Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg vintern 2003/04

Transkript

1 U983 För Göteborgsregionens Luftvårdsprogram Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg vintern 2003/04 Göteborg IVL Svenska Miljöinstitutet AB Annika Svensson Karin Persson

2 Organisation/Organization IVL Svenska Miljöinstitutet AB IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd. Adress/address Box Göteborg Telefonnr/Telephone Rapportförfattare/author Annika Svensson Karin Persson RAPPORTSAMMANFATTNING Report Summary Projekt titel/project title Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg Uppdragsgivare/Client Göteborgsregionens luftvårdsprogram c/o Miljöförvaltningen Plan och Trafikavd Göteborg Rapportens titel och undertitel/title and subtitle of the report Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg vintern 2003/04 Sammanfattning/Summary På uppdrag av Göteborgsregionens luftvårdsprogram har IVL genomfört mätningar av lättflyktiga kolväten i ett gaturum vid Sprängkullsgatan i Göteborg under vinterhalvåret 2003/04. Nyckelord samt ev. anknytning till geografiskt område eller näringsgren/keywords gaturumsmätning, lättflyktiga kolväten, VOC, bensen, toluen, xylen, miljökvalitetsnorm Bibliografiska uppgifter/bibliographic data Arkivnr U983

3 Sammanfattning På uppdrag av Göteborgsregionens Luftvårdsprogram har IVL genomfört mätningar av lättflyktiga kolväten (VOC) i ett gaturum vid Sprängkullsgatan i centrala Göteborg under vinterhalvåret 2003/04. Mätningarna är en uppföljning av tidigare mätningar vinterhalvåren 1997/ /03 vid samma mätplats. Vinterhalvårsmedelvärdena för bensen, toluen och summa xylen var lägre under vintern 2003/04 jämfört med de tidigare sex vinterhalvåren som mätningar av VOC genomförts på Sprängkullsgatan. Medelvärdet för bensen var 3,6 µg/m 3, för toluen 13 µg/m 3 och för summa xylen drygt 10 µg/m 3. Halterna av övriga komponenter var lägre eller på jämförbar nivå med tidigare års mätningar, undantaget nonan som har ökat sedan 1997/98. Miljökvalitetsnormen för bensen baseras på årsmedelvärde. För att kunna jämföra uppmätta halter av bensen på Sprängkullsgatan har ett årsmedelvärde uppskattats utifrån uppmätta halter under vintern 2003/04. Uppskattningarna gav ett årsmedel på knappt 3 µg/m 3, vilket är lägre än miljökvalitetsnormen på 5 µg/m 3.

4

5 Innehållsförteckning 1. BAKGRUND MÄTMETOD MÄTPLATS RESULTAT DATATILLGÄNGLIGHET VÄDER VECKOMEDELVÄRDEN VINTERHALVÅRSMEDELVÄRDEN FÖRHÅLLANDEN MELLAN VOC-KOMPONENTER JÄMFÖRELSER MED MILJÖKVALITETSNORMER OCH MILJÖMÅL MILJÖKVALITETSNORMER OCH MILJÖMÅL JÄMFÖRELSER MED MÄTRESULTAT REFERENSLISTA BILAGA 1 Metodbeskrivning BILAGA 2 Veckomedelvärden från Sprängkullsgatan vintern 2003/04

6

7 1. Bakgrund Den 1 januari 1999 trädde miljöbalken i kraft och därmed introducerades ett nytt verktyg i det svenska miljöarbetet. Miljökvalitetsnormer (MKN) avseende luftkvalitet har fastställts inom svensk lagstiftning med avsikten att skydda människors hälsa. I förordningen 2001:527 ( med ändringar 2003:112 och 2003:432) om miljökvalitetsnormer för utomhusluft ingår en norm för bensen. Enligt MKN skall alla kommuner kunna redovisa luftkvalitetssituationerna med avseende på de komponenter som ingår. För att reglera om luftkvaliteten ska övervakas med hjälp av mätningar och/eller beräkningar har utvärderingströsklar införts. För storstäder som Göteborg, med fler än invånare, är dock mätningar tvingande. Miljökvalitetsnormerna för omgivningsluft skall vara uppfyllda för utomhusluft i miljöer där människor vistas, med undantag av arbetsplatser samt väg- och tunnelbanetunnlar. Mätningar av luftföroreningar i gaturum har härmed blivit ännu viktigare för landets kommuner eftersom högst halter, och därmed störst risk för överskridande av gränsvärden, vanligen förekommer i gaturum. Inom det nationella miljömålet "Frisk Luft" finns också ett mer långsiktigt delmål för bensen (Regeringsprop. 2000/01:130). Göteborgsregionens luftvårdsprogram har gett IVL Svenska Miljöinstitutet i uppdrag att mäta halten av lättflyktiga kolväten (VOC) vid Sprängkullsgatan i Göteborg. Dessa mätningar har pågått sedan vinterhalvår 1997/98. För att kunna identifiera ett av de ur luftkvalitetshänseende mest belastade gaturummen föregicks mätningarna av en kartläggning av VOC-halterna i en rad hårt luftföroreningsbelastade gaturum i Göteborg (Persson, K., 1997). I denna rapport redovisas mätningarna för vinterhalvår 2003/04. Jämförelse görs med tidigare års mätningar och med MKN och miljömål. Tidigare år har halterna även jämförts med halter i urban bakgrund på Kungsportsplatsen. Dessa mätningar avslutades dock efter vinterhalvåret 2001/ Mätmetod Mätningarna sker veckovis med diffusionsprovtagning, s.k. passiv provtagning, och veckomedelvärde för åtta olika VOC-komponenter (bensen, toluen, oktan, butylacetat, etylbensen, m+p-xylen, o-xylen och nonan) erhålles. Metoden bygger på gasers naturliga rörelser i luft genom molekylär diffusion. En utförlig beskrivning ges i Bilaga 1. VOC-provtagaren består av ett rör i rostfritt stål som är fyllt med ett adsorptionsmaterial (Tenax - TA) på vilket kolväten adsorberas. Provtagningsflödet bestäms av sträckan mellan inloppet på röret och adsorbenten. Efter exponering försluts provtagaren och skickas tillbaka till IVL:s laboratorium för analys på gaskromatograf. Analysen av VOC är ackrediterad av SWEDAC (Styrelsen för teknisk ackreditering). 1

8 3. Mätplats Mätningarna har utförts i gaturum på Sprängkullsgatan. Utmärkande för mätplatsen är att det i närområdet dagligen vistas många människor t.ex. på trottoarer, i bostäder, på kontor och i skolor. Mätsonden är placerad 2,5 meter över marken på en kombinerad cykel/gångbana och cirka 2,5 meter från en husfasad. Från sonden är det cirka 2 meter till en dubbelriktad gata med två filer i varje riktning. En mindre korsning (Sprängkullsgatan - Parkgatan) är belägen cirka 100 meter från mätpunkten och ytterligare ca 30 meter bort finns en större korsning (Södra Allégatan - Sprängkullsgatan), se Figur 1. Sprängkullsgatan trafikeras dagligen av cirka fordon och andelen tung trafik är cirka 20%. Mätpunkten uppfyller de krav på mätplatsens placering som ställs i Naturvårdsverkets föreskrifter om mätmetoder (NFS 2000:12) samt i EUs direktiv (2000/69/EC). Figur 1 Mätsondens placering på Sprängkullsgatan. Kartan är hämtad från 2

9 4. Resultat 4.1. Datatillgänglighet Vinterhalvårsmätningarna påbörjades vecka 41 (6 oktober, 2003) och avslutades vecka 14 (4 april, 2004), d.v.s. totalt 26 veckor. Mätdatatillgängligheten var 96% under perioden, då resultaten från vecka 48 bortföll p.g.a. instrumentfel Väder Temperaturen under mätningarnas första månad, oktober 2003, var periodvis kallare än normalt för årstiden. I slutet av månaden bröts dock kylan när sydvästliga vindar förde in mild och fuktig luft över hela landet. November var solfattig och mild med högre medeltemperatur än oktober på flertalet mätstationer i södra Sverige. Även vädret i december var övervägande milt med en intensiv lågtrycksaktivitet. Den 21 december medförde ett lågtryck snö, regn och stormvindar över Sydsverige. På julafton drog ännu ett oväder upp mild luft och stora nederbördsmängder i form av regn över Västra Götaland. Januari 2004 inledde året med temperaturer som var kallare än normalt i hela Götaland. Under månadens två sista dygn drabbades Västra Götaland av kraftiga nederbördsmängder i form av blötsnö. Vintervädret i februari var typiskt för perioden med omväxlande milda och kalla perioder. Månaden var som helhet något varmare än normalt. Även mars var mild med normala nederbördsmängder för månaden. I Göteborg var temperaturen den 31 mars 17,4 ºC, vilket är den högsta marstemperaturen på 110 år, (SMHI, Väder och Vatten 2003 och 2004). Månadsmedel av temperatur och nederbördsmängder under perioden redovisas i Tabell 1. Tabell 1 Temperatur och nederbördsmängd i Göteborg under oktober mars Månad Medeltemperatur (º C) Normal-temperatur (º C) Nederbörd (mm) Normal nederbördsmängd oktober november december januari februari (mm) mars

10 4.3. Veckomedelvärden Veckomedelvärden för samtliga parametrar från mätningarna på Sprängkullsgatan under vinterhalvåret 2003/04 finns redovisade i Bilaga 2. Halterna av bensen, toluen samt summa xylen (m-, p- och o-xylen) visas även i Figur 2. Veckomedelhalterna för bensen varierade mellan 2-6 µg/m 3 under vinterhalvåret, medan toluen och summa xylen varierade mellan 8-21 µg/m 3 respektive 4-17 µg/m 3. Variationerna mellan veckomedelvärdena är likartad för samtliga tre parametrar, se Figur bensen (µg/m 3 ) toluen, M+P+O-xylen (µg/m 3 ) (vecka) BENSEN TOLUEN M+P+O - xylen 0 Figur 2 Veckohalter av bensen, toluen och M-, P- och O-xylen (µg/m 3 ) från mätningarna på Sprängkullsgatan vinterhalvåret 2003/ Vinterhalvårsmedelvärden Halterna på Sprängkullsgatan var under vinterhalvåret 2003/04 generellt lägre eller på jämförbar nivå med halterna under de tidigare sex vinterhalvåren (se Tabell 2). Undantaget är nonan, där halterna har ökat sedan mätningarna började vintern 1997/98. Haltminskningen av bensen, toluen och xylen har varit ca 60-70% sedan första vinterhalvårets mätningar (1997/98). Den stora haltminskningen av bensen under sjuårsperioden kan till stor del förklaras av minskade bensenemissioner från vägtrafiken till följd av en ökad andel katalysatorförsedda bilar och minskat benseninnehåll i bensin. Jämfört med vinterhalvåret 2002/03 har halterna av bensen, toluen, oktan, etylbensen och xylen minskat. Vinterhalvårsmedelvärdet av butylacetat och nonan var samma som året innan. Vinterhalvårsmedelvärdet av bensen minskade med knappt 40%, 4

11 medan toluen och xylen minskade med 20-25%. Klimatet under vintern 2003/04 var förhållandevis milt med medeltemperaturer över det normala under november, december, februari och mars, se Tabell 1. Den relativt milda vintern kan ha bidragit till de lägre halterna genom t.ex. färre inversionstillfällen, mindre förbränning och färre kallstarter av bilmotorer. Tabell 2 Vinterhalvårsmedelvärden av VOC (µg/m 3 ) vid Sprängkullsgatan. Bensen Toluen Oktan Butyl- Etyl- m, p- o- acetat bensen xylen xylen Nonan 03/04*** < /03** < /02* < / < / < / / * mätperiod v ** mätperiod v *** mätperiod v övriga års mätningar v Förhållanden mellan VOC-komponenter Kvoterna mellan toluen/bensen samt xylen/bensen ger en viss indikation om vilka källorna till de uppmätta halterna av VOC kan vara. Vägtrafiken är den klart dominerande källan till VOC-halterna i centrala Göteborg. Kvoterna varierar mellan olika tätorter och beror främst på fordonsparkens sammansättning, bränsletyp, körsätt, frekvensen kallstarter, andelen katalysatorbilar och deras effektivitet. Andelen bensen jämfört med toluen och xylen är även beroende av meteorologiska förhållanden. Bensen är stabilare i atmosfären än vad toluen och xylen är, vilket medför att kvoterna mellan toluen/bensen samt xylen/bensen generellt är lägre i bakgrundsluft 1 jämfört med luften nära källorna, som t.ex. i ett gaturum. Detta innebär att under år med goda omblandningsförhållanden kan inblandning av bakgrundsluft ge lägre kvoter jämfört med år med sämre omblandning. 1 Halter på långt avstånd från utsläppskällor. 5

12 I Tabell 3 presenteras kvoterna mellan toluen/bensen samt xylen/bensen för Sprängkullsgatan från vinterhalvåret 1997/98 till 2003/04 och den urbana bakgrundsstationen vid Kungsportsplatsen t.o.m. vinterhalvåret 2001/02. Kvoterna mellan toluen och bensen på Sprängkullsgatan var mellan 2,6-3,0 under vinterhalvåren 1997/98 till 2002/03. Under det sista vinterhalvåret, 2003/04, var kvoten 3,6. Vad gäller kvoterna för xylen och bensen har de varierat mellan 1,8-2,0 under de fem första mätperioderna. Under de senaste två vinterhalvåren har kvoterna varit högre, 2,4 respektive 2,8. Den procentuella minskningen av bensenhalterna har under sjuårsperioden varit något högre än minskningen av toluen och xylen, se Figur 3. Tidigare jämförelser mellan kvoterna i gaturum och urban bakgrund visar att kvoterna är högre i gaturummet än i den urbana bakgrunden. I den urbana bakgrunden sker en större inblandning av bakgrundsluft med högre andel bensen till följd av dess högre stabilitet i atmosfären jämfört med toluen och xylen. Tabell 3 Kvoterna mellan toluen och bensen samt xylen och bensen vid Sprängkullsgatan 1997/ /04 och Kungsportsplatsen 1997/ /02. SPRÄNGKULLSGATAN KUNGSPORTSPLATSEN toluen/bensen xylen/bensen toluen/bensen xylen/bensen 03/ / / / / / /

13 bensen (µg/m 3 ) /98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 vinterhalvår Bensen Toluen M, P, O-xylen toluen och M, P, O-xylen (µg/m 3 ) Figur 3 Medelhalter av bensen, toluen och M, P, O - xylen (µg/m 3 ) under vinterhalvåren 1997/ / Jämförelser med miljökvalitetsnormer och miljömål 5.1. Miljökvalitetsnormer och miljömål Miljökvalitetsnormer (MKN) avseende luftkvalitet har fastställts inom svensk lagstiftning med avsikten att skydda människors hälsa. I förordningen 2001:527 ( med ändringar 2003:112 och 2003:432) om miljökvalitetsnormer för utomhusluft ingår en norm för bensen på 5 µg/m 3 som årsmedelvärde. Halter högre än normen får ej förekomma från och med januari I MKN finns även s.k. toleransmarginaler med halter som kan tolereras för tiden fram till Om kontrollen av halter visar att värdet av MKN, med tillägg av toleransmarginalen, överskrids i en kommun ska kommunen underrätta Naturvårdsverket och berörd Länsstyrelse. Naturvårdsverket undersöker sedan behovet av att ett åtgärdsprogram upprättas enligt miljöbalken 5 kap. 5. Om Naturvårdsverket finner att ett åtgärdsprogram ska upprättas föreslår de till regeringen vem som ska upprätta åtgärdsprogrammet. Toleransmarginalen för bensen är under perioden 1/ / %, d.v.s. en halt på 10 µg/m 3. Den 1/ reduceras toleransmarginalen 7

14 till 90% och därefter var tolfte månad med lika stor årlig andel för att nå 0 %, d.v.s. 5 µg/m 3 den 1/ Enligt MKN skall alla kommuner kunna redovisa luftkvalitetssituationerna med avseende på de komponenter som ingår. För att reglera om luftkvaliteten ska övervakas med hjälp av mätningar och/eller beräkningar har utvärderingströsklar införts. Om tidigare mätningar visar att halterna överstiger den övre utvärderingströskeln (ÖUT) skall kontroll ske genom mätningar som kan kompletteras med beräkningar. Då halterna ligger mellan övre och nedre utvärderingströskeln (NUT) räcker det fortsättningsvis med en kombination av mätningar och modellberäkningar. För kommuner där halter i luft är lägre än den nedre utvärderingströskeln är det tillåtet att enbart använda modellberäkningar eller objektiv uppskattning. För storstäder som Göteborg, med fler än invånare, är mätningar dock tvingande. Inom det nationella miljömålet "Frisk Luft" finns ett långsiktigt delmål för cancerframkallande ämnen (Regeringsprop. 2000/01:130). Enligt delmålet ska halten av bensen inte överskrida 1 µg/m 3 som årsmedelvärde 2020 till skydd av människors hälsa Jämförelser med mätresultat För att kunna jämföra de uppmätta halterna med miljökvalitetsnormen för bensen bör vinterhalvårsmedelvärdet omräknas till ett årsmedelvärde. Med hjälp av IVL:s URBAN-modell (Persson, K., 1999) har ett årsmedelvärde för Sprängkullsgatan uppskattats utifrån haltkvoter mellan andra mätningar under vinter- och sommarhalvår. Uppskattningen gav ett årsmedelvärde på 2,9 µg/m 3. I Tabell 4 presenteras det uppskattade årsmedelvärdet för Sprängkullsgatan tillsammans med MKN och dess utvärderingströsklar samt det nationella miljömålet för bensen. I Figur 4 presenteras de uppmätta vinterhalvårsmedelvärdena för 1997/ /04 samt beräknade årsmedelvärden tillsammans med MKN, övre- respektive nedre utvärderingströskeln toleransnivån för samt miljömålet. Det uppskattade årsmedelvärdet för år 2003 är lägre än både MKN och den övre utvärderingströskeln. Som tidigare nämnts är dock mätningar tvingande för storstäder med fler än invånare. Årsmedelvärdet överskrider däremot den undre utvärderingströskeln samt miljömålet. 8

15 Tabell 4 Beräknat årsmedel av bensen, miljökvalitetsnormen och dess utvärderingtrösklar samt miljömål för bensen. Halt (µg/m 3 ) Beräknat årsmedel MKN (halten får ej förekomma efter december 2009) 5 Övre utvärderingströskel MKN 3.5 Nedre utvärderingströskel MKN 2 Miljömål (halten ska ej överskridas 2020) uppmätta vinterhalvårsmedelvärden 10 Tolerensnivå ug/m uppskattade årsmedelvärden 4 MKN ÖUT 2 NUT 0 Miljömål 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 03/04 Figur 4 Uppmätta vinterhalvårsmedelvärden samt uppskattade årsmedelvärden av bensen på Sprängkullsgatan under åren jämfört med MKN för bensen, dess utvärderingströsklar och toleransnivån för samt miljömålet för bensen. 9

16 6. Referenslista EU:s direktiv 2000/69/EC: Gränsvärden för bensen och kolmonoxid i luften. NFS 2000:12: Naturvårdsverkets föreskrifter om mätmetoder, beräkningsmodeller och redovisning av mätresultat för NO 2, SO 2 och bly. Persson, K., (1997): Gaturumsmätningar av VOC i Göteborg, IVL L97/110. Persson, K., m fl (1999): URBAN-modellen, IVL L99/7. Regeringsproposition 2000/01:130: Svenska miljömål - delmål och åtgärdsstrategier. SMHI (2003, 2004): Väder och Vatten nr 10-12, 2003, nr SFS (2001:527): Förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft. SFS (2003:112) Förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft. SFS (2003:432): Förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft. 10

17 Bilaga 1 Veckovis bestämning av flyktiga kolväten (VOC) i tätort Vid provtagningen används diffusionsprovtagare i rostfritt stål från Perkin Elmer. Dessa består av ett rör innehållande en adsorbent (här Tenax-TA), som hålls på plats av stålnät i falsade skåror. Vid lagring och transport är rören förslutna i båda ändarna och provtagningen startas genom att den ena förslutningen ersätts av en diffusionstillsats. Denna tillsats ger provtagaren en fast, förutbestämd diffusionssträcka samtidigt som den har ett stålnät ytterst för att motverka problem med turbulens och fukt. Eftersom provtagaren i första hand är utvecklad för provtagning inomhus, har IVL låtit tillverka en speciell diffusionstillsats med bräm (se figur 1) för att förhindra att vattendroppar vandrar in i röret. Under provtagning hänger provtagarna lodrätt med öppningen nedåt. En fältblank bestående av ett adsorbentrör, vars förslutningar ej tas bort, är monterat parallellt med diffusionsprovtagaren (se figur 2). Provtagningen avslutas genom att röret försluts på nytt. Adsorbentrören renas före användandet genom avvärmning med heliumgasgenomströmning. Renheten kontrolleras genom att rören analyseras omedelbart innan de sänds ut till mätstationerna. Figur 1. Diffusiv provtagare för kolväten: 1) låsring, 2) rostfritt stålnät, 3) specialkonstruerad diffusionstillsats, 4) rostfria stålnät, 5) adsorbent, 6) provtagningsrör, 7) fasthållande fjäder och 8) förslutning. Analysen utförs med en automatinjektor, ATD-400 från Perkin Elmer, kopplad till en högupplösande gaskromatograf med flamjonisationsdetektor. För kalibrering används standardrör från TNO i Holland. Dessa standardrör har i sin tur kontrollerats genom jämförelse med en certifierade referensstandard från BCR (European Community Bureau of Reference), bestående av Tenax-rör innehållande 1 µg av vardera bensen, toluen och m-xylen. Vid varje analystillfälle analyseras ett oexponerat rör som instrumentblank.

18 Figur 2. Montage av provtagare under exponeringstiden.

19 BILAGA 2 Veckomedelvärden av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg vintern 2003/2004 ACETAT ETYL BENSEN - VECKA BENSEN TOLUEN OKTAN BUTYL- M+P- XYLEN O-XYLEN NONAN µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m 3 µg/m * < < < < < < < < < < < < * Förlorad p.g.a. instrumentfel.