2006:38 Kyrkskolan Fribergaskolan Mörbyskolan Stocksundsskolan SPRIDNINGSBERÄKNINGAR AV HALTER AV INANDNINGSBARA PARTIKLAR (PM10 OCH PM2.5) ÅR 2006. SLB-ANALYS, NOVEMBER 2006
Innehållsförteckning Innehållsförteckning... 1 Förord... 2 Sammanfattning... 3 Inledning... 4 Miljökvalitetsnormer... 4 Inandningsbara partiklar, PM10... 4 EU-parlamentets förslag till nytt luftdirektiv... 4 Beräkningsförutsättningar... 5 Emissioner... 5 Inandningsbara partiklar... 5 Beräkningsmodeller... 6 Jämförelser mellan mätta och beräknade halter... 7 Resultat... 7 Inandningsbara partiklar, PM10 - dygnsmedelvärde... 7 Inandningsbara partiklar, PM10 - årsmedelvärde... 9 Inandningsbara partiklar, PM2.5 - årsmedelvärde... 12 Exponering... 14 Hälsopåverkan... 14 Barns miljö och hälsa... 15 Referenser... 16 1
Förord Denna rapport har utarbetats av SLB-analys vid Stockholms miljöförvaltning på uppdrag av Danderyds kommun. SLB-analys är operatör för Stockholms och Uppsala läns luftvårdsförbunds system för övervakning av luftmiljö. SLB-analys har utfört spridningsberäkningar för luftföroreningshalter vid fyra skolor i Danderyds kommun - Kyrkskolan, Fribergaskolan, Mörbyskolan och Stocksundsskolan. Syftet med beräkningarna är att visa halter av inandningsbara partiklar (PM10) och fina partiklar (PM2.5) kring omnämnda skolor. Beräknade halter av PM10 jämförs med gällande miljökvalitetsnormer. Årsmedelvärdet av PM10 jämförs även med det normvärde som föreslås i det nya luftdirektiv som för nuvarande behandlas inom EU. Beräknade halter av PM2.5 jämförs med föreslaget målvärde i EU s nya luftdirektiv. I dagsläget finns ingen miljökvalitetsnorm för PM2.5. För beräkningarna har Stockholms och Uppsala läns luftvårdsförbunds länstäckande emissionsdatabas använts. Haltbidraget från utsläppskällor utanför länen har bestämts genom mätningar. Rapporten har sammanställts i november år 2006 av Kristina Eneroth. Miljöförvaltningen i Stockholm Box 8136 104 20 Stockholm www.slb.nu 2
Sammanfattning SLB-analys har utfört spridningsberäkningar för inandningsbara partiklar kring fyra skolor i Danderyds kommun - Kyrkskolan, Fribergaskolan, Mörbyskolan och Stocksundsskolan. Skolorna ligger strax intill E18 med ett trafikflöde på ca 65 000 fordon per årsmedeldygn. Halterna av inandningsbara partiklar (PM10) beräknas och presenteras som årsmedelvärde samt 90- percentil av dygnsmedelvärdet. Halterna jämförs med gällande miljökvalitetsnormer. Årsmedelvärdet av PM10-halt jämförs även med luftkvalitetsdirektivets förslag till ny norm. Även halterna av inandningsbara fina partiklar (PM2.5) beräknas. Halterna presenteras som årsmedelvärde och jämförs med luftkvalitetsdirektivets förslag till målvärde. Haltberäkningarna av PM10 visar att miljökvalitetsnormen av 90-percentil dygnsmedelvärdet, 50µg/m³, klaras inom hela Stocksundsskolans skolområde. Däremot har både Kyrkskolan och Mörbyskolan överskridanden av normen i de delar av skolområdena som ligger närmast E18. Inga byggnader är belägna i dessa områden. Högst halter av PM10 har Fribergaskolan där ca en tredjedel av skolområdet samt två skolbyggnader berörs av överskridanden. Vid dessa skolbyggnaders västra sida (mot E18) har dygnsmedelhalten av PM10 beräknats till 51-58 µg/m 3. Halterna sjunker sedan med avståndet från E18. Halten av PM10, räknat som årsmedelvärde, får under ett kalenderår inte överskrida 40 µg/m³ enligt gällande miljökvalitetsnorm. Haltberäkningar visar att årsmedelvärdet klaras inom samtliga av de fyra skolområdena. I EU s nya luftdirektiv som är under behandling föreslås att PM10-normen för årsmedelvärde sänks till 33 µg/m³. Inom skolområdena vid Kyrkskolan, Mörbyskolan och Stocksundskolan underskrider PM10-halten även detta skärpta normvärde. För Fribergaskolans del överskrids den föreslagna normen i skolområdets allra västra delar närmast E18. Avståndet till närmsta byggnad är ca 5 m. Den beräknade PM10-halten i detta område ligger i intervallet 34-37 µg/m³. Den beräknade halten av PM2.5, räknat som årsmedelvärde jämförs med EU-parlamentets förslag till målvärde, 20 µg/m³, som bör uppnås till år 2010. Haltberäkningarna visar att det föreslagna målvärdet för PM2.5 klaras inom samtliga fyra skolors skolområden. 3
Inledning SLB-analys har utfört spridningsberäkningar för inandningsbara partiklar, PM10 och PM2.5, kring fyra skolor belägna i Danderyds kommun - Kyrkskolan, Fribergaskolan, Mörbyskolan och Stocksundsskolan. Skolorna ligger strax intill E18 med ett trafikflöde på ca 65 000 fordon per årsmedeldygn. Halterna av inandningsbara partiklar (PM10) beräknas och presenteras som årsmedelvärde samt Miljökvalitetsnormer Miljökvalitetsnormer är bindande nationella föreskrifter vilka har utarbetats i anslutning till miljöbalken. Normvärdena ska spegla den lägsta godtagbara luftkvaliteten som människa och miljö tål enligt befintligt vetenskapligt underlag. 90-percentil av dygnsmedelvärdet. Halterna jämförs med gällande miljökvalitetsnormer. Årsmedelvärdet av PM10-halt jämförs även med luftkvalitetsdirektivets förslag till ny norm. Halterna av fina partiklar (PM2.5) beräknas och presenteras som årsmedelvärde. Halterna jämförs med luftkvalitetsdirektivets förslag till målvärde. En miljökvalitetsnorm ska klaras snarast möjligt, dock senast vid en för varje ämne angiven tidpunkt. För närvarande finns miljökvalitetsnormer för kvävedioxid, partiklar (PM10), svaveldioxid, bly, bensen, kolmonoxid och ozon [1]. Inandningsbara partiklar, PM10 Tabell 1 visar gällande miljökvalitetsnormer för PM10. Kartläggningen av PM10-halter över Stockholms och Uppsala län år 2002 visade att normvärdet för dygn var svårast att klara [2]. Dygnsmedelvärdet anges som 90-percentil. Med 90- percentil menas den halt som underskrids 90 % och överskrids 10 % av medelvärdestiden. När 90- percentilen för dygnsmedelvärdet redovisas så innebär det att det är medelvärdet under det 37:e värsta dygnet under ett år som redovisas. Efter den 31 december 2004 får normen inte överskridas för PM10. Tabell 1. Miljökvalitetsnorm för partiklar, PM10 [1]. Tid för medelvärde Normvärde (μg/m 3 ) Värdet får inte överskridas mer än 1 dygn 50 36 dygn per år (90-percentil) Kalenderår 40 får ej överskridas EU-parlamentets förslag till nytt luftdirektiv EU-parlamentet har röstat fram ett nytt luftdirektiv. Europaparlamentet anser att ambitiösare mål behöver fastställas för renare luft i Europa. Samtidigt förespråkas större flexibilitet och mer tid för medlemsstaterna att vidta nödvändiga åtgärder så att de faktiskt uppnår fastställda mål. EU-beslut om reviderat luftdirektiv kommer tas under 2007. Först därefter kan förändringarna införas i svensk lagstiftning som någon form av miljökvalitetsnorm. Förslaget innebär att värdet av dygnsnormen för PM10, 50 μg/m 3, kvarstår men ändrats från att gälla 4
90-percentilen till att gälla 85-percentilen för dygnsmedelvärdet d v s en uppmjukning av normen. Samtidigt föreslås en skärpning av miljökvalitetsnormen för årsmedelvärdet av PM10 genom att sänka normvärdet från 40 μg/m 3 till 33 μg/m 3. Tabell 2 visar föreslag till nya miljökvalitetsnormer för PM10. Vad gäller PM2.5 så anses det för tidigt att ange ett gränsvärde med hänsyn till kunskapsläget vad gäller de fina partiklarnas hälsoeffekter. I stället för ett normvärde föreslås därför ett målvärde som ska uppnås senast år 2010. Tabell 3 visar luftdirektivets föreslag till målvärde för PM2.5. Tabell 2. Förslag till nya miljökvalitetsnormer för partiklar, PM10. Tid för medelvärde Normvärde (μg/m 3 ) Värdet får inte överskridas mer än 1 dygn 50 54 dygn per år (85-percentil) Kalenderår 33 får ej överskridas Tabell 3. Förslag till målvärde för partiklar, PM2.5. Tid för medelvärde Målvärde (μg/m 3 ) Kalenderår 20 Värdet bör inte överskridas år 2010 Beräkningsförutsättningar Emissioner Emissionsdata, d v s utsläppsdata, utgör indata för beräkningsmodellen vid framräkning av haltkoncentrationer i luften. I beräkningarna har Stockholms och Uppsala läns luftvårdsförbunds länstäckande emissionsdatabas för år 2004 använts [3]. Där finns detaljerade beskrivningar av utsläpp från bl a vägtrafiken, energisektorn, industrin och sjöfarten. Vägtrafikens utsläpp av avgaspartiklar är beskrivet med emissionsfaktorer för olika fordonsoch vägtyper enligt Vägverkets EVA-modell 2.2 [4]. Trafiksammansättningen avseende fordonsparkens avgasreningsgrad har beräknats utifrån prognoser för år 2006. Uppgifter om trafikflöden på aktuell del av E18 har hämtats från Vägverkets mätningar från år 1998 och 2002. Inandningsbara partiklar Partiklar emitteras från många olika källor, t ex förbränning av bränslen och väg- och fordonsslitage. Spridningen från källorna är komplex eftersom uppehållstiden i atmosfären varierar beroende på partikelstorlek. Vissa partiklar transporteras över långa avstånd medan andra deponeras nära källan. I Sverige utgörs partikelhalterna av tre huvudfraktioner, alla med olika källor. Figur 1 visar partikelstorlek för ett handfull olika källtyper. Den grövsta fraktionen med en diameter mellan ca 2,5 och 10 µm består i huvudsak av resuspenderande partiklar, d v s. uppvirvlade partiklar som bildas genom slitage av vägbeläggning, sand, däck, bromsar etc på vägar och gator. Nära starkt trafikerade vägar och gator utgör denna fraktion huvuddelen av PM10-halterna. En finare fraktion av partiklar med en diameter mellan 0,1 µm och 2,5 µm har sitt huvudsakliga ursprung i utsläpp i andra länder och består till stor del av sekundära partiklar bildade från kemiska 5
reaktioner. Uppehållstiden i atmosfären för fina partiklar kan vara flera dygn. Ursprunget kan därmed vara källor i Västeuropa, Östeuropa eller Ryssland beroende på varifrån vindarna blåser. Intransport av partiklar från utsläpp utanför regionen har stor betydelse för bakgrundshalter av partikelmassa i Sverige. Bidraget till den urbana bakgrundshalten av PM10 är ca 50 % av årsmedelvärdet. Vad gäller PM2.5 är bidraget från intransporterade partiklar ännu större och ligger på ca 75 %. Den finaste fraktionen utgörs av s.k. ultrafina partiklar (diameter mindre än 0,1 µm). Dessa har sitt ursprung i t ex utsläpp av avgaspartiklar från fordon i den lokala trafiken, vedeldning och energianläggningar etc. Livstiden för dessa partiklar kan vara upp till några timmar, varför ursprunget främst är regionalt. Denna fraktion bidrar mycket litet till totalhalterna av PM2.5 och PM10 räknat som massa per volymsenhet. Figur 1. Storleksintervall för några olika typer av partiklar. nm µm O.1 1 10 100 1 10 100 Virus PM10 PM2.5 Avgaspartiklar Bakterier Vägdamm och slitagepartiklar Havssalt Pollen Partiklar från vedrök Sekundära partiklar (kemiska reaktioner) Beräkningsmodeller Spridningsberäkningarna har utförts med hjälp av två modeller - en vindmodell och en gaussisk spridningsmodell. Vindmodellen genererar ett representativt vindfält över hela beräkningsområdet. Indata till modellen är en klimatologi som baserats på data från en 50 m hög mast i Högdalen i Stockholm under perioden 1990-2004. Mätningarna inkluderar horisontell och vertikal vindhastighet, vindriktning, temperatur, temperaturdifferensen mellan tre olika nivåer och solinstrålning. Vindmodellen tar även hänsyn till variationerna i lokala topografiska förhållanden. Den gaussiska spridningsmodellen har använts för att beräkna halternas fördelning över beräkningsområdet. Halterna har beräknats två meter ovan öppen mark eller ovan tak vid bebyggelse. I modellen har används en gridstorlek på 25*25 meter över beräkningsområdet. För att få en beskrivning av haltbidragen från källor som ligger utanför beräkningsfönstret har beräkningarna gjorts för ett betydligt större område omfattande Stockholms och Uppsala län. Haltbidragen från källor utanför länen har erhållits genom mätningar. 6
Jämförelser mellan mätta och beräknade halter Beräkningar av luftföroreningshalter är behäftade med ett antal osäkerheter. Systematiska fel uppkommer p g a att modellen inte på ett korrekt sätt förmår ta hänsyn till alla faktorer som kan påverka halterna. För att få en uppfattning om den totala noggrannheten i hela beräkningsgången d.v.s. emissionsberäkningar, vind- och stabilitetsberäkningar samt spridningsberäkningar har modellberäkningarna jämförts med mätningar av både luftföroreningar och meteorologiska parametrar i länet. Hänsyn har också tagits till intransporten av luftföroreningar, baserat på mätningar vid Aspvreten och Norr Malma. Jämförelsen mellan mätta och beräknade luftföroreningshalter sker kontinuerligt i olika utsläppsbelastade miljöer. Den generella avvikelsen mellan mätta beräknade halter är mindre än 30 % för PM10. Resultat Inandningsbara partiklar, PM10 - dygnsmedelvärde Halten av PM10, räknat som 90-percentil dygnsmedelvärde, får under ett kalenderår inte överskrida 50 µg/m³ enligt gällande miljökvalitetsnorm. Figur 2-5 visar spridningsberäkningar av PM10 för de fyra skolorna. Haltberäkningarna för Stocksundsskolan visar att miljökvalitetsnormen klaras inom hela skolområdet. Däremot har både Kyrkskolan och Mörbyskolan överskridanden av normen i de delar av skolområdena som ligger närmast E18. Inga byggnader är belägna i dessa områden. Högst halter av PM10 har Fribergaskolan där ca en tredjedel av skolområdet samt två skolbyggnader berörs av överskridanden. Vid dessa skolbyggnaders västra sida (mot E18) har dygnsmedelhalten av PM10 beräknats till 51-58 µg/m 3. Halterna sjunker sedan med avståndet från E18. Figur 2. Beräknad halt PM10 som 90-percentil dygnsmedelvärde vid Stocksundsskolan. 27-39 µg/m 3 39-50 µg/m 3 > 50 µg/m 3 7
Figur 3. Beräknad halt PM10 som 90-percentil dygnsmedelvärde vid Kyrkskolan. 27-39 µg/m 3 39-50 µg/m 3 > 50 µg/m 3 Figur 4. Beräknad halt PM10 som 90-percentil dygnsmedelvärde vid Mörbyskolan. 27-39 µg/m 3 39-50 µg/m 3 > 50 µg/m 3 8
Figur 5. Beräknad halt PM10 som 90-percentil dygnsmedelvärde vid Fribergaskolan. 27-39 µg/m 3 39-50 µg/m 3 > 50 µg/m 3 Inandningsbara partiklar, PM10 - årsmedelvärde Halten av PM10, räknat som årsmedelvärde, får under ett kalenderår inte överskrida 40 µg/m³ enligt gällande miljökvalitetsnorm. Figur 6-9 visar spridningsberäkningar av PM10 för de fyra skolorna. Haltberäkningar visar att årsmedelvärdet klaras inom samtliga av de fyra skolområdena. I EU s nya luftdirektiv som är under behandling föreslås att PM10-normen för årsmedelvärde sänks till 33 µg/m³. Inom skolområdena vid Stocksundsskolan, Kyrkskolan och Mörbyskolan underskrider PM10-halten även detta skärpta normvärde. För Fribergaskolans del överskrids den föreslagna normen i skolområdets allra västra delar närmast E18. Avståndet till närmsta byggnad är ca 5 m. Den beräknade PM10-halten i detta område ligger i intervallet 34-37 µg/m³. 9
Figur 6. Beräknad halt PM10 som årsmedelvärde vid Stocksundsskolan. < 20 µg/m 3 20-26 µg/m 3 26-33 µg/m 3 33-40 µg/m 3 Figur 7. Beräknad halt PM10 som årsmedelvärde vid Kyrkskolan. < 20 µg/m 3 20-26 µg/m 3 26-33 µg/m 3 33-40 µg/m 3 10
Figur 8. Beräknad halt PM10 som årsmedelvärde vid Mörbyskolan. < 20 µg/m 3 20-26 µg/m 3 26-33 µg/m 3 33-40 µg/m 3 Figur 9. Beräknad halt PM10 som årsmedelvärde vid Fribergaskolan. < 20 µg/m 3 20-26 µg/m 3 26-33 µg/m 3 33-40 µg/m 3 11
Inandningsbara partiklar, PM2.5 - årsmedelvärde Halten av PM2.5, räknat som årsmedelvärde jämförs med EU-parlamentets förslag till målvärde, 20 µg/m³, som bör uppnås till år 2010. Figur 10-13 visar spridningsberäkningar av PM2.5 för Stocksundsskolan, Kyrkskolan, Mörbyskolan och Fribergaskolan. Haltberäkningarna visar att det föreslagna målvärdet för PM2.5 klaras inom samtliga fyra skolors skolområden. Figur 10. Beräknad halt PM2.5 som årsmedelvärde vid Stocksundsskolan. < 12 µg/m 3 12-16 µg/m 3 12
Figur 11. Beräknad halt PM2.5 som årsmedelvärde vid Kyrkskolan. < 12 µg/m 3 12-16 µg/m 3 Figur 12. Beräknad halt PM2.5 som årsmedelvärde vid Mörbyskolan. < 12 µg/m 3 12-16 µg/m 3 13
Figur 13. Beräknad halt PM2.5 som årsmedelvärde vid Fribergaskolan. < 12 µg/m 3 12-16 µg/m 3 Exponering Beräkningsresultaten ovan visar att halterna av inandningsbara partiklar är höga i utomhusluften längs med E18. Halterna avtar med avståndet från vägen och inom skolområdet återfinns de högsta halterna vid byggnaderna närmast E18. Vistelse såväl utomhus på skolområdet som inomhus innebär exponering för partikelhalter. Hälsopåverkan I denna utredning har vi inte gjort någon kvantitativ beräkning av hälsoeffekter från trafikens utsläpp av luftföroreningar. Det kan ändå vara viktigt att föra ett kvalitativt resonemang om hur trafikens utsläpp påverkar människors hälsa. I detta sammanhang betraktas endast effekterna av partiklar eftersom dessa visat sig vara viktigast ur hälsosynpunkt. När det gäller hälsopåverkan av partiklar tyder forskning hittills på att olika partiklar har väsentligt olika hälsoeffekter och att det inte finns någon tröskelnivå under vilken inga effekter uppkommer. De grova partiklarna påverkar i huvudsak Partiklar i inomhusluften beror till stor del på halten i den omgivande utomhusluften. Hur och i vilken utsträckning partiklar i utomhusluften tränger in i byggnader beror framförallt på byggnadens system för ventilation, otätheter i själva byggnadsskalet och hur byggnader används när det gäller fönstervädring, öppna dörrar och dylikt [6]. andningsvägarna medan de finare partiklarna även har effekter på hjärt-kärlsystemen. Avgaspartiklarna har en betydligt mindre massa jämfört med intransporterade partiklar och slitagepartiklar och ger därför ett mycket litet genomslag på halterna av PM10 och PM2.5 mätt i µg/m 3. Avgaspartiklarna är däremot många tiopotenser fler till antalet och mäts därför i antal/cm 3. Vissa åtgärder för att reducera partikelhalterna påverkar framförallt halterna av de grova partiklarna. Detta gäller t ex minskad dubbdäcksandel. Andra åtgärder som bättre ventilerade gaturum sänker halterna av alla typer av 14
partiklar. Vad gäller ultrafina partiklar kommer dessa troligtvis successivt att minska i antal i framtiden tack vare lägre avgasutsläpp från nya fordon. Barns miljö och hälsa Barn är extra känsliga för exponering av luftföroreningar då de i proportion till sin vikt andas in mer luft än vuxna. Socialstyrelsen har på uppdrag av regeringen tagit fram ett förslag till nationell handlingsplan för barns miljö och hälsa [7]. I rapporten, som just nu är ute på remiss, föreslås ett nytt delmål inom det nationella miljömålet Frisk Luft med följande lydelse: År 2015 ska alla förskolor och skolor ha en acceptabel luftkvalitet på sina skolgårdar eller uteplatser med en halt av små partiklar (PM2.5) under 10 µg/m 3 och en halt av NO 2 under 15 µg/m 3. Halterna av PM2.5 och NO 2 avser årsmedelvärde. Halten av PM2.5 består till stor del av intransporterade partiklar från t ex Västeuropa, Östeuropa eller Ryssland, vilket gör att den lokala rådigheten över utsläppen är liten. I dagsläget ligger årsmedelvärdet av regionala bakgrundshalten av PM2.5 i Stockholms och Uppsala län strax under 10 µg/m 3. De höga bakgrundhalterna innebär att halten av PM2.5 överskrider Socialstyrelsen målförslag på 10 µg/m 3 inom samtliga fyra skolområden som utreds i denna rapport. I trafikerade miljöer består de lokala partikelemissionerna till största del av grova slitagepartiklar och ultrafina partiklarna från fordonsavgaser. Detta innebär att det på lokal nivå är lättare att påverka gränsvärden för halt av PM10 eller antal partiklar jämfört med halt av PM2.5. 15
Referenser 1. Miljödepartementet 2001, Förordning om miljökvalitetsnormer för utomhusluft (SFS 2001:527). 2. LVF rapport 2003:1. Kartläggning av partikelhalter (PM10) i Stockholms och Uppsala län- jämförelser med miljökvalitetsnormer, Stockholms och Uppsala läns Luftvårdsförbund. 3. LVF 2006:9. Luftföroreningar i Stockholms och Uppsala län utsläppsdata 2004, Stockholms och Uppsala läns Luftvårdsförbund. 4. Vägverket, EVA SYSDOK, ver 2.2, Modellspecifikation, fordonsefektmodell. Rev 2000-07-03 Håkan Johansson MN. 5. Bringfeldt, B., Backström, H., Kindell, S. et al 1997. Calculations of PM-10 concentrations in Swedish cities Modelling of inhalable particles. SMHI RMK No. 76. 6. Socialstyrelsen 2006. Partiklar i inomhusmiljön en litteraturgenomgång, Socialstyrelsen och Akademiska sjukhuset, landstinget i Uppsala län. 2006-123-1. 7. Socialstyrelsen 2006. Förslag till en nationell handlingsplan för barns miljö och hälsa Redovisning av ett regeringsuppdrag. Rapporten ute på remiss. SLB- och LVF-rapporter finns att ladda ner på www.slb.nu/lvf/ 16
Stockholms- och Uppsala Läns Luftvårdsförbund är en ideell förening. Medlemmar är 33 kommuner, länens två landsting samt institutioner, företag och statliga verk. Samarbete sker med länsstyrelserna i länen. Även Gävle och Sandvikens kommuner är medlemmar. Målet med verksamheten är att samordna arbetet vad gäller luftmiljö i länen med hjälp av ett system för luftmiljöövervakning, bestående av bl a mätningar, emissionsdatabaser och spridningsmodeller. SLB-analys driver systemet på uppdrag av Luftvårdsförbundet. POSTADRESS: Box 38145, 100 64 Stockholm BESÖKSADRESS: Västgötagatan 2 TEL. 08 615 94 00 FAX 08 615 94 94 INTERNET www.slb.nu/lvf