Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg Vinterhalvåret 2002/2003 Karin Persson Marie Haeger-Eugensson IVL Svenska Miljöinstitutet AB Rapport 132 10 september 2003
Organisation/Organization IVL Svenska Miljöinstitutet AB IVL Swedish Environmental Research Institute Ltd. Adress/address RAPPORTSAMMANFATTNING Report Summary Projekt titel/project title Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg Box 47086 402 58 Göteborg Uppdragsgivare/Client Telefonnr/Telephone Göteborgsregionens luftvårdsprogram 031-725 62 17 c/o Miljöförvaltningen Plan och Trafikavd 414 59 Göteborg Rapportförfattare/author Karin Persson, Marie Haeger-Eugensson Rapportens titel och undertitel/title and subtitle of the report Gaturumsmätningar av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg Sammanfattning/Summary På uppdrag av Göteborgsregionens luftvårdsprogram har IVL genomfört mätningar av lättflyktiga kolväten i ett gaturum vid Sprängkullsgatan i Göteborg under vinterhalvåret 2002/03. Vinterhalvårsmedelvärdet var för bensen ca 6 µg/m 3, toluen ca 17 µg/m 3 och summa xylen ca 13 µg/m 3. Nyckelord samt ev. anknytning till geografiskt område eller näringsgren/keywords lättflyktiga kolväten, VOC, gaturumsmätning, bensen, toluen, xylen Bibliografiska uppgifter/bibliographic data Arkivnr U 828
Sammanfattning På uppdrag av Göteborgsregionens Luftvårdsprogram har IVL genomfört mätningar av lättflyktiga kolväten (VOC) i ett gaturum vid Sprängkullsgatan i centrala Göteborg under vinterhalvåret 2002/03. Mätningarna är en uppföljning av tidigare mätningar vinterhalvåren 1997/98 2001/02 vid samma mätplats. Vinterhalvårsmedelvärdet för bensen 2002/03 var ca 6 µg/m 3, för toluen ca 17 µg/m 3 och för summa xylen ca 13 µg/m 3. Halten av bensen var ca 18% och halten av toluen ca 10% lägre än föregående vinterhalvår (2001/02). Även övriga komponenter var ca 10% lägre än under vintern 2001/02. Minskningen i halten av bensen, toluen och xylen har varit i genomsnitt ca 50-55% sedan det första vinterhalvårets mätningar (1997/98). För jämförelse med miljökvalitetsnormen för bensen (5 µg/m 3 ), erfordras årsmedelvärden. En förenklad beräkning, utifrån haltkvoter mellan mätningar under vinter- och sommarhalvår, av årsmedelvärden har utförts. De uppskattade årsmedelvärdena för år 2002 visar på att MKN ej överskrids. Däremot överskrids sannolikt den övre utvärderingströskeln, vilket innebär att övervakning ska ske genom mätning.
Innehållsförteckning SAMMANFATTNING 1. BAKGRUND 1 2. MÄTMETOD 1 3. MÄTPLATS 2 4. RESULTAT 2 4.1. Datatillgänglighet 2 4.2. Väder 2 4.3. Vinterhalvårsmedelvärden 3 4.4. Jämförelse med urban bakgrund 3 4.5 Kvotförhållanden mellan VOC-komponenter 4 5. DISKUSSION 5 6. REFERENSLISTA 7 BILAGA 1 BILAGA 2 Metodbeskrivning Veckomedelvärden från Sprängkullsgatan och Kungsportsplatsen vintern 2002/03
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. En MKN för bensen och kolmonoxid (CO) trädde i kraft 2003-06-01 (SFS 2003:112). För bensen finns också ett mer långsiktigt nationellt miljömål (Regeringsprop. 2000/01:130). Enligt MKN) skall alla kommuner kunna redovisa luftkvalitetssituationerna med avseende på de komponenter som ingår. För städer som Göteborg med fler än 250 000 invånare är mätningar tvingande. Dessutom har utvärderingströsklar införts där den övre utvärderingströskeln (ÖUT) indikerar om man behöver mäta (halter > ÖUT). Om mätningar visar att halterna ligger mellan övre och nedre utvärderingströskeln (NUT) räcker det med en kombination av mätningar och modellberäkningar. För kommuner som uppvisar halter under den nedre utvärderingströskeln är det tillåtet att enbart använda modellberäkningar. Miljökvalitetsnormer (MKN) och EU-direktiv för omgivningsluft skall vara uppfyllda i miljöer där människor vistas. 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. 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 och mätningarna föregicks av en kartläggning av VOC-halterna i en rad hårt luftföroreningsbelastade gaturum i Göteborg för att kunna identifiera ett av de ur luftkvalitetshänseende mest belastade gaturummen (Persson, K., 1997). I denna rapport redovisas mätningarna för vinterhalvår 2002/03. Jämförelse görs med tidigare års mätningar vid Sprängkullsgatan samt i urban bakgrund i Göteborg (Kungsportsplatsen). I år har halterna inte kunnat jämföras med halterna i urban bakgrund på grund av att motsvarande mätningar ej utförts på Kungsportsplatsen. 2. 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, 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 1
gaskromatograf. Analysen av VOC är ackrediterad av SWEDAC (Styrelsen för teknisk ackreditering). 3. Mätplats Sprängkullsgatan (gaturum): Utmärkande för mätplatsen är att det i närområdet dagligen vistas många människor, på trottoarer, i bostäder, kontor och skolor. Mätsonden är placerad 2.5 m över marken på en kombinerad cykel/gångbana, cirka 2 m från en dubbelriktad gata med två filer i varje riktning, och cirka 2.5 m från en husfasad. Cirka 20 meter från mätpunkten finns en mindre korsning (Sprängkullsgatan och Parkgatan) och ytterligare ca 20 m bort en större korsning (Södra Allégatan och Sprängkullsgatan). Sprängkullsgatan trafikeras dagligen av cirka 20000 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). 4. Resultat 4.1. Datatillgänglighet Vinterhalvårsmätningarna påbörjades vecka 43, 2002-10-21, och avslutades vecka 16, 2003-04-20, totalt 26 veckor. Datatillgängligheten var 100% under denna period. 4.2. Väder De tre sista månaderna av år 2002 (okt-dec) var kallare än normalt till följd av stabila högtryck. Mildare luft bredde dock ut sig över Sverige under kortare mellanperioder. I gränsområdena mellan luftmassorna var det mulet med nederbörd. Trots detta fick större delen av landet mindre nederbörd än normalt. Under januaris första del var det fortfarande kallt i hela landet. I söder bröts dock kylan av mildare väderlek. Nederbördsområden vandrade in över landet från väster och vinterns mycket torra inledning avbröts. Omvända förhållanden mot normal temperaturfördelning (kyla i norr och varmare väder i söder) rådde under februari då det i mellersta och södra Sverige var lägre temperaturer än normalt. Mars uppvisade förhållandevis höga medeltemperaturer i nästan hela landet. Både februari och mars var nederbördsfattiga i hela landet förutom i fjällkedjan i mars där det föll stora mängder snö (SMHI, Väder och Vatten 2002 och 2003). 2
4.3. Vinterhalvårsmedelvärden Samtliga veckomedelvärden för Sprängkullsgatan under vinterhalvåret 2002/03 finns redovisade i Bilaga 2. Halterna på Sprängkullsgatan var under vinterhalvåret 2002/03 lägre än tidigare vinterhalvår, se Tabell 1 och Figur 1. Halten av bensen var ca 18% lägre och halten av toluen ca 10% lägre än föregående vinterhalvår (2001/02). Även övriga komponenter var ca 10% lägre än under vintern 2001/02. Vinterhalvårsmedelvärdet för bensen var ca 6 µg/m 3, toluenhalten ca 17 µg/m 3 och xylenhalten ca 13 µg/m 3. Haltminskningen av bensen, toluen och xylen har varit i genomsnitt ca 50-55% sedan första vinterhalvårets mätningar (1997/98). Den stora haltminskningen av bensen kan till stor del förklaras av minskade bensenemissioner från biltrafiken till följd av en ökad andel katalysatorförsedda fordon och minskat benseninnehåll i bensin. Tabell 1 Vinterhalvårsmedelvärden av VOC vid Sprängkullsgatan. Butyl- Etyl- M,P- O- Bensen Toluen Oktan acetat bensen Xylen Xylen Nonan 02/03** 5.8 17 0.7 <0.20 2.7 10 3.2 0.6 01/02* 7.1 19 0.7 <0.20 3.0 11 3.9 0.5 00/01 7.4 20 0.7 <0.20 3.1 11 4.0 0.5 99/00 8.4 24 0.6 <0.20 3.7 13 4.6 0.4 98/99 10 26 0.6 0.50 3.7 14 4.8 0.4 97/98 13 39 0.6 0.20 4.7 20 6.1 0.3 *mätperiod v 49-16, ** mätperiod v 43-16 övriga års mätningar v 40-13 4.4. Jämförelse med urban bakgrund Halterna vid Sprängkullsgatan har tidigare jämförts med mätningar vid Kunsportsplatsen (urban bakgrund). Denna jämförelse är inte möjlig i år eftersom inga mätningar har utförts vid Kungsportsplatsen. Halterna av lättflyktiga kolväten i gaturummet är vanligtvis betydligt högre än i urban bakgrund på grund av närheten till utsläppskällor samt generellt sämre spridningsförhållanden. Tidigare års jämförelser har visat att halterna vid Sprängkullsgatan (gaturum) varit ca 3-5 gånger så höga som halterna vid Kungsportsplatsen (urban bakgrund), se Tabell 2. 3
Tabell 2 Kvoterna för bensen, toluen och xylen mellan gaturum (Sprängkullsgatan) och urban bakgrund (Kungsportsplatsen), vinterhalvåren 97/98 01/02 gata/urban 01/02 00/01 99/00 98/99 97/98 bakgrund bensen 3.5 3.5 3.5 2.7 3.9 toluen 4.7 4.4 4.1 3.1 4.5 xylen 5.2 5.0 4.7 3 4.4 Inom Urbanmätnätet (Persson, K., m. fl 2003) visade resultaten från mätningar av bensen under vinterhalvåret 2002/03 i urban bakgrund generellt en något högre halt än föregående vinterhalvår (2001/02). Orsaken till detta är främst vinterns väder som präglats av relativt dåliga omblandningsförhållanden. Den storskaliga meteorologin har större påverkan på halterna i urban bakgrund än i gaturum, vilket kan vara anledningen till att halterna vid Sprängkullsgatan var lägre vintern2002/03 jämfört med 2001/02 trots de ogynnsamma meteoroliska förhållandena. 4.5 Förhållanden mellan VOC-komponenter Kvoterna mellan toluen/bensen samt xylen/bensen ger en viss indikation om källorna till de uppmätta halterna av VOC. Biltrafiken 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. I Tabell 3 presenteras kvoterna mellan toluen/bensen samt xylen/bensen för Sprängkullsgatan och den urbana bakgrundsstationen vid Kungsportsplatsen för samtliga mätår. 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. Kvoterna mellan toluen/bensen och xylen/bensen under de sex vinterhalvåren har varit relativt konstanta. Det sista vinterhalvåret har kvoterna dock varit något högre främst till följd av att bensenhalterna har minskat mer än vad toluen- och xylenhalterna har till följd av emissionsminskande åtgärder avseende bensen (katalysatorer och minskad bensenhalt i bensin). 4
Tabell 3 Kvoterna mellan toluen och bensen samt xylen och bensen vid Sprängkullsgatan och Kungsportsplatsen 1997/98 2001/2002 Sprängkullsgatan Kungsportsplatsen toluen/bensen xylen/bensen toluen/bensen xylen/bensen 02/03 3.0 2.4 01/02 2.6 2.0 2.0 1.3 00/01 2.7 2.0 2.1 1.3 99/00 2.8 2.1 2.3 1.5 98/99 2.6 1.8 2.4 1.7 97/98 3.0 2.0 2.6 1.8 5. Diskussion För att kunna jämföra de erhållna vinterhalvårsmedelvärdena med miljökvalitetsnormen för bensen bör de omräknas till årsmedelvärden. Med hjälp av IVLs URBAN-modell (Persson, K., 1999) har årsmedelvärden uppskattats och risken för överskridanden av MKN och gränsvärdet har bedömts. I Tabell 4 presenteras det uppskattade årsmedelvärdet för Sprängkullsgatan tillsammans med MKN för bensen och dess utvärderingströsklar samt det nationella miljömålet. Tabell 4 MKN för bensen samt EUs förslag till gränsvärde för bensen. Medelvärdestid Beräknat årsmv 2002 MKN µg/m 3 Övre utvärderings Nedre utvärderings Miljömål µg/m 3 µg/m 3 tröskel µg/m 3 tröskel µg/m 3 1 år 4.6 5 3.5 2 1 I MKN finns även s.k. toleransmarginaler, d.v.s. den halt som kan tolereras för tiden innan normen ska vara uppfylld. Om kontrollen av halter visar att värdet av MKN med tillägg av toleransmarginalen överskrids i en kommun så 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 1/1 2000 1/1 2005 100%, dvs 10 µg/m 3. Den 1/1 2006 reduceras toleransmarginalen till 90% och därefter var tolfte månad med lika årlig andel för att nå 0 % den 1/1 2010. 5
I Figur 1 presenteras de uppmätta vinterhalvårsmedelvärdena för 1997/98 2002/03 samt beräknade årsmedelvärden tillsammans med MKN, övre- respektive nedre utvärderingströskeln tolerensnivån för 2000-2005 samt miljömålet. De beräknade årsmedelvärdena för år 2002 innebär att MKN sannolikt ej överskrids. Däremot överskrids den övre utvärderingströskeln, vilket innebär att övervakning bör ske genom mätning. 14 12 uppmätta vinterhalvårsmedelvärden 10 Tolerensnivå 2000-2005 8 uppskattade årsmedelvärden ug/m3 6 4 MKN ÖUT 2 NUT Miljmål 0 97/98 98/99 99/00 00/01 01/02 02/03 Figur 1 Vinterhalvårsmedelvärden samt uppskattade årsmedelvärden av bensen på Sprängkullsgatan under åren 1997-2002 jämfört med MKN för bensen, dess utvärderingströsklar och tolerensnivån för 2000-2005 samt miljömålet för bensen. 6
6. Referenslista NFS 2000:12, Naturvårdsverkets föreskrifter om mätmetoder, beräkningsmodeller och redovisning av mätresultat för NO 2, SO 2 och bly. Persson, K. m fl (2003) Luftkvalitet i Sverige sommaren 2002 och vintern 2002/03. Resultat från mätningar inom URBAN-projektet. IVL-rapport B-1535 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 (2002) Väder och Vatten nr 10-13, 2002, nr 1-3 2003 SFS (2003:112) Förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft. 7
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.
Figur 2. Montage av provtagare under exponeringstiden.
BILAGA 2 Veckomedelvärden av VOC vid Sprängkullsgatan i Göteborg vintern 2002/2003 VECKA BENSEN TOLUEN OKTAN BUTYL- ACETAT ETYL BENSEN - 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 3 02-43 1,2 5.4 12 0.71 0.05 2.1 7.4 2.9 0.83 02-44 7.5 20 1.2 0.05 3.5 12 4.5 1.4 02-45 6.0 15 0.54 0.05 2.5 8.6 3.3 0.37 02-46 4 6.3 16 0.79 0.05 2.6 9.0 3.4 1.0 02-47 6.1 16 1.1 0.05 2.6 9.0 3.3 1.5 02-48 3 6.5 16 1.0 0.05 2.7 9.0 3.3 1.2 02-49 4 3.9 12 0.46 0.05 1.9 7.3 2.3 0.36 02-50 3 7.4 18 0.64 0.05 2.7 9.6 3.5 0.37 02-51 11 27 0.84 0.05 4.1 14 5.3 0.43 02-52 4.1 7.4 0.56 0.05 1.1 3.5 1.3 0.35 03-01 5 9.4 21 0.91 0.26 3.2 11 4.0 0.71 03-02 3 9.1 23 0.75 0.05 3.4 12 4.3 0.37 03-03 4.6 11 0.42 0.05 1.7 5.7 2.0 0.05 03-04 5.0 12 0.55 0.05 1.9 6.3 2.3 0.18 03-05 3 4.4 12 0.43 0.05 1.9 7.6 2.6 0.33 03-06 4.8 13 0.50 0.05 2.0 7.7 2.6 0.39 03-07 6.3 20 0.93 0.05 3.2 12 3.8 0.70 03-08 7.1 26 0.63 0.05 4.1 16 4.9 0.44 03-09 6.1 19 0.91 0.37 3.2 12 3.0 0.78 03-10 4.3 13 0.44 0.05 2.2 8.3 2.1 0.31 03-11 5.4 22 0.72 0.25 3.4 14 3.6 0.52 03-12 4 4.7 19 0.75 0.25 3.3 13 3.3 0.82 03-13 3 5.2 23 0.75 0.20 3.7 15 3.9 0.62 03-14 3.4 15 0.59 0.05 2.6 11 2.7 0.68 03-15 3.6 14 0.45 0.05 2.5 9.5 2.4 0.36 03-16 4 3.0 13 0.36 0.05 2.1 8.6 2.8 0.25 1 Skruvkoppling lös p vid ankomst till IVL 2 Provtagaren exponerad 4 dygn. 3 Provtagaren exponerad 6 dygn 4 Provtagaren exponerad 8 dygn 5 Provtagaren exponerad 9 dygn.
Vi deltar i Göteborgsregionens luftvårdsprogram! De organisationer, företag och kommuner som aktivt deltar i Luftvårdsprogrammet är: AB Tefco Arla Foods Mejerier Göteborg Energi AB Göteborgs Hamn AB Luftfartsverket Göteborg-Landvetter flygplats Mölndal Energi Nynäs Refining Preem Raffinaderi AB Renova Schenker AB Shell Raffinaderi AB Stena Line AB Taxi Göteborg Volvo Lastvagnar AB Volvo Personvagnar AB Vägverket - Region Väst Västtrafik