Vintervägar med eller utan dubbdäck. Beräkningar av emissioner och halter av partiklar för olika dubbdäcksscenarier. Meteorologi

Nr 134, 2008 Meteorologi Vintervägar med eller utan dubbdäck Beräkningar av emissioner och halter av partiklar för olika dubbdäcksscenarier Gunnar Omstedt och Stefan Andersson

Sveriges meteorologiska och hydrologiska institut 601 76 Norrköping. Tel 011-495 8000. Fax 011-495 8001 Omslagsbilden visar Sveavägen i Stockholm en februaridag www.smhi.se år 2007. ISSN 0283-7730

Nr 134, 2008 Meteorologi Nr 134, 2008 Meteorologi Vintervägar med eller utan dubbdäck Beräkningar av emissioner och halter av partiklar för olika dubbdäcksscenarier Gunnar Omstedt och Stefan Andersson

Förord Denna undersökning har gjorts på uppdrag av Vägverket. Syftet är att belysa emissioner och halter av PM10 för Vägverkets olika regioner, för olika scenarier med reduktion av antalet dubbdäck. Vi vill tacka Martin Juneholm på Vägverket och de anonyma granskare, vars värdefulla synpunkter och kommentarer har bidragit till att förbättra rapporten.

Report Summary / Rapportsammanfattning Issuing Agency/Utgivare Swedish Meteorological and Hydrological Institute S-601 76 NORRKÖPING Sweden Author (s)/författare Gunnar Omstedt och Stefan Andersson Title (and Subtitle/Titel Report number/publikation SMHI Meteorologi nr 134 Report date/utgivningsdatum November 2008 Vintervägar med eller utan dubbdäck Beräkningar av emissioner och halter av partiklar för olika dubbdäcksscenarier Abstract/Sammandrag Syftet med denna undersökning är att utreda dubbdäckens påverkan på emissioner och halter av PM10 i samtliga av Vägverkets regioner. Eftersom halterna är starkt påverkade av trafikmiljöernas utformning och trafiken, har beräkningar valts att utföras för 25 olika gaturum med indata av god kvalitet, merparten representerande stadsgator med sluten bebyggelse med hög trafikmängd. För beräkningarna används modellsystemet SIMAIR och antagande om linjärt samband mellan emissionsfaktorer för slitagepartiklar och dubbdäcksandelar. Vid beräkningarna används meteorologi, bakgrundshalter och avgasemissioner från 2004, och nuläget representeras av dubbdäcksandel rådande för år 2005. Beräkningarna förutsätter att sand/salt inte används för att kompensera eventuellt ökad halkrisk på grund av minskad dubbdäcksanvändning. För att undersöka dubbdäckens betydelse för partikelemissioner och halter har beräkningar gjorts dels för vad som benämns nuläge och dels för scenarier med minskning av antalet dubbdäck. De scenarier som beräkningar gjorts för är följande: Nuläge, 15% reduktion av antalet dubbdäck, 30% reduktion av antalet dubbdäck i södra Sverige (en tänkt linje söder om Värmland-Dalarna-Gävleborg), 50% reduktion av antalet dubbdäck, 70% reduktion av antalet dubbdäck samt 100% reduktion av antalet dubbdäck. Beräkningar för nuläget ger att totala emissionsfaktorn (avgas+icke-avgas) för PM10 varierar mellan ca 150 mg/fkm i södra Sverige och 275 mg/fkm i norra Sverige för de undersökta gaturummen, där icke-avgasdelen utgör 70-90% av totala emissionsfaktorn. Detta innebär att totala årsmedelhalter i inkluderade gaturum motsvarande nuläget beräknas till 14-33 µg/m 3 i Götaland, 15-38 µg/m 3 i Svealand och 8-31 µg/m 3 i Norrland. Eftersom regionala bakgrundshalter är lägre i Norrland, beror generellt höga PM10-halter i gaturum där på lokala haltbidrag från trafiken. I södra Götaland, där dubbdäcksanvändningen är lägre, är generellt det lokala haltbidraget mindre, men regionala bakgrundshalterna högre. 90-percentils dygnsmedelvärde varierade mellan 22-54 µg/m 3 för gaturummen i Götaland, 25-72 µg/m 3 i Svealand och 13-67 µg/m 3 i Norrland. För huvudscenariot 30% reduktion av antalet dubbdäck minskar emissionsfaktorn för vägslitage i dessa gaturum med 15-45 mg/fkm, vilket får till konsekvens att årsmedelvärdet av PM10 minskar med 0.3-2.2 µg/m 3 i Götaland och 0.8-3.6 µg/m 3 i Svealand. Motsvarande minskning av 90- percentils dygnsmedelvärde skulle bli 0.5-4 µg/m 3 i Götaland och 1.5-7 µg/m 3 i Svealand. Huvudscenariot kommer därigenom förbättra luftkvalitet i många trafikmiljöer, dock klaras inte miljökvalitetsnormen och delmiljömålet Frisk Luft för de högst belastade trafikmiljöerna. För det fordras också andra åtgärder. Övriga scenarier ger en minskning av årsmedelvärdet av PM10 med 0.2-12 µg/m 3, beroende på scenario och plats. För 90- percentils dygnsmedelvärde är variabiliteten för minskningen också stor för olika scenarier och platser; från en minskning på 0.2 µg/m 3 i södra Sverige för 15% reducering av dubbdäck till en minskning på 26 µg/m 3 för 100% reducering i Norrland. Överskridande av miljökvalitetsnormen för PM10, motsvarande 90-percentils dygnsmedelvärde (50 µg/m 3 ), förekommer i 5 gaturum enligt beräkningarna; Gårda i Göteborg, Hornsgatan/Norrlandsgatan/Sveavägen i Stockholm och Västra Esplanaden i Umeå. För att uppnå miljökvalitetsnormen för dessa gaturum krävs en reducering av antalet dubbdäck motsvarande 37-100%. Således kan miljökvalitetsnormen klaras i merparten av gaturummen enbart genom reduktion av dubbdäcksandelen, men detta kräver sannolikt omfattande minskning av andelen dubbdäck. Delmiljömålet Frisk Luft överskrids i 16 gatumiljöer enligt beräkningar för nuläget. Med dubbdäcksreduktion som enskild åtgärd skulle målet kunna klaras för 10 av dessa gator. Reduktionskravet skulle dock variera mycket mellan olika gaturum, från några få procent till 99%. Dubbdäcksreduktion är en effektiv åtgärd för att sänka PM10-halterna i svenska gaturum. För att klara miljökvalitetsnormen i alla trafikmiljöer torde emellertid bästa lösningen för att minska partikelhalter orsakat av vägtrafiken vara dubbdäcksreduktion parallellt med andra åtgärder. Key words/sök-, nyckelord Luftkvalitet, PM10, dubbdäck, vägslitage, SIMAIR Supplementary notes/tillägg Number of pages/antal sidor ISSN and title/issn och titel 0283-7730 SMHI Meteorologi Report available from/rapporten kan köpas från: SMHI S-601 76 NORRKÖPING Sweden 28 Language/Språk Svenska

Sammanfattning Vårt klimat har stor inverkan på luftkvaliteten. Under vintermånaderna är temperaturen i hela landet ofta under noll grader och snö och regn är vanligt förekommande, vilket bl.a. skapar hala vägar och behov av åtgärder för att minska halka, såsom användning av vinterdäck (med eller utan dubb), sandning och saltning. Detta ökar dock vägslitaget och mängden vägdamm som ackumuleras i vägmiljön, som i sin tur leder till höga partikelhalter. Partiklar är den luftförorening som orsakar störst hälsoproblem i svenska tätorter och det finns därför behov att minska dem. En av de åtgärder som diskuteras för att uppnå det är minskad användning av dubbdäck. Syftet med denna undersökning är att utreda dubbdäckens påverkan på emissioner och halter av PM10 i samtliga av Vägverkets regioner. Eftersom halterna är starkt påverkade av trafikmiljöernas utformning och trafiken, har beräkningar valts att utföras för 25 olika gaturum med indata av god kvalitet, merparten representerande stadsgator med sluten bebyggelse med hög trafikmängd. För beräkningarna används modellsystemet SIMAIR och antagande om linjärt samband mellan emissionsfaktorer för slitagepartiklar och dubbdäcksandelar. Vid beräkningarna används meteorologi, bakgrundshalter och avgasemissioner från 2004, och nuläget representeras av dubbdäcksandel rådande för år 2005. Beräkningarna förutsätter att sand/salt inte används för att kompensera eventuellt ökad halkrisk på grund av minskad dubbdäcksanvändning. För att undersöka dubbdäckens betydelse för partikelemissioner och halter har beräkningar gjorts dels för vad som benämns nuläge och dels för scenarier med minskning av antalet dubbdäck. De scenarier som beräkningar gjorts för är följande: o o o o o o nuläge 15% reduktion av antalet dubbdäck motsvarande en månad mindre dubbdäcksanvändning 30% reduktion av antalet dubbdäck i södra Sverige (en tänkt linje söder om Värmland- Dalarna-Gävleborg) motsvarande två månader mindre dubbdäcksanvändning 50% reduktion av antalet dubbdäck 70% reduktion av antalet dubbdäck 100% reduktion av antalet dubbdäck Orsaken varför 15- respektive 30% reduktion av antalet dubbdäcken har valts är att dessa bäst motsvarar en månads respektive två månaders minskad dubbdäcksanvändning, vilka är alternativ som diskuteras. För scenarioberäkningarna framstår 30% reduktion i södra Sverige (en tänkt linje söder om Värmland- Dalarna-Gävleborg) som det mest rimliga scenariot, eftersom det ungefär motsvarar en minskning av dubbdäckssäsongen med 2 månader, vilket sannolikt är en rimlig nivå att uppnå i södra Sverige. Scenarierna 70- respektive 100% reduktion av antalet dubbdäck har valts i syfte att belysa konsekvenserna av de mest kraftfulla dubbdäcksåtgärderna. Beräkningar för nuläget ger att totala emissionsfaktorn (avgas+icke-avgas) för PM10 varierar mellan ca 150 mg/fkm i södra Sverige och 275 mg/fkm i norra Sverige för de undersökta gaturummen, där ickeavgasdelen utgör 70-90% av totala emissionsfaktorn. Detta innebär att totala årsmedelhalter i inkluderade gaturum motsvarande nuläget beräknas till 14-33 µg/m 3 i Götaland, 15-38 µg/m 3 i Svealand och 8-31 µg/m 3 i Norrland. Eftersom regionala bakgrundshalter är lägre i Norrland, beror generellt höga PM10- halter i gaturum där på lokala haltbidrag från trafiken. I södra Götaland, där dubbdäcksanvändningen är lägre, är generellt det lokala haltbidraget mindre, men regionala bakgrundshalterna högre. 90-percentils dygnsmedelvärde varierade mellan 22-54 µg/m 3 för gaturummen i Götaland, 25-72 µg/m 3 i Svealand och 13-67 µg/m 3 i Norrland.

För huvudscenariot 30% reduktion av antalet dubbdäck minskar emissionsfaktorn för vägslitage i dessa gaturum med 15-45 mg/fkm, vilket får till konsekvens att årsmedelvärdet av PM10 minskar med 0.3-2.2 µg/m 3 i Götaland och 0.8-3.6 µg/m 3 i Svealand. Motsvarande minskning av 90-percentils dygnsmedelvärde skulle bli 0.5-4 µg/m 3 i Götaland och 1.5-7 µg/m 3 i Svealand. Huvudscenariot kommer därigenom förbättra luftkvalitet i många trafikmiljöer, dock klaras inte miljökvalitetsnormen och delmiljömålet Frisk Luft för de högst belastade trafikmiljöerna. För det fordras också andra åtgärder. Övriga scenarier ger en minskning av årsmedelvärdet av PM10 med 0.2-12 µg/m 3, beroende på scenario och plats. För 90-percentils dygnsmedelvärde är variabiliteten för minskningen också stor för olika scenarier och platser; från en minskning på 0.2 µg/m 3 i södra Sverige för 15% reducering av dubbdäck till en minskning på 26 µg/m 3 för 100% reducering i Norrland. Överskridande av miljökvalitetsnormen för PM10, motsvarande 90-percentils dygnsmedelvärde (50 µg/m 3 ), förekommer i 5 gaturum enligt beräkningarna; Gårda i Göteborg, Hornsgatan/Norrlandsgatan/Sveavägen i Stockholm och Västra Esplanaden i Umeå. För att uppnå miljökvalitetsnormen för dessa gaturum krävs en reducering av antalet dubbdäck motsvarande 37-100%. Således kan miljökvalitetsnormen klaras i merparten av gaturummen enbart genom reduktion av dubbdäcksandelen, men detta kräver sannolikt omfattande minskning av andelen dubbdäck. Delmiljömålet Frisk Luft överskrids i 16 gatumiljöer enligt beräkningar för nuläget. Med dubbdäcksreduktion som enskild åtgärd skulle målet kunna klaras för 10 av dessa gator. Reduktionskravet skulle dock variera mycket mellan olika gaturum, från några få procent till 99%. Dubbdäcksreduktion är en effektiv åtgärd för att sänka PM10-halterna i svenska gaturum. För att klara miljökvalitetsnormen i alla trafikmiljöer torde emellertid bästa lösningen för att minska partikelhalter orsakat av vägtrafiken vara dubbdäcksreduktion parallellt med andra åtgärder.

Innehållsförteckning 1. Inledning...1 2. Kunskapsöversikt...1 2.1 Variationer av dubbandelar... 4 3. Metod...6 3.1 Beräkning av emissionsfaktorer... 6 3.2 SIMAIR-modellen... 7 3.3 Information om gaturum... 8 3.4 Förutsättningar för scenarioberäkningarna... 10 4. Resultat...10 4.1 Nuläge... 10 4.2 Scenarier... 13 5. Diskussion...20 5.1 Emissionsfaktorer... 20 5.2 Översiktlig jämförelse med mätdata... 21 6. Slutsatser...22 Referenser...24 Appendix A...25

1. Inledning Vårt klimat har stor inverkan på luftkvaliteten. Under vintermånaderna är temperaturen i hela landet oftast under noll grader och snö och regn är vanligt förekommande, vilket bl.a. skapar hala vägar och behov av åtgärder för att minska halka, såsom användning av vinterdäck (med eller utan dubb), sandning och saltning. Detta ökar dock vägslitaget och mängden vägdamm som ackumuleras i vägmiljön, som i sin tur leder till höga partikelhalter. Partiklar är den luftförorening som orsakar störst hälsoproblem i svenska tätorter och det finns därför behov av att minska dem. En av de åtgärder som diskuteras för att uppnå det är minskad användning av dubbdäck, som också är utgångspunkten för denna undersökning. Emissioner av partiklar sker således via fordonen av dels avgaser men också via väg- och fordonsslitage av icke-avgaser eller som det också kallas vägdamm. Partiklarna sprids i trafikmiljöerna beroende på en rad olika faktorer såsom vägens utformning, om det finns närliggande byggnader och hur de är utformade, aerodynamiska effekter runt fordonen samt meteorologiska faktorer som vind, turbulens, nederbörd och avdunstning. Bakgrundshalterna är också viktiga, eftersom närheten till stora emissioner i vägens närhet eller i Europa kan leda till en samverkan av halter från olika skalor som medför dålig luftkvalitet. Olika åtgärder har diskuterats för att förbättra luftkvalitet (ref.1). För att kvantifiera vad enskilda åtgärder betyder behövs studier göras där alla viktiga processer som påverkar dem finns med. För det fordras modeller. SIMAIR (Gidhagen et al., 2008) är en sådan modell som möjliggör detta. Det bör dock betonas att kunskapen delvis är bristfällig. Vi vet idag att dubbdäck i hög grad påverkar vägslitaget och därigenom bildningen av partiklar i luften, men osäkerheten är däremot större hur halkbekämpning av våra vägar via sandning och saltning påverkar partikelbildning. Syftet med denna undersökning är att belysa emissioner och halter av PM10 för Vägverkets olika regioner, för olika scenarier med reduktion av antalet dubbdäck. I avsnitt 2 ges en översiktlig beskrivning av kunskapsläget. Avsnitt 3 behandlar metodiken som används i studien, samt beskriver vilka gaturum som beräkningar görs för. I avsnitt 4 presenteras resultat från beräkningarna, och i avsnitt 5 och 6 presenteras och diskuteras slutsatserna. 2. Kunskapsöversikt Fordon påverkar luftkvaliteten genom flera olika processer. Viktiga sådana är utsläpp via avgaser och mekaniska processer i samband med kontakter mellan däck och vägbana, bromsar och motorer. Partiklar som deponeras på vägarna eller dess närhet kan återförs till atmosfären genom uppvirvling via den turbulenta vak som fordon i rörelse skapar. Effekten av vägslitage från dubbade och odubbade däck har studerats i laboratorium via vägsimulator av Gustafsson et al. (2005). De fann att dubbade däck gav avsevärt högre emissioner än odubbade däck. Flera fältstudier har också visat på dubbdäckens stora betydelse för bildning av partiklar (Norman och Johansson, 2006; Omstedt, 2006; Ketzel et al., 2007; Hussein et al., 2008). 1

Kupiainen (2007) har studerat hur bland annat sand påverkar emissionerna av PM10. Testresultat från simuleringar i laboratoriet har visat att sand ökar emissionerna av vägdamm samt att effekterna ökar med ökande sandmängd. Vintersandning i svenska kommuner är omfattande. Gustafsson och Yakoub (2007) har undersökt det genom enkäter till 92 olika kommuner. Av dessa kommuner använde nästan samtliga tillfrågade (90 stycken) vintersand på gator och merparten (78 stycken) använde vintersand på genomfartsleder. En viss variation med latitud syns i undersökningen. I norra Sverige används vintersand oftare än i södra Sverige. Halkbekämpning med hjälp av vintersand och användningen av dubbdäck ökar bildningen av partiklar under vintern som ackumuleras i snö och is i vägmiljön. På våren då snön och isen smälter och vägbanan torkar upp frigörs dessa och kan via fordonsinducerad turbulens skapa höga partikelhalter. Regn kan å andra sidan minska depån av vägdamm genom avrinning. Beläggningsslitaget är större på våta vägbanor jämfört med torra men också beroende på vilket typ av stenmaterial som används i beläggningen (Jacobson, 2007). Sand som tillförs vägar transportera via fordonsdäck och uppvirvling relativt snabbt från själva vägbanan till områdena kring vägbanan (Patra et al., 2008). Därigenom skapas depåer av vägdamm, som kan bli liggande kvar relativt länge beroende på om depåerna är fuktiga eller torra. Upptorkningsförloppet beror på meteorologiska faktorer som nederbördsmängd, temperatur, fuktighet, solstrålning men också på avrinning, trafikmängd och vägens egenskaper. Upptorkning sker relativt snabbt för den trafikerade delen av vägen men långsammare för dammdepån. Även saltning av vägarna kan medföra förhöjda partikelhalter. I en studie för staden Graz i Österrike (Oettl, 2008) där dubbdäck inte används utan vägsalt används som den huvudsakliga metoden för att bekämpa halka, uppskattas emissionsfaktorn för PM10 med hjälp av mätdata av NOx och PM10 för åren 2003-2007. Emissionsfaktorn visar, i likhet med Sverige, samma starka säsongsvariation med kraftigt förhöjda värden under senvinter/vår. Emissionen varierar också mellan olika år beroende på meteorologin, då milda vintrar medför mindre behov av saltning än kalla. Fordonshastigheten påverkar också emissionerna. Gustavson et al. (2005) har visat via tester i laboratorium att emissionerna ökar med ökande hastighet och att ökningen är kraftigast för dubbade däck. Mätningar visar att för dubbade däck kan partikelgenereringen vara ca 4 gånger större om hastigheten ökas från 40 km/timme till 80 km/timme. Dessa resultat kan dock inte direkt överföras till verkliga trafikmiljöer. Vid ökande hastighet ökar också den fordonsinducerade turbulensen och därigenom minskar också emissionspotentialen för uppvirvlade partiklar genom effektivare borttagning av vägdamm (Kuhns et al., 2003). Liknande observationer gjordes också av Omstedt et al. (2005) vid studie av partikelhalter vid en motorväg norr om Stockholm. Emissionsfaktorn för PM10 var där av samma storleksordning som de som uppskattats för innerstadsgator i Stockholm. Jämförelse med emissionsfaktorer beräknade via källreceptormodellering visade också på stor samstämmighet (Johansson et al., 2004). En ökad emissionsfaktor med en faktor fyra skulle därför troligtvis resultera i alltför höga emissioner och halter nära motorvägen. Tillsvidare har vi därför inte infört något hastighetsberoende i vår emissionsmodell, som beskrivs nedan. Oettl (2008) hänvisar också till studier för dubbfria vägar i Tyskland där emissionsfaktorer för motorvägar är betydligt lägre än de som uppmäts i Graz. Orsaken kan vara att stadsgatorna i Graz 2

är smutsigare än motorvägar, vilket bero på faktorer som sandning av trottoarer, att uppvirvlingen av vägdamm är mindre i slutna gaturum jämfört med öppna motorvägar med högre hastigheter. SIMAIR innehåller en emissionsmodell för slitagpartiklar (Omstedt et al., 2005). Modellen löser två kopplade budgetekvationer i en tidsserie med timvisa trafik- och meteorologiska data. I den första ekvationen beräknas vägbanans fuktighet som funktion av nederbörd, avdunstning och avrinning. I den andra ekvationen beräknas förändringen av vägbanans damminnehåll som funktion av vägslitage från dubbade eller odubbade däck, sandning och uppvirvling på grund av fordonsinducerad turbulens. Ekvationerna är kopplade genom att uppvirvlingen beror på vägbanans fuktighet. Är vägbanan fuktig sker liten uppvirvling och därigenom ökar damminnehållet på gatan. Är vägbanan torr sker stor uppvirvling förutsatt att damminnehållet är stort. Modellen har jämförts mot uppmätta halter av PM10 och PM2.5 i olika trafikmiljöer med olika andelar dubbdäck och olika halkbekämpningsmetoder med gott resultat (Omstedt et al., 2005; Omstedt och Gidhagen, 2007; Andersson och Omstedt, 2009). I Tabell 1 visas för vilka miljöer jämförelser har gjorts och med vilka dubbdäcksandelar och halkbekämpningsmetoder. Det bör dock betonas att jämförelser inte har gjorts systematiskt för att studera hur sand, salt och dubbandelar påverkar emissioner och halter varför denna del i modellen är osäker. Modellen ger en ökad emissionsfaktor vid sandning på ca 50 mg/fkm. Dammbindning med hjälp av kalcium-magnesium-acetat, CMA, har visat på positiva effekter att minska PM10-halterna. Upprepade försök i Stockholm har visat att halterna kan minska med upp till 30% (Norman, 2008). I en nyligen genomförd studie har Andersson et al. (2008) undersökt emissioner och halter av PM2.5 i Sverige, dels för nuläge men också för olika scenarier. Studien kompletterar därför denna rapport med avseende på PM2.5. Tabell 1. Exempel på trafikmiljöer där SIMAIR har jämförts med mätdata. Trafikmiljö År Halkbekämpning Personbilar med dubbdäck i februari [%] Sundsvall/Skolhusallen 2002 sand 90 Uppsala/Kungsgatan 2001 sand 76 Stockholm/Hornsgatan 2000 sand (?) 75 Stockholm/Hornsgatan 2003 salt 75 Stockholm/Hornsgatan 2004 salt 75 Stockholm/Sveavägen 2003 salt 75 Stockholm/Norrlandsgatan 2003 salt 75 Malmö/Amiralsgatan 2005 salt 30 Köpenhamn/Jagtvej 2003 salt 0 Köpenhamn/H.C.Andersens Blvd 2003 salt 0 I Tabell 2 görs en sammanställning av emissionsfaktorer för PM10 uppskattade genom skalning av haltmätningar i olika trafikmiljöer där NOx använts som spårämne. Metoden går under beteckningen spårämnesmetoden. 3

Tabell 2. Plats/år Emissionsfaktorer för PM10 (mg/fkm) uppskattade med spårämnesmetoden. total avgaser epm 10 epm10 icke avgaser epm10 Andelar dubb [%] Halkbekämpning Umeå/2006 *1 176 28 148 89 sand Referens Sjöberg et al., 2008 Omstedt et al., 2005 Ketzel et al., 2007 Hornsgatan/ 2000 233 28 205 75 sand(?) Hornsgatan/ 2002-2004 226 28 198 75 salt Göteborg/ 2006 *2 121 28 93 74 salt Sjöberg et al., 2008 Sjöberg Malmö/ 2005 *3 208 28 180 30 salt och Ferm, 2005 HCAB/ DK 2002-2004 *4 158 50 108 0 salt Ketzel et al., 2007 JGTV/DK 2002-2004 *5 91 45 46 0 salt Ketzel et al., 2007 LUET/DE 2003-2004 *6 90 23 67 0 salt Ketzel et al., 2007 FFAL/DE 2004 *7 80 23 57 0 salt Ketzel et al., 2007 MEBG/DE 2003-2004 *8 86 20 66 0 salt Ketzel et al., 2007 Graz/AU 150 30 120 0 salt Oettl, 2008 2006 * 1 maj-december,* 2 februari-december,* 3 mars-juni, * 4 H.C. Andersens Blvd./Köpenhamn, * 5 Jagtvej/Köpenhamn,* 6 Lutzer Str. /Leibzig,,* 7 Frankfurter Allee/Berlin,,* 8 Merseburger Strasse/Halle 2.1 Variationer av dubbandelar Användningen av dubbdäck beror på gällande bestämmelse och av vädret. I nuläget krävs vinterdäck när vinterväglag råder under perioden 1 december 31 mars och dubbdäck får användas under perioden 1 oktober 30 april. Tidpunkten för på och avtagning av dubbdäck beror på aktuellt väder och när helger infaller. Information om fördelningen mellan olika däckstyper i olika delar av landet kan fås via Däckbranschens Informationsråd (ref. 2). Värdena baseras på uppskattningar av däckstyper, från ett antal slumpvist valda bilar, under en till två dagar i februari, se Tabell 3. I Stockholm görs också regelbundna manuella räkningar, se Figur 1 (Johansson et al., 2006). Figur 1. Dubbandelar i Stockholmsregionen under 2003-2006. Manuella räkningar vid Ekerövägen, Hornsgatan och Vallstanäs (Johansson et al., 2006). 4

Det finns naturligtvis en viss osäkerhet i dessa uppskattningar. Exempelvis uppskattas dubbandelarna i Stockholm för åren 2005 och 2006 av Däckbranschens Informationsråd till 72 respektive 69% medan Johansson et al. (2006) uppskattar dem till 70 respektive 75%. I modellen använder vi en enkel funktion för att beskriva dubbandelarnas variation i tid och rum. Detta visas i Figur 2, där funktionen (röd heldragen linje) har normaliserats mot sitt maxvärde. För att beräkna aktuella dubbandelar i olika delar av landet multipliceras de normaliserade värdena med värdena i Tabell 3. I Figur 2 visas också hur modellens funktion överensstämmer med de mätdata från Stockholm som visas i Figur 1. Likheterna är stora och skillnaden berör främst hösten. Enligt mätdata sker påsättningen av dubbdäck ca 3-4 veckor senare i Stockholmsregionen jämfört med vad modellen visar. Skillnaden är troligtvis större för södra Sverige men mindre för norra Sverige. Figur 2. Jämförelse mellan beräknade (röd linje) och uppmätta normaliserade dubbdäcksandelar från Stockholmsregionen. Mätdata från manuella räkningar vid Ekerövägen, Hornsgatan och Vallstanäs för fem år ( Johansson et al., 2006). Dubbdäcksanvändningen varierar i landet, exempelvis för år 2005 från 92% i norra Sverige till 46% i södra Sverige, se tabell3. Tabell 3. Uppmätta andelar som kör på respektive däcktyp i olika delar i Sverige i januari/februari 2008 samt resultat från liknande tidigare undersökningar (från Däckbranschens Informationsråd). 5

3. Metod 3.1 Beräkning av emissionsfaktorer Emissioner av partiklar från trafiken på en gata eller väg, trafik E PM, kan beräknas på följande sätt: E = Fe (1) trafik PM total PM total där F anger antal fordon per tidsenhet och e PM anger den totala emissionsfaktorn för partiklar. Beräkningar kan göras för såväl PM10 som PM2.5. Den totala emissionsfaktorn kan delas upp i en del som beror på avgaserna och en annan del som beror på andra faktorer än avgaser e total PM = e + e (2) avgaser PM icke avgaser PM Emissionsfaktorn för icke-avgaser kan delas upp på olika delar som vägslitage, fordonsslitage och externa faktorer icke avgaser slitage vägbana slitage fordonsdelar e PM = epm + epm + e externt PM (3) Den externa emissionsfaktorn beror på yttre faktorer t.ex. partikelnedfall från omgivningen, nedsmutsning via löv, sandning och saltning. Norman and Johansson (2006) har studerat samband mellan vägslitage orsakad av dubbdäck och PM10 halter i Stockholm och funnit ett linjärt samband. Det är också det som vi här antar för scenarioberäkningarna. Emissionsfaktorn för slitagepartiklar beräknas som en linjär funktion av dubbandelar och på följande sätt: e slitage vägbana PM = a * dubb + e (4) slitage vägbana PM, utan dubb slitagevägbana där a anger en konstant, dubb anger dubbandelar [%] och epm, utan dubb anger emissionsfaktorn för slitagepartiklar utan dubb. Konstanten a bestäms, för varje trafikmiljö som ingår i denna undersökning, genom att beräkna emissionsfaktorer för slitagepartiklar via SIMAIRs emissionsmodell och därefter utnyttja ekvation (4). En viktig förutsättning för beräkningarna är att vi antar att sand/salt inte används för att kompensera eventuellt ökad halkrisk på grund av minskad dubbdäcksanvändning. För beräkningarna behöver vi uppskatta en del av emissionsfaktorerna ovan. Fordonsslitaget beror på slitage från bromsar och däck. Dessa har tidigare uppskattats för bromsbelägget från lätta fordon till 5.9 mg/fkm och för tunga fordon till 29 mg/fkm och däckslitaget har uppskattats till 1.2 mg/fkm (Omstedt et al., 2005). Det totala fordonslitaget uppgår därför till ca 10 mg/fkm. externt Den externa emissionsfaktorn, e PM, är svår att bestämma. Oftast ingår den i uppskattningar av emissionsfaktorn för icke-avgaser, vilket också görs i SIMAIRs emissionsmodell. Den externa emissionsfaktorn sätts därför till noll i beräkningarna. För uppskattningar av emissionsfaktorn för vägslitaget utan dubb används data från Danmark och Tyskland, se Tabell 2. Som framgår av 6

tabellen avviker H.C. Andersens Blvd./Köpenhamn från de övriga genom ett relativt högt värde. Orsakerna till detta är inte klarlagda. Vi utesluter därför detta värde och bildar medelvärde på de fyra övriga dubbfria gatorna (JGTV/DK, LUET/DE, FFALD/DE, MEBG/DE). Emissionsfaktorn för icke-avgaser uppskattas därför till 59 mg/ fkm och därmed uppskattas emissionsfaktorn för vägslitage utan dubb till 49 mg/fkm. I Tabell 4 görs en sammanställning av dessa emissionsfaktorer. Tabell 4. Uppskattade emissionsfaktorer för PM10 (mg/fkm) som används i denna rapport. Emissionsfaktorer [mg/fkm] för PM10 fordonsdelar e 10 10 slitage PM externt e 0 PM10 icke avgaser e PM 10,utan dubb 59 slitagevägbana epm 10, utan dubb 49 3.2 SIMAIR-modellen För att beräkna emissioner och halter av PM10 används SIMAIR (Gidhagen et al., 2008). SIMAIR är ett Internetverktyg som kan användas för alla kommuner i Sverige för att beräkna halter av PM10, NO2, CO och bensen och hur dessa relaterar till miljökvalitetsnormer och EUdirektiv. Systemet innehåller en väg- och fordonsdatabas med emissionsfaktorer och en emissionsmodell för slitagepartiklar. Den senare beskrivs i Avsnitt 2. Systemet innehåller också olika spridningsmodeller som kopplats samman för att kunna beskriva halter lokalt, urbant, inom Sverige och från källor utanför Sverige. I Figur 4 ges en översiktlig bild av systemet. Figur 4. Databaser och modeller som används i SIMAIR 7

3.3 Information om gaturum Dubbdäckens påverkan på emissioner och halter av partiklar studeras för 25 gaturum i Sverige. Målsättningen har varit att undersöka dubbdäckens betydelse för samtliga regioner enligt Vägverkets indelning, och att varje region ska representeras av flera gator så att även hänsyn tas till variabilitet mellan olika platser och gator i regionerna. Eftersom halterna i hög grad påverkas av gaturummets utformning och trafiken, eftersträvades trafikmiljöer där högkvalitativa indata finns att tillgå. Detta har vi tillgängligt för platserna som visas i Figur 5. Vid merparten av dessa gaturum utförs också mätningar av luftkvalitet. Det bör poängteras att dessa gaturum inte speglar några genomsnittliga trafikmiljöer i Sverige, utan representerar snarare ogynnsamma miljöer med avseende på luftkvalitet. Vid SMHI pågår ett valideringsprojekt av SIMAIR mot mätdata, där data från dessa gaturum också kommer att användas (Andersson och Omstedt, 2009). I Tabell 5 återfinns data för gaturummens egenskaper, som fungerar som indata till beräkningarna i SIMAIR. På motsvarande sätt finns trafikinformation för de olika trafikmiljöerna i Tabell 6. Trafikmiljöerna varierar en hel del, och både gaturum och öppna vägar finnas representerade i studien. I Andersson och Omstedt (2009) finns en mer utförlig beskrivning av gaturummen. 8-9 11 10 5 6 13-14 12 7 24 22 23 21 20 15 16-19 25 Region Norr Region Mitt Region Stockholm Region Mälardalen Region Väst Region Sydöst Region Skåne 1. Malmö Amiralsgatan 2. Landskrona Eriksgatan 3. Helsingborg 1 Drottninggatan 4. Helsingborg 2 Malmöleden 5. Jönköping Barnarpsgatan 6. Nässjö Brogatan 7. Norrköping Kungsgatan 8. Göteborg Gårda 9. Göteborg Haga 10. Mariestad Nygatan 11. Karlstad Hamngatan 12. Karlskoga Katrinedalsgatan 13. Västerås 1 Kopparbergsvägen 14. Västerås 2 Stora gatan 15. Uppsala Kungsgatan 16. Stockholm 1 Hornsgatan 17. Stockholm 2 Norrlandsgatan 18. Stockholm 3 Sveavägen 19. Sollentuna Turebergsvägen 20. Gävle Staketgatan 21. Sundsvall Skolhusallén 22. Östersund Rådhusgatan 23. Umeå Västra Esplanaden 24. Lycksele Blåvägen 25. Skellefteå Viktoriagatan 3-4 2 1 Figur 5. Gaturum som studien innefattar. 8