Biltrafikens betydelse för kvävedioxid och partiklar i stadsluften varför klarar vi inte gränsvärdena?

Biltrafikens betydelse för kvävedioxid och partiklar i stadsluften varför klarar vi inte gränsvärdena? Christer Johansson SLB analys Miljöförvaltningen, Stockholm Institutionen för tillämpad miljövetenskap Stockholms Universitet BIL Sweden, februari 2013

Kväveoxider från mark till luften (och vice versa) Barr o lövskog Jordbruksmark Venezuela Busksavann Betad savann (Bränd) grässavann Tropisk regnskog Molnregnskog Termitstackar Elfensbenskusten Australien Ian Galbally Nature, 1979 Fårhage

Kvävedioxid livsnödvändigt? Sjuklighet, dödlighet? Sjuklighet, dödlighet Växtskador Övergödning Försurning Växtnäring NO 2 Kvävemonoxid, NO Ozon, O 3 OH. Renar luften från föroreningar CO, VOC, PAH Bakterier, förbränning, blixturladdningar

Kvävedioxid & partiklar Problembilden Utsläpp och halter Jämföra trenderna för NO 2, PM NO 2 som indikator för avgaser Åtgärder behov av nya krav o mätningar Olika för partiklar & kvävedioxid

Vägtrafiken oftast viktigast för halter o exponering i städer Kväveoxiderna bra spårämne för vägtrafikens partikelutsläpp Biobränsleförbränning kan vara viktig för partikelutsläpp & halter

Vägtrafikens utsläpp av NOx = NO+NO 2 Kvävedioxid NO 2 Bildas i avgassyst. & efterreningen EGR avgasåterföring mindre NO2 SCR selektiv katalytisk mindre NO2 (urea) Ox.kat oxidations katalysator - mer NO2 CRT continuously regenerating trap mer NO2 Kvävemonoxid NO Bildas vid förbränningen Påverkas av efterreningen Kvävedioxid NO 2 Bildas i luften p g a ozon (O 3 ) Detta gör NO 2 till sämre indikator på avgasutsläpp än NOx Avgaser

Vägtrafikens olika partiklar Förbränningspartiklar Ultrafina, <0,1µm (antal) eller 0,1-0,3 µm (massa) Kondensationspartiklar 0,01-0,1 µm Bildas vid kylning och utspädning EGR, SCR, Ox.kat., CRT Sot 0,04-0,5 µm Bildas vid förbränningen Däcks- 0,01-0,1 µm Bildas med dubbar >10 µm? Slitage Däcks- och slitagepartiklar Nano, < 0,1 µm Grova, >1 µm Broms- 0,1-5 µm Slitage Beläggnings- >0,5 µm Slitage Suspensions- >0,5 µm Suspension Vägbana Avgaser Bränsle Motorolja Bromsar Däck

Kombinationer av efterbehandling krävs för att reducera både NOx & PM NO 2 utsläppen regleras inte Från Erlandsson, MTC

EU direktiv och MKN Värde (µg/m 3 ) NO 2 40 År Medelvärdestid 200 Timme Max 18 timmar 60 Dygn Endast Sverige Max 7 dygn 90 Timme Endast Sverige Max 175 timmar PM10 40 År 50 Dygn Max 35 dygn PM2.5 25 År Från 2015 Inga gränsvärden för avgaspartiklar PM10 beror mest på icke avgaspart.! NO 2 anses som indikator för exponeringen för avgaspartiklar.

För normerna förskjuts fokus från PM10 mot NO 2 NO 2 PM10 Normerna klaras inte! Klaras nästan i Sverige 2012! Kvävedioxid (NO 2 ) 8:de värsta dygnsmedelvärdet årsvis (98-percentil) Partiklar (PM10) 36:e värsta dygnsmedelvärdet årsvis (90-percentil) 110 NO2 µg/m³ 120 PM10 µg/m³ 100 110 90 100 80 90 70 80 60 50 40 miljökvalitetsnorm 70 60 50 40 miljökvalitetsnorm 30 30 20 20 10 10 0 1982198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012 år 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 år Hornsgatan 108 gatunivå Sveavägen 59 gatunivå Norrlandsgatan 29 gatunivå E4:an Lilla Essingen gatunivå Hornsgatan 108 gatunivå E4:an Lilla Essingen gatunivå Folkungagatan 53 gatunivå Sveavägen 59 gatunivå Hornsgatan 85 gatunivå Sveavägen 88 gatunivå Kungsgatan 42 Uppsala gatunivå Folkungagatan 53 gatunivå Kungsgatan Uppsala gatunivå Norrlandsgatan 29 gatunivå E4:an Häggvik Sollentuna gatunivå Turingegatan Södertälje gatunivå Torkel Knutssonsgatan tak Norr Malma regional bakgrund Kungsgatan 42 Uppsala gatunivå Torkel Knutssonsgatan tak 1982 2000 2012 1994 2000 2012 Stockholm

NO 2 större problem i norra Sverige än i södra Max 175 timmar över 90 µg/m3 UMEÅ Meteorologin viktig för de höga NO2 halterna SUNDSVALL NO2 = 213 TIMMAR>90 µg/m3 PM10 överskred 2012 38 dygn >50 µg/m3 PM10 klaras

NO 2 halterna i London sjunker inte

PM10 sjunker snabbare än NO 2 inte bara i Stockholm 1.20 PM10/NO2 1.00 0.80 0.60 0.40 Bryssel München Prag Hornsgatan 0.20 0.00 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Olika anledningar till lägre partikelhalter: Europa: Minskande halter sekundära partiklar (mindre S & N utsläpp) Minskande utsläpp av primära avgaspartiklar Sthlm: Färre dubbdäck, dammbindning, vädret

Avgaspartikelhalterna sjunker snabbare än NOx 80 000 70 000 60 000 50 000 40 000 30 000 20 000 10 000 Antal partiklar NOX -37% -77% 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 Stockholm, Hornsgatan

25 Berlin, Tyskland 20 15 NO 2 /EC Mer NO 2 per gram sot från bilavgaser 10 5 0 NO 2 /EC+OC 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 year Barcelona, Spanien 2010: LEZ, Steg 2 DPF krävs på dieselbilar EC minskar med 60% NOx med 20%

Stockholmsregionens bilpark 0.18 x emission NOx Personbil bensin Personbil diesel 0.16 Emission per km för NOx & avgas PM Emissionsfaktor (viktad) gnox/fkm Emissionsfaktor (viktad) PM g/fkm 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 0.005 0.0045 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 0 2010 2013 2015 2020 PM PM avgas emission Personbil bensin Personbil diesel 2010 2013 2015 2020

Andelen dieselbilar ökar Stockholm 60.0% Trafikandelar Personbil bensin Personbil diesel 50.0% Andel av totala trafikarbetet 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% 2010 2013 2015 2020

BIL Sweden Nyregistreringar: Rekord för miljö- och dieselbilar 2012

140 120 NOx halterna beror på dieselutsläpp exempel Hornsgatan, Stockholm >70% från dieselfordon NOx (µg/m3) 100 80 60 40 20 0 27% 15% 26% År 2010 År 2013 År 2015 År 2020 Buss etanol Buss diesel Tung lastbil diesel Lätt lastbil diesel Lätt lastbil bensin Personbil gas Personbil etanol Personbil diesel Personbil bensin Urban bakgrundshalt:

Kvävedioxid (NO 2 ) utsläppen ökar p g a fler dieselfordon 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Andel NO 2 av NOx i olika fordonstyper Bensin NOx (g/fkm) Etanol Gas 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.00 Diesel Diesel Bensin Etanol Gas Diesel Diesel Bensin Etanol Gas 2010 2015 2020 NO 2 NO x 0.30 0.20 Ännu svårare klara MKN före 2015! 0.10 Diesel Diesel NOx g/km NO2 g/km 2010 2015 2020 Personbil bensin Lätt lastbil bensi Personbil etanol Personbil gas Lätt lastbil diese Personbil diesel 0.160 0.140 0.120 0.100 0.080 0.060 0.040 0.020 0.000 NO2 (g/fkm)

Ökande NO 2 andel från nya dieselbilar Personbil, diesel Jerksjö & Sjödin

NOx Pb diesel Emissionsmodellerna underskattar verkliga utsläpp Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4 NOx Lb diesel Prognoserna för optimistiska Jerksjö & Sjödin Euro I Euro II Euro III Euro IV

Ombordmätning visar högre utsläpp än kraven Ex Buss >Kravnivån (3,5) SCR falerar i stadsmiljö pga för låg temp.

Personbilar NOx vs Avgas PM: Olika fordon har olika betydelse PC-D-Euro-6 PC-D-Euro-5 PC-D-Euro-4 PC-D-Euro-3 PC-D-Euro-2 PC-D-Euro-1 PC-D-Euro-0 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% NOx PBD 0% 1% 34% 61% 79% 47% 33% 13% 17% 7% 0.3% 1.2% 0.1% 0.2% 4% 0.1% 0% 2% 2010 2015 2020 Avgaspartiklar PBD 0% 1% 15% 34% 55.6% 53.6% 17% 16.8% 33.9% 14.1% 20.6% 11.6% 7.6% 5.5% 1.5% 2.3% 2.7% 2.6% 1.8% 4.0% 2010 2015 2020

Åtgärder Differentierade avgifter/strängare miljözon Olika fordon beroende på om NO 2 eller PM hur prioritera? Tunga fordon allt större del av utsläppen Öka efterlevnad av emissionslagstiftningen i verkig trafik Gäller speciellt nya dieselfordon inkl tunga i stadstrafik Reglera NO 2 utsläppen? Kollektivtrafik, parkeringsavgifter, cykelfrämjande etc

Restriktioner mot dieselbilar i Oslo p g a NO 2

traffic related* total carbon particle concentration in Berlin Total carbon [TC = EC + 1.2 * OC] in µg/m 3 6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 101% 99% 100% 112% 121% Berlin LEZ impact analysis total carbon concentration traffic related * black carbon particle concentration in Berlin 101% 119% 100% 100% 78% 80% share of situations with low wind speed <2.4 m/s (2007=100%) average TC over 12 mini samplers outside the LEZ average TC over 10 mini samplers inside the LEZ 100% low emission zone in force 73% 75% 130% 49% 47% 141% -56% 44% 40% 120% 600% 500% 400% 300% 200% 100% percentage share of situations with low wind speed 0.0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 0% *traffic increment based on the difference between kerbside stations and urban background sites * local BC increment at traffic sites, adjusted to traffic volumes trend relative to 2007 before LEZ came into force elemental carbon (EC) particles plus other deposited organic compounds (OC) From Martin Lutz, Dep for devepment and Environm, Senate Berlin

Berlin NO2 trend From Martin Lutz, Dep for devepment and Environm, Senate Berlin

Så varför klarar vi inte gränsvärdena för NO 2? Utsläppen från dieselfordon höga Högre i verkligheten än i testning i lab Hög NO 2 andel av NOx i utsläppen (NO 2 regleras inte) Problem med efterrening Meteorologin försvårar i norra Sverige NO 2 klaras inte norrländska städer p g a inversion på vintern Politiska/ekonomiska prioriteringar Kommer bli svårt klara Svenska normerna!

Partiklar då? Behövs gränsvärden för avgaspartiklar (bara PM10, PM2.5) Mätningar i luften av partikelavgaser: Bästa sättet följa upp effektiviteten i emissionslagstiftningen Bättre underlag för hälsoriskvärdering NO 2 ej bra indikator på avgaspartiklar NO 2 /avgas-pm hög för dieselbilar med filter (olika för olika fordon) Utsläpp av icke-avgaspartiklar behöver också regleras!

2013 is the Year of Air