Vägtrafikens partikelföroreningar källor, effekter och åtgärder

Vägtrafikens partikelföroreningar källor, effekter och åtgärder Christer Johansson Miljöförvaltningen, SLB-analys, Stockholms stad Docent vid Institutionen för tillämpad miljövetenskap, Stockholms universitet

Dödsolyckor i trafiken i Stockholms län 2008 60 personer dödade årligen i trafiken # Vägtrafikens partikelutsläpp kan orsaka 430 förtida dödsfall per år (eller flera)* Hur kan man veta det? Vilken är orsaken? Vilka partiklar är det? * Forsberg et al., Ambio, vol.,34, No. 1, 2005. # www.ntf.se

Livslängdspåverkan i Stockholms län Kvinnor Män Anm. Medelålder 82 år 76 år 15 808 dödsfall Ökning om alla partikulära luftföroreningar försvinner Ökning om alla slutar röka Ökning om ingen får lungcancer Ökning om ingen begår självmord Ökning om inga trafikolyckor + 60 d + 70 d Ca 400 dödsfall + 400 d + 440 d 27% rökare, RR 1.5 (10-19 cig/d) + 150 d + 200 d 595 dödsfall + 100 d + 140 d 256 dödsfall + 30 d + 50 d Ca 60 dödsfall

Partiklar och dubbdäck kopplas ihop I media, exempel 2008

DN 18 sept. 2009 Regeringsförslaget bortser dock från att det är de allra minsta partiklarna som orsakar dessa problem och att en mycket liten del av dessa partiklar kommer från slitage av vägbanan. Detta styrks av en utredning av SLB Analys (en enhet inom miljöövervakningen i Stockholms miljöförvaltning) som inte funnit något samband mellan slitagepartiklar och ökad dödlighet. Utöver storleken beror detta främst på att slitagepartiklarna är mekaniskt bildade och därför inte antas vara lika giftiga som till exempel avgaspartiklar.

Motsägande rubriker

Vita lakan - Protester mot dålig luft

Disposition Många olika partiklar Kemi, storlek, kemiska egenskaper Osannolikt att alla partiklar är lika farliga Hälsoeffekter Många väldokumenterade effekter Källor & åtgärder Minska uppkomsten eller spridningen Storleken avgörande Collins artikel

Virusagglomerate 0.3 um Quartz 300 nm Asbestos fiber

Färska partiklar från dubbslitage 1 um

Ultrasmå däckspartiklar(?) 10 1000 nm

Gigantiska däckpartiklar 10 000 1000 000 nanometer 2μm

Olika storlek o kemisk sammansättning Från: Kleeman och Cass, Environ. Sci Technol., 33, 177-189, 1999 Diesel motor OC, EC, S, N metals Bensin, icke katalysator OC, EC, S, N metals Bakgrundsluften (ej havssalt) OCsec, S, N Damm fr asfalterad väg Minerals, salts Metaloxides, OC

PM10

Antalet eller massan som är viktig?? 1 000 000 000 Upp till en Miljard i tunneln PM10: 40 ug/m3 PM10: 400 ug/m3 10 000 000 ca 10 Miljoner intill motorvägen PM10: 30 ug/m3 100 000 000 ca 100 Miljoner på Hornsgatan 3 000 000 några Miljoner uppe i tornet PM10: 15 ug/m3

Olösliga partiklar Partiklarnas morfologi kan vara viktig Partiklarna behåller sin form och sammansättning då de hamnar i blodet Epitelcell i alveol Epithelial Cell

Lösliga partiklar Massan och sammansättningen viktig Partiklarna förlorar sin urspungliga form och sammansättning Epitelcell i alveol

Osannolikt att alla partiklar är lika farliga Storleken Den kemiska sammansättningen Formen Ytegenskaperna Antalet Massan ett knappnålshuvud i GLOBEN!!!!

Upptaget av partiklar i luftvägarna beror på partikelstorleken Total

Storleken viktig Avgaspartiklar Vägdamm Tunnelbana Sekundära

Olika partikelkällor drabbar luftvägarna på olika sätt 10 µm

Hälsoeffekter - epidemiologi Foto: Lennart Nilsson EPIDEMIOLOGI: Sjukdomars utbredning, orsak och förlopp. Vem drabbas? Män, kvinnor, unga gamla Vanligare i högriskområden eller lågriskområden? Etc. etc.

Effekter Allvarlighet Död Sjukdom Symtom Irritation Fysiologisk förändring??????????????????????????? Observationer Dödsantal Dödsfrekvens Sjukhusintag Vårdbesök Sjukfrånvaro Symtom Medicinering Begränsad rörliget Störda Lungkapacitet (FEV) Hjärtrytm Andel av befolkningen som påverkas

Läkartidningen Peasouper nr 3, smog 2003 The Killer fog Ökade nivåer SO 2 5 * normal Soot 4 * normal mg/m³ London Dec. 1952 Dödlighet 3 4000-12000 extra fall 3 * normal 2 Lungsjukdomar 1 2,5 * normal Hjärt- kärlsjukdomar 1,5 * normal 0 Dec 2 Dec 4 SO 2 Dec 6 Dec 8 Dec 10

Linjärt förhållande till dödlighet Inga trösklar! Long-term exposure and death Förslag till takvärde PM2.5 Short-term exposure and death in cardiovascular disease MKN Fine particles (PM2,5) Dockery et al, NEJM 1993 Urban bakgrund i Sverige Fine & coarse particles (PM10) Daniels et al, Am J Epidemiology 2000 Gaturum, Stockholm

370 000 förtida dödsfall per år inom EU på grund av partiklar och ozon 9 månader kortare livstid i genomsnitt för befolkningen 400 800 miljarder Euro per år i samhällskostnad för luftföroreningar CAFÉ programmet: http://europa.eu.int/comm/environment/air/cafe/index.htm

Viktiga internationella reviewer WHO, 2005 Inhal Tox, 2006 JAWMA, 2006 JAWMA, 2006 US-EPA, 2006 CAFÉ WHO, 2004 Eur respir J, 2005

Riskökning Förtida dödlighet i luftvägs- hjärt- kärlsjukdom

Riskökning Sjuklighet i luftvägs- hjärt- kärlsjukdom

Vad är väldokumenterat? Effekter luftvägar Förtida död i akut lungsjukdom Sjukhusbesök p g a luftvägssjukdom Försämring av tillståndet hos astmatiker Lunginflammation Försämring av hosta och bronkit Lungcancer Effekter hjärta/kärl Dödlighet och sjukvårdsbesök p g a hjärt- kärl sjukdom Påverkan på hjärtrytm Ökad risk för hjärtattack Grupper i befolkningen Foster Spädbarn Barn Astmatiker Redan sjuka I luftvägseller hjärtsjukdom, Rökare Äldre

Många hälsostudier i Sverige mest vägtrafikexponering Långtidsexponering LUCAS SHAPE SNAP Korttidsexponering Grova partiklar Avgaser IMPORT Exponering i laboratorium Dieselavgaser Vedeldning Toxikologiska studier WEARTOX HEPMEAP

Exempel på Epidemiologiska studier i Stockholms län Personer som bott 30 år nära hårt trafikerade vägar har 50% ökad risk att dö i förtid i hjärtkärlsjukdom Rosenlund et al. (2006) Personer som mellan 1955-1970, varit exponerade för >30 ug/m3 NOx har 50% ökad risk att drabbas av lungcancer 30 år senare Nyberg et al. (2000)

Anual mean NOx l 1960 1970 1980 1990 2000 1970

Anual mean NOx l 1960 1970 1980 1990 2000

Anual mean NOx 1960 1970 1980 1990 2000

Anual mean NOx b 1960 1970 1980 1990 2000

Anual mean NOx 1960 1970 1980 1990 2000

Hälsoeffekter av grova partiklar SAMMANFATTNING: Spring time dust in Finland Increased respiratory symptoms among children (Tiittanen et al., 1999) Dödlighet More silicon and iron - Vissa Increased bevis att prevalence kortvarig of exp cough påverkar and reduced dödlighet lung function among children in Oslo, Umeå & Kuopio (Roemer et al., 2000) - Inga bevis att långtidsexponering påverkar dödlighet Sand storms in Spokane (USA) No increase in mortality (Schwartz et al., 1999) Sand storms in Washington (USA) Sjukdom Increased hospital admissions due to bronchitis Lika Coarse stora mineral eller större particles effekter in Coachella än fina partiklar: Valley, CA - Försämring Increased av mortality kronisk (Ostro obstruktiv et al., 1999 lungsjukdom & 2000) - Påverkan Soil & vulcanic på astmatiker activity giving high PM10 in Anchorage, Alaska - Ökade Increased sjukvårdsbesök hospital admission p g a luftvägsbesvär due to asthma (Gordian et al., 1996) - Ökade High PM10-PM2.5 sjukvårdsbesök in Toronto, p g a hjärt- Canada kärlsjukdom Increased number of hospital admissions due to respiratory disease (Burnett et al., 1999; Molgavkar, 2002 etc.) Sandstormar från Sahara Brunecref & Forsberg, 2005 (Eur Respir J.) Ökad dödlighet (Barcelona, Rom)

Experimentella studier i exponeringskammare Thomas Sandström med flera, Umeå universitet

Kropen kan försvara sig Potentiellt viktigt för toxiciteten: Storlek form ytreaktivitet Kemi löslighet??????

Kan kanske vara besvärligt för makrofagerna ibland? Sotpartikel Lungmakrofag

Sammanfattning Många väl dokumenterade hälsoeffekter Både långtids- och korttidsexponering Främst barn, redan sjuka och äldre Både grova och fina partiklar har betydelsefulla hälsoeffekter PM10 ej tillräckligt mått Inga tröskelnivåer för effekter! Viktigt att inte bara stirra på MKN i MKB!

Läs mer Soc., 2004 Soc., 2005 Soc., 2006 SNAP, 2006 Soc., 2005 www.slb.nu/lvf under Rapporter AMM, 2006 BHM, 2005

Källor och åtgärder

Vägtrafikens bidrag till PM10 Avgaser Bensin Diesel Etanol/gas Vägslitage Stenmaterial Stenstorlek Däck Sandning Däcksslitage Sommar, Vinter Dubb, icke-dubb Bromsslitage Bromstyp Belägg Allt påverkas av Körbeteende Hastighet Fordonstyp, vägtyp PM10 Hornsg Sthlm Avgas 8% Bromsar 3% Däck 2% Vägbaneslitage 87%

MG3 Antal partiklar och PM10 Hornsgatan, Stockholm 100 000 Antal PM 10 200 Antal partiklar / cc dn/dlogdp 80 000 60 000 40 000 20 000 City Diesel street & number gasoline exhaust Bakgrund Icke-lokalt PM Street Lokalt mass väg slitage 160 120 80 40 0,01 0,10 1,00 10,00 Particle diameter (um)

Bild 48 MG3 Har visats förut. SVENSKA! Mats Gustafsson; 2008-03-31

Car exhaust Truck exhaust Vägtrafiken bidrar (oftast) mest till exponeringen All road traff. Power plants Sea traffic Residential

Som värst några få månader på året Antal dagar/månad med halter >50 µg/m 3 35 30 25 20 15 10 5 2008 2007 2006 2005 2004 2003 0 Jan Feb Mar Apr Maj Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Mycket höga PM10-halter i Stockholm 110 110 110 110 110 100 100 100 100 100 90 90 90 80 80 80 70 70 70 60 60 60 2001 2002 2003 2004 50 50 50 2005 40 40 40 30 30 30 20 20 20 10 10 10 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0 0 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Hornsgatan Vallila 1 Alnabru Copenhagen Marylebone R oad M itte-parochialstr M arañon Hornsgatan Vallila 1 Alnabru Copenhagen Marylebone Road Mitte-Parochialstr Marañon Hornsgatan Vallila 1 Alnabru Copenhagen Marylebone R oad Mitte-Parochialstr Marañon Hornsgatan Vallila 1 Alnabru Copenhagen Marylebone R oad Mitte-Parochialstr Marañon Hornsgatan Vallila 1 Alnabru Copenhagen Marylebone Road Mitte-Parochialstr Marañon 160 Days >50 ug/m3 Days with c > 2001 Days >50 ug/m3 Days with c > 50 2002 160 Days >50 ug/m3 Days with c > 50 2003 160 160 Days c 50 2004 160 Days c 50 2005 140 140 140 140 140 120 120 120 120 120 100 100 100 100 100 2001 2002 2003 2004 80 80 80 80 60 60 60 60 40 40 40 40 20 20 20 20 0 0 0 0 80 60 40 20 0 2005 Hornsgatan-STH Vallila 1 Alnabru Copenhagen/1257 Marylebone R oad Mitte-Parochialstr Marañon H a1 bru 7 d ñon H a1 bru 7 d ñon atan-sth Vallila 1 Alnabru gen/1257 one Road ochialstr Marañon n-sth Vallila 1 Alnabru /1257 R oad hialstr Marañon Årsmedel 2001 50 ANNUAL MEAN Årsmedel 2002 50 ANNUAL MEAN Årsmedel 2003 50 Årsmedel 2004 45 45 45 45 40 40 40 40 35 35 35 35 30 30 30 30 2001 25 2002 25 2003 25 2004 25 20 20 20 20 15 15 15 15 10 10 10 10 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 0 5 0 5 0 I 2001 2002 2003 2004 2005 36 th highest value 36 th highest value 36 th highest value 36 th highest value 36 th highest value 50 Årsmedel 2005 5 0 2005 HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid Days >50 ug/m3 Days >50 ug/m3 HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid Berlin Madrid ANNUAL MEAN ANNUAL MEAN ANNUAL MEAN Hornsgatan SE Vallila 1 FI Alnabru NO Copenhagen DK London M arylebone Road G M itte-parochialstr. D Marañon ES Hornsgatan SE Vallila 1 FI Alnabru NO Copenhagen DK London Marylebone R oad G Mitte-Parochialstr. D E Marañon ES atan SE allila 1 FI abru NO gen DK d G tr. DE añon ES O S atan SE allila 1 FI abru NO gen DK dg tr. DE añon ES HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid HORNSG Helsinki Oslo Copenh. London Berlin Madrid

Södra länken: Hjälper ej supersuga och tvätta! 1400 1200 1000 Supersug 800 600 Supersug Tvättåg & underhållsavstängnin 400 200 0 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 00:00 12:00 06-11-15 06-11-17 06-11-19 06-11-20 06-11-22 06-11-24 06-11-26 06-11-28 06-11-30 200 bar PM10 (ug/m3)

Vägfuktighet PM10 and NOx PM10 µg/m 3 200 150 100 50 månadsmedelvärden Hornsgatan Dry Hornsgatan Wet 0 150 NO x µg/m 3 100 50 0 jan- 2003 feb- 2003 mar- 2003 apr- 2003 maj- 2003 jun- 2003 jul- 2003 aug- 2003 sep- 2003 okt- 2003 nov- 2003 dec- 2003 jan- 2004 feb- 2004 mar- 2004

Höga PM10 efter lång period med våt vägbana 600 µg/m3 500 400 Sveavägen Norrlandsg Fukt_väg 300 200 100 0 2 Våt 1 1 Torr 0 27 jan 29 jan 31 jan 02 feb 04 feb 06 feb 08 feb 10 feb 12 feb 14 feb 16 feb 18 feb 20 feb 22 feb 24 feb

Inget nytt med dammbindning!! Saltvattenvagn från 1877 För att binda dammet från hästhovarna

2000-talets saltvattenvagn med kalciummagnesiumacetat (CMA)

Dammbindning Studier i Sthlm visar Positivt Effektivt sätt att sänka maxhalterna då torrt Både längs infarter och i innerstaden Minskar antal överskridanden av PM10 Både CMA, MgCl 2, CaCl 2 effektiva CMA miljövänligare o mindre korrosivt Negativt CMA är 6-7 ggr dyrare än MgCl 2 Effekten kortvarig Fortfarande överskridanden Frågor kvarstår Friktionsnedsättning Doseringsproblem

Däck?

Däcks- o vägslitagepartiklar Dubbdäck Gustafsson m fl

Däcks- o vägslitagepartiklar Odubbade vinterdäck Gustafsson m fl

Beräknad effekt av en halverad dubbdäcksanvändning (70% -> 35%)

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Dubbandelen Vad tål Stockholm? v24 v32 v40 v48 v4 v12 v20 v28 v36 v44 v52 v8 v16 v24 v32 v40 v48 v4 v12 v20 v28 v36 v44 v52 v8 v16 v24 v32 v40 v48 v4 v12 v20 2003/2004 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 Mätstation År Maximalt tillåten dubbandel för att normen * skall underskridas (%) Hornsgatan 2003 2 2004 17 2005 7 2006 0 2007 1 Medel 5±7 Sveavägen 2003 27 2004 41 2005 30 2006 29 2007 44 Medel 33±8 Norrlandsgatan 2004 32 2005 23 2006 1 2007 28 Medel 24±14 Lilla Essingen 2005 35 2006 29 2007 44 Medel 38±8

Utveckling av användning av odubbade vinterdäck i Norge 100 90 80 Pigg dekk gebyr 70 60 50 40 30 20 10 Oslo Stavanger/Sandnes Drammen Bergen Trondheim Norge (ikke byene) 0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Sandning ökar emissionerna 8 Otvättad natursand 0-8 mm, dubbdäck Otvättad natursand 0-8 mm, friktionsdäck dm/dlogdp [mg/m³] 6 4 Tvättad kross 2-4 mm, dubbdäck Tvättad kross 2-4 mm, friktionsdäck Otvättad natursand ger högre halt än tvättad stenkross Dubbdäck ger högre halt än friktionsdäck 2 0 0.1 1 10 100 Diameter [µm]

PM 10 - bildning från osandad väg Dubbdäck PM10 nybildat PM10 uppvirvlat Dubbdäck Slitage och sandpapperseffekt Odubbade vinterdäck

PM 10 - bildning från osandad väg Odubbat vinterdäck PM10 nybildat PM10 uppvirvlat Odubbade vinterdäck Slitage och sandpapperseffekt Dubbdäck

Hastigheten viktig 1.4 1.2 1.0 70 km/h 50 km/h 30 km/h dm/dlogdp [mg/m³] 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 0.1 1 10 100 Geometric diameter [µm]

6 Stenmaterial och stenstorlek påverkar PM10 bildningen Granit, ABT16 4 PM10 [mg/m3] Kvartsit (Hornsberg), ABS16 2 Kvartsit (Kärr), ABS11 0 0:00 0:05 0:10 0:15 0:20 0:25 0:30 0:35 0:40 0:45 0:50 0:55 1:00 Tid efter start

Information kring dubbdäcksanvändning Exemplet Stockholm SvD Stockholm 27 november 2005

Däckvalet

Sammanfattning av åtgärder Färre dubbdäck, bättre beläggningar, lägre hastigheter, dammbindning Dubbdäckminskning effektivast Sopning ineffektivt (huvudgator sandas ej) Trädplantering osäkert (troligen ej effektivt) Ingen enskild åtgärd räcker för att klara både miljökvalitetsnormerna och eliminera hälsoeffekterna Trängselavgifter, miljözoner Små haltminskningar Kan ge betydande hälsovinster om man ser till hela befolkningen Förbifartsleder Kan ge nya överskridanden av MKN lokalt, men sammantaget ge väsentliga hälsovinster (minskad befolkningsexponering)

Typiskt 3 storleksfraktioner Normaliserad koncentration Dominerar Antalet partiklar Dominerar Partikelmassan 0.001 0.01 0.1 1 10 Diameter, µm

Olika kemisk sammansättning Organiskt Sot Sulfat Nitrat Organiskt Mineraler Metaller Salter 0.001 0.01 0.1 1 10 Diameter, µm

Olika hälsopåverkan Hjärt- kärlsjukdomar Luftvägssjukdomar?? Luftvägssjukdomar 0.001 0.01 0.1 1 10 Diameter, µm

Olika åtgärder Lokala: Trängselskatt Miljözon mm Internationella emissions reduceringar Lokala: Dubbdäck Hastighet Dammbindning Trängselskatt 0.001 0.01 0.1 1 10 Diameter, µm

Collins artikel Ej klarlagt om Grova partiklar påverkar dödligheten (troligt att de gör) Olyckorna ökar om dubbdäck förbjuds (inte i Norge!) Klarlagt att Grova partiklar påverkar luftvägssjukdomar Odubbade däck är lika bra som dubbade på de flesta väglag (utom våt is)