Arbets- och miljömedicin Lund Rapport nr 2/2013 Ozonmätningar i Malmö med omnejd Kristoffer Mattisson Yrkes- och Miljöhygieniker Emilie Stroh Miljöhygieniker Håkan Tinnerberg Yrkes- och Miljöhygieniker Arbets- och miljömedicin 2013-03-01
Bakgrund Denna rapport har tagits fram för att redovisa ozonmätningar som Arbets- och miljömedicin i Lund har genomfört i Malmö och närliggande kommuner. Mätningarna har genomförts tillsammans med Malmö miljöförvaltning som en del i kartläggandet av marknära ozon vid främst förskolor och skolor i Malmö. Mätningarna kommer också att användas i den forskning som bedrivs vid Lunds universitet för att ta fram beräkningsmodeller för ozon. Universitetsprojektet bedrivs i samarbete med Yrkes- och Miljömedicin. Marknära ozon Marknära ozon är ett ämne som bildas i en reaktion mellan kväveoxider och kolväten under inverkan av solljus. Det är ett långlivat ämne som förekommer naturligt. Delar av det marknära ozonet och de ozonbildande ämnena transporteras till Sverige nerifrån Europa. Förekomsten av ozon är ofta högre på landsbygen än inne i städer beroende på att kväveoxider som släpps ut från trafiken bryter ner ozonet. Halterna av ozon varierar med årstid och solinstrålning men även temperatur inverkar på bildandet. Halterna är vanligtvis högst under vår och sommar. Vid speciella väderförhållanden under sommaren kan transporten av ozon nerifrån Europa bli ovanligt hög och så kallade ozonepisoder uppstår. 1 Dessa episoder innebär oftast högre halter av det marknära ozonet under några dagar. Rådande gränsvärden I Sverige har vi sedan början av 2000-talet s.k. miljökvalitetsnormer (MKN) vilka är gränsvärden som används för att säkerställa en lägsta nivå av miljöfarliga ämnen avseende skydd för hälsa och miljö. Miljökvalitetsnormen för ozon (O 3 ) förekommer i dag som ett 8h-medelvärde vilket inte får överskrida 120µg/m 3. De mätningar av ozon som förekommer i landet visar på en minskande trend och i dagsläget räknar Naturvårdsverket med att MKN-värdet för ozon underskrids med stor marginal i hela landet. Kväveoxid (NOx) har ett gränsvärde avseende årsmedelvärde för regionala bakgrundshalter vilka inte får överskrida 30 µg/m 3. Gränsvärdet för kvävedioxid (NO 2 ) ligger på 40µg/m 3 icke-specificerat var mätpunkten är placerad. För kvävedioxid finns även ett gränsvärde avseende dygnsmedel, 60µg/m 3 (får överskridas sju gånger per år) samt ett timvärde vilket ligger på 90µg/m 3 (får överskidas 175ggr/år förutsatt att WHO:s riktvärde på 200µg/m 3 inte överskrids mer än 18ggr/år). 2 Hälsoeffekter av marknära ozon Ozon kan vara skadligt för djur människor och växter och är en av de luftföroreningar som anses vara de mest skadliga för människor. 3 Man har i tidigare studier sett att exponering för ozon är relaterat till andningssjukdomar som astma, hjärt- och kärlsjukdomar och leder till ökad mortalitet. 3 När ozonet kommer in i människokroppar reagerar det med den vätska som finns runt cellerna och bildar fria radikaler som gör skador på cellerna. WHO anger i sina riktlinjer för luftkvalitet ett hälsobaserat riktvärde på 100 µg/m 3 under en 8-timmars period, baserat på ökad mortalitet med 1-2%. 2-3 Detta riktvärde anser WHO är tillräckligt för att skydda den allmänna hälsan. 1 Ozonmätnätet i södra Sverige Marknära ozon i bakgrundsmiljön i södra Sverige med hänsyn till ozonets variation i landskapet 2 Luftguiden handbok om miljökvalitetsnormer för utomhusluft. Naturvårdsverket. Handbok 2011:1. Utgåva 1. Januari 2011. ISBN:978-91-620-0171- 3 Air quality guidelines Global update 2005, WHO (2006) 2
Material och metod Halten av marknära ozon har mätts på 41 platser i Malmö, Staffanstorp, Vellinge, Lomma och Lund kommun (Figur 1). Vid tjugo av dessa punkter har också kväveoxider och kvävedioxider mätts. Mätningar genomfördes vid tre tillfällen i april, maj-juni och augusti under en veckas tid vid respektive mättillfälle. Tidpunkterna valdes med hänseende till att de skulle reflektera årstidvariationer i ozonhalt. Då antalet mättillfällen var begränsade till tre exkluderades mätningar under vintern (då halterna är som lägst). De tre tillfällena är tänkta att vara representativa för vår (16-24 april), sommar (28 maj-4 juni) och höst (20-27 augusti). Medeldygnstemperaturerna under dessa mätperioder var 7,4 C, 11,8 C samt 18.7 C. Lokalisering av mätpunkter Utgångspunkten för placering av mätutrustning var 25 förskolor i Malmö vid vilka det tidigare genomförts mätningar av NO x. Utöver detta kompletterades det även med fem nya förskolor inne i Malmö tätort. Två av de 25 förskolemätpunkterna togs bort för att de fasta mätpunkterna på Dalaplan och Rådhustaket skulle kunna inkluderas. Tre stycken av mätplatserna vid förskolorna bedömdes som ej representativa då dessa låg på innergårdar och ersattes med andra mätplatser i Malmö. Utöver detta placerades även 10 mätpunkter ut på cirka 9 km och 13 km från Malmö centrum. Figur 1: Mätpunkter för ozon placerades ut i Malmö och närliggande kommuner. Under de två sista mätperioderna kompletterades det även med ozon-, NO x - och NO 2 - mätningar på rådhusets tak. NO x och NO 2 -mätningar på markplan vid rådhusets togs bort för motsvarande period. Utrustning och mätteknik För att mäta marknära ozon, kväveoxider och kvävedioxider användes passiva diffusionsprovtagare kallade Ogawa provtagare (Ogawa & Company, Pompano Beach, FL, USA). 3
De passiva provtagarna placerades ut på 0,3-0,4 m lång mätarmar på ca 4m höjd på en stolpe eller liknande beroende på vad som fanns tillgängligt (Figur 2). I slutet på mätarmarna fästes väderskydd (och temperaturskydd för ozon) i vilka de passiva provtagarna placerades. För kväveoxid- och kvävedioxidmätningar användes inget temperaturskydd utan endast väderskydd. Analys av proverna gjordes på avdelningen för Arbets- och miljömedicin i Umeå. Figur 2: Ozon och kväveoxid provtagarna fästes på 0,3-0,4 m långa metallarmar i stolpar eller liknande på ca 4m. Bilden visar provtagarna vid mätpunkten Torup. 4
Resultat Mätresultaten för ozon, NO x och NO 2 för de olika mätstationerna och mätperioderna presenteras i tabell 1. Mätvärdena representerar veckomedelvärde för de olika mätperioderna. Tabell 1: Mätprotokoll Förskola/skola Ozon (µg/m³) NOx (µg/m³) NO₂ (µg/m³) Period April Juni Augusti April Juni Augusti April Juni Augusti Karsttorpskolan 65,1 62,1 63,1 11,7 8,9 10,1 8,6 9,6 9,6 Torup 75,3 69,5 60,8 8,2 10,8 8,2 4,9 11,4 2,8 Åker, Lyktstolpe 75,7 66,5 63,4 12,0 9,5 10,8 6,5 4,6 5,2 Skog, in mot golfklubb 65,9 62,2 51,7 6,5 4,0 10,2 5,5 3,4 11,3 Opalens förskola 79,5 72,2 66,8 12,9 7,1 8,9 6,5 3,3 8,4 Kallenbers förskola 70,8 68,8 63,0 9,5 7,8 8,7 6,6 3,6 6,3 Diamantens förskolan 72,2 84,5 62,4 11,9 8,0 9,4 6,9 5,5 5,0 Åker 63,0 73,4 61,3 10,3 8,1 8,9 6,4 3,1 5,1 Bäckagårdsskolan 77,4 72,2 64,4 12,8 8,7 8,1 7,5 3,6 2,8 Ögårdsskolan 71,6 67,3 55,7 15,5 16,1 18,7 10,7 16,2 11,2 Hyllieskolan 72,2 63,4 57,7 13,0 9,0 16,7 7,8 5,9 5,5 Dalaplan 65,2 67,6 59,5 37,5 31,4 32,7 18,9 21,4 21,5 Sommarstaden fsk 69,0 73,0 58,8 14,6 10,5 13,3 9,2 13,2 7,8 Norra hamnen, Sjölunda 73,4 66,5 64,1 23,3 25,9 24,9 14,6 9,0 12,8 Segevångs fsk 68,5 66,2 57,2 15,1 11,6 14,9 11,2 7,2 9,9 Södertulls fsk 75,3 69,7 63,2 17,7 16,4 20,1 11,9 8,7 14,6 Rådhuset 64,8 79,1 56,5 23,5 - - 14,4 - - St Gertruds fsk 67,1 57,2 56,7 14,5 12,2 17,6 11,5 11,9 13,2 Vittra skolan 71,9 84,2 80,9 19,8 15,2 17,2 10,0 7,9 9,2 Fridhem 73,0 68,9 66,5 18,3 11,4 11,5 8,4 4,8 6,9 Alfredshällskolan 73,8 74,2 63,9 Anneroskolan 68,6 60,7 51,9 Vindkraftverk, Trollvind 95,2 78,9 75,1 Karl Johansskolan 69,7 68,4 66,4 Gottorps fsk 67,9 73,4 65,7 Landet 88,3 76,1 77,6 Eskilstorp 84,5 84,4 80,4 Grönekulla gård 86,1 82,1 73,9 Färgklickens förskola 74,2 68,6 59,7 Al-Salamah skolan 74,9 66,7 57,7 Gladans fsk 71,7 68,5 61,1 Droppens fsk 62,4 60,4 57,2 Södervärns fsk 65,9 62,3 55,4 Daggmasken fsk 67,4 60,9 57,0 Musikantens fsk 64,7 77,9 59,5 Nyponrosen fsk 68,8 61,1 51,2 Bokens fsk 70,1 67,1 64,1 Rörsjöskolan 69,7 63,2 57,0 Pyrets 66,3 65,4 59,2 Backåkern fsk 71,5 68,0 60,3 Rådhuset (Taket) - 71,5 68,6 13,5 16,8 8,3 10,6 I tabell 2 har medelvärden beräknats för de olika mätstationerna och stationerna har klassificerats in i urban bakgrund (U), gaturumsmätning (G) och rural bakgrund (R), beroende på var dom är placerade. Gaturumsmätningar är mätningar som ska representera de platser där människor utsätts för de högsta halterna t.ex. nära en stor väg eller ett område där 5
det sker omfattande vedeldning. Urban bakgrund är mätningar som ska representera de halter som personer som bor i en tätort där det mätts är utsatta för. Regionala bakgrund representerar de halter som folk som bor utanför städer utsätts för. Tabell 2: n av ozon, kväveoxid och kvävedioxidhalter vid de 41 mätstationerna samt klassificering av stationerna i urban bakgrund (U), regional bakgrund (R) och gaturumsmätningar (G). Förskola/skola Klassificering Ozon (µg/m³) NOₓ (µg/m³) NO₂ (µg/m³) Karsttorpskolan U 63,4 10,2 9,3 Torup R 68,5 9,0 6,4 Åker, Lyktstolpe R 68,5 10,8 5,5 Skog, in mot golfklubb R 60,0 6,9 6,7 Opalens förskola U 72,8 9,6 6,1 Kallenbers förskola U 67,5 8,7 5,5 Diamantens förskolan U 73,0 9,8 5,8 Åker R 65,9 9,1 4,9 Bäckagårdsskolan U 71,3 9,8 4,6 Ögårdsskolan G 64,8 16,8 12,7 Hyllieskolan U 64,4 12,9 6,4 Dalaplan G 64,1 33,8 20,6 Sommarstaden fsk U 66,9 12,8 10,1 Norra hamnen, Sjölunda G 68,0 24,7 12,1 Segevångs fsk G 63,9 13,9 9,4 Södertulls fsk G 69,4 18,0 11,7 Rådhuset U 66,8 23,5 14,4 St Gertruds fsk G 60,3 14,8 12,2 Vittra skolan G 79,0 17,4 9,0 Fridhem G 69,5 13,7 6,7 Alfredshällskolan U 70,7 Anneroskolan U 60,4 Vindkraftverk, Trollvind R 83,1 Karl Johansskolan G 68,2 Gottorps fsk G 69,0 Landet R 80,7 Eskilstorp U 83,1 Grönekulla gård R 80,7 Färgklickens förskola U 67,5 Al-Salamah skolan U 66,4 Gladans fsk U 67,1 Droppens fsk G 60,0 Södervärns fsk G 61,2 Daggmasken fsk G 61,8 Musikantens fsk G 67,4 Nyponrosen fsk G 60,4 Bokens fsk G 67,1 Rörsjöskolan G 63,3 Pyrets U 63,6 Backåkern fsk G 66,6 Rådhuset (Taket) G 70,0 15,1 9,4 Totalt 68,0 14,4 9,0 6
na för de olika ämnena/period fördelar sig enligt figur 3. Figur 3: Boxplot över medelvärdesfördelningen för de olika mätperioderna (april-augusti) och ämnena (ozon, NOx samt NO2). na för de tre typerna av mätstationer finns redovisade i tabell 3. Mätstationerna följer det förväntade mönstret med högre ozon halter på landsbygden och lägre i stadsmiljö. På samma sätt följer halterna av kväveoxid och kvävedioxid halterna som är högre i stadsmiljö och lägre på landsbygd. Ett Kruskal-Wallis test gjordes, för allt mätplaster som mät samtliga luftföroreningar, för att se om det fanns signifikant skillnad för de olika typerna av mätplatser för varje enskild luftförorening. Detta test visade att det fanns signifikant skillnad för olika typer av mätstationer(gaturum, urban bakgrund, regional bakgrund) för kväveoxider och kvävedioxider, men inte för ozon. Tabell 3: n av luftföroreningshalter vid 41 stationer för ozon och 21 mätstationer för NO x och NO 2 i Malmö med omnejd. Typ Ozon (µg/m³) NOx (µg/m³) NO₂ (µg/m³) Gaturumsmätning 66,0 18,7 11,5 Urban bakgrund 68,3 12,2 7,8 Regional bakgrund 72,5 9,0 5,9 En jämförelse gjordes även där stationernas halter baserat på avstånd till Malmö stad jämfördes(se figur 4). Tabell 4 visar dessa medelvärden för de olika avstånden. 7
Tabell 4: utifrån avstånd till Malmö stad. Förskola/skola Ozon (µg/m³) NOₓ (µg/m³) NO₂ (µg/m³) Malmö stad 66,46 16,92 10,39 Radie 9 km 69,85 9,71 6,18 Radie 13 km 72,34 7,97 6,56 Figur 4: Stationsindelning för jämförelse av medelvärden för mätstationer med olika avstånd till Malmö stad. För att testa sambandet mellan kväveoxid och ozon halt ytterligare beräknades korrelationen för medelvärdena för de enskilda mätpunkterna. För ozon och kväveoxider var korrelationen (parametriskt test) -0,04 samt -0,3 för kvävedioxider, vilket visar en låg korrelation. Korrelationen mellan kväveoxid och kvävedioxid var 0,9. Jämförelse direktvisande instrument och passiva provtagare I Malmö finns ett stationer som kontinuerligt mäter luftföroreningashalter. För ozon finns det två sådana stationer, Dalaplan och Rådhustaket, där det också mät kväveoxider. En jämförelse gjordes mellan våra mätningar med passiva diffusions provtagare och dessa aktiva provtagare som mäter nivåer för varje timme. för timvärdena beräknades också och plottades i figurerna nedan. Jämförelsen är gjord för de två mätplatserna vid två av mätperioderna. En jämförelse av de olika periodernas medelvärde finns i tabell 5. 8
9
10
11
12
Tabell 5: Tabellen visar en jämförelse av mätningar med passiva diffusionsprovtagare och direktvisande instrument för mätningar vid Dalaplan och Rådhustaket i Malmö. Direktvisande Passiva diffusionsprovtagare instrument Mätplats Period Medel ozon Medel NO2 Medel NOx Medel ozon Medel NO2 Medel NOx Rådhuset 28 maj - 4 juni 71,5 8,3 13,5 73,34 9,96 11,49 Rådhuset 20-27 aug 68,6 10,6 16,8 64,62 13,03 14,56 Dalaplan 28 maj - 4 juni 67,6 21,4 31,4 65,63 25,13 37,69 Dalaplan 20-27 aug 59,5 21,5 32,7 57,22 24,17 32,47 Sammanfattning Den genomsnittliga koncentrationen av ozon i Malmö med omnejd för mätperioderna var 68 µg/m 3. Resultatet för hela mätserien visade något högre halter av ozon utanför städer än inne i och det motsatta sambandet för kväveoxider och kvävedioxid. Korrelationen mellan medelvärdena för ozon och kväveoxider för de enskilda mätstationerna var låg, men hög mellan kväveoxider och kvävedioxid Mätningarna visar på en svag tendens till sjunkande ozonhalter från april till augusti. Överensstämmelsen mellan våra passiva diffusionstagare och de direktvisande instrument som finns på Dalaplan och Rådhustaket verkar vara god. Det går inte att göra en direkt jämförelse mellan våra mätresultat (veckomedelvärden) samt rådande MKN-gränsvärde för ozon (8h-gränsvärde) då dessa inte relaterar till samma tidsperiod. Detsamma gäller det hälsobaserade riktvärdet från WHO. Fortsättning Mätdata kommer att användas för att kartlägga nivåer av marknära ozon vid förskolor och skolor i Malmö och närliggande kommuner. Ozonmätningarna kommer även att användas i ett forskningsprojekt vid avdelningen för Arbets- och Miljömedicin, Lunds universitet vilket syftar till att utveckla modeller för prediktion av ozonhalter. 13
Detta är en mätrapport för marknära ozon, kväveoxider och kvävedioxider för 41 platser i Malmö och närliggande kommuner som genomförts vid tre tillfällen (april, juni, augusti) under 2012. Mätningarna har företrädesvis gjorts vid förskolor och skolor i Malmö (ca 30 stycken) för att kartlägga nivåer av marknära ozon och ge en översiktlig bild över halterna. Resterande punkter har placerats ut strategiskt för att kunna vara del i en vetenskaplig studie där man ska ta fram en matematisk modell för att beräkna marknära ozon på platser där man inte gjort mätningar. Mätningarna har genomförts i ett samarbete mellan Arbets- och Miljömedicin i Lund och Malmö miljöförvaltning. Arbets- och miljömedicin 221 85 LUND Tel 046-17 31 85 Fax 046-17 31 80 E-post amm@skane.se Internet: www.ammlund.se 14