Jennie Hurkmans SLB-analys Telefon 076-12 289 05 E-post jennie@slb.nu Betydelsen av källorna till sot i Stockholm
Sot: Negativ påverkan på hälsan och klimatet Består av mest EC men även OC Två dominerande källor - fossil förbränning / trafik (BC FF ) BC (EC mätt med optisk metod) - förbränning av biomassa (BC WB ) BC och OC Sot absorberar ljus i det synliga spektret - sammansättningen avgörande för absorptionen - BC absorptionen har ett jämnt avtagande med våglängd - OC (brunt kol) kraftigt förhöjd absorption för kortare våglängder En ökad absorption för kortare våglängder kan tillskrivas det bruna kolet möjlighet till källbestämning
Första gången i Stockholm - Lund (ej publicerat) - Kol-14 studien Tidigare studier De flesta är gjorda i mindre alpbyar i Schweiz Korta perioder (max 2 månader) och uppdelade mellan vinter och sommar En långtidsstudie (2,5 år): Herich et al., 2011 (Schweiz)
Metod Mätstationer: Torkel (urban bakgrund) Hornsgatan (stadsluft, gaturum) Mätperiod: 121101 140601 Data: attenuering (ATN) från aethalometer AE31 Våglängder: 370, 470, 550, 590, 660, 880 och 950 nm utnyttja den spektrala absorptionsskillnaden hos sotpartiklarna Beräkning av absorptionskoefficienter (från ATN) - för de sju våglängderna (b abs ) - för partiklar från förbränning av biomassa (b abs,wb ) resp. fossil förbränning (b abs,ff ) Bestämning av Ångströmexponenten α samt α FF och α WB OC/EC-filterprover Massberäkning Analys / test av modellen
Beräkning av absorptionskoefficienter - för de sju våglängderna (b abs (λ)) Absorptionskoefficienten för partiklar på ett filter beräknas som b ATN λ = A x ΔATN Q x Δt A = filterarean där partiklarna ansamlas Q = luftflödet Δt = valt tidsintervall ΔATN = förändring i attenuering under det valda tidsintervallet
Två korrektioner: konstant faktor som beror på ATN och därmed inte konstant -Spridningseffekt (rent filter) C -Skuggningseffekt (smutsigt filter) R (ATN λ ) b abs (λ) = b ATN (λ) C R ATN λ Weingartner et al. (2003)
Beräkning av absorptionskoefficienter - för partiklar från förbränning av biomassa (b abs,wb ) resp. fossil förbränning (b abs,ff ) Ångströmsexponenten = styrkan hos våglängdsberoendet Ljusabsorptionens våglängdsberoende b abs (λ) λ -α b abs (470nm) FF b abs (950nm) FF = b abs (470nm) WB b abs (950nm) WB = 470nm 950nm 470nm 950nm α FF b abs (λ) = b abs (λ) FF + b abs (λ) WB Sandradewi et al., 2008 α WB b abs (470 nm) WB = b abs 470 nm 470 950 1 b abs (950 nm) FF = b abs 950 nm 950 470 1 α FF babs 950nm 470 α FF 950 470 α WB 950 950 470 950 470 α WB babs 470nm α WB α FF
Bestämning av Ångströmsexponenten α samt α FF och α WB α: linjär regression av b abs (λ) över de sju våglängderna α FF : skillnad i b abs (λ) mellan Hornsgatan och Torkel 0,9 α WB : litteraturvärde samt andel negativa värden 2,0 Svagt våglängdsberoende Beror på vedtyp och förbränningsform Massberäkning: Platsspecifik tvärsnittsarea för attenueringen BC FF = b abs (950 nm) FF / σ abs (950 nm) BC WB = b abs (470 nm) WB / σ abs (470 nm) Oberoende av källa allmän tvärsnittsarea Herich et al., 2011
OC/EC-filterprover Mätperiod: 141007-141024 Mätstation: Torkel Metod: Filterprover var 12:e timme (Derenda, modell PNS 16T-3.1) Analys: TOT (termisk/optisk-analysmetod)
TOT (termisk/optisk transmittans) Del 1: heliumatmosfär (pyrolisering) Upphettning av filtret OC pyroliseras transmittansen minskar Del 2: helium- och syreatmosfär Upphettningen fortsätter Förbränning av kolet CO 2 metan Transmittansen ökar (vitare filter) EC = allt kol som utvecklas efter transmittansen återgått till ursprungsläget OC = allt kol innan dess
OC/EC-filterprover Mätperiod: 141007-141024 Mätstation: Torkel Metod: Filterprover var 12:e timme (Derenda, modell PNS 16T-3.1) Analys: TOT (termisk/optisk-analysmetod) BC = EC = b abs (λ) / σ abs (λ) Platsspecifik tvärsnittsarea, σ abs (λ)
Resultat Källbidraget till den totala sothalten Hela perioden [%] Vinter [%] Sommar [%] fossilt biomassa fossilt biomassa fossilt biomassa Torkel 66 ± 6 34 ± 6 61 ± 6 39 ± 6 75 ± 5 25 ± 5 Hornsgatan 84 ± 6 16 ± 6 80 ± 6 20 ± 6 89 ± 7 11 ± 7
Biomasseförbränning [%] Tidsserie för sotbidraget från biomasseförbränning HORNSGATAN 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Biomasseförbränning [%] Tidsserie för sotbidraget från biomasseförbränning TORKEL 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Totala masshalter PM2.5 BC totalt fossilt biomassa [µg/m 3 ] HORNSGATAN Mån-sön 10,83 1,29 1,06 0,23 Lör-sön 10,39 0,92 0,71 0,21 Mån-tors 08-18 11,58 1,92 1,64 0,28 Vinter (DJF) 11,63 1,24 0,96 0,28 TORKEL Mån-sön 5,91 0,49 0,31 0,18 Lör-sön 5,26 0,44 0,25 0,19 Mån-tors 08-18 6,92 0,75 0,55 0,20 Vinter (DJF) 7,04 0,59 0,34 0,25
Andel av PM2.5 [%] Andel av PM2.5 [%] Andel sot av PM2.5 25 20 Hornsgatan 15 10 5 BC totalt Fossilt Biomassa 0 Mån-sön Lör-sön Mån-tors 08-18 Vinter (DJF) 25 20 Torkel 15 10 5 BC totalt Fossilt Biomassa 0 Mån-sön Lör-sön Mån-tors 08-18 Vinter (DJF)
Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Dygnsvariationer Hornsgatan: mån - tors 300 2.5 250 2.0 200 1.5 150 100 1.0 NOx BCff BCwb 50 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Tid [timmar] 0.0
Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Masskonc. NOx [μg m -3 ] Masskonc. BC ff BC wb [μg m -3 ] Lördagar 300 250 200 150 100 50 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 NOx BCff BCwb 0 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Söndagar 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Tid [timmar] 0.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 NOx BCff BCwb
R 2 -värde Korrelationer 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 Hela perioden Vinter (DJF) 0.1 0.0
Variation av dygnscykeln helg Fossilt Hornsgatan Fossilt Torkel
Valborgsmässoafton 2013 Västlig vind 2014 Vindskifte: sydlig till nordlig vind Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel Vindriktning
Lokal källa 2013-10-13 Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten Temp.diff.
2013-12-19 Intransport Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten
Intransport under längre tid 2014-02-01 till 2014-02-09 3. 1. 2. Biomassa Torkel Sot Aspvreten Fossilt Torkel PM2.5 Aspvreten 1. 0800 UTC 02 Feb 14 2. 1200 UTC 03 Feb 14 3. 0000 UTC 05 Feb 14
Slutsats Modellen ser ut att fungera bra vad gäller att särskilja partiklar från de två källorna - dygnscyklar - korrelationer - episoder R 2 - värde BC ff H / NOx H 0,67 BC wb H / NOx H 0,19 BC ff H / trafik H 0,37 BC ff H / partiklar 4 nm H 0,58 BC wb T / trafik H < 0,01 BC wb T / CO T 0,36
Masskonc. [μg m -3 ] Biomasseförbränning [%] Torkel: 66 ± 6 % fossilt och 34 ± 6 % biomassa Hornsgatan: 84 ± 6 % fossilt och 16 ± 6 % biomassa Bidraget till PM2.5: - > 20 % BC under rusningstid mån-tors - dubblerat bidrag från biomasseförbränning på Torkel jämfört med Hornsgatan Tydlig årscykel för andelen sotpartiklar från biomasseförbränning Tydlig dygnscykel för sotpartiklar från fossil förbränning BCff BCwb Tid [timmar]
Osäkerheter & förbättringar Valet av α FF och α WB känslighetsanalyser av fler variabler OC/EC-perioden är endast 2 veckor och anpassas sedan på en mycket längre period Olika modeller spridning i resultaten samma modell men skillnad i tvärsnittsarea Fler episoder att stämma av modellen mot Jämföra med AE33 under en längre period Jämföra med fler spårämnen
TACK för att du lyssnade! Bild: friskluftnu.se