Mätning av partiklar (PM10) i bakgrundsnivå, Norrköping 30 april 2008 30 april 2009
Innehållsförteckning 1 Sammanfattning 1 2 Inledning 1 2.1 Begreppsförklaring 1 2.2 Partiklar, PM10 2 2.3 Hälsoeffekter 3 3 Metod 3 3.1 Partiklar 3 3.2 Meteorologi 4 3.3 Datainsamling/presentation 4 4 Resultat 4 4.1 Månadsmedelvärden 31 april 2008 31 april 2009 5 4.2 Års- och dygnsmedelvärden 5 4.3 Sammanställning dygnsmedelvärden under mätperioden 6 4.4 Meteorologi 7 4.5 Trafik 7 4.6 Påverkansfaktorer 7 5 Dataåterbäring och datakvalitet 7 5.1 Korrigering av mätresultat och mätosäkerhet, TEOM 8 6 Diskussion och slutsatser 8 7 Bilagor 10 7.1 Diagramredovisning meteorologi 10
Luftmätningarna är utförda av Östergötlands luftvårdsförbund med samverkan av miljö- och hälsoskyddskontoret i Norrköpings kommun. Ansvarig för denna rapport är Daniel Andersson. Vid frågor angående innehållet, ring 011-15 14 74.
1 Sammanfattning Mätningen av partiklar i bakgrundsnivå i Norrköping visar att PM10-halterna inte någon gång överskridit miljökvalitetsnormen (MKN) vad gäller dygnsmedelvärde, dvs 50 µg/m 3. Enligt förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft får halten 50 µg/m 3 överskridas som högst 35 dygn under ett år. Det högsta dygnsmedelvärdet som uppmättes hamnar på 47,5 µg/m 3 och detta skedde i samband med en skogsbrand några mil norr om Norrköping. MKN avseende årsmedelvärde är 40 µg/m 3. Uppmätt medelvärde under året är 12,7 µg/m 3 och hamnar därmed under miljökvalitetsnormen. Dock har den nedre utvärderingströskeln (10 µg/m 3 ) överskridits. Detta är dock inget ovanligt utan sker som regel även i mindre tätorter. Jämförs resultaten från denna mätning med andra urbana bakgrundsmätningar i mellersta Sverige så ligger värdena jämförelsevis lika. 2 Inledning Samverkansområde Luft Östergötland (SLÖ) bildades våren 2008. Av länets 13 kommuner medverkar 12 kommuner samt Länsstyrelsen. Inom området bor ca 420 000 invånare, vilket medför att det krävs två provtagningsplatser för kontinuerliga mätningar i samverkansområdet. Den ena utrustningen bör placeras i urban bakgrund i den värst belastade tätorten medan den andra utrustningen ska placeras i gaturum i samma tätort. Östergötlands luftvårdsförbund införskaffade en utrustning för mätning av PM10 under våren 2008. Denna är placerad i bakgrundsnivå i Norrköping. Den andra utrustningen som är placerad på Kungsgatan (gaturum) i Norrköping förfogar Norrköpings kommun över men samverkansområdet kan utnyttja mätresultaten. Det pågår även andra indikativa och kontinuerliga mätningar av olika luftföroreningar i Norrköping, Linköping och Motala. Därutöver kompletteras kontrollen inom samverkansområdet med beräkningar av föroreningshalter i samtliga medverkande kommuner. Framtidsplanen är att fortsätta med en mätare i gaturumsnivå i Norrköping samt en mätutrustning som flyttas runt bland kommunerna i samverkansområdet. Resultaten från beräkningarna som utförts i samverkansområdet blir vägledande vid val av placering av Luftvårdsförbundets partikelmätare. Först i turordningen att få tillgång till partikelmätaren kommer den kommun med högst beräknade föroreningsnivåer. Partikelmätaren kommer att förflyttas med ca 12 månaders intervall och avsikten är att den ska placeras i gaturum där högst föroreningshalter förväntas. Om mätningar eller beräkningar indikerar att MKN överskrids och kontinuerliga mätningar krävs får kommunen utföra detta i egen regi. Mätningarna med Luftvårdsförbundets utrustning genomförs främst med syftet att validera beräkningsresultaten och screena av halterna av partiklar inom samverkansområdet. Denna rapport avser mätning av partiklar (PM10) i Norrköping i taknivå på cirka 20 meters höjd över marken. Insamlingen av data startade den 17 april 2008. Denna rapport visar mätresultatet från 30 april 2008 till 30 april 2009. Resultaten i rapporten sker i jämförelse med miljökvalitetsnormen för PM10. 2.1 Begreppsförklaring För att underlätta läsningen och förståelsen av rapporten kommer här en sammanfattande begreppsförklaring samt en introduktion i ämnet. 1
Miljökvalitetsnormer (MKN) är lagstadgade halter för till exempel olika föroreningar i utomhusluften som enligt miljöbalken inte får överskridas. Utgångspunkten för en norm är kunskapen om vad människan och naturen tål. Miljökvalitetsnormer måste även iakttas vid planering och planläggning. I vissa fall kan det vara nödvändigt att upprätta åtgärdsprogram eller åtgärdsplaner för att uppfylla en meddelad miljökvalitetsnorm. Förutom ett högsta normvärde som inte får överskridas finns även utvärderingströsklar - nedre och övre. Likaså finns det mätvärden kopplade till utvärderingströsklarna och även när dessa överskrids är man skyldig att utföra vissa åtgärder. Dessa varierar beroende på vilket tröskelvärde som överskrids. Även begreppet percentiler förekommer i samband med miljökvalitetsnormer och gränsvärden. En percentil är ett uttryck för hur ofta ett ämne får överskrida en viss halt per år. Eftersom det finns 8760 timmar per år innebär det att om man har en 98-percentil för timmedelvärden får inte halten överskridas mer än 175 timmar per år vilket blir 2 %. Beroende på vilket tidsintervall som beräkningarna utförs i finns det olika miljökvalitetsnormer. I rapporten presenteras dygnsmedelvärden sett som 90-percentil. Utöver dessa presenteras årsmedelvärden. Alla mätningar har skett i enheten µg/m 3. Med detta menas mikrogram per kubikmeter luft, där ett mikrogram motsvarar en miljondels gram. 2.2 Partiklar, PM10 Luften innehåller mängder av partiklar med varierad storlek. De som går att andas in, det vill säga de som är mindre än 10 µm (µm = tusendels millimeter) anses hälsovådliga och högsta tillåtna halt regleras därför i lagstiftning. Partiklar som är mindre än 10 µm brukar benämnas som PM10. Partiklar mindre än 10 µm kommer till allra största delen från vägslitage (framför allt från dubbdäck), uppvirvlat vägdamm, bromsar och avgaser. Under vinterhalvåret, då problemet med höga partikelhalter är som störst, utgör slitagepartiklar 70-80 % av den totala halten PM10 i gatumiljön. Under sommarhalvåret är andelen slitagerelaterade partiklar lägre, ca 50-60 %, av den totala PM10-halten. I gatumiljön styrs halten partiklar av trafikmängd, trafiksammansättning, hastighet och körsätt, andelen dubbdäck, friktionsmaterial och när gatorna senast städades. Dessutom påverkar vägbanans fuktighet, vindhastighet och vindriktning samt gaturummens utformning partikelhalterna. Gator med höga hus längs båda sidor har högre halter än då det är öppen terräng runt vägen. I den urbana miljön har partiklarna framförallt tre källor. Den ena källan är det som skapas i gaturummet och består till största delen av grövre partiklar. En annan viktig källa är mindre partiklar som framförallt har sitt ursprung från utsläpp i andra länder. Den tredje källan är de ultrafina partiklarna som kan härröras till avgasutsläpp från den lokala trafiken, vedeldning och energianläggningar. Den ultrafina fraktionen bidrar ytterst litet till den totala halten av PM10 på grund av deras låga vikt. Halten partiklar på landsbygden består till största delen av långväga transporter (framförallt vindrelaterat) som i stor utsträckning bestäms av den storskaliga meteorologin. 2
2.3 Hälsoeffekter Att just PM10 används som miljökvalitetsnorm beror på att dessa partiklar följer med inandningsluften ner i luftvägar och lungor. Ju mindre partiklarna är desto lättare följer de med ner i lungorna. Man vet idag att exponering av partiklar orsakar ökad dödlighet i hjärt- och kärlsjukdomar och i lungcancer. Andra effekter på människors hälsa är förändringar i lungfunktionen, ökat behov av akutbesök och medicinering hos astmatiker, ökade sjukhusintagningar bland barn med lungsjukdom samt av äldre med lunginflammation, ökad sjukfrånvaro hos barn på daghem och i skolor. Tidigare har man ansett att de allra minsta partiklarna utgjort den största hälsorisken vid långtidsexponering. Av forskning framgår dock att även de större partiklarna upp till 10 µm i diameter medför allvarliga hälsorisker. Något tröskelvärde under vilket partikelhalten inte medför några hälsorisker har inte kunnat konstaterats. Effekterna till följd av partikelexponeringen kan skilja sig beroende på om man utsätts under lång eller kort tid. Forskningen avseende långtidsexponering är dock mindre omfattande och kunskapen därför begränsad. 3 Metod 3.1 Partiklar Mätningarna har utförts med TEOM-utrustning (TEOM Tapered Element Oscillating Microbalance). Tekniken bygger på att partiklarna avskiljs på ett filter placerad på toppen av en oscillerande glaskropp. Provluften värms och temperaturen över filtret hålls konstant vid 50 0 C för att undvika variationer p g a varierande vatteninnehåll. Frekvensen hos den ihåliga glaskroppen och filtret förändras proportionellt med massförändringen på filtret. Ändringen i frekvens över en given tid kan omräknas till partikelhalt (massa per volymenhet). PM10-huvud Uppvärmd filterhållare Oscillerande glaskropp Utrustningen som används avses i denna rapport är en av de mest använda på marknaden. För att kunna jämföra med EU:s referensmetod måste både instrumentet och resultaten korrigeras. Uppmätta halter ska uppräknas med en så kallad korrigeringsfaktor, se vidare avsnitt 5.1. Denna korrigering är gjord för resultaten som redovisas i rapporten. Mätutrustningen är placerad i taknivå i centrala Norrköping. Intagssonden sitter ca 20 meter ovan marknivå. 3
Figur 1. Karta över centrala Norrköping där den röda ringen markerar partikelmätarens placering. 3.2 Meteorologi Nederbörds- och temperaturdata hämtas från SMHIs mätstation i Norrköping. 3.3 Datainsamling/presentation För beräkningar och illustrationer har SMHI:s webbaserade datasystem Airviro använts. Systemet är ett verktyg för att kvalitetssäkra och presentera inkomna data i realtid. Under perioden har data kontinuerligt samlats in och granskats. 4 Resultat Resultaten för perioden 30 april 2008 30 april 2009 visar att miljökvalitetsnormen underskrids både när det gäller dygns- och årsmedelvärde. Den nedre utvärderingströskeln för årsmedelvärdet överskrids under perioden. Detta är dock inget ovanligt utan sker som regel även i mindre tätorter. I förslaget till ny förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft (Rapport 5884) föreslås att utvärderingströsklarna höjs så att den nedre utvärderingströskeln hamnar på 20 µg/m 3 istället för dagens 10 µg/m 3. Under vintern 2008/2009 var det mycket mindre snö än normalt i Götaland och östra Svealand. På grund av detta var det mer barmark än normalt under vintern vilket skulle kunna tyda på att bidraget av slitagepartiklar från vägbanorna var högre än normalt. Högsta halter uppmättes i juni med högsta dygnsmedelvärde den 10 juni (43 µg/m 3 ) och högsta timmedel den 10 juni (120 µg/m 3 ). Som kan utläsas av figur 2 så är halterna av partiklar som högst under vårmånaderna februari till april. Samma fenomen kan konstateras på samtliga mätstationer i gaturum i Norrköping. I och med denna information kan konstateras att även bakgrundshalterna i stor grad påverkas av halterna i gaturummet. 4
Norrköpings kommun har tidigare under 1990-talet mätt partikelhalter på samma mätplats och med samma mätmetod. Mätningarna skedde under fyra år; 1995 1999. Vid en jämförelse med dessa resultat konstateras att PM10 halterna inte förändrats nämnvärt. 1995 var årsmedelvärdet 13,0 µg/m 3, 1996 14,9 µg/m 3, 1998 12,7 µg/m 3 och 1999 13,6 µg/m 3. 4.1 Månadsmedelvärden 31 april 2008 31 april 2009 25 20 15 ug/m3 10 5 0 maj juni juli aug sept okt nov dec jan feb mars april Månad Figur 2. Månadsmedelvärde maj 2008 april 2009. Mätningen startade den 17 april 2008. 4.2 Års- och dygnsmedelvärden Tabell 1. Jämförande tabell där uppmätta halter jämförs med miljökvalitetsnorm och eventuella utvärderingströsklar. Dygnsmedelvärde (90-perc, Årsmedelvärde (ug/m3) ug/m3) Partiklar (PM10) 12,7 20,4 Miljökvalitetsnorm 40 50 Övre utvärderingströskel 14 Finns ej Nedre utvärderingströskel 10 Finns ej 5
4.3 Sammanställning dygnsmedelvärden under mätperioden 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2008-04-30 2008-05-30 2008-06-30 2008-07-30 2008-08-30 2008-09-30 2008-10-30 2008-11-30 2008-12-30 2009-01-30 2009-02-28 2009-03-30 2009-04-30 Figur 3. Dygnsmedelvärden för PM10 under perioden 30 april 2008 30 april 2009. Under mätperioden överskreds inte miljökvalitetsnormen (50 µg/m 3 ) någon gång. Det kanske mest överraskande under perioden var det överskridande som inträffade den 10 juni då det högsta dygnsmedelvärdet under perioden (47,5 µg/m 3 ) uppmättes. Den höga halten förklaras av den skogsbrand som utbröt samma dag kring Rippestorp i Finspångs kommun. Samma fenomen kunde konstateras på mätstationerna vid Kungsgatan, Östra promenaden och Ingelsta. 6
4.4 Meteorologi För att se dygnsmedelvärden över uppmätta nederbördsmängder samt temperatur under perioden, se bilaga 7.1. ug/m3 25 20 15 10 5 0 maj juni juli aug sept okt nov dec jan feb mars april Månad 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Nederbörd, mm Figur 4. Diagram där månadsmedelvärden över uppmätta nederbördsmängder och partikelhalter jämförs. Det kan konstateras att under de månader där höga partikelhalter uppmätts är nederbördsmängden liten. Höga partikelhalter i gatumiljön, som även påverkar halterna i bakgrundsluften, uppmäts i regel de dagar då det är klart, vindstilla och torrt väder. 4.5 Trafik Tekniska kontoret i Norrköping har 2008 genomfört trafikmätningar på Kristinagatan som ligger närmast mätstationen. Gatan trafikeras av 5740 fordon per dygn (2008). Den skyltade hastigheten är 50 km/h. I övrigt är innerstadstrafiken i Norrköping generellt sett liten. Hög trafikintensitet är det dock på de genomfartsleder som på figur 1 är markerade med gult. 4.6 Påverkansfaktorer Norrköping är en stad med stor industriell verksamhet. Utanför men även inom tätorten finns verksamheter i form av fastbränslepannor för fjärrvärmeproduktion, en av Sveriges största hamnar samt en del andra verksamheter som främst bidrar till de fina/ultrafina partiklarna. 5 Dataåterbäring och datakvalitet Bortfallet av data kan förutom service och underhåll av mätapparatur ha sin orsak i rent tekniska orsaker, t e x strömavbrott. Inkommande data har också genomgått en kvalitetskontroll, där felaktiga och osäkra värden sållats bort utifrån de toleransgränser som är definierade. Med dataåterbäring menas hur stor andel av inkommande data som blivit godkänt av kvalitetskontrollen. 7
Tabell 2. Dataåterbäring under mätperioden 30 april 2008 30 april 2009 har varit följande: Parameter Mätperiod Godkända värden Återbäring Partiklar (PM10) Timmedelvärden 2008-04-30-2009-04-30 8761 h 100 % Dygnsmedelvärden 2008-04-30-2009-04-30 366 dygn 100 % Meteorologi Nederbörd 2008-04-30-2009-04-30 366 dygn 100 % Temperatur 2008-04-30-2009-04-30 366 dygn 100 % Datafångsten måste, för att vara godtagbar, vara minst 90 % vid kontinuerliga mätningar. Tidstäckningen måste vara 100%, vilket innebär att mätningen skett under årets alla månader men att stopp som skett genom kalibrering och kontroll accepteras. Dataåterbäringen från mätstationen är hög. Underlaget i rapporten ger därför en säker bild av hur föroreningssituationen varit under mätperioden. 5.1 Korrigering av mätresultat och mätosäkerhet, TEOM Från och med 2009 ska resultat från mätning med TEOM korrigeras för att kunna jämföras med EU:s referensmetod. En faktor ska därför läggas in i instrumentet samtidigt som resultaten omräknas enligt formel från referenslaboratoriet för tätortsluft (ITM). Denna korrigering är gjord för resultaten som redovisas i rapporten. Instrumentkorrigering: visat värde x 0,97-3 = Rådata. Korrigeringsfaktor: Rådata x 1,19+1,15 = PM10(REF). Det är alltså värdet på PM10(REF) som kan jämföras med data från EU:s referensmetod. Utrustningen har en precision när det gäller timmedelvärdet på ± 1,5 µg. För dygnsmedelvärdet är noggrannheten något större, ± 0,5 µg. 6 Diskussion och slutsatser Under mätperioden överskreds inte vid något tillfälle miljökvalitetsnormen (50 µg/m 3 ) för dygnsmedelvärde. Det högsta dygnsmedelvärdet uppmättes i samband med en skogsbrand ett par mil från Norrköping. Utöver detta uppmättes generellt låga dygnsmedelvärden. Jämförs resultaten från denna mätning med andra urbana bakgrundsmätningar i mellersta Sverige så ligger värdena jämförelsevis lika. Som exempel hade Stockholm halter på ca 16-17 µg/m 3 medan Jönköping uppmätte halter i urban bakgrund på ca 12 µg/m 3. Resultatet från bakgrundsmätningen i Norrköping hamnar som årsmedelvärde på 12,7 µg/m 3 vilket kan anses normalt vid denna typ av mätning. Dock var vintern 2008/2009 mycket torr med liten mängd nederbörd vilket skulle kunna innebära att en större mängd partiklar virvlades upp från vägbanorna. Resultaten visar att de högsta halterna av partiklar uppmättes under februari till maj med april som den månad med absolut högsta halter. Samma slutsats kan dras av de gaturumsmätningar 8
som genomförs i Norrköping. Detta pekar på att halterna i gaturummet påverkar bakgrundsnivåerna i en ganska hög grad. Således är det inte enbart den lokala miljön i gaturummet som drabbas av höga partikelhalter under vårvintern utan hela tätorten får en förhöjd bakgrundshalt av partiklar. Resultaten från mätningen är användbara även på så sätt att de kan läggas in i beräkningsprogram, typ Simair, för att beskriva bakgrundsbelastningen av PM10. 9
7 Bilagor 7.1 Diagramredovisning meteorologi 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 2008-05-01 2008-05-15 2008-05-29 2008-06-12 2008-06-26 2008-07-10 2008-07-24 2008-08-07 2008-08-21 2008-09-04 2008-09-18 2008-10-02 2008-10-16 2008-10-30 2008-11-13 2008-11-27 2008-12-11 2008-12-25 2009-01-08 2009-01-22 Nederbörd, mm 2009-02-05 2009-02-19 2009-03-05 2009-03-19 2009-04-02 2009-04-16 2009-04-30 Datum Figur 6. Dygnsmedelvärden nederbörd under perioden 30 april 2008 30 april 2009. Figur 7. Diagram över dygnsmedelvärden av temperatur under perioden 30 april 2008 30 april 2009. Enhet: 0 C. 10