kvalitetssäkringsprogram för mätningar och beräkningar av luftföroreningar 2016

Transkript

1 Utredningsrapport 2016:03 Kvalitetssäkringsprogram för mätningar och beräkningar av luftföroreningar 2016

2 Förord Detta kvalitetssäkringsprogram är framtaget av miljöövervakningsenheten på miljöförvaltningen i Göteborgs Stad. Miljöförvaltningen sköter instrumenthantering, datainsamling och datahantering dels för Göteborgs Stads egna mätstationer, men även för de stationer som ägs av Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen. Kvalitetssäkringsprogrammet syftar till att översiktligt beskriva hur miljöförvaltningen arbetar med kvalitetssäkring (QA) och kvalitetskontroll (QC) för mätning och beräkning av luftkvalitet. Göteborg, mars

3 Innehåll Förord... 2 Bakgrund... 5 Kvalitetssäkring (QA)... 6 Organisation och system... 6 Organisation... 6 Inledande bedömning av luftkvaliteten... 6 Utvärderingskrav och utvärderingsstrategi... 7 Procedur för kontroll... 8 Val av kontrollförfarande... 8 Val av mätplats... 9 Val av provtagningsutrustning Placering av provtagningsutrustning Kvalitetsmanual Val av beräkningsmodell och beräkningar Rutin för tillsyn av mätstationer Kontroll och lagring av mätdata Rapportering av mätdata Årlig rapportering Underrättelse vid överskridande Kvalitetskontroll (QC) Instrumentering och skötsel Instrumentkalibrering Tillsyns- och kalibreringsfrekvens av mätinstrumenten Kvalitetsmål Datafångst Tidstäckning Mätosäkerhet Rutiner för hantering av mätdata Validering av DOAS-data Validering av övriga data Referenser

4 4

5 Bakgrund Enligt Naturvårdsverkets föreskrifter om kontroll av luftkvalitet NFS 2013:11 1 ska varje kommun eller samverkansområde som utför luftkvalitetsmätningar eller modellberäkningar upprätta ett kvalitetssäkringsprogram. Genom programmet säkerställs att standarden på mätningarna och efterföljande datahantering uppfyller föreskrifternas krav. Kvalitetssäkringsprogrammet har sammanställts med hjälp av Naturvårdsverkets handbok Luftguiden 2 och Referenslaboratoriet för tätortsluftsmätningars webbplats 3. Programmet uppdateras löpande. 5

6 Kvalitetssäkring (QA) Systemet för kvalitetssäkring (QA) omfattar de planerade och systemetiska aktiviteter som behövs för att säkerställa att de lagstadgade kraven upprätthålls. Här ingår bland annat organisation och system för kontroll av miljökvalitetsnormer, rutiner för och planering av mätaktiviteter samt val av mätplats och mätutrustning. Organisation och system Organisation Miljöövervakningsenheten på miljöförvaltningen i Göteborgs Stad ansvarar för övervakning och rapportering av luftkvaliteten i kommunen. Systemet för luftövervakning innefattar driften av mätstationer för luftkvalitet och meteorologi, databaser för mätdata och utsläpp, samt beräkningar med meteorologiska spridningsmodeller. Vi genomför också utredningar på uppdrag av såväl företag som statliga och kommunala myndigheter. Alla som arbetar med luftövervakning har någon form av naturvetenskaplig universitetsutbildning inom luftområdet. Vissa medarbetare har dessutom forskarutbildning. Uppdrag och samarbete med universitet bidrar till att vi ständigt höjer vår kompetensnivå. Miljöförvaltningen har ett nära samarbete med Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen. Luftvårdsprogrammet består av de 13 kommuner som ingår i Göteborgsregionens kommunalförbund. Även kommunala bolag, som Göteborg Energi och Mölndals Energi, och privata företag ingår. För mer detaljer om organisationen, se programmet för samordnad kontroll 4. Samverkan mellan miljöförvaltningen och Luftvårdsprogrammet samlar kompetens och resurser så att lagkrav kan uppnås på ett kostnadseffektivt sätt. Tillsammans har vi fyra fasta och tre mobila stationer för luftkvalitetsmätningar. Inledande bedömning av luftkvaliteten I Göteborg påverkas luften av både lokala och kontinentala aktiviteter. Den luft som drar in över staden från havet för med sig föroreningar från andra länder. Vid Göta älvs mynning ligger hamnen som tillsammans med industriverksamheterna i stadens ytterkanter bidrar med lokala utsläpp till luften. Göteborg är dessutom en mycket trafikintensiv stad med många hårt trafikerade leder och det är där luftkvaliteten är sämst. Göteborgs topografi påverkar luftkvaliteten. Höjder och dalar gör att det ofta blir inversion vintertid och då lägger sig luften som ett lock över staden. Den bristande luftomblandningen leder att luftföroreningarna byggs upp i marknivå. 6

7 Kvävedioxid Göteborg har en hög bakgrundshalt av kväveoxider. Halterna är högst i anslutning till de stora trafiklederna och i dåligt ventilerade gaturum. I dagsläget överskrids miljökvalitetsnormerna för kvävedioxid i de centrala delarna av Göteborg och Mölndal. Sedan 2004 finns ett åtgärdsprogram för att minska de lokala utsläppen av kvävedioxid 5. Kvävedioxidhalterna i övriga regionen ligger generellt mellan den nedre och övre utvärderingströskeln. Nära större trafikleder och i trånga gaturum sker i vissa fall överskridanden av miljökvalitetsnormerna. Partiklar Partikelhalterna (PM 10 ) i Göteborg har inte överskridits sedan Spridning av partikeldämpande medel, dubbdäcksförbud på vissa gator samt trängselskatt är bidragande orsaker till minskningen. Partikelhalterna beror dock inte bara på utsläppskällorna utan även på vädret, så de kan liksom vädret variera kraftigt från år till år. SMHI Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut beräknade år 2012, på uppdrag av Luftvårdsprogrammet, halterna av PM 10 vid utvalda gatu- och vägsnitt i Göteborgsregionen 6. Miljökvalitetsnormen klarades på samtliga platser, men i Göteborg, Mölndal, Partille och Kungälv överskreds den övre utvärderingströskeln för dygn. Samma kommuner överskred även den nedre utvärderingströskeln för årsmedelvärdet. Övriga luftföroreningar Miljöförvaltningen och Luftvårdsprogrammet bedömer att övriga miljökvalitetsnormer klaras inom regionen. Lokalt kan höga halter av svaveldioxid förekomma i närheten av fartyg och hamnar, framförallt i Göteborg. Halterna ligger dock långt under miljökvalitetsnormerna i både Göteborg och Mölndal. Trenden för ozon visar att halterna är svagt ökande i taknivå i Göteborg och Mölndal. I Göteborg kan halterna vara högre än rekommenderade under soliga sommardagar. Ansvaret för övervakning av marknära ozon ligger hos staten och övervakas av IVL Svenska miljöinstitutet på uppdrag av Naturvårdsverket. Indikativa mätningar i Alingsås år 2010 visade att halterna av benso(a)pyren, nickel, bly, arsenik och kadmium är betydligt lägre än respektive miljökvalitetsnormer. Även de nedre utvärderingströsklarna klarades. Undantaget var benso(a)pyren där årsmedelvärdet överskreds 7. Utvärderingskrav och utvärderingsstrategi Beroende på hur höga luftföroreningshalterna är i en kommun eller i ett samverkansområde ställs olika krav på kontrollförfarande (10 NFS 2013:11 1 ). Göteborgs Stad överskrider den övre utvärderingströskeln för NO 2 och PM 10. För en kommun av Göteborgs storlek ställs därför krav på kontinuerliga 7

8 mätningar vid två mätstationer avseende kvävedioxid och tre mätstationer avseende partiklar. I Mölndal, där den övre utvärderingströskeln för NO 2 överskrids, krävs en fast mätstation i gaturum (12 NFS 2013:11). Miljökvalitetsnormer får kontrolleras med objektiv skattning om halterna för en förorening har konstaterats ligga under den nedre utvärderingströskeln (10 NFS 2013:11 1 ). Syftet med skattningen är att bekräfta att halterna ligger kvar på dessa låga nivåer. För att kontrollera om ett gränsvärde klaras ska utvärderingen inriktas på de mest belastade platserna i kommunen. Bakgrundshalter och lokala bidrag av utsläpp måste tas med i beräkningen, likaså de lokala förutsättningarna för ventilation och utspädning av utsläppen (byggnader och topografi). Meteorologin på platsen spelar också stor roll. Procedur för kontroll Val av kontrollförfarande I valet av kontrollförfarande uppfylls kraven i 10 och 12 NFS 2013:11 1. Inom samverkansområdet Göteborgsregionen finns fyra stationer för kontinuerliga mätningar samt tre mobila mätvagnar som flyttas runt efter behov. Mätningarna kompletteras med beräkningar. Kontinuerliga mätningar Kontinuerliga mätningar av kvävedioxid och partiklar utförs på tre platser i Göteborg och på en plats i Mölndal. I Göteborg sker mätningarna i taknivå vid en station och i gatunivå vid de två andra. I Mölndal görs mätningar i både gatunivå och taknivå vid samma station. Vi mäter oftast kontinuerligt på ytterligare två platser under ett kalenderår med våra mobila mätvagnar. Indikativa mätningar En tredje mätvagn används vanligtvis för indikativa mätningar i någon av Luftvårdsprogrammets övriga medlemskommuner. Dessa mätningar pågår oftast i tre månader. Vi inriktar oss på att mäta på de mest belastade platserna, samtidigt som det ska vara en plats där människor vistas. Ibland används diffusionsprovtagare för indikativa mätningar eller för att komplettera våra stationsmätningar. Vi mäter då oftast kväveoxider. Indikativa mätningar av benso(a)pyren, nickel, bly, arsenik och kadmium gjordes senast år 2010 i Luftvårdsprogrammets regi 7. Objektiv skattning För föroreningar där halterna tidigare konstaterats ligga under den nedre utvärderingströskeln använder vi resultaten från indikativa mätningar för att skatta föroreningshalterna i Göteborgsregionen. 8

9 Beräkningar Luftkvalitetsmätningarna kompletteras med en årlig spridningsberäkning av kvävedioxidhalterna i Göteborg. Detta görs inom projektet Ren stadsluft, vilket är ett samarbete mellan miljöförvaltningen, stadsbyggnadskontoret och trafikkontoret. Vart tredje år görs spridningsberäkningar av kvävedioxid även för de övriga tolv centralorterna i Göteborgsregionen. Val av mätplats Luftkvalitetsmätningar sker på platser som bedöms vara representativa för den allmänna luftkvaliteten i regionen, eller på platser som kan ge information om situationen på särskilt utsatta platser. Vid val av mätplats uppfylls kraven i bilaga 4 NFS 2013:11 1 så långt som det är praktiskt möjligt. Tillsammans med Luftvårdsprogrammet har miljöförvaltningen fyra fasta och tre mobila mätstationer. Vi har också två vädermaster samt tillgång till mätdata från en tredje vädermast. Permanenta mätstationer Samtliga permanenta mätplatser är placerade i centrala lägen (figur 1). Femman på köpcentrat Nordstans tak ligger mitt i centrala Göteborg nära Centralstationen. Hagastationen är placerad på Sprängkullsgatan - en stadsgata där många människor vistas. Mätstationen i Gårda representerar en hårt belastad plats med sitt läge på Tritongatan nära Kungsbackaleden. I Mölndal är mätplatsen belägen vid torget i centrala staden. Figur 1. Placering av permanenta stationer för mätning av luftkvalitet (rött) och meteorlogi (blått) i Göteborg och Mölndal, där 1) Femman, 2) Haga, 3) Gårda, 4) Mölndal, 5) Lejonet, 6) Järnbrott, 7) Risholmen. Göteborgs Stad 9

10 Mobila mätstationer Oftast mäter vi på en plats under ett helt kalenderår med två av våra mobila mätstationer. Mätningarna görs då inom projektet Ren stadsluft och mätplatsen väljs ut i samråd med stadsbyggnadskontoret och trafikkontoret. Den tredje mobila mätvagnen används vanligtvis för lite kortare uppdrag och projekt. I stort sett varje år görs indikativa mätningar i någon av Luftvårdsprogrammets medlemskommuner. Under 2016 mäts luftkvaliteten i Kungälv. Val av provtagningsutrustning Vid kontinuerliga mätningar för kontroll av miljökvalitetsnormer ska referensmetod eller likvärdig metod användas (19 NFS 2013:11 1 ). Mätinstrument som mäter enligt referensmetod ska vara godkända av Naturvårdsverket. Referensmetoder anges i bilaga 2 NFS 2013:11 1. Mer information om godkännande av instrument finns på Referenslaboratoriet för tätortsluftsmätningars webbplats 3. Miljöförvaltningen köper endast mätinstrument som överrensstämmer med referensmetoden eller med likvärdig metod. 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. Göteborgs Stad eftersträvar att ha aktuella serviceavtal med samtliga leverantörer för årlig service av respektive instrument. Tabell 1 Sammanställning av mätinstrument och mätbara parametrar på respektive station under Station Parameter NOx/NO 2 PM 2,5 PM 10 CO SO 2 O 3 Femman Teledyne T200 TEOM 1405 DF TEOM 1405 DF Maihak UNOR 610 Ecotech EC 9850B Monitor Labs ML 9811 Haga Thermo Scientific 42i TEOM 1400 AB TEOM 1400 AB Gårda Thermo Scientific 42i TEOM 1400 AB Mölndal DOAS AR500/ ER110 DOAS AR500/ ER110 DOAS AR500/ ER110 Mobil 1 Eco Physics CLD 700 AL TEOM 1400 AB TEOM 1400 AB Mobil 2 Eco Physics CLD 700 AL TEOM 1400 AB Mobil 3 Thermo Scientific 42i TEOM 1400 AB 10

11 I tabell 2 anges den provtagningsutrustning som används på respektive station under För de luftföroreningar där vi riskerar att överskrida miljökvalitetsnormerna (NO 2 och PM 10 ) använder vi från och med år 2015 provtagningsutrustning som rekommenderas av Naturvårdsverket 3. Övriga föroreningar mäts med referensmetod eller likvärdig metod. Miljöförvaltningen brukar inte köpa in mättjänster; mätningar görs i egen regi. Det som köps in ibland är diffusionsprovtagare som används för indikativa mätningar eller för att kontrollera funktionen av befintliga mätinstrument. Vi använder då IVL Svenska Miljöinstitutets diffusionsprovtagare. Mätning av partiklar: PM 2,5 och PM 10 Instrument: Rupprecht & Pataschnik TEOM 1400 AB och 1405 DF Vi använder oss av instrumenten Rupprecht & Pataschnik TEOM modell 1400 AB och 1405 DF för alla våra partikelmätningar. Instrumenten klassas som likvärdiga instrument 8 för kontroll av miljökvalitetsnormer 1. I en TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalance) avskiljs partiklarna på ett filter som är placerat på toppen av en glaskropp som oscillerar med sin egenfrekvens. Egenfrekvensen är proportionell mot glasrörets och filtrets sammanlagda massa och påverkas allt eftersom depositionen av partiklar på filtret ökar. Genom att mäta förändringen i rörets egenfrekvens kan partikelhalten i luften beräknas. Luften som ska provtas värms till 50 C för att minimera variationer som beror på luftens vatteninnehåll. Den uppmätta partikelfraktionen bestäms av provluftsintagets utformning. I Gårda och vid de mobila stationerna mäts endast PM 10. I Haga finns två instrument, varav det ena mäter PM 2,5 och det andra PM 10. På mobil 1 finns två separata mäthuvuden men bara en TEOM. Med hjälp av tidssynkroniserad växling och en magnetventil mellan insugen kan instrument användas för växelvis mätning av PM 2,5 och PM 10. Vi använder växlaren för att byta mellan PM 2,5 och PM 10 var tjugonde minut. På Femman mäts PM 2,5 och PM 10 simultant då den inkommande provluften delas upp i två separata mätkammare. Mätmetoden tar hänsyn till den volatila fraktionen av partiklarna genom att var sjätte minut alternera mellan att mäta provluft och att mäta partikelfri torr luft. Data från partikelfri luft används som referensmätning för att korrigera de uppmätta partikelhalterna både på Femman och på övriga stationer enligt VCM-metoden 9. Mätning av kväveoxider och kvävedioxid: NOx och NO 2 Instrument: Teledyne T200, Thermo Scientific 42i samt Eco Physics CLD 700 AL De flesta av de instrument vi använder för att mäta NOx och NO 2 bygger på kemiluminiscens som är referensmetod 10 för kontroll av miljökvalitetsnormer 1. Instrumenten vi använder är Teledyne T200 (Femman), Thermo Scientific 42i (Gårda, Haga och mobil 3) samt Eco Physics CLD 700 AL (mobil 1 och mobil 2). Samtliga instrument är godkända av Naturvårdsverket 3. 11

12 I kemiluminiscensmetoden mäts kväveoxider (NOx: NO 2 och NO) i realtid genom att utnyttja reaktionen mellan NO och O 3 till NO 2. Metoden bygger på att NO 2 -molekylerna sänder ut ljus när de vid reaktionen övergår från exciterat tillstånd till grundtillstånd. En fotomultiplikator översätter intensiteten på det utsända ljuset till en voltsignal. Ljusmängden är proportionell mot NO-halten och kan mätas med stor noggrannhet. Luften som ska provtas tillförs med konstant flöde till analysatorns reaktionskammare, där den blandas med ett överskott av O 3. NO-halten kan bestämmas enligt ovan. För att bestämma mängden NO 2 tillförs provtagningsluften via en konverter där NO 2 reduceras till NO för att sedan analyseras på samma sätt som NO. Den signal som erhålls från fotomultiplikatorn är proportionell mot summan av koncentrationerna av NO 2 och NO. NO 2 -halten beräknas ur skillnaden mellan denna koncentration och den som erhålls för endast NO (då provgasen inte passerat konvertern). Instrumenten är direktvisande och partikelhalten erhålls i ppb eller ppm. Data sparas normalt som minutvärden. Instrument: DOAS AR500/ ER110 I Mölndal används mätmetoden DOAS (Differential Optical Absorption Spectroscopy) för att mäta kvävedioxid. I slutet av 2013 godkändes DOAS AR500 med emitter/receiver enheterna ER110, ER120 eller ER150 som likvärdig med referensmetoden för mätning av NO 2 10, SO 2 11 och O DOAS är en fjärranalysteknik som bygger på att gaser absorberar ljus i UVområdet. Systemet består av en ljuskälla (vanligen xenon) och i motsatta ändan av mätsträckan en mottagare. I analysatorn delas ljusspektra upp med hjälp av gitter, och spektra omvandlas till digitala signaler. Det integrerade spektrumet över mätperioden jämförs med ett referensspektrum. Instrumentet är direktvisande och halter anges i µg/m 3. Data sparas normalt som minutvärden. Mätning av kolmonoxid: CO Instrument: Maihak UNOR 610 Kolmonoxid mäts kontinuerligt på Femman med instrumentet Maihak UNOR 610. I instrumentet används icke-dispersiv infraröd spektroskopi, vilket är referensmetod 13 för kontroll av miljökvalitetsnormer 1. I mätmetoden utnyttjas kolmonoxidens ljusabsorption i IR-området. Tekniken bygger på att en ljusstråle passerar genom en provgas och då delvis absorberas av gasmolekylerna. Den uppmätta absorptionen är proportionell mot antalet CO-molekyler. Våglängden hos ljuset är anpassad för att uppnå bästa möjliga selektivitet för just CO-molekylerna i gasen. Instrumentet är direktvisande och halter anges i ppm. Data sparas normalt i enheten ppb och som minutvärden. 12

13 Mätning av ozon: O 3 Instrument: Monitor Labs ML 9811 Ozon mäts på Femman med instrumentet Monitor Labs ML I instrumentet används UV-absorption, vilket är referensmetod 12 för kontroll av miljökvalitetsnormer 1. Mätprincipen baseras på ozons absorption av ultraviolett ljus med ett absorptionsmaximum vid våglängden 254 nm. Den uppmätta absorptionen är proportionell mot antalet O 3 -molekyler. Instrumentet är direktvisande och halter anges i ppm. Data sparas normalt i enheten ppb och som minutvärden. Instrument: DOAS AR500/ ER110 I Mölndal används mätmetoden DOAS för att mäta ozon (se sektionen Mätning av kväveoxider och kvävedioxid: NOx och NO 2 ). Mätning av svaveldioxid: SO 2 Instrument: Ecotech 9850B Svaveldioxid mäts på Femman med instrumentet Ecotech 9850B. Instrumentet mäter kontinuerligt med ultraviolett fluorescens, vilket är referensmetod 11 för kontroll av miljökvalitetsnormer 1. Mätprincipen baseras på att svaveldioxid absorberar ultraviolett ljus. När molekylerna går från exciterat tillstånd till grundtillstånd emitterar de ljus i en våglängd som är proportionell mot SO 2 -halten i provluften. Instrumentet är direktvisande och halter anges i ppb. Data sparas normalt som minutvärden. Instrument: DOAS AR500/ ER110 I Mölndal används mätmetoden DOAS för att mäta svaveldioxid (se sektionen Mätning av kväveoxider och kvävedioxid: NOx och NO 2 ). Placering av provtagningsutrustning Placeringen av provtagningsutrustning sammanfattas i tabell 2. Kraven i bilaga 4 i NFS 2013:11 1 uppfylls där det är praktiskt möjligt. I Haga, Gårda och på de mobila stationerna är luftintaget för instrumenten placerat på 2-4 m höjd för att representera mätningar i marknivå. Luftintaget på Femman sker på 28 m höjd, vilket innebär att Femman klassificeras som takstation. Luften som mäts representerar den urbana bakgrunden i Göteborg. I Mölndal görs mätningar både i marknivå och på takstation. I marknivå, på 3-4 m höjd, mäts luftkvaliteten längs en 280 m lång sträcka utmed Göteborgsvägen. Från taket till Folkets hus mäts urban bakgrund på 20 m höjd längs en sträcka på 140 m tvärs över Kungsbackaleden. Mätsträckorna illustreras i figur 2. 13

14 Tabell 2. Höjd på luftintag och längd på DOAS-sträcka på respektive mätstation. Mätstation Placering Höjd över marken Mätsträcka DOAS Femman Taket på Nordstan 28 m - Haga Sprängkullsgatan NOx: 3-4 m PM: 2-3 m - - Gårda Tritongatan 2-3 m - Mölndal 1 Folkets hus, marknivå 3-4 m 280 m Mölndal 2 Folkets hus, taknivå 20 m 140 m Mobila stationer Varierande platser 3-4 m - Figur 2. Mätsträckorna i Mölndals centrum. Kvalitetsmanual Val av beräkningsmodell och beräkningar Varje år görs spridningsberäkningar av kvävedioxidhalterna i Göteborg. Vart tredje år görs dessa beräkningar även för övriga tolv centralorter i Göteborgsregionen. Beräkningarna görs med programmet Enviman, där indata är miljöförvaltningens emissionsdatabas (EDB). I vissa projekt görs beräkningar i SMHI:s olika SIMAIR-moduler. Uppmätta halter från mätstationer används för att validera beräkningsresultaten och nå den bästa överensstämmelsen med verkliga förhållanden. Emissionsdatabasen (EDB) I miljöförvaltningens emissionsdatabas lagras uppgifter om utsläpp från punkt-, yt-, rutnät-, fartygs-, fordons- och linjekällor, samt aktuella trafiksiffror på de flesta större vägar. Till alla utsläpp finns uppgifter om koordinater, kommun, region, län och beskrivning av källorna i tid och rum, vilken bransch de tillhör, med mera. Emissionsfaktorerna för vägtrafiken kommer från emissionsmodellen HBEFA. 14

15 Enviman I Enviman används en gaussisk spridningsmodell för att beräkna kvävedioxidhalter. Beräkningen genererar ett fält med NOx-halter i punkter med ett typiskt mellanrum på 20 m och på 2 m höjd över marken. De beräknade NOx-halterna omvandlas därefter till NO 2 -halter genom regressionsanalys av uppmätta NOx-data och hur de förhåller sig till beräkningsdata. Samma omräkningsalgoritmer tillämpas på hela beräkningsområdet. Beräkningsmodellen tar inte hänsyn till platsspecifik topografi eller byggnader, men innehåller en råhetsfaktor som motsvarar stadsmiljö. SIMAIR SIMAIR 14 är ett kvalitetssäkrat verktyg för modellering av luftkvalitet i svenska tätorter. Miljöförvaltningen använder två av programmets moduler: SIMAIR väg för gaturumsberäkningar och SIMAIR korsning för komplicerade trafiksituationer. Rutin för tillsyn av mätstationer Varje mätstation har en huvudansvarig handläggare. Denne ansvarar för att kalibrering, filterbyten, städning med mera utförs på stationen kontinuerligt under året. Det finns även en delansvarig för varje station som avlastar den huvudansvarige. Samtliga medarbetare har kompetens att utföra vardagliga skötselåtgärder på mätstationerna, som till exempel filterbyte och kalibrering. Nyanställda medarbetare inom miljöförvaltningens luftgrupp går först bredvid en ordinarie handläggare för att lära sig om respektive mätstation. Efter ungefär ett år får medarbetaren förtroendet att vara Agent Luft. Uppdraget innebär ett övergripande ansvar för att instrument och insamlingssystem fungerar korrekt. I detta ingår bland annat daglig kontroll av realtidsdata. Ansvaret cirkulerar inom luftgruppen veckovis. Mätstationerna besöks minst varannan vecka av stationsansvarig handläggare. Sista veckan varje månad görs dessutom en månadsrunda då Agent Luft besöker samtliga stationer för att kontrollera att: alla instrument fungerar som de ska och att inga felmeddelanden visas mätstationen är gott skick och att ingen åverkan har utförts all information i stationsloggarna är inlagda i den digitala dagboken på kontoret filterbelastningen på TEOM:instrumenten inte överstiger 80 procent klimatanläggningen fungerar som den ska och att temperaturen på mätstationen är cirka 20 grader 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 15

16 analysatorn och TEOM-data lagras i instrumentets eget minne. Detsamma gäller för kemiluminiscensinstrumenten på Femman, Haga, Gårda och mobil 3. Våra övriga instrument saknar internminne, vilket innebär att data går förlorad loggningen av någon anledning upphör. Från stationerna skickas mätdata till vår server, där emissionsdatabasen finns, med cirka fem minuters mellanrum. Kontroll av mätdata görs flera gånger om dagen av den ansvarige handläggaren från kontoret. Mätdata publiceras löpande på stadens webbplats Rapportering av mätdata Årlig rapportering Mätdata från föregående år rapporteras till Naturvårdsverkets datavärd senast den 31 mars varje år. Informationen innehåller även metadata så som koordinater för provtagningsplatser, förhållanden på provtagningsplatsen och mätteknik på respektive mätstation. Om förändringar i rapporterad data upptäcks efter 31 mars, återrapporteras den till datavärden. Underrättelse vid överskridande Om det finns risk för att en miljökvalitetsnorm kommer att överskridas eller om en norm överskrids ska Naturvårdsverket informeras. Göteborg har de senaste åren överskridit normen för kvävedioxid vid både Gårda och Haga. Ett arbete med att revidera åtgärdsprogrammet för kvävedioxid för Göteborgsregionen påbörjades under Arbetet leds av länsstyrelsen och Göteborgs Stad, Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen, Mölndals stad, Trafikverket, Västra Götalandsregionen samt Västtrafik deltar. 16

17 Kvalitetskontroll (QC) Kvalitetskontrollen innefattar de åtgärder och aktiviteter som har vidtagits för att uppfylla kvalitetskraven, såsom kontroll av utrustning, kalibrering av mätinstrument och datahantering. Instrumentering och skötsel Instrumentkalibrering På Femman använder vi en gasblandare (Ecotech environmental monitoring GasCal 1100) för att blanda önskade koncentrationer av referensgaser. Gasen som kopplas in är en ackrediterad internationellt spårbar gas med god analystolerans (Air Liquides DIAMOND mixture). Analystoleransen för de olika komponenterna i gasblandningen anges i tabell 3. Ozon genereras i gasblandaren genom att tillföra rumsluft som renats med ett antal skrubbrar. Tabell 3. Analystoleransen för respektive komponent i gasblandningen. Komponent Analystolerans Svaveldioxid 2,0 % Kväveoxid 2,0 % Kolmonoxid 1,0 % Tillsyns- och kalibreringsfrekvens av mätinstrumenten Noll- och spancheck samt kalibrering av instrument sker av huvud- eller delansvarig för respektive mätstation. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för respektive instrument beskrivs nedan. Partikelinstrumenten För instrument som mäter partiklar följs anvisningarna i standarden för mätning av PM 2,5 och PM 10 med gravimetrisk metod 8 samt tillverkarens manualer. Tillsynsfrekvensen för TEOM-instrumenten sammanfattas i tabell 4. Filterbelastningen kontrolleras minst varannan vecka; detta kan göras utan att besöka stationen. Filtret byts innan belastningen nått 80 procent. Partikelhuvudet rengörs var tredje månad på stationer i gatunivå och var sjätte månad på takstationer. Var sjätte månad byts inline-filtren och i samband med detta görs ett läckagetest av instrumentet. Göteborgs Stad har serviceavtal med Hugo Tillqvist som årligen utför service av partikelinstrumenten på plats. Flödesvägar, transducer, temperaturgivare och partikelhuvud rengörs. Analoga utgångar och flöden kalibreras och batteriet kontrolleras. Pumpen kontrolleras och renoveras vid behov. 17

18 Tabell 4. Tillsynsfrekvens för partikelinstrumenten. Kontroll Intervall Filterbelastning TEOM 1400 AB Kontrolleras minst varannan vecka; filtret byts innan belastningen når 80 procent TEOM 1405 DF Kontrolleras minst varannan vecka; filtret byts innan belastningen når 80 procent Filter vid kylarna - Byts varje månad Partikelhuvud Inline-filter Rengörs var tredje månad i gatunivå; var sjätte månad för takstation Byts var sjätte månad; detta inkluderar läckagetest Rengörs var sjätte månad för takstation Byts var sjätte månad; detta inkluderar läckagetest Service Utförs varje år Utförs varje år NOx-instrumenten För NOx-instrumenten följer vi anvisningarna i standarden för mätning av NO och NO 2 med kemiluminescens 10 samt tillverkarens manualer. NOx-instrumentet på Femman (Teledyne T200) kalibreras med en internationellt spårbar gas (Air Liquides DIAMOND mixture) med en analystolerans på 2 procent. Gaserna som används vid de övriga mätstationerna är av icke spårbar typ (Air Liquides CRYSTAL mixture) och har en analystolerans på 5 procent. Vid inköp av en ny NOx-flaska testas denna alltid i Teledyne-instrumentet på Femman innan den transporteras till den aktuella mätstationen. Den koncentration som uppmäts i Teledyne används därefter som referenskoncentration när de andra instrumenten spancheckas och kalibreras. På så sätt kan vi alltid få en spårbarhet genom hela kedjan. Var tredje månad kontrolleras driften hos de icke-spårbara gaserna med hjälp av en liten flaska spårbar gas som testas i Teledyne-instrumentet. En sammanställning över tillsyns- och kalibreringsfrekvensen för NOxinstrumenten redovisas i tabell 5. Instrumenten noll- och spancheckas varannan vecka och kalibreras när den uppmätta koncentrationen skiljer mer än 5 procent från referenskoncentrationen, eller minst var tredje månad. Sample- och inletfilter byts minst en gång i månaden. Göteborgs Stad har serviceavtal med Alfakomp, Hugo Tillqvist och Instrumatic, vilket innebär att instrumenten skickas in på service hos leverantören en gång per år. Servicetid är cirka två veckor. 18

19 Tabell 5. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för NOx-instrumenten. Kontroll Intervall EcoPhysics CLD 700 AL Thermo Scientific 42i Teledyne T200 Noll- och spancheck Utförs varannan vecka Utförs varannan vecka Utförs varannan vecka Manuell kalibrering Utförs minst var tredje månad eller vid > 5 procent avvikelse Utförs minst var tredje månad eller vid > 5 procent avvikelse Utförs minst var tredje månad eller vid > 5 procent avvikelse Sample-filter Byts varje månad Byts varje månad Byts varje månad Inlet-filter Byts varje månad Byts varje månad Byts varje månad Externt dry air-filter samt internt main- och prefilter Tryck mätpunkter Byts var sjätte månad Kontrolleras varannan vecka Flöde Kontrolleras varannan vecka Kontrolleras varannan vecka Kontrolleras varannan vecka Konvertereffektivitet Kontrolleras vid årlig service Kontrolleras vid årlig service Kontrolleras vid årlig service Slangar Byts varje år Byts varje år Byts varje år Service Utförs varje år Utförs varje år Utförs varje år CO-instrumentet För CO- instrumentet följs anvisningarna i standarden för mätning av kolmonoxid med icke-dispersiv infraröd spektroskopi 13 samt tillverkarens manualer. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för instrumentet redovisas i tabell 6. Nolloch spancheck sker en gång i månaden, då även filter byts. Spankoncentrationen som används är vanligtvis 5 ppb. Instrumentet servas vid behov av Sick. Tabell 6. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för CO-instrumentet. Kontroll Intervall Noll- och spancheck Manuell kalibrering Sample-filter Slangar Service Utförs varannan vecka Utförs minst var tredje månad eller vid > 5 procent avvikelse Byts varje månad Byts varje år Utförs vid behov 19

20 O 3 -intrumentet För O 3 -instrumentet följs anvisningarna i standarden för mätning av ozon med ultraviolett fotometri 12 samt tillverkarens manualer. I tabell 7 sammanfattas tillsyns- och kalibreringsfrekvensen för instrumentet. Noll- och spancheck utförs var tredje månad av miljöförvaltningens medarbetare. Instrumentet kalibreras var tredje månad av IVL och årlig service utförs av Hugo Tillqvist. Tabell 7. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för O 3 -instrumentet. Kontroll Intervall Noll- och spancheck Manuell kalibrering Slangar Service Utförs var tredje månad Utförs var tredje månad Byts varje år Utförs varje år SO 2 -instrumentet För SO 2 -instrumentet följs anvisningarna i standarden för mätning av svaveldioxid med ultraviolett fluorescens 11 samt tillverkarens manualer. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för SO 2 -instrumentet redovisas i tabell 8. Instrumentet noll- och spancheckas en gång i månaden och då används vanligtvis en span-koncentration på 80 ppb. Filter byts vid varje kontroll. SO 2 - instrumentet ses över av Hugo Tillqvist en gång per år. Tabell 8. Tillsyns- och kalibreringsfrekvens för SO 2 -instrumenten. Kontroll Intervall Noll- och spancheck Manuell kalibrering Sample-filter Byte av slangar Service Utförs varje månad Utförs minst var tredje månad eller vid > 5 procent avvikelse Byts varje månad Byts varje år Utförs varje år DOAS-instrumentet Eftersom DOAS-tekniken bygger på mätning över en lång sträcka kan kalibrering inte ske på samma sätt som för instrument för punktmätningar. Miljöförvaltningen kan därför inte själva kalibrera instrumentet enligt konventionella metoder. Tillsyn av miljöförvaltningens DOAS görs regelbundet av leverantören Opsis, vilka också utför service på instrumentet varje år. 20

21 Kvalitetsmål Datafångst Datafångst är förhållandet mellan den tid då instrumentet har gett tillförlitliga data och den totala tiden för vilken mätning ska ske. På grund av problem med datainsamlingssystemet så är inte siffrorna för datafångsten 2015 färdiga vid rapportens sammanställande. Miljöförvaltningen eftersträvar självklart så god datafångst som möjligt. Tidstäckning Tidstäckning anger procentandelen av den totala tid under året då mätning görs av en viss förorening. Vid de stationära stationerna mäts samtliga parametrar kontinuerligt och tidstäckningen blir därmed 100 procent. Mobil 1 och 3 stod på samma mätplats under hela 2015, vilket gör att tidtäckningen blir 100 procent även där. Mobil 2 flyttades tre gånger under året. Uppehållen i mätningarna under flyttarna har gett en tidstäckning på strax under 100 procent. Mätosäkerhet TEOM Vi beräknar inte själva mätosäkerheten för våra partikelinstrument. Naturvårdsverket bedömer dock att de instrument vi använder uppfyller kraven på 25 procent mätosäkerhet som anges i bilaga 1 till NFS 2013:11 1. Kemiluminiscens Mätosäkerheten för kemiluminiscensinstrumenten har beräknats med hjälp av Excel-dokumentet "mätosäkerhet baserat på typtestning" som tagits fram av Referenslaboratoret 3. Beräkningarna baseras på Naturvårdsverkets utvärdering av en mätprocedurs lämplighet genom att jämföra med en krävd mätosäkerhet 15. Resultaten presenteras i tabell 9. Tabell 9. Mätosäkerhet för respektive instrument. Mätstation Instrument Osäkerhet på stationen för timmedelvärdet Osäkerhet på stationen för årsmedelvärdet Femman Teledyne T200 10,7 % 8,5 % Gårda Thermo Scientific 42i 10,5 % 9,6 % Haga Thermo Scientific 42i 10,4 % 9,6 % Mobil 1 Eco Physics 7 11,6 % 9,4 % Mobil 2 Eco Physics 6 9,9 % 9,4 % Mobil 3 Thermo Scientific 42i 9,8 % 9,6 % 21

22 Enligt bilaga 1 i NFS 2013:11 1 ska den utökade mätosäkerheten för de presenterade mätvärdena vara högst 15 procent för kvävedioxid. Samtliga kemiluminiscensinstrument klarade alltså kvalitetsmålet för Instrument för mätning av SO 2, O 3 och CO Eftersom våra svaveldioxid-, ozon- och kolmonoxidinstrument inte är godkända av Naturvårdsverket har inga osäkerhetsberäkningar gjorts för dessa. DOAS För DOAS-instrumenten används leverantörens egna beräkningar av mätosäkerheten hos ett Opsis-mätsystem för utomhusluft. Resultaten presenteras i tabell 10. För NO 2 och SO 2 accepteras en utvidgad mätosäkerhet på 15 procent enligt bilaga 1 i NFS 2013:11 1. För O 3 finns inget sådant mål formulerat. Samtliga kvalitetsmål klaras. Tabell 10. Osäkerheter för respektive DOAS-instrument och parameter. Mätstation Parameter Utvidgad mätosäkerhet (% av mätområdet) Kvalitetsmål (% av mätområdet) Mölndal 1 NO 2 3,1 % 15 % Mölndal 1 O 3 4,6 % - Mölndal 1 SO 2 3,8 % 15 % Mölndal 2 NO 2 3,3 % 15 % Mölndal 2 O 3 4,9 % - Mölndal 2 SO 2 3,8 % 15 % Rutiner för hantering av mätdata För att behålla kontinuiteten i datagranskning utförs den en gång per månad av en och samma person. Detta sker i samband med månadsrapporten om luftkvaliteten i Göteborgsområdet som sedan publiceras på Göteborgs Stads hemsida ( Validering av DOAS-data För validering av mätdata från DOAS-instrumenten använder vi ett program utvecklat av Opsis 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 resterande datavärden. Både rådata och validerad data sparas i databasen. Denna typ av behandling av mätdata bygger 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. Miljöförvaltningen har en person som arbetar månadsvis med granskningen av DOAS-data. 22

23 Validering av övriga data Innan eventuell korrigering granskas mätdata i ett Excel-dokument som är uppbyggt för månadsrapporterna. En ny fil skapas varje månad och där finns sammanfattande data för varje timme, station och parameter om antal mätvärden, medelvärde, minimumvärde, maximumvärde, och de percentiler vi använder oss av. Dessa kontrolleras för att se om det finns några orimligt höga värden eller om det finns höga negativa värden som ligger under detektionsgränsen. Om sådana värden förekommer kontrolleras data även för timvärden i ett diagramblad. När rimligheten av kurvor/värden bedöms, beaktas placeringen av stationen. Exempelvis är en kvävedioxidhalt på 200 µg/m 3 på Gårda är inte orimlig under vissa årstider, men är sannolikt orimlig vid en bakgrundsstation. Kurvorna för varje parameter med hänsyn till stationens placering bör stämma ungefär med vad som förväntas. Negativa värden 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 till exempel kalibrering eller vid byte av TEOM-filter rensas bort från rådatabasen. I övrigt lämnas rådatabasen orörd. Efter kalibrering görs en linjär korrigering för föregående månad om avvikelsen mellan NO- och NOx-värden är mer än 5 procent av de värden som vi använder som referensgas. Skriftliga instruktioner om hur denna korrigering går till finns i miljöförvaltningens rutiner. 23

24 Referenser 1. Naturvårdsverkets författningssamling NFS 2013:11; Naturvårdsverkets föreskrifter om kontroll av luftkvalitet [länk] 2. Luftguiden 2014:1 - Handbok om miljökvalitetsnormer för utomhusluft; Naturvårdsverket [länk] 3. Referenslaboratoriet för tätortsluftsmätningar; Institutionen för miljövetenskap och analytisk kemi vid Stockholms universitet, på uppdrag av Naturvårdsverket [länk] 4. Ren regionluft Program för samordnad kontroll; Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen [länk] 5. Åtgärdsprogram för miljökvalitetsnormen för kvävedioxid i Göteborgsregionen; Länsstyrelsen i Västra Götalands län [länk] 6. Beräknade partikelhalter för år 2010 vid utvalda gatu- och vägavsnitt i Göteborgsregionen; SMHI Norrköping på uppdrag av Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen [länk] 7. Analys av PM10-filter från gaturumsmätningar i Alingsås avseende polyaromatiska kolväten samt metallerna arsenik, bly, kadmium och nickel; IVL Svenska Miljöinstitutet, på uppdrag av Luftvårdsprogrammet i Göteborgsregionen [länk] 8. SS-EN 12341:2014 Utomhusluft - Standardmetod för gravimetrisk bestämning av masskoncentrationen av PM 10 - eller PM 2.5 -fraktionen av svävande stoft i luft 9. Volatile Correction Method; King's College London, on behalf of the UK Department for Environment, Food & Rural Affairs and the Devolved Administration [länk] 10. SS-EN 14211:2012 Utomhusluft - Standardmetod för mätning av koncentrationer av kvävedioxid och kvävemonoxid med kemiluminicens 11. SS-EN 14212:2012 Utomhusluft Standardmetod för mätning av koncentrationen av svaveldioxid med ultraviolett fluorescens 12. SS-EN 14625:2012 Utomhusluft - Standardmetod för mätning av koncentrationen av ozon med ultraviolett fotometri 13. SS-EN 14626:2012 Utomhusluft Standardmetod för mätning av koncentrationen av kolmonoxid med icke-dispersiv infraröd spektroskopi 14. SIMAIR - verktyg för luftkvalitet; SMHI Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut [länk] 24

25 15. SS-EN ISO 14956:2002 Luftkvalitet Utvärdering av en mätprocedurs lämplighet genom att jämföra med en krävd mätosäkerhet 25

26