Varför är det så höga 2 -halter (speciellt i Göteborg)? Marie Haeger-Eugensson, Erik Fridell, Jana Moldanova, Martin Ferm IVL Svenska Miljöinstitutet samt Maria Holmes Göteborgs Miljöförvaltning Vägtrafikens utsläpp av kväveoxider ( X ) i Sverige 198-22 (källa: Vägverket, 27). 2 koncentrationen minskar inte 1
Mätningar av 2 och PM 1 som vinterhalvårsmedelvärden i olika tätorter från södra till norra Sverige Bidrag till 2 halter 1. Eventuell ökning av bakgrundsozon 2. Ökad andel 2 i emissioner 3. Mer Sjöfart 2
Tyska data (från Frank Dünnebeil, Udo Lambrecht Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg) x Emissions of Urban Road Transport in Germany 35 kt/year Buses HDV 3 LCV PC Diesel 25 PC Gasoline Concentrations of and 2 at traffic sites in Baden-Wuerttemberg 24 annual mean in µg/m³ ( 2 equ.) 2 2 16 Development of 2 concentrations at traffic sites in Germany 12 1 8 2 12 6 15 1 8 4 limit value 21 5 199 1995 2 25 4 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 x emissions from urban road transport have decreased. Measured x concentrations (+ 2 ) at traffic sites decreased considerably. Only slight reduction or even increase of measured 2 concentrations at traffic sites. 2 Karlsruhe-Straße Stuttgart-Mitte-Straße Stuttgart Neckartor Stuttgart Siemensstr. Stuttgart Hohenh. Str. Ludwigsburg Friedrichstr. München L.-K-Platz Bremen traffic 1 Wiesbaden Ringkirche Düsseldorf Corneliusstr. 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 7 14 µg m -3 6 5 4 3 2 1 Göteborgsvägen E2 Utbyvägen 2 12 1 m.ö.h. 8 6 4 2 5 1 15 2 25 avstånd, m Höjdprofil, m och 2 -profilen tvärs en dalgång mellan Göteborg och Partille under februari 1997 Efterbehandling En modern dieselbil har en oxidationskatalysator för att oxidera kolmonoxid och kolväten till koldioxid och vatten (det är syreöverskott i avgasen). Samtidigt oxideras då till 2 2 används som oxidant för att förbränna sot i partikelfilter En del X reningssystem kan ge ökad 2 andel 3
FEAT mätningar Gasoline and diesel passenger cars X and 2 emissions vs Euro class in 27 35. 3. 2 25. g/kg fuel burnt 2. 15. 1. 5.. PreEuro no 87-88 PreEuro 14 % 47 % 55 % Euro1 Euro2 Euro3 Euro4 Euro2 Euro3 Euro4 cat. 3Wcat -5. Number of vehicles: 118 297 351 1193 3163 122 647 177 538 881 PC Petrol PC Diesel City buses and coaches X and 2 emissions vs Euro class in 27 4 35 3 2 g/kg fuel burnt 25 2 15 1 5 3% 3% 48% 25% 3% 29% 52% 38% Euro2 Euro2 Euro2 Euro3 Euro3 CPF CPF CPF EGR Number of vehichles: 78 33 1 93 24 6% Euro3 Euro4 Euro5 CNG CPF buses EGR 21 197 4 56 4
g/kg fuel burnt 35 3 25 2 15 CO Site 1 1993 Site 1 22 Site 1 27 Site 2 1991 Site 2 1995 Site 2 1998 Site 2 27 Emissions over time Emissions (in g/kg fuel) versus model year for gasoline passenger cars 1991-27 1 5 3 pre82 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 25 HC Site 1 22 Site 1 27 Site 2 1995 2 Site 2 27 4 g/kg fuel burnt 35 3 25 2 15 1 Site 1 22 Site 1 27 Site 2 1995 Site 2 1998 Site 2 27 g/kg fuel burnt 15 1 5-5 pre82 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 5 pre82 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 199 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 26 27 On-road 2 / X ratios for diesel passenger cars 6% 5% 4% 2/x 3% 2% 1% % Euro1 Euro2 Euro3 Euro4 On-road / 2 emissions from HD trucks 7. 6. 5. and 2 emissions 2 4. g/kg fuel 3. 2. 1. 3%. pre-euro Euro1 Euro2 Euro3 Euro4 nr. of vehicles 9 5 24 437 22-1. 25% 2% 2 / X -ratios 2/x 15% 1% 5% % nr. of vehicles -5% pre-euro Euro1 Euro2 Euro3 Euro4 9 5 24 437 22 5
2 primär vs X primär i Lundbytunnel Ca 13% 2 2 [2]primary µg m -3. 15 1 5 y =.13x - 2.95 R 2 =.95 2 4 6 8 1 12 14-5 [x]primary µg m -3 (as 2) De fyra trafikslagens andel av Sveriges totala utsläpp av kväveoxider ( X ) år 25 (källa: Naturvårdsverket, 27) 2% X 24% 39% Vägtrafik Sjöfart - inrikes Sjöfart - utrikes Flyg - inrikes Flyg - utrikes Järnväg Övriga källor 31% %3% 1% Fördelning av olika typer av emissioner i Gbg Emissioner från alla källor TAPM 25 2 Ships Roads Point + area sources Emission (ton/month) 15 1 5 APM x SO2 6
X emissioner i EU Estimated emissions of nitrogen oxides from landbased sources and shipping in EU27 for 25-22 (thousands of tonnes annually). TSAP EU-target IMO expected outcome after IMO agreement Totala emissioner för Göteborgsområdet d v s - vägar/fartyg - punktkällor - areakällor Totala emissioner för Göteborgsområdet d v s - vägar/fartyg - punktkällor - areakällor 7
Halter vid olika vindriktningar 36 315 45 27 9 225 18 135 Passiv provtagning Table 2. Average concentrations between 28-1-1 and 28-1-22 in µg m -3 at STP (2ºC, 113 mbar). Place 2 SO2 O3 Arendal 9.8 25. 57.5 Länsmansgården 9. 1.8 53.7 Mölndals centrum 12.4.6 43.4 Kielterminalen 16.9 3.2 43.4 Järntorget 23.9 3.4 42.9 Suckarnas kaj 21.1 1.7 41.7 Amerikaskjulet 22.9 3.5 4.8 Joten (Söderleden) 1.8.7 Masthuggskyrkan 12.3 2.9 SO 2 halterna högst nära hamnen Spridningsberäkning (TAPM) 2 alla källor 2 fartyg, punkt, area källor 8
Spridningsberäkning Bidragen från olika källor 14 12 Förh de olika mätpunkterna Regional backgr Point+area Ships Vehicles 6 5 Förh de olika mätpunkterna som Mv 2% högsta Regional backgr Point+area Ships Vehicles 2 (µg/m 3 ) 1 8 6 4 2 (µg/m 3 ) 4 3 2 2 1 Femman Kungsportsplatsen Gårda Femman Kungsportsplatsen Gårda Monthly mean (Otober) Hourly mean (2% of hours with highest concentration) Röken hög skorsten - ovanför inversionen följer regional vindriktning. Rök låg skorsten under inversionen följer lokal vindriktning (här omlandsbris in mot Göteborg) Skillnad i modellerad 2 halt (µg/m 3 ) med 2% resp 5% primärfraktion 2 av X (för alla emissioner) 9
Några slutsatser X emissionerna från vägtrafik minskar men 2 andelen går upp Sjöfarten bidrar signifikant till vissa halter Komplicerade spridningsförutsättningar i Göteborg vilket i högre grad påverkar lokalt emitterade föroreningar såsom 2. Framtiden 2 emissionerna från vägtrafik Sjöfartens X -emissioner kommer att gå ner Ozonbakgrund? Predicted emissions of 2, calculated from FEAT data (from H. Johansson, Vägverket) Ton per år 16 14 12 1 8 6 4 2 LDV petrol HDV LDV diesel 198 1985 199 1995 2 25 21 215 22 Motorcykel o moped Lätta fordon bensin Lätta fordon diesel Tunga fordon 1
Acknowledgements EMFO The Traffic and Public Transport Authority of the City of Göteborg Stiftelsen IVL CFs miljöfond The Swedish Environmental Protection Agency Åke Sjödin, Martin Jerksjö, Marylaine Thomar Tack IFEU-study (Germany) 1..9 Estimated 2 and emission factors for passenger cars in average urban situations in g/km (2 equ.) 2 Estimated 2 / x ratios in exhaust emissions of passenger cars in urban situations 1% bandwidth 9% medium 2/x ratio.8 8%.7 7%.6 6%.5 5%.4 4%.3 3%.2 2%.1 1%. <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 4 PF Euro 5 Euro 6 % <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 4 PF Euro 5 Euro 6 PC Petrol PC Diesel PC Petrol PC Diesel 11
Bakgrundsozon a) 14 12 1 8 6 µg m -3 x X as 2 2 2 2 O3O 3 4 2 b) 8% 6% 4% 2% 2/x X % c) 8 µg m -3 6 4 2 2 2 RBL O3 O 3 RBL 1975 198 1985 199 1995 2 25 vad finns det i nord till ostlig riktning? Höjdkarta över Göteborg 12
Stora variationer av 2-halten i Göteborg Beräknade halter Femman Stadsbibloteket Medelvärde 18 14 98%-il timme 64 53 Uppdelat på vindhastighet Jämförelse Göteborg och Stockholm 13
Vad finns i Göteborg som inte de andra städerna har? 7 6 5 Jämförelse uppmätta Jfr 2 MHF och beräkn spridningsberäknade o mätn halter vid Femman 2 Fem beräkn 2 Fem Mätt 2 (µg/m 3 ) 4 3 2 1-45 45-9 9-135 135-18 18-225 225-27 27-315 315-36 Vindriktning Extremt komplicerat vindmönster i Göteborg 14
Verifiering av ARTEMIS FEAT-mätningar Fördelning av olika typer av emissioner i Gbg Emissioner från alla källor TAPM 25 2 Ships Roads Point + area sources Emission (ton/month) 15 1 5 APM x SO2 Totala emissioner för Göteborgsområdet d v s - vägar/fartyg - punktkällor - areakällor 15
Vad finns i Göteborg som inte de andra städerna har? Hur skall man se om det beror på fartygen? 36 315 45 27 9 225 18 135 vad finns det i nord till ostlig riktning? 16
2 alla källor 2 fartyg, punkt, area källor 7 6 5 Jämförelse uppmätta Jfr 2 MHF och beräkn spridningsberäknade o mätn halter vid Femman 2 Fem beräkn 2 Fem Mätt 2 (µg/m 3 ) 4 3 2 1-45 45-9 9-135 135-18 18-225 225-27 27-315 315-36 Vindriktning Uppdelat på vindhastighet 17
Bidragen från olika källor Jämförelse Göteborg och Stockholm Stora variationer av 2-halten i Göteborg Beräknade halter Femman Stadsbibloteket Medelvärde 18 14 98%-il timme 64 53 18
Röken hög skorsten - ovanför inversionen följer regional vindriktning. Rök låg skorsten under inversionen följer lokal vindriktning (här omlandsbris in mot Göteborg) Extremt komplicerat vindmönster i Göteborg Höjdkarta över Göteborg 19
Ingen entydlig förklaring men några tänkbara: Påverkan från fartyg - speciellt vid Femman Mycket nära till höga trafikemissioner Komplicerade spridningsförutsättningar vilket i högre grad påverkar lokalt emitterade föroreningar såsom 2. Finns teorier att dagens bilpark generellt kan vara en orsak till de högre 2-halterna, till följd av primärt emitterad 2. Detta borde dock påverka alla tätorer på liknande sätt... Nitrogen dioxide from traffic Erik Fridell German data (from Frank Dünnebeil, Udo Lambrecht Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg) x Emissions of Urban Road Transport in Germany 35 kt/year Buses HDV 3 LCV PC Diesel 25 PC Gasoline Concentrations of and 2 at traffic sites in Baden-Wuerttemberg 24 annual mean in µg/m³ ( 2 equ.) 2 2 16 Development of 2 concentrations at traffic sites in Germany 12 1 8 2 12 6 15 1 8 4 limit value 21 5 199 1995 2 25 4 1995 1996 1997 1998 1999 2 21 22 23 24 25 x emissions from urban road transport have decreased. Measured x concentrations (+ 2 ) at traffic sites decreased considerably. Only slight reduction or even increase of measured 2 concentrations at traffic sites. 2 Karlsruhe-Straße Stuttgart-Mitte-Straße Stuttgart Neckartor Stuttgart Siemensstr. Stuttgart Hohenh. Str. Ludwigsburg Friedrichstr. München L.-K-Platz Bremen traffic 1 Wiesbaden Ringkirche Düsseldorf Corneliusstr. 1994 1996 1998 2 22 24 26 28 21 2
Yearly averages in Göteborg 2 Femman x Femman O3 Femman 2 Gårda x Gårda halt (μg/m3) 6 5 4 3 2 1 21 22 23 24 25 26 27 År halt (μg/m3 12 1 8 6 4 2 21 22 23 24 25 26 27 År Sources of nitrogen oxides in Göteborg 23 Off-road 2% Industry 11% Farming % Road 28% Shipping 35% Energy/heating 6% Combustion engines dominate FEAT measurements of tailpipe emissions 21
Gasoline and diesel passenger cars X and 2 emissions vs Euro class in 27 35. 3. 2 25. g/kg fuel burnt 2. 15. 1. 5.. PreEuro no 87-88 PreEuro 14 % 47 % 55 % Euro1 Euro2 Euro3 Euro4 Euro2 Euro3 Euro4 cat. 3Wcat -5. Number of vehicles: 118 297 351 1193 3163 122 647 177 538 881 PC Petrol PC Diesel City buses and coaches X and 2 emissions vs Euro class in 27 4 35 3 2 g/kg fuel burnt 25 2 15 1 5 3% 3% 48% 25% 3% 29% 52% 38% Euro2 Euro2 Euro2 Euro3 Euro3 CPF CPF CPF EGR Number of vehichles: 78 33 1 93 24 6% Euro3 Euro4 Euro5 CNG CPF buses EGR 21 197 4 56 Heavy duty diesel trucks X and 2 emissions vs Euro class in 27 4 35 2 3 g/kg fuel burnt 25 2 15 1 5 7 % 9 % 13 % Euro2 Euro3 Euro4 Number of vehichles: 218 353 52 22
IFEU-study (Germany) 1..9 Estimated 2 and emission factors for passenger cars in average urban situations in g/km (2 equ.) 2 Estimated 2 / x ratios in exhaust emissions of passenger cars in urban situations 1% bandwidth 9% medium 2/x ratio.8 8%.7 7%.6 6%.5 5%.4 4%.3 3%.2 2%.1 1%. <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 4 PF Euro 5 Euro 6 % <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 <Euro 1 Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 Euro 4 PF Euro 5 Euro 6 PC Petrol PC Diesel PC Petrol PC Diesel Passive sampling of, 2 and O 3 2 results secondary 2 obtained from O 3 decrease under background 4 ppb sekundär 2 3 primär 2 Slottsskogen nr 2 2 1 Slottsskogen nr 1 Sprängkullsgatan nr 1 (tree) Femman Nya Allén Sprängkullsgatan nr 3 Sprängkullsgatan nr 2 Nils Ericsson nr 1 Järntorget Hjalmar Brantingsplatsen Nils Ericsson nr 2 Nils Ericsson nr 3 Hjalmar Brantingsplatsen 23
X results 12 9 6 ppb sekundär 2 primär 2 Slottsskogen nr 2 3 Slottsskogen nr 1 Sprängkullsgatan nr 1 (tree) Femman Nya Allén Sprängkullsgatan nr 3 Sprängkullsgatan nr 2 Nils Ericsson nr 1 Järntorget Hjalmar Brantingsplatsen Nils Ericsson nr 2 Nils Ericsson nr 3 Hjalmar Brantingsplatsen 24 2 16 12 8 primär 2 ppb y =.23x + 1.224 R 2 =.972 4 x ppb 2 4 6 8 1 12 2% of 2 is primary 2 5 Mätningar längs vägar under en inversion 1982-12-13 4 3 2 µg m -3 y =.47x + 115.162 R 2 =.462 2 1 x µg m -3 1 2 3 4 5 6 24
Ozon Summan av 2 och Ozon relativt konstant. Ozonhalterna ökar om emissionerna går ned. Frågeställningar Hur har primäremissionerna av 2 och ändrats? Hur beror de av efterbehandlingsutrustning? Beroende av hastighet mm? Hur långt från en väg fås förhöjda 2 halter? Hur påverkar ozon och andra ämnen? 25