Luftkvalitetsundersökning vid kvarteret Nils

Rapport Luftkvalitetsundersökning vid kvarteret Nils JM Förhandskopia Malmö 2010-09-28

Luftkvalitetsundersökning vid kvarteret Nils Rapport Datum 2010-09-28 Uppdragsnummer 61661041573 Utgåva/Status granskad Beställare JM Åsa Larsson Susanna Gustafsson Susanna Gustafsson Erik Björke Uppdragsledare Handläggare Granskare Ramböll Sverige AB Skeppsgatan 19 211 19 Malmö Telefon 010-615 60 00 Fax 010-615 20 00 www.ramboll.se Organisationsnummer 556133-0506

Innehållsförteckning 1. Inledning... 1 2. Miljökvalitetsnormer och utvärderingströsklar... 2 3. Utveckling av luftkvaliteten i Malmö... 4 4. Metod... 6 4.1 Emissionsdata... 6 4.2 Spridningsmodellering... 8 4.3 Trafikens emissionsutveckling till 2020... 9 4.4 Meteorologi...10 4.5 Trafikdata...10 5. Resultat... 11 6. Slutsats... 13 i

1. Inledning I kvarteret Nils planeras en nybyggnation, vilken skall vara uppförd 2012. Idag består området i huvudsak av en öppen yta som nyttjas som parkeringsplats. För mer information om byggnationen och projektet hänvisas till dokument från uppdragsgivaren JM (Åsa Larsson). Kvarteret Nils ligger på nordvästra sidan av stadens entré vid Hornsgatan och Drottninggatan i Malmö. Generellt är detta område hårt belastat av luftföroreningar, främst genom att trafiken på huvudgatorna är intensiv, samt att utredningsområdet ligger i närheten av hamnen, som ger upphov till relativt stora luftföroreningsutsläpp. Avdelningen Trafik och Landskap inom Ramböll Sverige AB har fått uppdraget av JM att göra en luftkvalitetsutredning i kvarteret Nils. Denna utredning görs dels som allmänbeskrivning av hur luftkvaliteten är i Malmö och dels genom detaljerade spridningsmodelleringar av luftföroreningshalten kvävedioxid på och Malmö vid kvarteret Nils. I figur 1 redovisas var Kv. Nils är geografiskt placerad i området och för vilka beräkningspunkter som spridningsmodellering har utförts. Beräkningspunkt vid Hornsgatan Kvarteret Nils Beräkningspunkt vid Drottninggatan Beräkningspunkt i taknivå i kvarteret (ca 30 m höjd) Figur 1. Översiktligoch mer detaljerad beskrivning av geografiska avgränsningar (röda linjen) av Kv. Nils och beskrivning av beräkningspunkterna för spridningsberäknarna. Bakgrundsbilderna är kopierad från google map. 1 av 13

2. Miljökvalitetsnormer och utvärderingströsklar Miljökvalitetsnormen finns för luftföroreningar och är en förordning (2001:527). Fastställandet av en norms halt görs utifrån kunskaper om vad människan och naturen tål. Halterna av luftföroreningar är i första hand avsedda att skydda befolkningen mot ohälsoeffekter. Halterna skall uppfyllas på platser där människor regelbundet vistas. Det finns ett flertal miljökvalitetsnormer för olika luftföroreningar. I tabell 1 redovisas endast normen för kvävedioxid (NO 2 ). För mer information om miljökvalitetsnormer mm hänvisas till referenslaboratoriets hemsidan http://www.itm.su.se/reflab/. Miljökvalitetsnormer Halt Anteckningar Kvävedioxid (NO 2 ) 40 Aritmetiskt årsmedelvärde. μg/m 3 Kvävedioxid (NO 2 ) 60 μg/m 3 98-percentil baserad på dygnsmedelvärde under ett år. 98-percentilen motsvarar 7 överskridanden per år. Kvävedioxid (NO 2 ) 90 μg/m 3 98-percentil baserad på timmedelvärden under ett år. 98-percentilen motsvarar 175 överskridanden under ett år. Denna normen gäller under förutsättning att halten inte överskrider 200 μg/m 3 mer än 18 ggr under ett år. Tabell 1. Sammanställning över aktuella miljökvalitetsnormer för kvävedioxid. I tabell 2 redovisas utvärderingströsklarna för kvävedioxid. Utvärderingströsklarna är bl.a. till för är att dessa är kopplade till vissa aktiviteter av tillsynsmyndigheten i form av mätningar, modelleringar och jämförelser. I figur 2 redovisas på ett schematiskt sätt vad som krävs för åtgärder beroende på hur halten är i förhållande till trösklarna och normen. Timmedelvärde Dygnsmedelvärde Årsmedelvärde Övre utvärderingströskel 72 µg/m 3 48 µg/m 3 32 µg/m 3 Undre utvärderingströskel 54 µg/m 3 36 µg/m 3 26 µg/m 3 Tabell 2. Sammanställning av gällande utvärderingströsklar för kvävedioxidhalter. 2 av 13

Halt Kontinulerliga mätningar och åtgärdsprogram Normnivå Kontinuerliga mätningar kompletteras med beräkningar Övre utvärderingströskeln Indikativa mätningar eller tillfälliga mätkampanjer, komplettas med beräkningar Undre utvärderingströskeln Enkel skattning av halt Figur 2. Förenklad sammanställning av kopplingen mellan utvärderingströsklar, norm och åtgärder. I resultatdelen har beräknade halter färgkodats för att det skall vara enklare och snabbare förstå hur kvävedioxidhalterna ligger till i förhållande till normen och trösklarna. Till varje beräkning har ett osäkerhetsintervall tillfogats på 10 % plus och minus jämfört med som faktiskt beräknats. Detta osäkerhetsintervall hänger samman med att vädret har en viss variabilitet och att beräkningarna bygger på modeller av verkligheten, allt från emissionsfaktorer, bedömningar av trafikflöden, atomsfärens kemiska sammansättning osv. Förutom de fyra intervallen, som skapas mellan trösklarna och normen, har ett femte intervall införts. Detta intervall är till för att läsaren skall uppmärksammas på att beräknade halter är inom 5 % från någon av normerna. 3 av 13

Normalhalten högre än miljökvalitetsnormen (MKN) Något värde är högre än normen eller att någon halt är lägre än 5 % av normen * Högre än övre utvärderingströskeln men lägre miljökvalitetsnormen Högre än nedre utvärderingströskeln men lägre den övre utvärderingströskeln Lägre än den nedre utvärderingströskeln Färgkod Haltintervall för medelhalten Haltintervall för dygsnhalten Haltintervall för timvärdena >=40 >=60 >=90 >= 38 <40 >= 57 <60 >= 86 <90 >=32, <38 >=48, <57 >=72, <86 >=26, <32 >=36, <48 >=54, <72 <26 <36 <54 Tabell 3. Sammanställning av färgkodning för kvävedioxidhalterna i förhållande till normen och utvärderingströsklarna. * detta intervall har tillkommit för att göra läsaren uppmärksam på att halten är inom 5 % från normen. 3. Utveckling av luftkvaliteten i Malmö Utvecklingen av luftkvaliteten i Malmö har under de senaste 25 åren haft en positiv trend. Ett exempel på detta är uppmätta kvävedioxidhalterna i taknivå i centrala Malmö (benämnt som Rådhuset), där nedgången har varit ca 30 % under de senaste 10 åren. I figur 3 redovisas kommunens egna mätningar av kvävedioxid från 1984 till 2009 i taknivå och vid två gatustationer (Dalaplan och Bergsgatan), som årsmedelvärde. Noterbart är att halterna i gatumiljö är betydligt högre än i taknivå vilket beror på instängseffekter, dvs. att föroreningarna inte kan spädas ut på grund av omgivande byggnader kring gatan. I Malmö finns problem med att klara miljökvalitetsnormen för kvävedioxid i några gatumiljöer. Generellt är det största problemet med de som kallas dygns- och timpercentiler. Speciellt svårt är det att klara dygnspercentilen som är på 60 mikrogram per kubikmeter, där endast 7 dygn eller fall med halter över 60 mikrogram per kubikmeter per år innebär ett överskridande av normen. 4 av 13

60 50 40 30 20 Mikrogram per kubikmeter Dalaplan Bergsgatan R åd hus et i M almö Gränsvärd e/ miljö kvalitetsno rm 10 0 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Figur 3. Mätningar av kvävedioxid Malmö från 1984 till 2009 i taknivå och från två gatustationer, som årsmedelvärde. Enhet mikrogram per kubikmeter. Bilden kopierad från Malmö kommuns årsredovisning av luftkvaliteten år 2009. När det gäller partiklar mindre än 10 mikrometer, som också är en viktig parameter, så har det inte funnits en tydlig positiv eller negativ trend. De uppmätta halterna är långt under normen och det finns inga förutsättningar i Malmö att partikelnivåerna kan komma i närheten av normen, med dagens trafiksituation, hur få som använder dubbdäck i Malmö och klimatologiska faktorer. I figur 4 redovisas uppmätta partikelhalter i Malmö på två platser. Uppmätta halter i taknivå en centrala Malmö är omkring 15 mikrogram per kubikmeter och i gatumiljö stiger halterna till ca 20 mikrogram per kubikmeter. Detta innebär att partikelhalterna i Malmö är omkring 50 % av normen. 25 20 Mikrogram per kubikmeter 15 10 5 10 Rådhuset 10 Dalaplan 0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 Figur 4. Mätningar av partiklar i Malmö från 1996 till 2009 i taknivå och gatumiljö, som årsmedelvärde. Enhet mikrogram per kubikmeter. Informationen är kopierad från Malmö kommuns årsredovisning av luftkvaliteten år 2009. För partiklar (10) är halterna i Malmö betydligt lägre än gällande miljökvalitetsnorm, så ur detta perspektiv bedöms inget problem föreligga för framtiden, så som den prognostiserade utvecklingen tycks se ut. Därmed kommer fokus i rapporten att vara kring kvävedioxid och inte partiklar (10). 5 av 13

4. Metod I många falla görs luftkvalitetsutredningar genom mätningar av luftföroreningar. Denna metod ger oftast hög kvalitet på resultatet, men är komplicerad och kräver omfattande och dyr utrustning, samt att resultat tar lång tid att få fram. En annan metod är att använda spridningsmodeller. Denna metod ger nästan samma kvalitet och har fördelen att denna går att modellera framtida händelser. Spridningsmodellering görs i de flesta infrastrukturprojekt, då luftkvaliteten skall utredas. För att kunna genomföra sk. spridningsmodelleringar krävs förutom en spridningsmodell också data om utsläppen till luften, meteorologisk data och mätdata av luftföroreningar, så att hela modellen kan valideras. I nedanstående underkapitel redovisa allmänt om hur emissionsmodeller byggs upp, hur spridningsmodeller fungerar mm. 4.1 Emissionsdata Den emissionsdatabas som finns för Malmö/Skåne, är uppdaterad under 2009/ 2010. Med emissionsdatabasen kan emissionssimuleringar och spridningsmodelleringar göras. Spridningsberäkningar kan göras för mer generellt för exempelvis hela Malmö, men även i mer detalj, så som för enskilda gaturum. I korta drag innefattar den detaljerad emissionsformation alla utsläppskällor på land i Skåne och på haven runt Skåne. För Malmös del handlar det om ca 15 000 emissionskällor som beskriver utsläppen från Malmö. Emissionsdatan har en hög geografisk upplösning och alla utsläpp har en individuell tidfördelning. Det finns också en något förenklat emissionsbeskrivning av utsläppen från Danmark och omkringliggande län. Emissionsdatan byggs upp med traditionell geografisk informationsteknik, dvs. med punkter, linjer, ytor, grid. Där olika emissionskällor tilldelas så representativ källtyp som möjligt, exempelvis vägar byggs upp med linjer, där trafikflödena finns för varje väglänk (vägen/gatan mellan två korsningar), med en fördelning mellan personbilar, lastbilar, bussar mm. Varje fordonstyp har en individuell fördelningsprofil över dygnet, veckan och året. Dessutom har varje väglänk en speciell emissionsstruktur, vilken beror på trafikmiljön. På samma sätt som exemplet med trafiken byggs alla andra typer av emissionskällor upp. Några vanliga kategorier av utsläppskällor är förutom trafik, industri, energianläggningar, sjöfart, flyg, järnväg, arbetsmaskiner och arbetsredskap. I figur 5 redovisas en kartbild över utsläppen av kväveoxider i Malmöområdet för grunddatan år 2010 med en geografisk upplösning på 1 000 gånger 1 000 meter. 6 av 13

N Malmö Figur 5. Utsläpp av kväveoxider från alla källor i delar Skåne med en upplösning på 1000 gånger 1000 meter, för grunddatan år 2010. 7 av 13

4.2 Spridningsmodellering Spridningsmodeller för luftföroreningar används för beräkning av hur föroreningarna sprids i de nedre delarna av atmosfären från en eller flera utsläppskällor. Modellerna kan vara allt från lokala modeller i ett gaturum till beräkningar över en stad eller en region. Hur komplex modell som skall användas beror på ett antal källor, terrängens utformning, om kemisk omvandlig skall tas hänsyn till eller ej, storlek på beräkningsområde och meteorologisk indata. Noterbart är att spridningsberäkningarna bara är en modell över verkligheten och det finns ingen praktisk möjlighet att göra beräkningar med faktiska utsläpp från alla hundratusentals källor som omger oss, även om ambitionen är att göra just detta. De modeller som använts vid detta arbete är AQ Planner och OS. AQ Planner är en tvådimensionell gaussisk spridningsmodell. Modellen tar inte hänsyn till topografin. Utsläppen fördelas däremot på den höjd som emissionerna verkligen sker och beräkningar kan göras på olika nivåer i atmosfärens nedre delar. Spridningsmodellering görs i ett gridsystem, där det maximala beräkningsgridet är 256 gånger 1000 gridceller. Hur stor varje gridcell som används varierar beroende på beräkningens skala. I städer eller samhällen brukar upplösningen vara mellan 50 och 100 meter. I figur 7 redovisa exempel på beräkning som är gjord i två grid för större delar av Öresundsregionen. I detta arbete har upplösningen varit för Malmö 100x100 meter med ett yttergrid på 1000x1000 m för att hänsyn till utsläppen i Öresundsregion, se figur 7. En detaljerad beräkning redovisas också för planområdet med en upplösning på 10x10 m och två yttergrid som är 500x500m respektive 2000x2000 meter. 100*100 m 1000*1000 m Figur 7. Schematisk beskrivning av två grid vid beräkning av halter till Malmö, med hänsyn tagen till hela Öresundsregionen. OS är en tidsseriemodell för beräkning av luftföroreningar i gaturum. Modellen utgår från ett idealiserat gaturum där gatan är oändligt lång och beräknade halter representerar luften 2 m ovan mark och 1 m från fasad. Någon hänsyn till korsningar eller öppningar i fasaden görs ej. Hushöjder, gatans bredd, trottoarers bredd samt antal körbanor är fixerat utifrån den inmätning som gjorts på plats. Till denna information kopplas data om bland annat trafikflöden, fordonsgrupper, 8 av 13

vägtyp och körmönster. I figur 8 redovisas en förenklad ögonblicksbild på hur omblandningen ser ut i ett homogent gaturum. Figur 8. Schematisk beskrivning av cirkulationsprocessen i ett idealt gaturum. 4.3 Trafikens emissionsutveckling till 2020 Utsläppen från fordonen minskar kontinuerligt enligt de prognoser som finns att tillgå från Trafikverket och det Europeiska emissionsarbetet ARTEMIS. Utsläppsminskningen i Artemis-modellen från fordonen 2010 till 2020 beräknas vara ca 40 %, vilket kan ses i figur 6. För denna utredning har det använts emissioner för trafiken år 2012, vid emissionsmodelleringar och därmed också spridningsmodelleringarna. Emissioner (g/km) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Personbilar* Lastbilar utan släp Lastbilar med släp Urban buss 2010 2015 2020 Figur 6. Emissionsutvecklingen i gram per kilometer för fyra olika fordonstyper från en typisk huvudgata i städer enligt ARTEMIS från 2010 till 2020. * Personbilar är egentligen en mix av traditionella personbilar, lätta transportfordon och motorcyklar/mopeder. Utsläppen för personbil är proportionell mot hur mycket trafikarbete de olika fordonen utför. 9 av 13

4.4 Meteorologi Vid beräkningarna av halterna har meteorologisk mätdata från år 2009 använts. Meteorologisk mätdata har samlats in sedan 1991 vid den meteorologiska masten, som är 24 m hög och är placerad vid parkområdet nära Helenholms idrottsplats i Malmö. Den meteorologiska informationen samlas in på timnivå och uppfyller alla krav för att kunna göra spridningsberäkningar av luftföroreningar med hög kvalitet. För de gaussiska beräkningarna så är den gjord med en förenklad meteorologi. Denna förenklade meteorologi bygger på ca 10 års meteorologisk mätdata och beskriver genom 360 fall en klimatologi. Skälet att klimatologisk data används är att dessa beräkningar går snabbare att utföra. Istället för en månads beräkningstid för ett helt års meteorologisk data med gaussmodellen, tar beräkningar 1 till 2 dagar att utföra med klimatologisk indata. 4.5 Trafikdata I tabell 4 redovisa bedömda trafikflöden för år 2012 och fördelning mellan olika fordonstyper i procent. Uppgifterna kommer från gatukontoret i Malmö och Skånetrafiken. Trafikmiljöer Årsdygnstrafik Personbilar (%) Lastbilar (%) Bussar (%) Drottninggatan 16 600 92,0% 7,5% 0,5% Hornsgatan 19 700 94,0% 5,5% 0,5% Tabell 4 Redovisning av trafikflöden och procentuell fördelning mellan personbilar, lastbilar och bussar för år 2012. Gatumiljöerna för Hornsgatan och Drottninggatan har delvis inmätts på plats. Hushöjderna på byggnaden i Kv. Nils utmed gatan har hämtats från fasadritningar. I tabell 5 redovisa gaturummens utformning och hushöjder för båda gatorna. Trafikmiljöer Drottninggatan Hornsgatan Vägbredd 25 20 Antal filer 6 5 Bredd på trottoar mot Kv. Nils* 11 15 Bredd på trottoar på andra sidan av gatan* 10 30** Hushöjd i Kv. Nils 27*** 20 Hushöjd på andra sidan gatan 25 1** Tabell 5 redovisning av ingående rumslig information vid gaturumsberäkningen för Drottninggatan och Hornsgatan. * Bredden på trottoaren innefattar också den mindre lokalvägen som går parallellt med Drottninggatan och Hornsgatan ** Hornsgatan är enkelsidig bebygd, därmed antas en bredd på trottoaren på 30 m med en meter låg hushöjd *** Då hushöjden varieras längs med kvarteret har hushöjden bedömts 10 av 13

5. Resultat Beräkningar av kvävedioxidhalter har gjorts i och vid Kv. Nils. I beräkningen har det antagits att projekterad byggnad är uppförd. Beräkningarna är gjorda för år 2012, med prognostiserade trafikemissioner och trafikflöden, för just detta år. Däremot för de andra luftföroreningar som emitteras av samhällets olika funktioner har ingående grunddata nyttjats, vilka beskriver utsläppen för år 2009 och 2010. I tabell 6 redovisas beräknade kvävedioxidhalter vid fasad 2 m ovan mark 1 m från fasad vid Drottninggatan och Hornsgatan, samt beräknade kvävedioxidhalter i taknivå i Kv. Nils. Resultatet visar på mycket god luftkvalitet i taknivå, se tabell 6. Halterna är mellan 40 och 53 % av normen. På Hornsgatan och Drottninggatan blir de beräknade halterna högre pga. instängseffekter, men halterna är ändå lägre än normerna. För dygnspercentilen är beräknade halter omkring 83 % av normen och halterna ligger inom området där mätningar krävs, enligt utvärderingsmetoden. Kommunen genomför redan mätningar permanent och med mobil utrustning. Skillnad i halter mellan de två gatuberäkningarna är relativt liten, vilken orsakas av ett mer öppet gaturum vid Hornsgatan, men större fordonsflöden. Däremot vid Drottninggatan är de mindre fordonsmängder, men istället ett mer instängt gaturum. Kv. Nils 2012 Enhet μg/m 3 Medelvärde (normen = 40) Drottninggatan (nordvästra sidan 2 m ovan 1 m från fasad) Hornsgatan (sydvästra sidan 2m ovan mark och 1 m från fasad) Taknivå (beräknat på 30 m höjd ovan mitt i Kv. Nils) 25 24 16 10 % osäkert från beräknad halt* (23-28) (21-26) (14-18) 98-percentil dygn 50 49 33 (normen = 60) 10 % osäkert från (45-55) (44-53) (30-36) beräknad halt* 98-percentil tim 68 69 48 (normen =90) 10 % osäkert från beräknad halt* (61-75) (62-76) (43-53) Tabell 6. Beräknade kvävedioxidhalter år 2012 för Drottninggatan och Hornsgatan på den sida där Kv Nils är uppförd, samt i taknivå (30m ovan mark). Enheten är mikrogram per kubikmeter. Förklaring till färgerna i rutorna, se sidan 3. Inom parentes redovisas +/- 10% från beräknat värde. * den 10 %-iga osäkerheten har tillkommit av att de meteorologiska förutsättningar varierar över åren och att trafikdata,samt emissionsdata också har en viss osäkerhet. 11 av 13

I den gaussiska spridningsberäkningen för norra delarna av Malmö 2012, som kan ses i figur 9, visas dels beräknade årsmedelhalter för kvävedioxid. Beräkningarna har gjorts på 2 meter höjd ovan mark utan hänsyn tagen till att byggnader stänger in luftföroreningarna. Beräkningen är gjord för klimatologisk period (se kapitel 4.4), dvs. den meteorologiska indatan är förenklad och beskriver inte alltid exakt samma meteorologi som redovisas i beräkningarna i tabell 6, som är gjord för meteorlogiska situationen timme för timme hela året 2009. I figur 9 går det att utläsa att beräknade årsmedelhalter vid Kv. Nils är 18-24 mikrogram per kubikmeter, vilket är något lägre än de mer detaljerade beräkningar som gjordes med OS-modellen (se tabell 6). Detta är förväntat då inga instängningseffekter i de areella beräkningarna finns med. De beräknade halterna är dock något högre än beräkningar för takmiljön (se tabell 6), vilket också är förväntat. Halterna i takmiljön har hunnit blivit något mer utspädda än de beräknade halter som redovisas i nedanstående figur. I figuren syns det tydligt hur halter klingar relativt snabbt av, från de hårdare trafikerade huvudlederna. Kvarteret Nils Figur 9. Beräkning av areella kvävedioxidhalter, som årsmedelvärde vid Norra Malmö/ Värnhemsområdet på 2m höjd för 2012. Enheten är mikrogram per kubikmeter. 12 av 13

6. Slutsats Kvävedioxidhalterna i Malmö är idag på en del platser högre än miljökvalitetsnormen. Det är främst dygnsnormen som är den svåra att klara. I centrala delarna av Malmö har det sedan tidigare konstaterats att uppmätta och beräknade kvävedioxidhalter överskrider normen på ett flertal platser. Till följd av dessa överskridande har ett åtgärdsprogram genomförts av Länsstyrelsen i Skåne län och under 2010 har det påbörjats en revidering av åtgärdsprogrammet. Vid spridningsberäkningarna av kvävedioxid för projektet med byggnation i Kv. Nils, kan det allmänt konstateras att miljökvalitetsnormen kommer att klaras. De beräknade halterna i gatumiljön är ungefär lika höga vid Drottninggatan och Hornsgatan. Det går också att konstatera att halterna i taknivå är betydligt lägre än de halter som beräknas i gatumiljö vid fasad. Halterna för dygnspercentilen i gatumiljön är ca 80 % av normen, vilket innebär att kommunen är skyldiga att genomföra mätningar. Detta görs redan på ett flertal ställen i kommunen, dels med permanent och mobil utrustning. Allmänt är båda trafikmiljöerna känsliga ur luftkvalitets synpunkt för ökad trafikbelastningen. Främst gäller det dock Drottninggatan som redan har ett slutet gaturum. En bedömning är att det är relativt små marginaler i fråga om trafikökningar och mängd tunga fordon när det gäller att klara miljökvalitetsnorm en. Detta gäller främst dygnspercentilen. Trots allt så klaras miljökvalitetsnormen, med de givna förutsättningarna. 13 av 13