Frisk luft. BILAGOR till underlagsrapport fördjupad utvärdering av miljömålsarbetet

Frisk luft BILAGOR till underlagsrapport fördjupad utvärdering av miljömålsarbetet RAPPORT 5781 DECEMBER 2007

Frisk luft Bilagor till Naturvårdsverkets rapport 5765, 2007

Beställningar Ordertel: 08-505 933 40 Orderfax: 08-505 933 99 E-post: natur@cm.se Postadress: CM-Gruppen, Box 110 93, 161 11 Bromma Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln Naturvårdsverket Tel 08-698 10 00, fax 08-20 29 25 E-post: natur@naturvardsverket.se Postadress: Naturvårdsverket, SE-106 48 Stockholm Internet: www.naturvardsverket.se ISBN 978-91-620-5781-7.pdf ISSN 0282-7298 Naturvårdsverket 2007 Tryck: CM Gruppen AB Omslag: illustration, Tobias Flygar Elektronisk publikation

Bilaga 1 Underlag för en fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Per Erik Karlsson IVL 3

4

RAPPORT Underlag för en fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken För Naturvårdsverket Rapporten godkänd 2006-12-20 Per Erik Karlsson Docent 2006-12-20 Arkivnummer: U2014 John Munthe Avdelningschef Box 21060, SE-100 31 Stockholm Box 5302, SE-400 14 Göteborg Valhallavägen 81, Stockholm Aschebergsgatan 44, Göteborg Tel: +46 (0)8 598 563 00 Tel: +46 (0)31 725 62 00 Fax: +46(0)8 598 563 90 Fax: + 46 (0)31 725 62 90 www.ivl.se

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 6

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Innehållsförteckning SAMMANFATTNING 9 1 INLEDNING 11 2 BAKGRUND 11 2.1 Faktorer som styr förekomsten av ozon nära marken 11 2.1.1 Ozonbildningens kemi 11 2.1.2 Den horisontella transporten av ozon och ozonbildande ämnen 12 2.1.3 Depositionen av ozon mot mark och vatten 14 2.1.4 Den vertikala transporten av ozon från högre liggande luftlager mot marken14 2.1.5 Nedbrytningen av ozon genom kemiska reaktioner med vissa ämnen 14 2.2 Olika ozonförekomster i tid och rum 16 3 NUVARANDE MÅLVÄRDEN FÖR OZON NÄRA MARKEN INOM MILJÖMÅLET FRISK LUFT 17 4 MÄTNINGAR AV OZONKONCENTRATIONER I LUFTEN ÖVER SVERIGE 18 4.1 Metodik 18 4.2 Mätlokaler 18 4.2.1 Instrumentmätningar 18 4.2.2 Vad representerar olika mätplatser? 21 5 NUVARANDE ÖVERSKRIDANDEN AV MÅLVÄRDEN FÖR OZON 21 5.1 Det maximala 8-timmars medelvärdet 21 5.2 Det maximala 1-timmes medelvärdet 26 5.3 Medelvärdet för ozonhalt under sommarhalvåret 29 5.4 Diskussion och sammanfattning av överskridanden av olika målvärden 31 6 HUR SER BAKGRUNDSNIVÅN AV OZON UT I SVERIGE I NULÄGET? 32 6.1 En period på våren 33 6.2 En period under högsommaren 37 6.3 Översikt alla perioder 38 7 VAD BÖR VARA MÅLSÄTTNINGEN MED MÅLVÄRDEN FÖR OZON INOM MILJÖMÅLET FRISK LUFT? 42 7.1 Hur kan Sverige som nation agera för att inte olika målvärden för ozon nära marken skall överskridas? 42 7.1.1 Den nationella arenan 42 7.1.2 Den Europeiska arenan 45 7.1.3 Den globala arenan 46 7.2 Målsättningen med kortsiktiga målvärden 46 7.3 Målsättningen med generationsmålet 46 7

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 8 ETT NYTT DELMÅL FÖR OZON TILL SKYDD FÖR VÄXTLIGHETEN 47 8.1 Förslaget till nytt delmål 47 8.2 Nuvarande överskridanden av föreslagna målvärden 47 8.3 Trender 48 8.4 Hur ser ett scenario ut där delmålet klaras? 49 8.5 Beräknade ekonomiska vinster om delmålet för ozon och växtlighet klaras 52 9 KONKRETA FÖRSLAG TILL FÖRÄNDRINGAR AV FRAMTIDA MÅLVÄRDEN FÖR MARKNÄRA OZON INOM MILJÖMÅLET FRISK LUFT 53 10 REFERENSER 56 8

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Sammanfattning På uppdrag av Naturvårdsverket och med finansiering från ASTA programmets nationella del har IVL Svenska Miljöinstitutet tagit fram ett underlag för en fördjupad utvärdering av delmål och generationsmål för ozon nära marken inom miljömålet Frisk Luft. Överskridanden av målvärden för ozon har inventerats genom analys av förekommande data där ozonhalten i luften mäts med instrument med timupplösning i Sverige. Även data från diffusiva provtagare på månadsbasis har använts. Det maximala 8-timmars medelvärdet för ozonhalter har överskridit det delmål som anges inom Miljömålet Frisk Luft för år 2010, 120 g/m 3, vid alla mätplatser i Sverige under de flesta år under perioden 1990-2005. Minst har överskridandena varit i vissa tätorter, såsom Stockholm (sannolikt på grund av kemiska reaktioner mellan ozon och kvävemonoxid (NO)) och Borås (sannolikt på grund av ortens skyddade topografiska läge). Antalet dagar årligen med överskridanden av målvärdet 120 g/m 3 var högst för mätplatser som ligger belägna kustnära eller topografiskt högt i landsbygdsmiljön, med överskridanden under upp till 30 dagar årligen. Lågt belägna platser i landsbygdsmiljön hade något lägre överskridande och i norra Sverige var överskridandena ännu lägre. Det finns en nedåtgående trend för det maximala 8-timmars medelvärdet vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. Det är således möjligt att delmålet, att det maximala 8-timmars medelvärdet inte skall överskrida 120 g/m 3, kommer att klaras i landsbygdsmiljön de flesta år efter 2010. Eftersom uppfyllandet av målvärdet är starkt beroende av transporten av ozonbildande ämnen från kontinentala Europa till Sverige, som i sin tur är beroende av vädersituationen över Europa, kan dock enstaka överskridanden förekomma även fortsättningsvis. En betydelsefull, men osäker faktor är hastigheten varmed bakgrundsnivåerna av ozon ökar över hela norra halvklotet. Ökande bakgrundshalter av ozon kan medföra att minskningen av det maximala 8- timmars medelvärdet stannar upp. Det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon i bakgrundsluften ligger i dagsläget mellan 70-80 g/m 3 under högsommaren, med de lägre värdena för urban bakgrundsluft. Under våren ligger motsvarande värden för bakgrundsluften betydligt högre, upp mot 100 g/m 3. Ozonhalterna i bakgrundsluften förutspås öka med ca 1 g/m 3 årligen. Vad gäller urban bakgrundsmiljö är trenderna vad gäller det årliga, maximala 8-timmars medelvärdet för ozon mer komplexa. Detta beror sannolikt på den nedbrytande effekten av NO på ozon. Minskande utsläpp från trafiken kan leda till minskande halter av NO vilket leder till högre ozonhalter. Detta verkar leda till olika trender i de olika storstadsområdena, med ökande trender i Göteborgsområdet, medan 8-timmarns medelvärdet minskar i Öresundsområdet, och ligger konstant lågt i Stockholm. Det målvärde som anges inom generationsmålen för det maximala 8-timmars medelvärdet, 70 g/m 3, överskrids under upp till 250 dagar årligen och trenden är tydligt stigande. Det maximala en-timmes medelvärdet för ozonhalter har överskridit generationsmålet, 80 g/m 3, vid alla mätplatser i Sverige, såväl i landsbygdsmiljö som i urban bakgrundsmiljö, under alla år under perioden 1990-2005. Överskridandena sker vid de flesta mätplatser under 50 till 250 dagar årligen. Det finns en minskande trend för det maximala en-timmes medelvärdet vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. Antalet dagar årligen då målvärdet 80 g/m 3 överskrids är dock i ökande. Periodmedelvärdet för ozonhalter under sommarhalvåret har överskridit generationsmålet, 50 g/m 3, vid de flesta mätplatser i Sverige, såväl i landsbygdsmiljö som i urban bakgrundsmiljö, under de flesta år under perioden 1990-2005. Överskridandena har varit minst frekvent i vissa 9

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken tätorter, såsom i Göteborg under 90-talet samt i Borås. Det finns ingen klar trend för medelvärdet under sommarhalvåret vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. För våra största tätorter finns dock en ökande tendens. Nya målvärden för ozon har föreslagits inom Miljömålet Frisk Luft till skydd för växtligheten, dels ett kortsiktigt målvärde till år 2015, dels ett långsiktigt målvärde till år 2050. Dessa målvärden baseras på konceptet AOT40 (AOT40, en ackumulerad dos av ozon över ett tröskelvärde 80 g/m 3 (40 ppb)) och har föreslagits att beräknas som glidande 5-årsmedelvärden. Det föreslagna kortsiktiga målvärdet har överskridits i landsbygdsmiljö vid några tillfällen i mitten av 90-talet och i börjar av 2000-talet, och endast vid kustnära och högt belägna mätplatser. Det föreslagna långsiktiga målvärdet överskrids regelbundet vid kustnära och högt belägna platser i inlandet. Vid lågt belägna platser i inlandet sker överskridandet endast vissa år. Vid nordliga platser sker inget överskridande. En uppskattning av den ekonomiska nytta som uppstår genom inverkan av ozon på växtligheten i Sverige, om det föreslagna kortsiktiga målvärdet klaras över hela landets areal, jämfört med nuvarande ozonbelastning, beräknas till 150 MSEK årligen. Detta kan jämföras med nettovärdet för skogsavverkningen totalt i Sverige, ca 14 000 MSEK. Förslag till förändringar av del- och generationsmål för ozon inom miljömålet Frisk Luft föreslås enligt nedanstående tabell. Förslag till framtida del- och generationsmål inom miljömålet Frisk Luft. En uppdelning har gjorts av vad som kan vara relevant för människors hälsa respektive växtligheten. Delmål 2010 Generationsmål Hälsa Vegetation Hälsa Vegetation Det maximala 8- timmars medelvärdet bör ej överskrida 120 g/m 3, som ett medelvärde under de senaste fem åren AOT40 dagtid, 1 april 30 sept bör ej överskrida 20000 g/m 3 timmar, som ett medelvärde för de senaste fem åren Det maximala 8- timmars medelvärdet bör ej överskrida 90 g/m 3, som ett medelvärde för de senaste fem åren AOT40 dagtid, 1 april 30 sept bör ej överskrida 10 000 g/m 3 timmar, som ett medelvärde för de senaste fem åren 10

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 1 Inledning På uppdrag av Naturvårdsverket och med finansiering från ASTA programmets nationella del har IVL Svenska Miljöinstitutet tagit fram ett underlag för en fördjupad utvärdering av delmål och generationsmål för ozon nära marken inom miljömålet Frisk Luft. 2 Bakgrund Ozon är ett starkt oxiderande ämne som i luften är skadligt både för människans hälsa och för växtligheten. Ozon orsakar ett ökat antal sjukhusinläggningar och en för tidig dödlighet för ett betydande antal människor i Europa årligen (Naturvårdsverket, 2005). Ozonbelastningen i Sverige beräknas förorsaka ett betydande skördebortfall för svenskt jordbruk på i storleksordningen 5-15% årligen och en nedsättning av skogens tillväxt med ca 2% (Karlsson m. fl., 2005). 2.1 Faktorer som styr förekomsten av ozon nära marken Koncentrationen av ozon i luften nära marken vid en viss plats och vid en viss tidpunkt beror av flera olika processer, varav de viktigaste är: bildningen av ozon genom komplicerade kemiska reaktioner utgående från ozonbildande ämnen, drivet av energin från solljuset den långväga, horisontella transporten av ozonbildande ämnen och av ozon depositionen av ozon mot mark och vatten den vertikala transporten av ozon från högre liggande luftlager mot luftlagren närmast marken nedbrytning av ozon genom kemiska reaktioner med vissa ämnen, framförallt kvävemonoxid 2.1.1 Ozonbildningens kemi Ozon bildas i luften nära marken genom en serie komplicerade kemiska reaktioner som drivs av energin från solljuset. Utgångsämnena för ozonbildning är framför allt kväveoxider och flyktiga organiska kolväten. Ozonbildningens kemi illustreras i figur 1. 11

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken <420 nm <420 nm NO 2 O NO NO 2 O NO O 2 O 3 O 2 O 3 RO RO 2 Lite förorenad luftluft Mycket förorenad luft Figur 1. Illustration av några av de kemiska reaktioner som ger upphov till ozonbildning, i förhållandevis lite förorenad luft samt i mycket förorenad luft. Omritat efter Uddling (2004). Den horisontella transporten av ozon och ozonbildande ämnen Den horisontella transporten av ozonbildande ämnen, men även av ozon självt, kan ske över mycket långa avstånd. Ett exempel på hur långväga transport kan orsaka bildning av ozon i glest befolkade områden på nordliga breddgrader visas i figur 2. Under några dagar i april 2003 steg halterna av ozon i luften vid Esrange, strax utanför Kiruna, till över 160 g m -3. Dessa halter måste anses vara mycket höga och var i närheten av den nivå där EU s direktiv om ozon i luften anger att allmänheten bör informeras via lokalradion. En analys visade att den luftmassa som gav upphov till dessa höga ozonhalter hade sitt ursprung i Medelhavsområdet. En mycket stor del av de ozonbildande ämnen som ger upphov till ozonförekomsten i Sverige härrör från områden utanför Sveriges gränser, se vidare sektion 7.1.1. nedan. Andersson m fl (2006) har i en studie utgått från ett scenario för utsläpp av ozonbildande ämnen över Europa från ett visst år och sedan i MATCH modellen applicerat flera olika års meteorologi över Europa på detta enda utsläppscenario. Man kunde visa att förekomsten av ozon över Sverige varierade betydligt, beroende på vilket års meteorologi man valde. Detta visar att skillnader i meteorologi mellan olika år, som har ett visst slumpmässigt inslag, ger upphov till stora variationer i ozonförekomst i Sverige, även om utsläppen av ozonbildande ämnen i Europa kan antas variera relativt lite mellan närliggande år. På grund av detta är det viktigt att de målvärden som används för att begränsa ozonförekomsten i Sverige används som medelvärden beräknade över flera år. 12

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Figur 2.Uppehållstiden under de senaste 20 dagarna hos den luftmassa som anlände till Esrange, strax utanför Kiruna, 20 April 2003 och där gav upphov till ozonhalter > 160 g/m 3. Lindskog m. fl. (2006). Relativ ozonhalt 110 105 100 95 90 85 80 75 70 0 5 10 15 20 25 Höjd över marken (m) 1m hög jordbruksgröda 0.1 m gräsmark Figur 3. En illustration av hur ozonhalterna kan varierar med höjden över markytan. Exemplet visar ozonmhalter mitt på dagen över ett fält med en 1 m hög jorkdbruksgröda samt över ett fält med gräsmark. Ozonhalterna är modellerade med EMEP modellen för 30 olika lokaler runt om i Europa. Hämtat ifrån LRTAP konventionens Mapping Manual (http://www.oekodata.com/ icpmapping/index.html). 13

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Depositionen av ozon mot mark och vatten Ozon är mycket reaktivt och reagerar med alla ytor, undantaget teflon och rostfritt stål. Ozon är dock något mindre reaktivt med vatten vilket förklarar att kustnära platser ofta har högre ozonkoncentrationer. Depositionen av ozon ger upphov till en kraftig gradient med lägsta koncentrationer närmast marken. I figur 3 ges en principfigur för hur gradienten av ozonkoncentrationer kan se ut dagtid över ett fält med jordbruksgrödor, alternativt över gräsmark. Gradienten kan vara mycket stor den närmaste metern nära marken. Gradientens storlek beror framförallt av luftens turbulens, se nästa sektion. Den vertikala transporten av ozon från högre liggande luftlager mot marken Den vertikala transporten av ozon från högre till lägre liggande luftlager beror av luftens turbulens. Inversioner av lufttemperaturen nattetid ger upphov till en stabil skiktning av luften vilket blockerar nedtransporten av ozon från högre luftlager. Ozonets deposition mot marken gör då att ozonhalterna kan bli mycket låga. Detta exemplifieras i figur 4 som visar mätningar av ozonhalter och meteorologi över ett öppet fält vid Östads Säteri, 45 km nordost om Göteborg. Uppkomsten av nattliga lufttemperaturinversioner och därmed en stabil skiktning av luftlagren nattetid, beror starkt av den lokala topografin, den s.k. reliefen. Platser som ligger topografiskt lågt i landskapet uppvisar ofta stabil skiktning av luftlagren nattetid medan platser som ligger topografiskt högt i landskapet inte gör det i samma utsträckning. Exempel på mätplatser för ozon som ligger topografiskt lågt är Östads Säteri, Asa (SLUs försökspark ca 20 km norr om Växjö), Grimsö (norr om Örebro) samt Norra Malma (Norrtälje). Mätplatser som ligger högt i landskapet är Vavihill och Norra Kvill. Skillnaden i ozonhalter mellan natt och dag samt tidpunkten för att luftskikten börjar stabiliseras på eftermiddagen får ett mycket stort inflytande på ozonindex såsom maximalt 8-timmars medelvärde och AOT40, eftersom de regionala ozonkoncentrationerna på hög höjd ofta kan fortsätta att öka en bit in på kvällen. Detta visas tydligt i figur 4A, där ökningen av ozonhalter bryts abrupt när luften börjar stabiliseras vid 5-6 tiden på eftermiddagen. Nedbrytningen av ozon genom kemiska reaktioner med vissa ämnen Ozonhalterna är i de flesta fall lägre i större tätorter, jämfört med omgivande landsbygd. Detta beror i många fall på den höga förekomsten av kvävemonoxid (NO) i tätortsluften och reaktionen mellan NO och ozon som gör att ozon bryts ner. I figur 5 visas ett exempel från England under en ozonepisod. Utsläpp av NO från den intensiva trafiken under morgontimmarna gör att ozonhalterna stiger långsammare i den urbana miljö, jämfört med utanför tätorten. 14

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken A B 120 Ozonhalter, 2003-04-15 500 400 Solinstrålning g/m 3 80 W m -2 300 200 40 Ozon 5m Ozon 1m 0 0 6:00 12:00 18:00 100 0 0 6:00 12:00 18:00 C D o C 2 1 0-1 -2 Tempdifferens 1 vs 5 m. m s -1 3 2 1 Vindhastighet. -3 0 6:00 12:00 18:00 0 0 6:00 12:00 18:00 Figur 4. Mätvärden för ozonhalter och olika meteorologiska parametrar, uppmätta över ett öppet fält vid Östads Säteri, 45 km nordost om Göteborg under ett dygn 15 april 2003. Data visas som timmedelvärden. A, Ozonkoncentrationer uppmätta på två olika höjder över mark, 1 och 5 m. B, Solinstrålning 1 m över mark. C, Differens i lufttemperatur mellan 1 och 5 m (negativ vid kallast nära marken). Vindhastighet uppmätt 5 m över mark. Karlsson, opublicerade data. Figur 5. Exempel på ozonkoncentrationer vid två närliggande platser i England, en urban plats (Bristol Centre) och en mätplats i när liggande landsbygdsmiljö (Somerton). Från NEGTAP, 2001. 15

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 2.2 Olika ozonförekomster i tid och rum För att lättare förstå hur ozon förekommer i tid och rum kan det vara bra att försöka generalisera ozonförekomsten i olika kategorier: Förindustriell bakgrund. Före industrialiseringens början förekom ozon inte i högre halter än ca 20 g/m 3 (Pleijel, 1999, Voltz & Kley, 1988). Nuvarande bakgrund. Antropogena aktiviteter har medfört att halterna av ozonbildande ämnen är förhöjda över hela norra halvklotet, alltså även över t ex nordpolen eller över Atlanten. Nuvarande bakgrundshalter av ozon är således de lägsta halter som förkommer för närvarande när luftmassan över Sverige har sitt ursprung från de lägst förorenade områdena på norra halvklotet. Ozonhalterna i bakgrundsluften ökar med ca 1 g/m 3 årligen (Monks m. fl., 2003). Förhöjda halter. Förhöjda halter uppstår när luftmassan över Sverige har sitt ursprung från mer förorenade områden i Europa men där transporten av luftmassan har varit relativt diffus. Episoder. Korta perioder där en väl sammanhållen, långväga transport av en luftmassa med höga halter av ozonbildande ämnen från mycket förorenade områden, t ex Medelhavsområdet, ger upphov till mycket höga halter. Exemplifieras i figur 2 ovan. 16

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 3 Nuvarande målvärden för ozon nära marken inom miljömålet Frisk Luft Riksdagen har 1999 fattat beslut om femton övergripande nationella miljökvalitetsmål. Marknära ozon samt gasformigt NO 2 och SO 2 behandlas i miljömålet Frisk luft. Det beslut man fattat lyder: Luften skall vara så ren att människors hälsa samt djur, växter och kulturvärden inte skadas. Miljökvalitetsmålet innebär: Halterna av luftföroreningar överskrider inte fastställda lågrisknivåer för cancer, överkänslighet och allergi eller för sjukdomar i luftvägarna Halterna av marknära ozon överskrider inte de gränsvärden som satts för att hindra skador på människors hälsa, djur, växter, kulturvärden och material. Inriktningen är att miljökvalitetsmålet skall nås inom en generation. I den av riksdagen senare antagna propositionen 2000/2001:130 Svenska miljömål delmål och åtgärdsstrategier har målformuleringen utvecklats ytterligare i form av s.k. del- och generationsmål. Delmålen avser förorenings- och utsläppsmål som skall vara uppfyllda senast 2010. Generationsmål avser motsvarande typ av mål som delmålen, men på längre sikt, till ca 2020. De del- och generationsmål som för närvarande gäller för marknära ozon redovisas i tabell 2 nedan. De mål för marknära ozon som satts inom det nationella miljömålet Frisk Luft är avsevärt strängare, jämfört med EU direktivet (2002/3/EG) om ozon i luften. Tabell 1. Del- och generationsmål i det svenska miljömålsarbetet som för närvarande gäller för marknära ozon inom miljömålet Frisk Luft. En uppdelning har gjorts av vad som kan vara relevant för människors hälsa respektive växtligheten. Delmål 2010 Generationsmål 2020 Hälsa Vegetation Hälsa Vegetation Det maximala 8-timmars medelvärdet bör ej överskrida 120 g/m 3. - Halter som inte bör överskridas är 70 g/m 3 som åttatimmars medelvärde och 80 g/m 3 som timmedelvärde. Halter som inte bör överskridas är 50 g/m 3 som medelvärde för sommarhalvåret 17

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 4 Mätningar av ozonkoncentrationer i luften över Sverige 4.1 Metodik Ozonhalter i luft mäts främst med tre olika metoder: UV-absorbtionsforometri DOAS Diffusiva provtagare UV-absorbtionsfotometri ger data för ozonkoncentrationer med timupplösning eller bättre, medan diffusiva provtagare ger medelvärden för perioder på minst en vecka. Metoderna finns beskrivna på http://www.vv.se/templates/page3 10094.aspx. UV-absorbtionsfotometri fungerar genom att luft sugs från en enstaka mätpunkt in en mätkyvett där en stråle med UV-ljus passerar varvid absorbtionen mäts. Luft sugs även in i en parallell referenskyvett där ozon har filtrerats bort med aktivt kol. Vanligtvis växlas luften mellan mätoch referenscell för att uppnå maximal noggrannhet. Detta gör riskerna för interferens med andra ämnen som skulle kunna absorbera i UV området minimal. Nackdelarna är att ozon endast mäts i en punkt, samt att hygienen i de slangar som används för att samla in luften måste vara mycket god. Slangarna måste vara av teflon och smuts gör att ozon försvinner. UV absorbtionsfotometri används för alla EMEP stationer i landsbygdsmiljö samt för mätplatserna Östads Säteri, Göteborg/Femman samt Malmö/Rådhuset. DOAS tekniken mäter ljusabsorbtionen för en ljusstråle som går över relativt långa avstånd. Det är en fördel att ozonet mäts i en större luftmassa. Problemet kan vara närvaron av andra ämnen i luften som absorberar ozon. DOAS. Det finns indikationer på att tidiga mätningar med DOAS skulle ha överdrivit ozonhalterna (Lövblad m.fl., 2004). Diffusiva provtagare är impregnerade med ett ämne som reagerar med ozon. De ger ett medelvärde för ozonkoncentrationen under den period de exponerats, vilket normalt behöver vara minst en vecka. Den stora fördelen är att kostnaderna per provtagare är relativt låg. På uppdrag av Naturvårdsverket har Pihl Karlsson och Karlsson (2005) utarbetat en metod att översätta månadsmedelvärden, såsom uppmätta med diffusiva provtagare till olika ozonindex, bl a det maximala 8-timmars medelvärdet under perioden. I detta sammanhang spelar skillnaderna i ozonhalter mellan natt och dag en mycket stor roll och principen som utnyttjades var att dela in mätplatser i tre olika kategorier utgåendes från geografiska förutsättningar. Osäkerheterna i dessa beräkningar är dock stora och ozondata utgåendes från månadsmedelvärden måste utnyttjas med försiktighet. 4.2 Mätlokaler 4.2.1 Instrumentmätningar Nätverken för ozonmätningar i luften med instrument och med timupplösning i Sverige är relativt glest. En översikt ges i figur 6 och i tabellerna 2 och 3. 18

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Ozondata ifrån EMEPs mätstationer i Sverige är framtagna inom den nationella Miljöövervakningen, finansierad av Miljöövervakningsenheten vid Naturvårdsverket. IVL driver 6 av de totalt sju stationer som ingår i programmet. Dessa mätningar beskrivs på IVL s hemsida, www.ivl.se. Ozondata ifrån den Norska mätstationen Prestebakke, strax över gränsen från Dalsland, har använts från 1997, eftersom den har framkommit problem med denna station vad gäller kalibreringar före denna tidpunkt (Solberg, S., personlig kommunikation). Ozonhalter har mätts vid Östads Säteri, 45 km nordost om Göteborg i regi av IVL och Göteborgs Universitet. Ozonhalter har mätts på 5 alternativt 9m över mark och ozoninstrument som använts har kalibrerats minst två gånger årligen. Inom Uppsala och Stockholms läns Luftvårdsförbund mäts ozonhalter med DOAS teknik med timupplösning i taknivå vid Torkel Knuts gata på Södermalm samt över ett öppet fält 3 m över mark vid Norra Malma, strax utanför Norrtälje. Dessa data har hämtats från hemsidan http://www.slb.nu/lvf/. Ozonhalter från Göteborg/Femmanhusets tak, 35 m över mark, samt från Mölndal (mätning på 30 m över E6) har hämtats från hemsidan http://www.miljo.goteborg.se/luftnet/. Övriga data för urbana bakgrundstationer har hämtats från IVLs datavärdskap. Ett problem i sammanhanget är bristen på dokumentations av kvalitetssäkring av data. Ozoninstrumenten inom IVL s mätstationer inom EMEP kalibreras minst två gånger årligen, teflonslangar som används för insamling av luft byts vartannat år och data utsätts för en omfattande kvalitetsgranskning vid årets slut. Detta gäller även data från Östads Säteri. Vad gäller övriga mätplatser finns ingen samlad information om kvalitetsgranskning. På grund av den stora mellanårs variationen i ozonförekomst har endast mätplatser med data för minst tre år medtagits. Ett databortfall om maximalt 15 % har accepterats för den mätperiod som står i fråga. Detta utgör t. ex. maximalt fem dagar på en månad. Detta grundar sig på en kompromiss mellan att uppnå tillräckligt mycket data och att inte missa någon ozonepisod, vilket skulle kunna ha en stor påverkan på det beräknade ozonvärdet. På grund av den mycket stora mellanårsvariationen krävs det långa tidsserier för att uttala sig om trender. En statistisk analys av trender har därför endast gjorts för ozondata från de tre mätplatserna i landsbygdsniljö, Råö/Rörvik, Vavihill samt Norra Kvill.. 19

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Esrange Vindeln Norra Malma Grimsö Prestebakke, Norge Aspvreten Östad Råö/ Rörvik NorraKvill Gbg/Femman Borås Mölndal Halmstad Västerås Stockholm T Knuts gata Vavihill EMEP, Sverige EMEP, Prestebakke, Norge IVL Svenska Miljöinstitutet AB Uppsala och Sthlms läns Luftv. förbund Helsingborg Malmö Lund Figur 6. Kartor som visar platser där ozonhalterna i luften mäts med instrument med timupplösning i landsbygdsmiljö (vänstra figurer) och urban bakgrundsmiljö (högra figuren). Tabell 2. Beskrivning av stationer i landsbygdsmiljö, där ozonhalterna mäts med kontinuerligt registrerande instrument på timbasis. Värden för de år där datatillgänglighet varit <85 % har ej medtagits. Station Mäthöjd över marken (m) Höjd över havet (m) Mätmetod Datatillgänglighet Östad 5/9 62 UV-instrument 1993-95, 2002-2005 Aspvreten 5 20 UV-instrument 1993-2005 N:a Malma 3 DOAS 1997-2005 Grimsö 5 132 UV-instrument 2001-2005 Norra Kvill 5 261 UV-instrument 1990-2005 Prestebakke (No) 2 160 UV-instrument 1993-2004, ej 1997 eller 1999 Råö / Rörvik 5 10 UV-instrument 1990-2005 Vavihill 5 175 UV-instrument 1990-2005 Vindeln 5 225 UV-instrument 1993-2005 Esrange 5 475 UV-instrument 1993-2005 20

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Tabell 3. Beskrivning av stationer i urban bakgrundsmiljö, där ozonhalterna mäts med kontinuerligt registrerande instrument på timbasis. Årsvärden har exkluderats när datatillgänglighet varit <85%. Mätlokaler har endast inkluderats om mätvärden varit tillgängliga för minst tre år. Station Mäthöjd över marken (m) Mätteknik Datatillgänglighet Borås 15 DOAS 2000-2001,2003-2004 Göteborg (Femman) 30 UV-absorption 1990-2005 Helsingborg (Södra) 18 DOAS 2001-2004 Lund 20 DOAS 1993-1996, 1998, 2000-2002, 2004 Malmö (Rådhuset) 25 UV-absorption 1998-2002, 2004 Mölndal 30 DOAS 1994-1999, 2001-2004 Stockholm (T Knuts 20 DOAS 1997-2005 gata) Västerås 15 DOAS 2000, 2002-2003 Tabell 4. Definition av fyra olika kategorier av mätlokaler för marknära ozon i Sverige (och en lokal i SÖ Norge) Modifierad från Karlsson m. fl., 2004. Benämning Representerar Ingående mätlokaler Kustnära Mätlokaler belägna mycket nära kusten.. Rörvik/Råö, Aspvreten Höglänta Låglänta Mätlokaler belägna utpräglat högt över angränsande landskap. Mätlokaler som ej är belägna utpräglat högt över omgivande landskap. Vavihill, Norra Kvill Östad, Grimsö, Prestebakke, Norra Malma Nordliga Alla mätlokaler belägna i Norrland. Vindeln, Esrange, Bredkälen Ett problem är att mätningar i urban bakgrundsmiljö nästan uteslutande är belägna i taknivå, dvs högt över den marknivå där människor vanligtvis vistas. Detta kan vara relevant för luftföroreningar som NO x och partiklar, men för en luftförorening som ozon som kan uppvisa en stark koncentrationsgradient mot marken är det ett frågetecken vad dessa mätningar representerar, i relation till den miljö där människor vistas. 4.2.2 Vad representerar olika mätplatser? Mätplatserna för ozonhalter i landsbygdsmiljö är relativt få och de geografiska variationerna över Sverige är mycket stora. Vidare har, som diskuterats ovan, den lokala topografin en mycket stor betydelse för ozonförekomsten vid en viss mätplats. Därför har Karlsson m fl. (2004) gjort ett försök att kategorisera vad varje mätplats representerar. Denna kategorisering presenteras i tabell 4. 4.3 Nuvarande överskridanden av målvärden för ozon 4.3.1 Det maximala 8-timmars medelvärdet Halterna av ozon nära marken skall som delmål inte överskrida 120 g m -3 som 8-timmars medelvärde år 2010. Som generationsmål anges att halterna av ozon inte bör överskrida 70 g m -3 som 8-timmars medelvärde. 21

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Mätningar av ozonhalter med instrument på timbasis visas i figur 7. Det årliga, maximala 8- timmars medelvärdet har överstigit 120 g m -3 vid de flesta mätplatser under de flesta år sedan 1990, även i norra Sverige. Detta gäller mätplatser både i urban bakgrund och i landsbygdsmiljö. Överskridandet är dock mindre frekvent i Stockholm liksom i Borås. Att det maximala 8- timmars medelvärdet överskrider 120 g m -3 över stora arealer i Sverige bekräftas av beräkningar utgående från mätningar med diffusiva provtagare på månadsbasis (figurer 8 och 9, Pihl Karlsson & Karlsson, 2005). Dessa beräkningar indikerar även att skillnaderna i överskridanden är stora på relativt små geografiska avstånd. Vissa år har värdena för det maximala 8-timmars medelvärdet legat så högt som 180 200 g m -3. De geografiska och tidmässiga variationerna är mycket stora, beroende på att målvärdet kan påverkas av en enda ozonepisod under året. Ett bättre sätt att beskriva överskridandet av målvärden är därför att använda antalet dagar på året då målvärdet överskrids. Målvärdet 120 g m -3 har i landsbygdsmiljö överskridits under 0 30 dagar per år. (figur 7). Antalet dagar med överskridande är störst vid kustnära eller högt belägna platser i södra Sverige, följt av lågt belägna platser i södra Sveriges inland och lägst vid platserna i norra Sverige. Under 1990-talet föreföll antalet dagar med överskridanden varit minskande, men denna trend bröts i början av 2000-talet. Vad gäller tätortsmiljö förefaller det finnas en ökande trend av antalet dagar med överskridanden för Göteborgsområdet, men ej för Skåne eller Stockholmsområdet. För en topografiskt lågt belägen tätort som Borås är överskridandet hela tiden lågt. Det målvärde för det maximala 8-timmars medelvärdet som anges i generationsmålen, 70 g m -3, överskrids regelbundet vid alla mätplatser under mellan 50 och 250 dagar årligen (figur 7). Överskridandena är i stort sett lika stora över hela landet, möjligen något lägre vid lågt belägna platser i södra Sveriges inland samt även lägre i urban bakgrundsmiljö. Som tidigare nämnts är mellanårsvariationen i ozonförekomst mycket stor. Det krävs därför mycket långa tidsserier för att säkerställa trender i ozonförekomst. Det finns mätningar av ozonhalter på timbasis med god kvalitet vad gäller datatäckning under perioden 1990-2005 för mätplatserna Rörvik/Råö, Vavihill samt Norra Kvill. Alla dessa platser ligger i landsbygdsmiljö. Det finns en minskande trend vad gäller det årliga maximala 8-timmars medelvärdet för de tre mätplatserna i landsbygdsmiljö (figur 10). På grund av mellanårsvariationen är den statistiskt säkerställd endast för Råö/Rörvik, tabell 5, men den förefaller relativt tydlig även för övriga mätpunkter. Det förefaller som att det fanns en minskande trend under 1990-talet av antal dagar årligen då det maximala 8-timmars medelvärdet överskred 120 g/m 3. Denna trend bröts dock under åren 2002 och 2003, då antalet dagar med överskridanden åter steg. Denna trendbrytning var inte resultatet av några enstaka, kraftiga ozonepisoder. Istället inträffade överskridandena vid de olika mätplatserna under olika delar av sommarhalvåret (data visas ej). Det finns en antydan till att antalet dagar årligen med överskridanden av delmålet 120 g/m 3 har ökat kraftigt för Göteborgs-regionen under de senaste tre åren. Varför detta inte är fallet i Stockholm och Malmö är oklart. Det finns en tydlig, ökande trend i antalet dagar årligen då det maximala 8-timmars medelvärdet överskrider 70 g/ m 3 (figur 10). Denna trend är statistiskt säkerställd för Råö/Rörvik och Vavihill (tabell 5). Den ökande trenden beror framför allt på ett ökande antal dagar med överskridanden under vår och höst (data visas ej). Vad gäller landsbygdsmiljö beror detta sannolikt på de ökande bakgrundshalterna av ozon över norra halvklotet. Vad gäller stadsmiljö kan ökningen hänga samman med en minskande kemisk förbrukning av ozon genom reaktion med kvävemonoxid, vilket i sin tur kan bero på minskade NO x utsläpp från trafiken. 22

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Landsbygdsmiljö Urban bakgrundsmiljö 220 Max 8-timmars medelkonconcentration 200 Max 8-timmars medelkonconcentration g/m 3 200 180 160 140 120 g/m 3 160 120 dagar 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 40 Antal dagar med max 8-timmars Medelkoncentration >120 g/m 3 30 20 10 dagar 80 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 30 Antal dagar med max 8-timmars medelkoncentration >120 g/m 3. 20 10 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 300 Antal dagar med max 8-timmars medelkoncentration >70 g/m 3 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Antal dagar med max 8-timmars medelkonc. 300 >70 g/m 3. 250 dagar 200 dagar 200 150 100 100 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Aspvreten Östad Asa Prestebakke Vindeln Esrange Grimsö 5m N Malma GbgFemman Mölndal Borås Malmö Rådhuset Lund Helsingborg S Sthlm TKnutsVäg Västerås Figur 7.Värden för det årliga maximala 8-timmars medelvärdet för ozonhalt i luften vid olika mätplatser i Sverige och sydöstra Norge. Mätplatserna i landsbygdsmiljö har delats upp i några olika kategorier; kustnära eller högt belägna platser i södra Sverige (blå symboler), lågt belägna platser i södra Sveriges inland (samt sydöstra Norge, röda symboler) samt nordliga platser (svarta ofyllda symboler), enligt en indelning som har föreslagits av Karlsson m. fl (2004). 23

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 1999 2000 2001 2002 2003 Andel <50 mätplatser 0 0 (%) 0i de olika 0 in-tervallen 50-55 0 0 3 2 0 55-60 2 8 29 29 13 60-65 28 32 45 41 32 ppb >65 År 70 59 23 29 55 Figur 8. Beräknade halter av maximalt glidande 8-timmars- medelvärde ruralt (april-september), för perioden 1999-2003 (kartor visas endast för 2002 och 2003). Maximalt glidande 8- timmarsmedelvärden är beräknade utifrån månadsmedelvärden erhållna med passiva provtagare. En ppb motsvarar 2 g/m3. Från Pihl-Karlsson & Karlsson, 2005. 1999 2000 2001 2002 2003 <50 0 0 0 0 0 50-55 0 5 5 14 0 55-60 Andel 11 mätplatser 45 (%) 90 i de 64 olika 63 60-65 89 intervallen 50 5 21 38 >65 0 0 0 0 0 ppb År Figur 9. Beräknade halter av maximalt rullande 8-timmars medelvärde i urban bakgrund (april-september), för perioden 1999-2003 (kartor visas endast för 1999 och 2000). Maximalt glidande 8- timmarsmedelvärden är beräknade utifrån månadsmedelvärden erhållna med passiva provtagare. En ppb motsvarar 2 g/m3. Från Pihl-Karlsson & Karlsson, 2005. 24

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 240 Max 8-timmars medelkonconcentration 200 g/m 3 160 120 40 30 Antal dagar med max 8-timmars medelkonkoncentration >120 g/m 3. dagar 20 10 250 Antal dagar med max 8-timmars medelkonkoncentration >70 g/m 3. dagar 200 150 100 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Linear (Rörvik/Råö) Linear (Vavihill) Linear (Norra Kvill) Figur 10. Tidstrender för de årliga värdena för det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon nära marken vid tre platser i landsbygdsmiljö i södra Sverige. Överst, det årliga maximala värdet. Mitten, antal dagar årligen då det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon överskrider 120 g/m 3. Nederst, antal dagar årligen då det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon överskrider 70 g/m 3. 25

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Tabell 5. Analys av trender vad gäller det maximala 8-timmars medelvärdet. Trendanalys har gjorts med Mann-Kendall analys för mätningar vid tre platser i landsbygdsmiljö med god täckning vad gäller mätvärden för perioden 1990-2005. Råö Norra Kvill Vavihill Max 8-timmars medelvärde -* \ \ Antal dagar med max 8-timmars medelvärde >120 g/m 3 \ \ \ Antal dagar med max 8-timmars medelvärde >70 g/m 3 +** \ +** \ = ej signifikant trend; + = signifikant ökande trend; - = signifikant minskande trend; * = signifikant p=0.05; ** = signifikant p=0.01; *** = signifikant p=0.001. Slutsatser: Det maximala 8-timmars medelvärdet för ozonhalter har överskridit det delmål som anges inom Miljömålet Frisk Luft för år 2010, 120 g/m 3, vid alla mätplatser i Sverige under de flesta år under perioden 1990-2005. Minst har överskridandena varit i vissa tätorter, såsom Stockholm (sannolikt på grund av kemiska reaktioner mellan ozon och kvävemonoxid) och Borås (sannolikt på grund av ortens låga topografiska läge). Antalet dagar årligen med överskridanden av målvärdet 120 g/m 3 var högst för mätplatser som ligger belägna kustnära eller topografiskt högt i landsbygdsmiljön, med överskridanden under upp till 30 dagar årligen. Lågt belägna platser i landsbygdsmiljön hade något lägre överskridande och i norra Sverige var överskridandena ännu lägre. Man kan dock notera att under året 2004 överskreds målvärdet 120 g/m 3 under minst 10 dagar både vid Esrange och vid Vindeln. Det finns en minskande trend för det maximala 8- timmars medelvärdet vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. I Göteborgsregionen finns dock en ökande trend i antalet dagar årligen med överskridanden av målvärdet 120 g/m 3, vars orsak är oklar. Det målvärde som anges inom generationsmålen för det maximala 8-timmars medelvärdet, 70 g/m 3, överskrids under upp till 250 dagar årligen och trenden för landsbygdsmiljöer i södra Sverige är klart stigande. 4.3.2 Det maximala 1-timmes medelvärdet Som generationsmål anges att halterna av ozon inte bör överskrida 80 g/m 3 som en-timmes medelvärde. Det maximala en-timmes medelvärdet har legat mellan 120 och 240 g/m 3 under perioden 1990-2005 (figur 11). Även i norra Sverige och i de mest förorenade tätorterna har det maximala en-timmes värdet för ozonhalt legat permanent betydligt över målvärdet för generationsmålen. Antalet dagar årligen med överskridanden av 80 g/m 3 ligger mellan 20 och 250. Det finns en minskande trend hos det maximala en-timmes medelvärdet vid mätplatserna i landsbygdsmiljö Råö/Rörvik, Vavihill samt Norra Kvill (figur 12). Denna minskande trend är statistiskt säkerställd för Råö/Rörvik och Vavihill (tabell 6). Detta är i linje med förväntningarna att minskade utsläpp av ozonbildande ämnen i Europa skall leda till en minskning av de 26

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken högsta ozonhalterna under episoder. I kontrast ökar antalet dagar per år då det maximala entimmes medelvärdet har överskridit 80 g/m 3. Detta är statistiskt säkerställt för Råö/Rörvik och Vavihill. Det finns även påtaglig tendens till ökning för Göteborgsområdet. Landsbygdsmiljö Urban bakgrundsmiljö 240 Maximal en-timmes medelkoncentration. 240 Maximal en-timmes medelkonconcentration g/m 3 160 g/m 3 160 80 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 80 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 250 200 Antal dagar med maximal 1-timmes medelkoncentration > 80 g/m 3 300 250 Antal dagar med maximal 1-timmes medelkoncentration > 80 g/m 3 dagar 150 100 50 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 dagar 200 150 100 50 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 GbgFemman Malmö Rådhuset Sthlm TKnutsVäg Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Aspvreten Östad Asa Prestebakke Vindeln Esrange Grimsö 5m N Malma Mölndal Borås Lund Helsingborg S Västerås Figur 11. Värden för det årliga maximala en-timmes medelvärdet för ozonhalt vid olika mätplatser i landsbygdsmiljö i Sverige och sydöstra Norge och i urban bakgrundsmiljö, samt antalet dagar per år som detta värde överskrider 80 g/m 3. Mätplatserna i landsbygdsmiljö har delats upp i några olika kategorier; kustnära eller högt belägna platser i södra Sverige (blå symboler), lågt belägna platser i södra Sveriges inland (samt sydöstra Norge, röda symboler) samt nordliga platser (svarta ofyllda symboler), enligt en indelning som har föreslagits av Karlsson m. fl. (2004). 27

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 240 Maximala en-timmes medelkonc. g/m 3 160 80 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 250 200 Antal dagar med maximal 1-timmes medelkonc > 80 g/m 3 Dagar 150 100 50 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Linear (Rörvik/Råö) Linear (Vavihill) Linear (Norra Kvill) Figur 12. Tidstrender för de årliga värdena för det maximala 1-timmars medelvärdet för ozon nära marken vid tre platser i landsbygdsmiljö i södra Sverige. Överst, det årliga maximala värdet. Nederst, antal dagar årligen då det maximala 1-timmars medelvärdet för ozon överskrider 80 g/m 3. Tabell 6. Analys av trender vad gäller det maximala 1-timmes medelvärdet.. Trendanalys har gjorts med Mann-Kendall analys för mätningar vid tre platser i landsbygdsmiljö med god täckning vad gäller mätvärden för perioden 1990-2005. Råö Norra Kvill Vavihill Maximalt en-timmes medelvärde -* \ -* Antal dagar med maximalt en-timmes medelvärde >80 g/m 3 +* \ +* \ = ej signifikant trend; + = signifikant ökande trend; - = signifikant minskande trend; * = signifikant p=0.05; ** = signifikant p=0.01; *** = signifikant p=0.001. 28

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Slutsatser: Det maximala en-timmes medelvärdet för ozonhalter har överskridit det generationsmål som anges inom Miljömålet Frisk Luft, 80 g/m 3, vid alla mätplatser i Sverige, såväl i landsbygdsmiljö som i urban bakgrundsmiljö, under alla år under perioden 1990-2005. Överskridandena har varit minst 20 g/m 3 över målvärdet och flera år så stort som 120 g/m 3 över målvärdet. Överskridandena sker vid de flesta mätplatser under 50 till 250 dagar årligen. Det finns en minskande trend för det maximala en-timmes medelvärdet vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. Antalet dagar årligen då målvärdet 80 g/m 3 överskrids är dock i ökande. 4.3.3 Medelvärdet för ozonhalt under sommarhalvåret Som generationsmål anges att halterna av ozon inte bör överskrida 50 g/m 3 som ett medelvärde under sommarhalvåret. Av figur 13 framgår att detta målvärde har överskridits vid de flesta mätplatser under de flesta år under perioden 1990-2005. Värdena under åren ligger mellan 40 och 80 g/m 3, med högsta värden för kustnära alternativt högt belägna platser i landsbygdsmiljö samt för vissa tätorter. Det finns inga signifikants trender vad gäller medelvärdet för ozonkoncentrationer under sommarhalvåret i landsbygdsmiljön (figur 14 och tabell 7). Det finns dock en tendens till ökande trend vid flera mätplatser i tätortsmiljö, vilket i vår studie visar sig främst för Göteborgsregionen (figur 13). En ökande trend i månadsmedelvärden har dock visats även för Stockholm och Malmö (Naturvårdsverket, 2005). Eftersom det inte syns några trender i landsbygdsmiljön är det sannolikt att minskande värden för tätorterna beror på minskade utsläpp av kvävemonoxid och därmed minskade reaktioner med ozon. Tabell 7. Analys av trender vad gäller det sommarmedelvärdet. Trendanalys har gjorts med Mann- Kendall analys för mätningar vid tre platser i landsbygdsmiljö med god täckning vad gäller mätvärden för perioden 1990-2005. Rörvik Norra Kvill Vavihill Sommarmedelvärde, 1 apr.-30 sep. \ \ \ \ = ej signifikant trend; + = signifikant ökande trend; - = signifikant minskande trend; * = signifikant p=0.05; ** = signifikant p=0.01; *** = signifikant p=0.001. 29

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Landsbygdsmiljö Urban bakgrundsmiljö 80 Medelvärde dygnet runt, sommarhalvår 80 Medelvärde dygnet runt, sommarhalvår g/m 3 60 g/m 3 60 40 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 40 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 GbgFemman Malmö Rådhuset Sthlm TKnutsVäg Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Aspvreten Östad Asa Prestebakke Vindeln Esrange Grimsö 5m N Malma Mölndal Borås Lund Helsingborg S Västerås Figur 13. Värden för det årliga medelvärdet för ozonhalter sommartid (1 april 30 september) vid olika mätplatser i landsbygdsmiljö i Sverige och sydöstra Norge och i urban bakgrundsmiljö. Mätplatserna i landsbygdsmiljö har delats upp i några olika kategorier; kustnära eller högt belägna platser i södra Sverige (blå symboler), lågt belägna platser i södra Sveriges inland(+ sydöstra Norge, röda symboler) samt nordliga platser (svarta ofyllda symboler), enligt en indelning som har föreslagits av Karlsson m. fl (2004). Medelvärde dygnet runt, sommarhalvår 80 g/m 3 70 60 50 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Linear (Rörvik/Råö) Linear (Vavihill) Linear (Norra Kvill) Figur 14.Tidstrender för de årliga värdena för medelvärdet dygnet runt under sommarhalvåret för ozon nära marken vid tre platser i landsbygdsmiljö i södra Sverige. 30

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Slutsatser: Medelvärdet för ozonhalter under sommarhalvåret har överskridit det generationsmål som anges inom Miljömålet Frisk Luft, 50 g/m 3, vid de flesta mätplatser i Sverige, såväl i landsbygdsmiljö som i urban bakgrundsmiljö, under de flesta år under perioden 1990-2005. Överskridandena har varit minst frekvent i vissa tätorter, såsom Göteborg under 90-talet samt Borås. Det finns ingen påtaglig trend för medelvärdet under sommarhalvåret vid mätplatser i landsbygdsmiljön i södra Sverige. För våra största tätorter finns dock en ökande tendens. 4.3.4 Diskussion och sammanfattning av överskridanden av olika målvärden Det finns en nedåtgående trend vad gäller det årliga, maximala 8-timmars medelvärdet för ozon i landbygdsmiljö. Även antalet dagar årligen då det maximala 8-timmars medelvärdet överskrider 120 g/m 3 visar en nedåtgående tendens. Det är således möjligt att delmålet, att det maximala 8-timmars medelvärdet inte skall överskrida 120 g/m 3, kommer att klaras i landsbygdsmiljön de flesta år efter 2010. Eftersom uppfyllandet av målvärdet är starkt beroende av transporten av ozonbildande ämnen från kontinentala Europa till Sverige, som i sin tur är beroende av vädersituationen över Europa, kan dock enstaka överskridanden förekomma även fortsättningsvis. En betydelsefull, men osäker faktor är hastigheten varmed bakgrundsnivåerna av ozon ökar över hela norra halvklotet. Ökande bakgrundshalter av ozon kan medföra att minskningen av det maximala 8-timmars medelvärdet stannar upp. Vad gäller urban bakgrundsmiljö är trenderna vad gäller det årliga, maximala 8-timmars medelvärdet för ozon mer komplexa. Detta beror sannolikt på den nedbrytande effekten av NO på ozon. Minskande utsläpp från trafiken kan leda till minskande halter av NO vilket leder till högre ozonhalter. Detta verkar leda till olika trender i de olika storstadsområdena, med ökande trender av ozon i Göteborgsområdet, medan 8-timmarns medelvärdet minskar i Öresundsområdet, alternativt ligger konstant lågt i Stockholm. Tabell 8. En översikt över möjlig måluppfyllelse vad gäller delmål och generationsmål för ozon nära marken inom miljömålet Frisk Luft. Delmål 2010 Generationsmål 2020 Generationsmål 2020 Generationsmål 2020 Det maximala 8-timmars medelvärdet bör ej överskrida 120 g/m 3 Halter som inte bör överskridas är 70 g/m 3 som åttatimmars medelvärde. Halter som inte bör överskridas är 80 g/m 3 som timmedelvärde. Halter som inte bör överskridas är 50 g/m 3 som medelvärde för sommarhalvåret Delmålet kommer troligen klaras efter 2010, förutom enstaka år. Reservation för ökningen av ozon i bakgrundsluften. Generationsmålet kommer ej att klaras. Målvärdet överskrids under upp till 250 dagar årligen och trenden är ökande. Det maximala åttastimmars medelvärdet i bakgrundsluften är redan över 40 g/m 3. Generationsmålet kommer ej att klaras. Trenden för det maximala timmedelvärdet är visserligen minskande, men bakgrundshalterna av ozon är stigande och redan över 40 g/m 3. Generationsmålet kommer ej att klaras. Överskridandena av målvärdet har varit betydande och någon minskande trend finns inte. Tvärtom finns en ökande trend för vissa storstadsområden 31

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 5 Hur ser bakgrundsnivån av ozon ut i Sverige i nuläget? För att uppskatta nivån på bakgrundshalterna av ozon nära marken i Sverige har vi sökt upp tidsperioder då luftmassan över södra Sverige har sitt ursprung från lågt förorenade områden, dvs. från nordliga breddgrader eller från Atlanten, samtidigt som de meteorologiska förehållandena över södra Sverige har varit gynnsamma för en fotokemisk oxidantbildning. Samspelet mellan meteorologi och oxidantbildning är komplicerat (David Simpson, EMEP, muntlig kommunikation) men gynnsamma meteorologiska förhållanden för oxidantbildning är i princip vackert väder förhållanden. Framför allt krävs närvaro av solljus för att ozon skall bildas lokalt över Sverige. Vi har använt meteorologisk information från tre olika källor för att bedöma vädersituationen över södra Sverige: Östads Säteri, beläget ca 45 km nordost om Göteborg i en landsbygdsmiljö, här finns meteorologiska mätningar 1 och 9 m över marknivå Göteborg, taket på Femmanhuset, ca 35m över marknivå (http://www.miljo.goteborg.se/luftnet/) Stockholm, Högdalen-masten, ca 51 m över marknivå (http://www.slb.nu/lvf/.) Luftmassans ursprung beräknas med hjälp av s.k. trajektorier. EMEP (www.emep.org) publicerar värden för dagliga trajektorier för alla EMEPs mätstationer för åren 1997-2004. För 2005 finns 3-dimensionella trajektorier modellerade med FLEXTRA modellen tillgängliga för var 6:e timma. Trajektorierna täcker 7 dagar bakåt i tiden och beräknas för luft som anländer till platsen i fråga för tre olika höjder över havet, 500, 1000 samt 1500 m.ö.h. Dessutom anges vilken höjd luften färdats på vägen dit med en färgkodning. Trajektorierna kan hämtas på http://www.nilu.no/ trajectories/index.cfm. Att luftmassan härstammar från lågt förorenade områden har vi definierat som att de dagliga trajektoriernas ursprung ligger inom vindsektorerna nord, nordost eller nordväst. För 2005 fanns möjlighet att följa luftmassornas ursprung i mer detalj. Perioder där södra Sverige täcks av luftmassor med ursprung från norr samtidigt som det råder vackert väder över södra Sverige är relativt sällsynta. Vi har identifierat fyra olika tidsperioder under 1997-2005 då vi bedömer att luftmassan som täcker södra Sverige härstammar från relativt lågt förorenade områden, samtidigt som de meteorologiska förhållandena över södra Sverige är gynnsamma för lokal ozonbildning. De meteorologiska förhållandena för dessa tidsperioder redovisas i tabell 9, de dagliga trajektorierna i tabell 10 samt trajektorierna för de dagar som används under perioden i april 2005 i figurerna 15 och 16. Ozonhalterna i norra Europa är generellt högre på våren, jämfört med högsommaren och hösten. Orsakerna till detta är oklara (Anne Lindskog, IVL Svenska Miljöinstitutet, muntlig kommunikation), men det finns hypoteser om att förorenad luft tenderar till att lagras upp under vinterhalvåret i den relativt stabila luftmassorna över Arktis och när solljuset sedan bryter upp luftmassorna på vårkanten kan relativt stora mängder ozonbildande ämnen föras söderut. Alternativt skulle de höga ozonhalterna på nordliga breddgrader under våren kunna bero av en större inblandning av ozon från stratosfären. Vi redovisar därför i detalj två olika perioder. En period härstammar från april 2005 och representerar perioder på våren med relativt höga bakgrundshalter av ozon. Vidare redovisar vi en period från juni 1999, som således representerar de lägre 32

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken bakgrundshalter som förekommer på högsommaren. Slutligen gör vi en sammanfattning där vi inkluderar ytterligare två perioder, en från juli 1997 och en från maj 2004. 5.1 En period på våren Under april 2005 inträffade en lång period med högtrycksbetonat väder. Lufttrycket vid Göteborg/Femman låg för dagarna 20-23 april runt 1016 mbar. De 3-dimensionella trajektorierna för dessa dagar för Aspvreten (figur 15) och Prestebakke (figur 16) visar tydligt att luften närmast marken i södra Sverige härstammade från områdena norra Atlanten, Ishavet, Barentshav och norra Ryssland. Meteorologin över Sverige var gynnsam för ozonbildning, med undantag av 22 april som visade låga värden för globalstrålningen i Stockholmstrakten och därför inte medtagits. Meteorologin för denna period visas i figur 17 och ozonhalterna i figur 18, som tim-värden Ozonhalterna nådde som högst 114 g/m 3 under denna period, vid Göteborg/Femman 35 m över marknivå (tabell 11). Vid de flesta mätplatserna låg ozonhalterna dagtid mellan 80 och 100 g/m 3, med något lägre värden vid Torkel Knuts gata i Stockholm. De glidande 8-timmars medelvärdena nådde som högst 108 g/m 3 vid Göteborg/Femman. Vid flera andra mätplatser var de maximala 8-timmars medelvärdena över 100 g/m 3. Som medelvärde för de två mätplatserna i urban bakgrund (Göteborg/Femman och Stockholm/T Knuts gata) var det maximala 8-timmars medelvärdet 100 g/m 3. För högt belägna mätplatser i landsbygdsmiljö (Norra Kvill, Vavihill), alternativt kustnära mätplatser (Råö, Aspvreten) var motsvarande medelvärde 98 g/m 3. För lågt belägna mätplatser (Östad, Grimsö, Norra Malma) var motsvarande värde 96 g/m 3. Således låg värdet för det maximala 8-timmars medelvärdet runt 96-100 g/m 3 under denna period med bakgrundsluft under april 2005. Värdet för det maximala en-timmes värdet låg något högre, 100-104 g/m 3 (tabell 11). 33

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken A. 20 april kl 18:00 B 21 april kl 18:00 C 23 april kl 18:00 Figur 15. 3-dimensionella trajektorier för luftmassan över Aspvreten,. Trajektorierna har beräknats av EMEP med FLEXTRA-modellen (http://www.nilu.no/ trajectories/index.cfm) för 6-timmarsperioder och gäller för figur A kl 12-18 20 april 2005, B, kl 12-18 21 april 2005, C, kl 12-18 23 april 2005. Trianglar visar den luft som fanns mellan 0 och 500 m över mark vid ankomsten till Aspvreten och färgen visar höjd över mark som luftmassan färdats på väg dit, med rött motsvarande 500 m, violett 1500 m och blått 2500 m över marknivå. 34

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken A B C Figur 16. 3-dimensionella trajektorier för luftmassan över Prestebakke, en EMEP mätstation i SÖ Norge, strax över gränsen från Dalsland. Trajektorierna har beräknats av EMEP med FLEXTRA-modellen (http://www.nilu.no/ trajectories/index.cfm) för 6-timmarsperioder och gäller för figur A kl 12-18 20 april 2005, B, kl 12-18 21 april 2005, C, kl 12-18 23 april 2005. Trianglar visar den luft som fanns mellan 0 och 500 m över mark vid ankomsten till Prestebakke och färgen visar höjd över mark som luftmassan färdats på väg dit, med rött motsvarande 500 m, violett 1500 m och blått 2500 m över marknivå. 35

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken A 10 8 Vindhast. Östad 9m Vindhast. Sthlm 50m Vindhast. Gbg 35m B 360 Vindrikt. Östad 9m Vindrikt. Sthlm 50m Vindrikt. Gbg 35m m/s 6 4 grader 270 180 2 90 C 0 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05 1000 Östad_strålning GbgFemman_strålning Sthlm_strålning 800 D 0 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05 20 Östad_temp 1m GbgFemman_temp_35m 15 Sthlm_temp 50m W/m2 600 400 C 10 5 200 0 0 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05-5 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05 Figur 17. Lokal meteorologi vid Östads säteri, Göteborg/Femmanhuset samt Stockholm/Högdalen under en period i april 2005, där södra Sverige var täckt med en luftmassa med ursprung från nordkalotten och där meteorologin över södra Sverige var gynnsam för ozonbildning. Mätpunkternas höjd över marknivå finns indikerad i figurerna. Mätdata ges som tim-värden. A, Vindhastighet. B, Vindriktning. C, Globalstrålning. D, Lufttemperatur. A 120 Östad_5m Rörvik/Råö Gbg_Femman 35m Vavihill B 120 Norra Kvill Aspvreten N_Malma 3m Grimsö Sthlm_TKnutVäg 20m g/m 3 80 g/m 3 80 40 40 0 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05 24-4 -05 0 20-4 -05 21-4 -05 22-4 -05 23-4 -05 24-4 -05 Figur 18. Lokal ozonkoncentrationer vid Östads Säteri, Göteborg/Femmanhuset Stockholm/Torkel Knuts gata, Norra Malma samt EMEPs mätstationer i södra Sverige under en period i april 2005, där södra Sverige var täckt med en luftmassa med ursprung från nordkalotten och där meteorologin över södra Sverige var gynnsam för ozonbildning. Mätpunkternas höjd över marknivå finns indikerad i figurerna. Alla EMEP stationer mäter 5m över mark. Mätdata ges som tim-värden. A, Timvärden för ozonkoncentrationer vid mätplatser i västra och södra Sverige. B, Timvärden för ozonkoncentrationer vid mätplatser i östra och centrala Sverige. 36

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken 5.2 En period under högsommaren Under slutet av juni 1999 inträffade en period med högtrycksbetonat väder. Lufttrycket vid Göteborg/Femman låg för dagarna 22-25 juni runt 1010-1018 mbar. De dagliga, 2-dimensionella trajektorierna för dessa dagar låg mellan nordväst och nord (tabell 10). Meteorologin över södra Sverige var gynnsam för ozonbildning, med undantag av 23 juni som därför inte medtagits (figur 19). Ozonhalterna för denna period visas i figur 20. Ozonhalterna nådde som högst 94 g/m 3 under denna period, vid Råö/Rörvik (tabell 11). Vid de flesta mätplatserna låg ozonhalterna dagtid mellan 60 och 90 g/m 3. De glidande 8-timmars medelvärdena nådde som högst 88 g/m 3 vid Aspvreten. Som medelvärde för de två mätplatserna i urban bakgrund(göteborg/femman och Stockholm/T Knuts gata) var det maximala 8-timmars medelvärdet 72 g/m 3. För högt belägna mätplatser i landsbygdsmiljö (Norra Kvill, Vavihill), alternativt kustnära mätplatser (Råö, Aspvreten) var motsvarande medelvärde 82 g/m 3. För lågt belägna mätplatser (Östad, Norra Malma) var motsvarande värde även det på 82 g/m 3. Således låg värdet för det maximala 8-timmars medelvärdet runt 72-82 g/m 3 under denna period med bakgrundsluft under april 2005. Värdet för det maximala en-timmes värdet låg lite högre, 80-86 g/m 3 (tabell 11). A 10 8 Vindhast. Östad 9m Vindhast. Sthlm 50m Vindhast. Gbg 35m B 450 360 Vindrikt. Östad 9m Vindrikt. Sthlm 50m Vindrikt. Gbg 35m m/s 6 4 2 grader 270 180 90 C 0 22-6 -99 23-6 -99 24-6 -99 25-6 -99 1200 Östad_strålning GbgFemman_strålning Sthlm_strålning 800 D 0 22-6 -99 23-6 -99 24-6 -99 25-6 -99 30 Östad_temp 1m GbgFemman_temp 35m 25 Sthlm_temp 50m 20 W/m2 C 15 400 0 22-6 -99 23-6 -99 24-6 -99 25-6 -99 10 5 0 22-6 -99 23-6 -99 24-6 -99 25-6 -99 Figur 19. Lokal meteorologi vid Östads säteri, Göteborg/Femmanhuset samt Stockholm/Högdalen under en period i juni 1999, där södra Sverige var täckt med en luftmassa med ursprung från nordkalotten och där meteorologin över södra Sverige var gynnsam för ozonbildning. Mätpunkternas höjd över marknivå finns indikerad i figurerna. Mätdata ges som tim-värden. A, Vindhastighet. B, Vindriktning. C, Globalstrålning. D, Lufttemperatur. 37

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken A 120 Östad Gbg_Femman Rörvik/Råö Vavihill B 120 Norra Kvill Sthlm_TKnutVäg Aspvreten N_Malma g/m 3 80 g/m 3 80 40 40 0 22-6 99 23-6 99 24-6 99 25-6 99 26-6 99 0 22-6 -99 23-6 -99 24-6 -99 25-6 -99 26-6 -99 Figur 20. Lokal ozonkoncentrationer vid Östads Säteri, Göteborg/Femmanhuset Stockholm/Torkel Knuts gata, Norra Malma samt EMEPs mätstationer i södra Sverige under en period i juni 1999, där södra Sverige var täckt med en luftmassa med ursprung från nordkalotten och där meteorologin över södra Sverige var gynnsam för ozonbildning. Mätpunkternas höjd över marknivå finns indikerad i figurerna. Alla EMEP stationer mäter 5m över mark. Mätdata ges som tim-värden. A, Tim-värden för ozonkoncentrationer vid mätplatser i västra och södra Sverige. B, Tim-värden för ozonkoncentrationer vid mätplatser i östra och centrala Sverige. 5.3 Översikt alla perioder Det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon låg för de perioder som inträffade i högsommarmånaderna juni och juli 1997 och 1999 runt 80 g/m 3 för höglänta/kustnära platser i landsbygdsmiljö, mellan 68-82 g/m 3 för låglänta platser i landsbygdsmiljö och mellan 68-72 g/m 3 för urban bakgrund (tabell 11). För perioden i maj 2004 var värdena något högre, 76-86 g/m 3. För perioden i april 2005 var motsvarande värden betydligt högre, 96-100 g/m 3. Värdena för det maximala en-timmes medelvärdet följer samma mönster som det maximala 8-timmars medelvärdet (tabell 11). För högsommarmånaderna 1997-1999 var det maximala en-timmes värdet mellan 72 och 86 g/m 3, medan det för perioden april 2004-2005 var 98-104 g/m 3. Skillnaderna mellan juni-juli perioderna 1997 och 1999, jämfört med perioden april 2005 skulle kunna bero på att bakgrundshalterna av ozon ökar med tiden. Denna ökning har uppskattats till 1 g/m 3 per år. Mellan 1999 och 2005 skulle den alltså ha ökat med 6 g/m 3, vilket är mindre än den skillnad på 16-20 g/m 3 som mätningarna visar. Istället är det troligt att skillnaderna reflekterar de högre ozonhalter som vanligen uppmäts under våren, jämfört med högsommaren, vilket nämnt tidigare. 38

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Tabell 9. Medelvärden dagtid (kl 08-20) för vissa meteorologiska värden av betydelse för ozonbildningen nära marken. Data på tim-basis har hämtats från Östads Säteri, ca 45 km nordost om Göteborg, från Göteborgs Miljö och Hälsovårdsförvaltnings mätstation på taket av Femman-huset i centrala Göteborg samt från Stockholm och Uppsala läns Luftvårdsförbunds mätningar i Högdalen, ett förortsområde i södra Stockholm med en 50m hög mast. Meteorologiska medelvärden dagtid (8-20) Globalstrålning Lufttemperatur Vindhastighet Östad Östad 9m Period Östad Göteborg Stockholm Göteborg Stockholm Göteborg Stockholm 1997-07- 09, 13-14 1999-06- 22, 24,25 2004-05- 25, 27 2005-04- 20, 21, 23 469-487 21.6-19.6 2.1-4.2 381-506 14.9 15.4 18.3 2.2-3.9 292 518 306 14.3 13.2 8.6 2.4 4.2 2.9 373 397 369 7.5 6.9 4.7 2.6 3.8 4.1 Tabell 10. Dagliga värden för trajektorier, beräknade av EMEP, för de dagar som används för analys av bakgrundshalter av ozon under åren 1997-2004. Råö/Rörvik Vavihill Norra Kvill Aspvreten Prestebakke 1997-07-09 NW Ej def NW E N 1997-07-13 NE NE NE Ej def NE 1997-07-14 NE NE NE W Ej def 1999-06-22 NW NW NW NW N 1999-06-24 N Ej def N N N 1999-06-25 N N N N N 2004-05-25 NW NW Ej def. N Ej def. 2004-05-27 NE N NE N N N, nordlig trajektoriesektor, 337-22 grader. NW, nordvästlig trajektoriesektor, 292-337 grader. NE, nordostlig trajektoriesektor, 22-67 grader. E, ostlig trajektoriesektor, 67-112 grader. Ej def., trajektoriesektor har ej kunnat definieras. 39

Rapport Frisk luft 5765 - Bilaga 1, Underlag till fördjupad utvärdering av miljömålen för ozon nära marken Tabell 11. Ozonhalter i g/m 3. Period Östad Rör- Gbg_ Norra Vavihill Grimsö Aspvre- Sthlm_ Norra Utö Medel, rural Medel, Medel urban vik/rå ö Femman Kvill ten T Knuts Gata Malma höglänta/ kustnära rural låglänta bakgrund Max 8-timmars medelvärde 1997-07- 09, 13-14 67.6 92.0 68.0 75.0 77.2 75.0 68.0 67.8 75.8 79.8 67.6 68.0 1999-06- 22,24,25 85.4 86.2 67.6 80.0 71.8 87.2 77.6 79.0 90.2 81.4 82.2 72.6 2004-05- 25, 27 84.0 85.0 85.8 84.4 89.2 69.8 83.8 66.4 87.4 81.8 85.6 80.4 76.2 2005-04- 20, 21, 23 83.4 95.8 107.4 102.2 92.8 104.8 103.0 91.6 101.4 98.8 98.6 96.4 99.4 Max 1-timmes medelvärde 1997-07- 09, 13-14 72.2 100.6 78.8 81.2 82.8 77.4 72.0 70.2 93.0 85.6 71.2 75.4 1999-06- 22,24,25 87.8 94.2 74.0 84.6 78.4 90.2 87.0 82.0 94.0 86.8 85.0 80.4 2004-05- 25, 27 89.4 89.0 90.2 89.4 90.4 78.2 89.4 74.4 90.6 87.0 89.6 86.0 82.4 2005-04- 20, 21, 23 86.8 97.6 113.2 105.4 99.4 106.0 105.2 94.8 102.0 101.0 101.8 98.2 104.0 40

Slutsatser: Det maximala 8-timmars medelvärdet för ozon i bakgrundsluften ligger i nuläget mellan 70-80 g/m 3 under högsommaren, med de lägre värdena för urban bakgrundsluft. Under våren ligger motsvarande värden för bakgrundsluften betydligt högre, upp mot 100 g/m 3. Värdena för det maximala en-timmes medelvärdet ligger mellan 70 och 85 g/m 3 för högsommarmånaderna och upp till 104 g/m 3 under våren. Ozonhalterna i bakgrundsluften beräknas öka med ca 1 g/m 3 årligen. 41

6 Vad bör vara målsättningen med målvärden för ozon inom miljömålet Frisk Luft? 6.1 Hur kan Sverige som nation agera för att inte olika målvärden för ozon nära marken skall överskridas? Sverige som nation kan påverka ozonförekomsten nära marken över Sverige genom att verka på tre olika arenor: Den nationella arenan. Påverka nationella utsläpp av ozonbildande ämnen, genom olika regler och tillståndsgivning Den Europeiska arenan. Påverka utsläppen av ozonbildande ämnen från Europas länder, genom EU och LRTAP konventionen Den globala arenan. Påverka utsläpp av ozonbildande ämnen över hela norra halvklotet Det har gjorts uppskattningar av hur olika källor av ozonbildande ämnen från olika kontinenter samt genom nedblandning från stratosfären, bidrar till den ozonförekomst som vi har i Europa. Ett exempel visas i tabell 12. Beräkningar från globala kemi/transport modeller indikerar att ca 50% av ozonförekomsten i de Nordiska länderna beror av utsläpp av ozonbildande ämnen från Europa, ca 20% beror på utsläpp från Nordamerika och ca 15% beror på utsläpp från Asien. Resterande del beror på nedtransport från stratosfären. Tabell 12. En uppskattning av bidragen av ozonbildande ämnen från olika kontinenter samt stratosfären, till det årliga medelvärdet för de maximala dagliga ozonkoncentrationerna vid fyra olika platser i de Nordiska länderna, uttryckt som ppb, inom parenteser som % av totalsumman för de redovisade källorna. Uppskattningarna grundar sig på beräkningar från en global, 3-dimensionell keim/transport modell. Birkenes ligger på Norges sydkust, Frederiksborg ligger strax norr om Köpenhamn, Virolahti ligger i sydöstra Finland. Från Derwent m.fl., 2004. Från stratosfären Från Europa Från Nordamerika Från Asien Aspvreten 7.5 (21) 16.5 (45) 7.4 (20) 4.9 (13) Birkenes 8.2 (22) 15.2 (40) 8.8 (23) 5.6 (15) Frederiksborg 7.8 (21) 16.8 (45) 8.1 (21) 5.0 (13) Virolahti 5.8 (18) 15.9 (50) 5.8 (18) 4.2 (13) Den nationella arenan Nuvarande utsläpp av ozonbildande ämnen inom Sveriges gränser har en begränsad påverkan på ozonförekomsten i Sverige. Detta har visats i olika modelleringsstudier. SMHI har på uppdrag av Länsstyrelsen i Västra Götalands län modellerat effekterna av i storleksordningen 50% minskning av utsläppen av kväveoxider och flyktiga organiska kolväten från Västra Götaland. Resultaten visar att dessa minskningar får ett mycket begränsat inflytande på den maximala ozonhalter i västra Sverige sommartid (figur 21). 42

EMEP publicerar årliga rapporter där det bl a framgår hur olika utsläppsscenarier påverkar ozonförekomsten i de olika länderna. Figur 22 visar ett scenario där Sveriges utsläpp av kväveoxider beräknas minska 15% jämfört med nuvarande (2003). Ozonförekomsten uttrycks som AOT40, april-september (se sektion 8.1 nedan). De beräknade minskningen i ozonförekomst som resulterar av de minskade utsläppen av kväveoxider beräknas som högst till 300-600 g/m 3 timmar, vilket skall jämföras med uppmätta värden för året 2003 för landsbygdsmiljö i södra Sverige, 14000-32000 g/m 3 timmar (figur 23). Effekterna av denna minskning av utsläppen av kväveoxider inom Sverige kan därför anses vara mycket begränsad. Dessutom finns det en tidsfördröjning mellan utsläppen av ozonbildande ämnen och bildningen av ozon. Detta medför att en minskning av utsläppen av ozonbildande ämnen inom Sveriges gränser aldrig kan bidra till att minska ozonförekomsten i de högst belastade områdena vilket är Skåne. Eftersom den förhärskande vindriktningen över södra Sverige är mellan syd och väst hinner luftmassorna färdas en bra bit in över södra Sverige innan en förändring av ozonbildningen kan skönjas. Emellertid grundar sig ovanstående resonemang på dagens utsläpp av ozonbildande ämnen och miljömålen för ozon har en viktig funktion att förhindra att dagens nivå av utsläpp av ozonbildande ämnen ökar. 43

Figur 21. Beräknat medelvärde för daglig maximal ozonhalt för perioden april - september 1999 (överst till vänster) samt effekten av en reduktion av NO x -utsläppen från Västra Götaland med 45% (överst till höger), effekten av en reduktion av VOC-utsläppen med 44% (nederst till vänster) samt effekten av en samtidig reduktion av både NO x och VOC-utsläppen (nederst till höger) på medelvärdet för maximala ozonhalter dagtid för april - september 1999. Enhet: ppb. En ppb motsvarar två g/m 3. Från Langner, J., Bergström, R., Klein, T. och Skagerström, M. 2004. Nuläge och scenarier för inverkan på marknära ozon av emissioner från Västra Götalands län. SMHI. Meteorologi, Nr. 117, 2004. Länsstyrelsen i Västra Götaland Rapport 2004:55. 44

Figur 22. Beräknad förändring av ozonbelastningen i norra Europa, uttryckt som AOT40 aprilseptember (ppb timmar, en ppb motsvarar två g/m 3 ), under antagandet att de Svenska utsläppen av NO x reduceras 15%, jämfört med nuvarande. Modellerat med EMEP modellen. Från Klein, m. fl. Transboundary air pollution by main pollutants (S,N,O 3 ) and PM. EMEP Data note 2005. ISSN 0804-2446. Den Europeiska arenan Vi har tidigare konstaterat att ca 50% av den dagliga ozonförekomsten i södra Sverige beror av utsläpp av ozonbildande ämnen i Europa utanför Sverige. Därför är den Europeiska arenan klart viktigast för att få ner ozonförekomsten i Sverige till en acceptabel nivå. Det har konstaterats inom EU s program CAFÉ (Clean Air For Europe) att hittills beslutade åtgärder inte kommer att vara tillräckliga för att uppnå en acceptabel ozonförekomst i Europa. Hittills har inte heller ozonbelastningen minskat i norra Europa i paritet med vad man kan förvänta sig från redan beslutade åtgärder (Lövblad, m. fl., 2004). Således kan de svenska miljömålen för ozon nära marken användas för att starkt motivera Sveriges fortsatta agerande inom de institutioner som inom Europa verkar för en begränsning av långväga transporterade, gränsöverskridande luftföroreningar, nämligen LRTAP konventionen och EU. 45

Den globala arenan Något samlat forum för att påverka utsläppen av ozonbildande ämnen över hela norra halvklotet finns ännu inte. En början till detta finns dock i form av LRTAP konventionens Task Force on Hemispheric Transport. Inom en inte alltför avlägsen framtid kommer ozonförekomsten i Sverige vara starkt beroende av bakgrundshalterna över norra halvklotet. För att uppnå målen för ozon på lång sikt, de s.k. generationsmålen, kommer troligen den viktigaste arenan att vara global, i synnerhet om beslutade och förväntade åtgärder inom Europa kommer att verkställas. 6.2 Målsättningen med kortsiktiga målvärden Målsättningen med det kortsiktiga delmålet för ozon bör vara: Att motivera fortsatta låga utsläpp av ozonbildande ämnen inom Sveriges gränser, eftersom ozonbildning från svenska utsläpp adderar till de som beror av utsläpp från Europa Att motivera Sveriges fortsatta kraftfulla agerande inom LRTAP konventionen och inom EU s luftvårdsarbete 6.3 Målsättningen med generationsmålet Målsättningen med det långsiktiga generationsmålet för ozon bör vara: Att främst motivera Sveriges framtida agerande inom den globala arenan med avsikt att begränsa de stigande bakgrundshalterna av ozon över norra halvklotet, men även motivera fortsatt agerande på den Europeiska arenan 46

7 Ett nytt delmål för ozon till skydd för växtligheten 7.1 Förslaget till nytt delmål På uppdrag av Naturvårdsverket har Per Erik Karlsson, IVL Svenska Miljöinstitutet, och Håkan Pleijel, Göteborgs Universitet, (Karlsson & Pleijel, 2005) föreslagit att det inom Miljömålet Frisk Luft till skydd för växtligheten införs dels ett kortsiktigt målvärde till år 2015, dels ett långsiktigt målvärde till år 2050. Det kortsiktiga målvärdet föreslogs till 20 000 g/m 3 timme AOT40 dagtid, beräknat årligen mellan 1 april och 30 september (AOT40, en ackumulerad dos av ozon över ett tröskelvärde 40 ppb (80 g/m 3 )). Det långsiktiga målvärdet föreslogs till 18 000 g/m 3 timme AOT30 dagtid, även det beräknat årligen mellan 1 april och 30 september. Målvärden föreslås beräknas som medelvärden över tre år. Det föreslagna, långsiktiga målvärdet AOT30 18 000 mikrogram per kubikmeter gånger timme motsvarar med relativt god överensstämmelse AOT40 10 000 g/m 3 timme. Det fanns goda skäl till att föreslå att det långsiktiga målvärden skulle basera sig på AOT30. Det har emellertid i efterhand visat sig att det ställer till en del problem, främst på grund av att AOT30 hittills inte använts i några andra sammanhang inom det Europeiska luftvårdsarbetet. Detta innebär att t ex EMEP modellen inte på samma sätt är testad och optimerad för AOT30, så som den är för AOT40. Vi vill därför revidera vårt tidigare förslag till långsiktigt målvärde och istället föreslå det långsiktiga målvärdet för ozon till skydd för växtligheten i Sverige till AOT40 10 000 g/m 3 timme mellan 1 april och 30 september. Liksom tidigare föreslår vi att målvärdena för Norrland ackumuleras för perioden 1 maj-30 september, eftersom växtsäsongen i Norrland inte startat i april. För att uppnå kompatibilitet med de målvärden som används inom det Europeiska luftvårdsarbetet föreslår vi att målvärdena beräknas som medelvärden för de senaste fem åren, istället för som tidigare föreslagits under tre år. För att inte tappa allt för mycket datatäckning, föreslår vi att man kan acceptera ett databortfall på ett år under fem-års perioden. 7.2 Nuvarande överskridanden av föreslagna målvärden Det föreslagna kortsiktiga målvärdet, AOT40 april-september 20 000 g/m 3 timmar (10 000 ppb timmar), i landsbygdsmiljö överskreds under ungefär hälften av åren sedan 1990, räknat som årliga värden (figur 23). Överskridandena har i stort sett skett endast för kustnära eller högt belägna mätplatser men ej för lågt belägna platser i inlandet och inte heller för nordliga platser. Om man istället räknar som glidande 5-årsmedelvärden, som föreslagits ovan, blir det några överskridanden i mitten av 90-talet och något överskridande i börjar av 2000-talet, återigen endast för kustnära och högtbelägna mätplatser. För urban bakgrunds miljö har överskridandena av det kortsiktiga delmålet varit få, både som årsvärden och som glidande 5-års medelvärden. Det finns dock, liksom vad beskrivits tidigare för det maximala 8-timmars medelvärdet, en tendens till ökande överskridanden för Göteborgs-regionen under de senaste åren. Det föreslagna långsiktiga målvärdet, AOT40 april-september 10 000 g/m 3 timmar (5 000 ppb timmar), överskreds regelbundet vid kustnära och högt belägna platser i inlandet. 47

Vid lågt belägna platser i inlandet sker överskridandet endast vissa år. Vid nordliga platser sker inget överskridande. I urban bakgrundsmiljö sker överskridanden av det långsiktiga målvärdet under ett fåtal år, med kontrasterande trender för Göteborgs-regionen respektive Malmö- och Stockholmsregionerna. A B 30000 30000 g/m 3 timmar 20000 10000 g/m 3 timmar 20000 10000 0 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 C. D. 20000 20000 5-års glidande medelvärde g/m 3 timmar 10000 g/m 3 timmar 10000 5-års glidande medelvärde 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Aspvreten GbgFemman Malmö Rådhuset Sthlm TKnutsVäg Östad Asa Prestebakke Vindeln Esrange Grimsö 5m N Malma Mölndal Borås Lund Helsingborg S Västerås Figur 23. Värden för AOT40 sommartid (1 april 30 september). A, Årliga värden för olika mätplatser i landsbygdsmiljö i Sverige och sydöstra Norge. B, Årliga värden för urban bakgrundsmiljö. C, Glidande 5-års medelvärden för mätplatser i landsbygdsmiljö. D, Glidande 5-års medelvärden för mätplatser i urban bakgrundsmiljö. Tidsangivanserna för 5-års perioderna bestäms av det sista året i perioden. Mätplatserna i landsbygdsmiljö har delats upp i några olika kategorier; kustnära eller högt belägna platser i södra Sverige (blå symboler), lågt belägna platser i södra Sveriges inland(+ sydöstra Norge, röda symboler) samt nordliga platser (svarta ofyllda symboler), enligt en indelning som har föreslagits av Karlsson m. fl (2004). 7.3 Trender Det finns inga tydliga trender för AOT40, april-september, i landsbygdsmiljö (figur 24, tabell 13). Möjligen kan en liten nedåtgående tendens anas. För urban bakgrundsmiljö är bilden komplicerad. Inga statistiska analyser har gjorts, men det verkar vara motsatta trender för de tre mätplatser där vi har längre tidsserier. Det verkar vara en nedåtgående tendens för Lund, medan tendensen för Göteborgs-regionen är, som tidigare nämnts, ökande. 48

AOT40, apr-sep g/m 3 timmar 30000 20000 10000 0 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 Rörvik/Råö Norra Kvill Vavihill Linear (Rörvik/Råö) Linear (Vavihill) Linear (Norra Kvill) Figur 24. Tidstrender för de årliga värdena för AOT40 vid tre platser i landsbygdsmiljö i södra Sverige. Tabell 13. Mann-Kendall analys av trender för AOT40 april september vid tre mätplatser i landsbygdsmiljö för perioden 1990 2005. Råö Norra Kvill Vavihill AOT40 apr-sep \ \ \ \ = ej signifikant trend; + = signifikant ökande trend; - = signifikant minskande trend; * = signifikant p=0.05; ** = signifikant p=0.01; *** = signifikant p=0.001. 7.4 Hur ser ett scenario ut där delmålet klaras? Som diskuterats ovan är det utsläppen av ozonbildande ämnen över Europa som har den största betydelse för ozonförekomsten i Sverige, särskilt förekomsten av höga halter. Inom EU-kommissionens program CAFE (clean Air for Europe) har det tagits fram prognoser för hur ozonbelastningen kommer att se ut över Europa till år 2020, om redan beslutade åtaganden från de olika länderna verkställs. Beräknade värden för AOT40 för år 2020, relevanta för jordbruksgrödor och skog, har erhållits från David Simpson vid EMEP MSC-W. Scenarier för emissioner av ozonbildande ämnen har hämtats ifrån EUs CAFE program, CLE scenarion (Current Legislation Emissions), med ett tillägg vad gäller förhöjda bakgrundshalter av ozon över norra hemisfären. Det sistnämnda innebär att emissionerna av metan har tillåtits öka i enlighet med nuvarande trender, samt att EMEP modellens boundary conditions har ökats med 10 g/m 3 (Simpson m. fl., 2006, EMEP, 2005). Scenariot för år 2020 såsom det beräknas med EMEP modellen, visas i figur 25 tillsammans med nuvarande ozonförekomst. EMEP rutornas geografiska fördelning framgår av figur 26. Som framgår av figur 25 indikerar scenariot att det föreslagna kortsiktiga målvärdet ej kommer att överskridas i någon del av Sverige år 2020. Det måste betonas att detta scenario gäller under förutsättning att alla länder i Europa följer och uppnår de begränsningar av utsläpp av ozonbildande ämnen som för närvarande finns beslutade. 49

g m -3 timmar 40000 30000 20000 10000 0 Nuvarande, samt framtida ozonbelastning för skog, fördelat över EMEP ruta AOT40 nuvarande AOT40 2020 52 75 51 81 51 69 50 74 49 79 49 67 48 72 47 77 46 81 45 82 44 81 43 78 61 67 60 67 59 69 58 70 58 58 57 60 56 61 55 62 54 63 53 69 EMEP ruta (x_y) Figur 25. AOT40 beräknat 1 april-30 september för nuvarande ozonförekomst samt för ett scenario 2020. Värden är modellerade för varje EMEP ruta med EMEP modellen för åren 1995, 1996, 1997, 1999, 2000, 2001 samt 2002, och redovisas här som medelvärde över alla år individuellt för varje EMEP ruta. EMEP rutornas beteckning framgår av Figur 26. I stort går EMEP rutorna från vänster till höger i figuren från norra till södra Sverige. De modellerade värdena är för båda scenarierna multiplicerade med en faktor 2 för Norrland och med en faktor 1.5 för Svealand. Det föreslagna kortsiktiga målvärdet för ozonexponering inom miljömålet Frisk Luft är AOT40 20000 g/m 3 gånger timmar, vilket indikeras med en horisontell streckad linje. 50

84 x x 52 46 64 66 50 62 y 58 60 44 68 70 72 62 54 60 56 56 58 60 62 58 58 74 76 78 80 82 64 54 62 56 60 58 58 60 70 48 68 50 66 52 66 54 64 56 62 58 60 60 72 48 70 50 68 52 y 74 46 66 56 64 58 62 60 60 62 72 50 70 52 68 54 78 44 76 46 74 48 72 52 70 54 68 56 66 58 64 60 62 62 78 46 76 48 74 50 80 44 70 56 68 58 66 60 64 62 80 46 78 48 76 50 74 52 72 54 82 44 70 58 68 60 66 58 80 48 78 50 76 52 84 44 82 46 74 76 78 56 58 70 72 58 60 62 64 66 68 44 46 48 50 84 46 82 48 80 50 78 52 52 54 62 60 82 50 80 82 84 Figur 26. En karta över de EMEP-rutor som är aktuella för Sveriges landareal. För Götaland anges med en färgmarkering den beräknade, nuvarande ozonbelastningen uttryckt som AOT40 under april september, där rött > 20000 g m -3 timmar, gult 15000 20000 g m -3 timmar, grönt 10000 14999 g m -3 timmar, ingen färg < 10000 g m -3 timmar. 51