Exponeringsberäkningar:Exponeringsberäkningar:exempel från trängselförsöket exempel från trängselförsöket

i Stockholmi Stockholm

Christer Johansson, SLB/ITMChrister Johansson, SLB/ITMLars Burman, SLBLars Burman, SLB

Boel Lövenheim, SLBBoel Lövenheim, SLBBertil Forsberg, Umeå univ.Bertil Forsberg, Umeå univ.

Från utsläpp till kostnaderFrån utsläpp till kostnader

Utsläpp

Halter ExponeringEffekter

Hälsa/miljö

VärderingKostnad

Mål o normer

•Mätpunkter

Urban bakgrund

•Spridningsmodellering… utanför bostäder och arbetsplatser… resvägar och tiden samt … inomhusexponeringen

ÅtgärderVinst

Miljöavgifter i StockholmMiljöavgifter i Stockholm(trängselavgifter, trängselskatt…)(trängselavgifter, trängselskatt…)

Införs på försök Införs på försök (30/3: ingen prövning för Combitech)(30/3: ingen prövning för Combitech)

Effekter på luften i StorstockholmEffekter på luften i Storstockholm

Uppdragsgivare: Uppdragsgivare:

Miljöavgiftskansliet Miljöavgiftskansliet

Syftet med studien...Syftet med studien...

NONOXX, NO, NO22 och partiklar, PM10 och partiklar, PM10

– Gator/vägar där MKN överskrids Gator/vägar där MKN överskrids

– Totala befolkningens exponeringTotala befolkningens exponering

Långsiktig dödlighet (Umeå Långsiktig dödlighet (Umeå

Universitet)Universitet)

Effekter på :Effekter på :

Utsläpp

Halter ExponeringEffekter

Hälsa/miljö

VärderingKostnad

VinstÅtgärder

•Befolkningens exponering … halterna utanför bostäder och arbetsplatser

•Miljökvalitetsnormer… i gaturum där normerna överskrids

Effekter på trafikflödenaEffekter på trafikflödena

Innerstaden -8 % (ÅVD)

-20 % (högtrafiktid)

Essingeleden +2-6 %

(ÅVD)

Bergshamraleden + 2

% (ÅVD)

Prognoser (Transek):

Stockholms och Uppsala läns

luftvårdsförbunds

emissionsdatabaser

Effekter på utsläppenEffekter på utsläppen

Trafikarbete (Mfkm) NOx (ton) PM10 (ton)Stockholms län 127 110 37Storstockholm 118 99 33Stockholm stad 86 68 19Innerstaden 69 54 13

Trafikarbete NOx PM10Stockholms län 1,3 % 1,8 % 1,3 %Storstockholm 1,8 % 2,3 % 1,8 %Stockholm stad 3,1 % 4,0 % 3,1 %Innerstaden 7,1 % 10 % 7,1 %

Minskning år 2006 (jmf ”nollalternativ”):

Effekter på normer - PM10Effekter på normer - PM10dfdf

PM10 (90-perc dygnsmedelv.)

-MKN (50 µg/m3) överskrids 2005/2006

MKN klaras med miljöavgifter

I n n e r s t a d Ö p p n av ä g a r

T o t a l t il ä n e t

U t a n m i l jö a v g . 2 0 k m 9 2 k m 1 1 2 k mM i l jö a v g , 1 6 k m 9 0 k m 1 0 6 k mM in s k n in g : - 1 9 % -2 % -5 %

36:e ”värsta dygnet”

Effekter på normer - NOEffekter på normer - NO22dfdf

MKN (60 µg/m3) överskrids 2005/2006

Miljöavgifterna påverkar ej total ”röd” sträcka i länet

Hornsgatan

Totalt ca 10 km i länet

NO2 (98-perc dygnsmedelv.)

- 8:e ”värsta dygnet” -

NOx, NONOx, NO22 Hornsgatan...Hornsgatan...

0

20

40

60

80

100

120

140

År 2003 Inga avgifter2005/ 06

Miljöavgifter2005/ 06

Bakgrundshalt Gatubidrag

NOx årsmedel [ug/m3]

ca 33 000 f/årsmedeldygn

ca 25 %ca 10 %

NOx –årsmedel:

127 96 87

NO2 – 98perc dygn:

83 75 72

ca 5 % tung trafik 40 km/h 23* 25 m gaturum

MKN=60 µg/m3 (1 jan -06)

PM10PM10Hornsgatan…Hornsgatan…

ca 7 %

PM10 –årsmedel:

47 46 43

PM10 – 90erc dygn:

92 90 84

PM10 årsmedel [ug/m3]

0

10

20

30

40

50

60

År 2003 Inga avgifter2005/ 06

Miljöavgifter2005/ 06

Bakgrundshalt Gatubidrag

ca 1 %

Miljöavgifter - ca 7 % (behövs halvering)

MKN=50 µg/m3 (1 jan -05)

PM10 skillnad (ug/m3)PM10 skillnad (ug/m3)

Årsmedelvärden 2006

0 1 2 km

0.1 - 1.5 µg/m³0 - -0.2 µg/m³

-0.2- -0.5 µg/m³-0.5 - -2 µg/m³-2 - -4 µg/m³-4 - -7 µg/m³

Skillnad i PM10-haltom avgifter införs(jmf med utan avgift)

PM10 skillnad (% av noll)PM10 skillnad (% av noll)

0 1 2 km

0.1 - 3 % haltökning0 - -1 % haltminskning-1 - -2 % haltminskning-2- -4 % haltminskning-4 - -8 % haltminskning

-8 - -11 % haltminskning

Procentuell skillnad i PM10-halt om avgift införsjmf med utan avgift

Årsmedelvärden 2006

PM10*BefolkningPM10*Befolkning

0 1 2 km

-250 - 0 ökad halt0 ingen förändring1- 100 minskad halt

100 - 300 minskad halt300 - 600 minskad halt600 - 1000 minskad halt1000 - 1700 minskad halt

Befolkning * PM10-halt

µg/m3*personer

Antal personer som får minskade Antal personer som får minskade respektive ökade PM10 halterrespektive ökade PM10 halter

Medelhalter av PM10 och motsvarande befolkningsmängd i områdena med ökade respektive minskade halter (µg/m3).

Antal personer

medelvärde max min Standard avvikelse

Ökade halter 8 771 +0,14 +0,1 +0,4 0,14 Minskade halter 286 894 -0,24 -1,5 -0,1 0,13

Antal personer som får Antal personer som får minskade respektive ökade NOx minskade respektive ökade NOx

halterhalter

Medelhalter av NOx och motsvarande befolkningsmängd i områdena med ökade respektive minskade halter (µg/m3).

Antal personer

Medelvärde max min Standard avvikelse

Ökade halter 4 066 +0,23 +0,1 +0,7 0,16 Minskade halter 312 893 -0,97 -3,4 -0,1 0,62

Befolkningsviktade Befolkningsviktade halterhalter

0

2

4

6

8

10

12

14

16

PM10 NO2 NOx

Utan avgiftMed avgift

-0,08 ug/m3

-0,21 ug/m3-0,29 ug/m3

Storstockholm 500x500 m

Underlag effekter på Underlag effekter på dödlighetdödlighet

Inga tröskeleffekter (WHO, 2000)Inga tröskeleffekter (WHO, 2000) PM10PM10

– Amerikanska studier Pope et al 1995; Dockery et al Amerikanska studier Pope et al 1995; Dockery et al 1996:1996:

0,5 miljoner vuxna, >30 år, total dödlighet0,5 miljoner vuxna, >30 år, total dödlighet 4,3% per 10 ug/m34,3% per 10 ug/m3

NO2NO2– Holländsk Hoek et al 2002Holländsk Hoek et al 2002

Dödlighet cancer 4500 personerDödlighet cancer 4500 personer 12% per 10 ug/m312% per 10 ug/m3

NOxNOx– Norsk studie Nafstad et al 2004Norsk studie Nafstad et al 2004

Dödlighet bland 16 000 män hjärt kärlsjukdomDödlighet bland 16 000 män hjärt kärlsjukdom 8% per 10 ug/m38% per 10 ug/m3

AntagandenAntaganden

Bättre med NOx och NO2 då dessa Bättre med NOx och NO2 då dessa studier avser exponering för studier avser exponering för trafikavgasertrafikavgaser

Antagit effekt på alla åldrar trots att Antagit effekt på alla åldrar trots att studierna avser 25 år eller äldrestudierna avser 25 år eller äldre– Om endast >30 år => 1% färreOm endast >30 år => 1% färre

Ny opubl studie Los Angeles ger 3 x Ny opubl studie Los Angeles ger 3 x högre faktorer för partiklarhögre faktorer för partiklar

Långsiktig minskning av antal Långsiktig minskning av antal dödsfalldödsfall

med miljöavgiftermed miljöavgifter

4,9

36,233,3

3,1

26,3 26,4

0

5

10

15

20

25

30

35

40

PM10 NO2 NOx

Hela beräkningsområdet1 417 827Inre beräkningsområdet323 116

Sammanfattning 1Sammanfattning 1 Minskningar i innerstaden avMinskningar i innerstaden av

– Trafikarbete:Trafikarbete: 7% (20% högtrafik)7% (20% högtrafik)

– Utsläppen:Utsläppen: NOx: 10%; PM10: 8%NOx: 10%; PM10: 8%

– HalternaHalterna NOx: 3,6%; PM10: 0,9%NOx: 3,6%; PM10: 0,9%

MKN kommer inte att klarasMKN kommer inte att klaras

Sammanfattning 2Sammanfattning 2

De flesta får minskad exponeringDe flesta får minskad exponering Små minskningar i medelhalter Små minskningar i medelhalter

NOx: 0,60 µg/m3; PM10: 0,14 µg/m3NOx: 0,60 µg/m3; PM10: 0,14 µg/m3

Stora effekter på dödlighetenStora effekter på dödligheten NOx: 33 färre döda per årNOx: 33 färre döda per år NO2: 36 färre döda per årNO2: 36 färre döda per år PM10: 5 färre döda per årPM10: 5 färre döda per år

Värdering av effekter av Värdering av effekter av utsläppen från vägtrafikenutsläppen från vägtrafiken

Enbart utsläppen från vägtrafikenEnbart utsläppen från vägtrafiken– PMavgas, PMgrova, SO2, bensen, PMavgas, PMgrova, SO2, bensen,

butadien, benso(a)pyrenbutadien, benso(a)pyren BefolkningsexponeringBefolkningsexponering

35x35 km35x35 km 5x5 km5x5 km 500x500 m500x500 m 100x100 m100x100 m

Halter i fyra upplösningarHalter i fyra upplösningar35 km

500 m

5 km

100 m

Halt*BefolkningHalt*Befolkning

35 km

500 m

5 km

100 m

ID 31conc 0.819

ID 9conc 0.26

ID 6conc 0.0758

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

5 km ruta: 0,26

100 m rutor:Medel = 0,14Max = 0,81Min = 0,05

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,01

0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,17

0,19

0,21

0,23

0,25

0,27

0,29

0,31

0,33

100 m rutor:Medel = 0,051Max = 0,31Min = 0,01

5 km ruta: 0,076

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4

5 km ruta: 0,82

100 m rutor:Medel = 0,66Max = 2,38Min = 0,26

VariatioVariation inom n inom 5 km 5 km rutaruta

Id 3114conc 0.63

Id 3116conc 1.06

Id 274conc 0.0425

0

2

4

6

8

10

12

0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08

100 m rutor:Medel = 0,045Max = 0,072Min = 0,034

500 m ruta: 0,0420

2

4

6

8

10

12

14

00,

120,

240,

360,

48 0,6

0,72

0,84

0,96

100 m rutor:Medel = 0,58Max = 0,72Min = 0,49

500 m ruta: 0,63

0

2

4

6

8

10

12

0,00 0,08 0,16 0,24 0,32 0,40 0,48 0,56 0,64 0,72 0,80 0,88 0,96 1,04 1,12

100 m rutor:Medel = 0,74Max = 1,05Min = 0,56

500 m ruta: 1,06

Variation Variation inom inom 500 m 500 m rutaruta

SammanfattningSammanfattningUpplösningens betydelseUpplösningens betydelse

Upplösning Medelhalt oviktad

Medelhalt viktad

Kvot Viktad/oviktad

35 x 35 km 0,23 0,23 1

5 x 5 km 0,20 0,36 1,8

500 x 500 meter 0,14 0,34 2,3

100 x 100 meter 0,13 0,33 2,6

UpplösningenUpplösningen

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

1x35 km 7x5 km 70x500 m 350x100 m

Par

tikel

halt

µg/

m3

Upplösning i beräkningarna

SlutsatserSlutsatser

Befolkningsviktade värden högre än oviktadeBefolkningsviktade värden högre än oviktade– 5 km = 80% högre5 km = 80% högre– 100 m = 2,6 gånger högre100 m = 2,6 gånger högre

Befolkningsviktning medför att upplösningen i Befolkningsviktning medför att upplösningen i beräkningarna blir mindre betydelsefullberäkningarna blir mindre betydelsefull

Variationerna i halterna av avgaspartiklar med Variationerna i halterna av avgaspartiklar med 100 m upplösning inom en 5 km ruta >10 100 m upplösning inom en 5 km ruta >10 gångergånger

PM10 betydligt högre än avgaspartikelhalternaPM10 betydligt högre än avgaspartikelhalterna (PM2.5 är också högre än avgaspartiklar)(PM2.5 är också högre än avgaspartiklar)

SLUT.SLUT.

Skillnader ExternE EDB200Skillnader ExternE EDB200

Lägre trafikarbeteLägre trafikarbete Högre emissionsfaktorerHögre emissionsfaktorer

För partiklar blir halterna ca 2 ggr För partiklar blir halterna ca 2 ggr högrehögre

Betydligt högre emissionsfaktorBetydligt högre emissionsfaktor

För NOx är skillnaderna ganska småFör NOx är skillnaderna ganska små Lägre trafikarbete kompenseras av högre Lägre trafikarbete kompenseras av högre

emissionsfaktoremissionsfaktor

Emissionsfaktorer NOxEmissionsfaktorer NOx

ÅrNOx g/fkmtotalt

NOx g/fkmtunga

NOxg/fkmlätta

1999 1,33 8,77 0,832000 1,20 8,29 0,732001 1,06 7,76 0,622002 0,96 7,11 0,552003 0,88 6,62 0,50

Antal färre förtida dödsfallAntal färre förtida dödsfallmed miljöavgiftermed miljöavgifter

4,9

36,233,3

0

5

10

15

20

25

30

35

40

PM10 NO2 NOx

Hela beräkningsområdet1 417 827

BeräkningsmetodBeräkningsmetod ModellModell

– Airviro’s GAUSSiska modellAirviro’s GAUSSiska modell MeteorologiMeteorologi

– 50 m mast, Högdalen50 m mast, Högdalen– Sista 15 min av varje timmeSista 15 min av varje timme– Danards vindmodellDanards vindmodell

Topografi och markanvändning 500x500 m Topografi och markanvändning 500x500 m Befolkning 100x100 meterBefolkning 100x100 meter Emissioner ~10 meter…Emissioner ~10 meter… ””Upplösning” 25 meter Upplösning” 25 meter

EmissionsdataEmissionsdata

Luftvårdsföbundet i Stockholms & Luftvårdsföbundet i Stockholms & Uppsala länUppsala län

VägtrafikVägtrafik– EVA version 2.3, COPERT, …EVA version 2.3, COPERT, …– Fordonstyper:Fordonstyper:

Pbb, pbd, llb, lb, lbsPbb, pbd, llb, lb, lbs

– Årlig uppdatering av trafikflöden via Årlig uppdatering av trafikflöden via LuftvårdsförbundetLuftvårdsförbundet

Emissionsfaktorer Emissionsfaktorer EDB2000EDB2000

NOx & avgaspartiklar NOx & avgaspartiklar EVA modellen EVA modellen

SO2 SO2 Svavelinnehåll + bränsleförbrukning (L/fkm) Svavelinnehåll + bränsleförbrukning (L/fkm)

Butadien, BaPButadien, BaP TCT-modellenTCT-modellen

BensenBensen EVA (VOC) & COPERT (%)EVA (VOC) & COPERT (%)

PM10 PM10 Tracer (NOx-Hornsg.) & korr. för hastighetTracer (NOx-Hornsg.) & korr. för hastighet

Emissionsfaktorer ExternEEmissionsfaktorer ExternE

Håkan Johansson ?Håkan Johansson ?

Svenska ExternESvenska ExternE

““Stockholm” 1 212 196 invånareStockholm” 1 212 196 invånare– 3269 fokm/invånare => 3963 Mfokm3269 fokm/invånare => 3963 Mfokm

““Storstockholm” 1 444 158 invånareStorstockholm” 1 444 158 invånare– 6610 Mfokm (år 2000) = 4577 Mfokm6610 Mfokm (år 2000) = 4577 Mfokm

alltså 67% högre trafikarbete alltså 67% högre trafikarbete detta leder till högre utsläpp I Stockholm detta leder till högre utsläpp I Stockholm

än ExternE räknat med om än ExternE räknat med om emissionsfaktorerna vore desammaemissionsfaktorerna vore desamma

Osäkerheter emissionerOsäkerheter emissioner NOxNOx

– Tunga fordon (allt större del)Tunga fordon (allt större del) Bensen Bensen

– KallstartseffekterKallstartseffekter– AvdunstningAvdunstning– VOC Eva + CopertVOC Eva + Copert

ButadienButadien– Stora osäkerheter. Ingen validering mot halter finns Stora osäkerheter. Ingen validering mot halter finns

BaPBaP– Stora osäkerheter Haltberäknigarna tyder på för höga utsläpp Stora osäkerheter Haltberäknigarna tyder på för höga utsläpp

(TCT överskattar)(TCT överskattar) SO2 SO2

– Ganska bra kläm på Svavelandelen i bränslenGanska bra kläm på Svavelandelen i bränslen PM10PM10

– Årsmedelvärden stämmer bra i Stockholm, svårt modellera Årsmedelvärden stämmer bra i Stockholm, svårt modellera timsvariationertimsvariationer

EmissionsfaktorerEmissionsfaktorer

0,0000001

0,000001

0,00001

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

100

1000

Em

iss

ion

sfa

kto

r (g

/fo

km

)

Svenska ExternE EDB2000

EmissionsfaktorerEmissionsfaktorerExternE/EDB2000ExternE/EDB2000

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0