Utredning angående havssaltsandelen av PM 10 på bakgrundsstationen Råö

Transkript

1 RAPPORT Utredning angående havssaltsandelen av PM 1 på bakgrundsstationen Råö För Naturvårdsverket Martin Ferm Karin Persson Karin Sjöberg Kjell Peterson U 2156 Box 216, SE-1 31 Stockholm Box 532, SE-4 14 Göteborg Valhallavägen 81, Stockholm Aschebergsgatan 44, Göteborg Tel: +46 () Tel: +46 () Fax: +46() Fax: + 46 ()

2 Innehållsförteckning 1 Inledning och bakgrund Utförande Resultat PM1-halter PM2.5-halter Regional spridning av saltpartiklar Slutsatser Referenser...1

3 1 Inledning och bakgrund Enligt ett EU direktiv (och svensk miljökvalitetsnorm) ska PM 1 -halten inte överskrida 4 µg m -3 som årsmedelvärde och 5 µg m -3 som 9 %-il. Om den gör det måste åtgärder vidtagas för att minska halterna. Den regionala bakgrundshalten av PM 1 är mycket hög i förhållande till halterna i svenska tätorter. Detta gäller även flera andra länder. Man har diskuterat om havssaltsandelen av PM 1 -fraktionen verkligen utgör en hälsorisk eller om den borde subtraheras från PM 1 -halten. Av dessa skäl är det viktigt för Sverige, och speciellt för svenska västkusten, att mäta den regionala bakgrunden av PM 1 samt dess havssaltsandel. Även inom EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) vill man mäta PM 1 på bakgrundsstationer. I framtiden vill EU även begränsa PM 2,5 -halterna. Eftersom denna fraktion har en större förmåga att transporteras över längre sträckor än vad PM 1 har, så kommer sannolikt bakgrundshalterna att ha en ännu större betydelse i Sverige. Det finns idag (26) ingen rutinmässig övervakning av PM 1 -halten i bakgrundsluft som kan användas för Västra Götaland. Närmaste bakgrundsstation är Vavihill i Skåne och den ligger för långt ifrån exempelvis Göteborg för att kunna fungera som bakgrundsstation. Inom ramen för den nationella miljöövervakningen, finansierad av Miljöövervakningsenheten vid Naturvårdsverket genomförde IVL Svenska Miljöinstitutet under 26 mätningar av PM 1 samt studerade havssaltsandelen inför en etablering av PM-mätningar vid EMEP-stationen Råö. 2 Utförande PM 1 - och PM 2,5 -halterna mättes med IVLs filterprovtagare (Ferm m.fl. 21) på Råö ( ,76 N, ,5 E), ca 1 m norr om öppet hav och en plats 2 km inåt landet ca 75 m norr om öppet hav ( ,73 N, ,55 E), Justegården, se Figur 1 och Figur 2. Båda stationerna ligger långt från trafikerade vägar, ca 4 km söder om Göteborg. Figur 1 Karta som visar placeringen av de bägge stationerna. 2

4 Figur 2 Foton från Råö (vänster) och Justegården (höger). Prover togs som kalenderdygnsmedelvärden från 23 augusti till 12 november filter valdes ut för kemisk analys. De delades på mitten och ena halvan lakades i vatten. Laklösningen analyserades med avseende på natrium, kalcium och magnesium med jonkromatografi. Havssaltsbidraget till PM 1 -halten beräknades ur natriumkoncentrationen på PM 1 -fraktionen i luften dividerat med 3,4 %, se Tabell 1. Tabell 1 Havssaltets sammansättning. jon mg/l andel Na % Mg % Cl % 2- SO % Ca % K % Br % - HCO % Sr % Br % Totalt % Timmedelvärden av vindhastighet och riktning har hämtats från Miljöförvaltningen i Göteborgs hemsida ( Masten i Järnbrott på 56 m höjd valdes som mätplats för att representera Råö. Dygnsmedelvärden av vindhastighet och riktning har beräknats som vektormedelvärden. 3

5 3 Resultat 3.1 PM 1 -halter PM 1 -halterna på Råö och Justegården när data finns för båda stationerna samtidigt visas i Figur 3. Medelhalterna under perioden var 2,2 µg m -3 på Råö och 16,3 µg m -3 på Justegården. PM1 µg m Råö Justegården Figur 3 PM 1 -halterna vid Råö och Justegården. Havssaltsbidraget (beräknad ur Na + koncentrationen på PM 1 dividerat med 3,4 %) följde medelvindhastigheten ganska väl, se Figur 4. För att se om depositionen eller nedtransporten från övre luftlager ändrar sig med vindhastigheten plottades kvoten mellan havssaltsbidragen på Justegården och Råö mot medelvindhastigheten, se Figur 5. Det verkar dock som om förhållandet mellan halten havssalt i PM 1 -fraktionerna på Råö och Justegården är oberoende av vindhastigheten. Havssaltsbidragen på Råö och Justegården jämförs med varandra i Figur 6. Havssaltsbidraget var alltid mindre inåt landet utom vid tre tillfällen när halterna var mycket låga på båda stationerna. Medelhalten var 6,4 µg m -3 på Råö och 4,3 på Justegården. Mest salt kom naturligtvis när det blåste från havet. Detta åskådliggörs i Figur 7, där havssaltsbidraget är avsatt som funktion av medelvindriktningen. Störst skillnad erhölls vid västvind. PM 1 utan havssaltsdelen för de bägge stationerna visas i Figur 8. Här är skillnaderna mellan de bägge stationerna inte särskilt stor. Även här är halten lägre längre vid Justegården. Medelhalterna är även sammanställda i Tabell 2. Där ser man tydligt att havssaltskomponenterna avtar snabbare med avståndet än övriga PM 1 - partiklar. Det tyder på att medelstorleken (egentligen fallhastigheten) är större för havssaltsandelen än för övriga PM 1 -partiklar. 4

6 havssalt µg m Råö havssalt vindhastighet vindhastighet m s Figur 4 Havssaltskoncentrationen av PM 1 -fraktionen (µg m -3 ) och vindhastigheten (m s -1 ) vid Råö. havssaltskvot Justegården/Råö 1% 8% 6% 4% 2% % vindhastighet m s -1 Figur 5 Kvoten mellan havssaltsbidragen på Justegården och Råö som funktion av medelvindhastigheten. 5

7 25 2 Råö havssalt Justegården havssalt µg m Figur 6 Havsaltsbidraget av PM 1 -fraktionen (µg m -3 ) på Råö och Justegården. havssaltsbidrag µg m Råö havssalt Justegården havssalt N 9 Ö 18 S 27 V 36 N vindriktning º Figur 7 Havssaltsbidraget till PM 1 -halten som funktion av medelvindriktningen under dygnet. 6

8 PM1 µg m Råö utan salt Justegården utan salt Figur 8 PM 1 -halten utan havssaltsdel (µg m -3 ) på Råö och Justegården. Tabell 2 Medelhalter av PM 1 under de dygn som saltanalys utförts med saltdelen subtraherad, natrium-, kalcium- och magnesiumhalterna samt den totala PM 1 -halten på Justegården och Råö samt kvoterna mellan dessa. PM 1 utan salt Na + Ca 2+ Mg 2+ totalt PM 1 Justegården (µg m -3 ) Råö (µg m -3 ) Justegården/Råö 89% 66% 71% 61% 82% 3.2 PM 2.5 -halter Även PM 2,5 -halten mättes på Råö under november-december 26, se Tabell 3. PM 2,5 - halten var i genomsnitt ca 4 % av PM 1 -halten. Tabell 3 Halten PM 2,5 och PM 1 på Råö (µg m -3 ). Start Stopp PM 2,5 PM

9 4 Regional spridning av saltpartiklar År 23 mättes PM 1 på Råö under en kortare period. Några filter valdes ut och analyserades med avseende på saltkomponenter. PM 1 mättes samtidigt på andra platser i Västsverige. Filter från Borås och Mariestad valdes också ut och saltkomponenterna mättes. Om man jämför med saltsammansättningen i havet så verkar det finnas lite natrium av annat ursprung än havet. Havssaltsmängden beräknades därför ur magnesiumkoncentrationen dividerat med 3,9 %. Resultaten visas i Figur 9. havssalt µg m Råö Borås Mariestad gata Mariestad bakgrund Figur 9 Havssaltsandelen av PM 1 under mätperioden. Som framgår av figuren var det en saltepisod mellan den 15 och 19 januari. Vinddata hämtades som tidigare från Miljöförvaltningen i Göteborgs hemsida, masten i Järnbrott (södra Göteborg). Vindriktning och vindhastighet visas i Figur 1. Om man jämför Figur 9 med Figur 1 så ser man att det var hög vindstyrka i kombination med sydlig till västlig vind under saltepisoden. 8

10 1 vindhastighet 36 vindhastighet m/s vindriktning vindriktning º Figur 1 Vindhastighet och vindriktning (Järnbrott i Göteborg) under mätperioderna i januari och februari 23. I Figur 11 visas PM 1 -halt med havssaltsandelen subtraherad. Som synes skiljer inte halterna särskilt mycket mellan gaturum i tätorter och urban eller regional bakgrund. Bakgrundshalten är således mycket betydelsefull i Västsverige. PM1 utan havssalt µg m Råö Borås Mariestad gata Mariestad bakgrund Figur 11 PM 1 halt med havssaltsandelen subtraherad. 9

11 5 Slutsatser Havssaltskoncentrationen var 2,2 µg m -3 högre i PM 1 -fraktionen på Råö än på Justegården och PM 1 -halten utan havssalt var 1,7 µg m -3 högre på Råö än på Justegården i de prov som valts ut för katjonanalys. Halten av PM 1 (utan havssalt) på Råö är i nivå med halterna i mindre tätorter i västra Sverige, se exempelvis Figur 11. Det finns dessutom en möjlighet att inkludera analys av baskatjoner (K +, Mg 2+ och Ca 2+ ) på filterpack-prov vilka provtas dygnsvis på Råö. Analys av baskatjoner förordas av EMEP och mäts i Sverige endast på hög höjd i den svenska fjällvärlden. Salthalten på filterpack är något högre än på PM 1 (Ferm m. fl. 26) men är en fraktion som modellerarna inom EMEP föredrar vid mätning av baskatjoner i luft eftersom man då får med en större del av luftens saltinnehåll. Ur hälsosynpunkt är PM 2,5 ännu intressantare än PM 1. PM 2,5 är en del av PM 1 som har ännu större förmåga att kunna transporteras långa sträckor. Bakgrundsandelen i västsvenska städer kommer att vara ännu större för PM 2,5 än för PM 1. PM 2,5 -fraktionen innehåller dessutom mindre salt än PM 1 -fraktionen. Stationens placering på Råö eller Justegården kommer då att ha ännu mindre betydelse för saltpåslagets inverkan. För långdistanstransport (PM 2,5 ) är en kuststation extra viktig. Vid val av plats för en bakgrundsstation i Västsverige, som ju får mycket partiklar från kontinenten så har Råö många fördelar. Stationen ligger i ett inhägnat område och det finns inga trafikerade vägar i närheten. Det finns inga stationära källor efter Danmark i den dominerande vindriktningen (sydväst). Dessutom har stationen långa mätserier av andra luftföroreningskomponenter. Exempelvis görs analyser av partiklar uppmätta med filterpack-teknik (sulfat, ammonium, nitrat) kontinuerligt på dygnsbasis sedan På samma plats finns även mätningar av andra föroreningar i luft. Föroreningsepisoder har studerats här sedan början av 197-talet och stationen är internationellt välkänd. 6 Referenser Ferm M., Gudmundsson A. and Persson K. (21) Measurements of PM 1 and PM 2.5 within the Swedish urban network. Proc. from NOSA Aerosol Symposium Lund, Sweden 8-9 November 21. Ferm M., Makkonen U., Hanssen J. E. and Ellermann T. (26) Final report from NMR project "Test of a filter pack combined with a PM1 inlet". IVL report B