Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 225: Helbredseffekter og relaterede eksterne omkostninger af luftforurening i Aarhus Kommune

Jensen, S.S., Brandt, J., Christensen, J.H., Ketzel, M. (2017): Helbredseffekter og relaterede eksterne omkostninger af luftforurening i Aarhus Kommune. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 76 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 225. http://dce2.au.dk/pub/SR225.pdf

Sammenfatning

Baggrund og formål

Luftforurening har signifikante negative effekter på menneskers helbred og velbefindende, og dette har væsentlige samfundsøkonomiske konsekvenser. 

Formålet med projektet er at beregne helbredseffekter og eksterne omkostninger relateret til luftforurening i Aarhus Kommune ved hjælp af det integrerede modelsystem EVA (Economic Valuation of Air pollution), og opgøre hvor meget der skyldes de forskellige forureningskilder. De eksterne omkostninger er de samfundsmæssige omkostninger.

Undersøgelsen

Luftkvalitetsvurdering

Undersøgelsen er indledt med en luftkvalitetsvurdering, som beskriver den geografiske fordeling af baggrundskoncentrationer med en opløsning på 1 km x 1 km samt gadekoncentrationer på adresseniveau i Aarhus Kommune. Denne beskrivelse er baseret på data fra et nationalt datasæt, som hedder Luften på din vej (http://luftenpaadinvej.au.dk). Datasættet indeholder udvalgte helbredsrelaterede luftforurenende stoffer med modelberegnede års-middelkoncentrationer i 2012 for tre stoffer, NO2 (kvælstofdioxid) og massen af luftbårne partikler angivet ved PM10 og PM2.5, som er den samlede masse af partikler med en diameter under 10 og 2,5 mikrometer. Endvidere opsummeres resultater af målinger fra de to målestationer i Aarhus, bybaggrundsstationen (Botanisk Have) og gadestationen (Banegårdsgade).

Helbredseffekter og relaterede eksterne omkostninger

Helbredseffekter og relaterede eksterne omkostninger er beregnet for den totale luftforurening i Aarhus Kommune og opgjort for hele kommunen og særskilt for Aarhus by. I den totale luftforurening indgår kilder fra Aarhus Kommune, alle øvrige kilder i Danmark og udlandet. Dette giver et billede af, hvad al luftforurening betyder helbredsmæssigt, uanset om det er lokale kilder eller øvrige kilder. 

Endvidere er beregningerne gennemført for hver hovedkildetype i Aarhus Kommune, således at det er muligt at opgøre bidraget fra de enkelte kilder, som Aarhus Kommune i princippet har mulighed for at regulere. Kildetyperne er de emissionssektorer, som indgår i den nationale emissionsopgørelse.

Beregningerne er gennemført med det integrerede modelsystem EVA (Economic Valuation of Air Pollution (Brandt et al., 2011a,b; 2013a,b), som er baseret på den såkaldte ”impact-pathway” metode. EVA-systemet beregner helbredseffekter og relaterede eksterne omkostninger baseret på informationer om forureningskilder og deres placering, spredning af luftforurening samt eksponering af befolkningen, dosis-respons sammenhænge mellem eksponering og helbredseffekter samt værdisætning af helbredseffekterne. Denne værdisætning kaldes også de eksterne omkostninger relateret til helbredseffekter fra luftforurening. 

Beregningerne af luftkvaliteten er baseret på den regionale luftforurenings-model DEHM og bybaggrundsmodellen UBM, sådan at beregninger kan udføres på 1 km x 1 km opløsning i bybaggrunden for Aarhus Kommune. By-baggrundsforureningen er den generelle luftforureningen i byen, og afspejler koncentrationen, som man vil opleve den i en park, en baggård eller på taget af bygninger. Bybaggrunds-koncentrationer afskiller sig således fra gadekoncentrationer, som repræsenterer koncentrationerne i 2 meters højde ved husfacaden. Gadekoncentrationerne er bestemt af bybaggrundskoncentrationen plus bidraget fra trafikken i den konkrete gade samt bygningernes indflydelse på spredningsforholdene. 

Beregningsåret er 2014, som er det seneste år, hvor der findes opdaterede emissioner for Danmark på 1 km x 1 km opløsning.

I EVA-systemet indgår befolkningsdata fra 2008 med en geografisk opløsning på 1 km x 1 km. Ændringerne i hovedstatistikområderne i Aarhus Kommune er anvendt til at fremskrive befolkningsdata fra 2008 til 2014 i hver gittercelle vha. GIS analyser. For øvrige gitterceller uden for Aarhus Kommune er befolkningsdata fremskrevet fra 2008 til 2014 med landsgennemsnittet baseret på oplysninger fra Statistikbanken.

Hovedkonklusioner

Luftkvalitetsvurdering for bybaggrundskoncentrationer

De højeste bybaggrundskoncentrationer af NO2 er i Aarhus by med faldende koncentrationer ud i forstæderne. De store transportkorridorer har også forhøjerede koncentrationer. Studstrupværket bidrager også til baggrundskoncentrationerne i nærområdet, hvor koncentrationsniveauet er sammenligneligt med Aarhus by, men gadekoncentrationer i områderne er langt lavere end i Aarhus, da den lokale trafik er beskeden. 

Den geografiske fordeling af bybaggrundskoncentrationer af PM2.5 og PM10 følger i store træk hinanden med de højeste koncentrationer i Aarhus by, og omkring Studstrupværket, men også i den sydlige del af kommunen, som har væsentlige bidrag fra brændeovne. Bidraget fra de lokale kilder er mindre for partikler end for NO2, da spændet mellem minimum- og maksimum-koncentrationer er betydeligt mindre end for NO2. Det skyldes, at den regionale forurening giver et stort bidrag for PM2.5 og PM10. Bidraget fra motorvejen E45 træder ikke tydeligt frem som for NO2. Niveauerne for alle tre stoffer ligger betydeligt under grænseværdierne.

Luftkvalitetsvurdering for gadekoncentrationer

Grænseværdien for årsmiddelkoncentrationerne er 40 µg/m3 for NO2. Beregningerne udført som del af Luften på din vej kan give et fingerpeg om grænseværdierne er overskredet. Derfor kaldes beregnede overskridelse for indikative overskridelser. Den officielle udmelding om overskridelser af grænseværdier foretages dog i forbindelse med den årlige rapportering under luftovervågningsprogrammet, som er baseret på målinger fra de danske målestationer (Ellermann et al., 2016).

Der er beregnet 29 indikative overskridelser i Aarhus by af gadekoncentrationer for NO2 i 2012 med en maks. koncentration på 48,4 µg/m3. Næsten alle overskridelserne er langs én strækning ved havnen. En enkeltbeliggende overskridelse er ved Ring 1 og Skanderborgvej, men den overskrider kun lige grænseværdien (beregnet værdi på 41 µg/m3). Luftkvalitetsberegninger vurderes at give et overordnet generelt retvisende billede af den geografiske fordeling af overskridelser i Aarhus. Beregnede gadekoncentrationer af årsmiddelværdier er sammenlignet med målinger fra de 5 gadestationer i Danmark og ligger inden for –27% til 12% for NO2. Det formodes derfor, at der kan forekomme overskridelser på enkelte strækninger i Aarhus, men det vil kræve yderligere undersøgelser for at kvalificere dette. Målingerne af NO2 på Banegårdsgade i Aarhus viser en faldende tendens, hvor koncentrationer er faldet omkring 4 µg/m3 fra 2012 til 2015 pga. den løbende udskiftning af bilparken. Beregningerne fra 2012 må derfor forventes at være højere end, hvis beregningerne blev gentaget for 2015.

Den geografiske fordeling af gadekoncentrationer for hhv. PM2.5 og PM10 som årsmiddelværdi i 2012 i Aarhus Kommune minder meget om hinanden, da PM2.5 er en del af PM10. Som for NO2 er de højeste gadekoncentrationer også i Aarhus by langs de store fordelingsveje, hvor der samtidig er tæt bebyggelse langs vejene. Grænseværdien for årsmiddelkoncentrationen af PM2.5 er 25 µg/m3 og 40 µg/m3 for PM10. Den højeste koncentration for PM2.5 er 12,5 µg/m3, hvilket er væsentligt under grænseværdien, og det samme gælder også for PM10, hvor maks. værdien er 19,2 µg/m3. Sammenligninger mellem beregnede gadekoncentrationer for PM2.5 og PM10 og målinger fra de 5 gade-stationer i Danmark viser, at modellen underestimerer med -23% til -7% for PM2.5 og -36% til -22% for PM10 (Jensen et al., 2017). Selvom man tager hensyn til denne underestimering, forventes der ikke overskridelser af grænseværdierne for PM2.5 og PM10.

Emissionsopgørelse og kildebidrag

For NOx er den største emissionskilde inden for Aarhus Kommune vejtrans-port, mens det for partikler er brændeovne. Dette er baseret på den nationale emissionsopgørelse, som er fordelt på 1 km x 1 km.

Kildebidraget er koncentrationsbidraget fra emissionskilder i Aarhus Kommune til gennemsnitskoncentrationen af bybaggrundsforureningen over Aarhus Kommune. Det er altså hvor mange mikrogram pr. kubikmeter de enkelte emissionskilder bidrager med.

For koncentrationen af NO2 i bybaggrund bidrager alle emissionskilder i Aarhus Kommune med 33% og nabokommuner med 19%. Dvs. lokale kilder bidrager med omkring 51%, mens det regionale bidrag (DEHM) og international søfart i Aarhus Bugt udgør den anden halvdel. Den største emissionskilde i Aarhus Kommune er vejtransport.

Det regionale bidrag for PM10 og PM2.5 udgør hhv. 88% og 90% af bybaggrundskoncentrationen og emissionskilder i Aarhus Kommune bidrager dermed med hhv. 12% og 10%. Brændeovne er den største lokale bidragsyder til partikelforurening.

For tidlige dødsfald og sygelighed

Det totale årlige antal tilfælde af for tidlige dødsfald i 2014 er ifl. beregningerne 206 i hele Aarhus Kommune på baggrund af de totale luftforurenings-niveauer baseret på både danske og udenlandske emissionskilder. For Aarhus by er antallet 80.

For tidlige dødsfald skyldes næsten udelukkende såkaldte kroniske dødsfald forårsaget af langtidspåvirkning af partikelforurening i modsætning til såkaldte akutte dødsfald, som skyldes kortere tidsperioder med forhøjede koncentrationer (episoder) af primært ozon. 

De personer som dør for tidligt pga. luftforurening er især ældre svagelige, samt personer som i forvejen lider af hjertekarsygdomme og luftvejslidelser. Dødsfald blandt spædbørn udgør en meget lille del.

Antallet af for tidlige dødsfald er en beregnet indikator ud fra antallet af tabte leveår, hvor et for tidligt dødsfald svarer til 10,6 tabte leveår. 

Ud over for tidlige dødsfald er der mange tilfælde af sygelighed. Det gælder kronisk bronkitis og gener for børn og voksne med astma (brug af bronkodilatator, hoste, og luftvejssymptomer), hospitalsindlæggelser i forbindelse med luftvejslidelser og blodprop i hjernen, tilfælde af hjertesvigt, lungekræft, samt mange med nedsat aktivitet (sygedage).

Helbredseffekter i Aarhus Kommune fordelt på lokale emissionskilder

Det er undersøgt, hvor meget de lokale emissionskilder i Aarhus Kommune bidrager til helbredseffekterne i Aarhus Kommune. Formålet med disse beregninger er at kvantificere, hvor meget de lokale emissionskilder i Aarhus Kommune betyder for helbredseffekterne i Aarhus Kommune.

De lokale emissionskilder i Aarhus Kommune bidrager til omkring 16 for tidlige dødsfald i Aarhus Kommune, mens al luftforurening i Aarhus Kommune (fra danske og udenlandske kilder) bidrager til omkring 206 for tidlige dødsfald. Dvs. at lokale emissionskilder i Aarhus Kommune bidrager til omkring 8% af det samlede antal for tidlige dødsfald i Aarhus Kommune. Det vil modsat sige, at omkring 92% af for tidlige dødsfald i Aarhus Kommune skyldes emissioner uden for kommunen.

De vigtigste lokale kilder til de omkring 16 for tidlige dødsfald i Aarhus Kommune er brændeovne (omkring 8 for tidlige dødsfald) og vejtrafik (omkring 4 for tidlige dødsfald). Det samme mønster ses for sygelighed.

Eksterne omkostninger pga. al luftforurening

De totale eksterne omkostninger i Aarhus Kommune i 2014 pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder er omkring 1,7 milliarder kr. årligt, heraf omkring 0,7 milliarder kr. i Aarhus by i 2014.

De eksterne omkostninger er næsten alene relateret til partikler (1,6 mia. kr.), som her omfatter primært emitterede partikler, sekundært dannede uorganiske partikler (nitrat, sulfat, ammonium) og havsalt. Et bidrag fra sekundært dannede organiske partikler (SOA) og ”ukendt masse” er tilføjet ud fra målinger. ”Ukendt masse” formodes bl.a. at være vand bundet til partiklerne. De eksterne omkostninger som følge af de lokale kilder i Aarhus Kommune er kun fra primært emitteret PM2.5, da sekundære partikler ikke når at blive dannet på de korte transportafstande inden for Aarhus Kommune. 

De eksterne omkostninger relateret til ozon er omkring 88 millioner kr. i Aarhus Kommune heraf omkring 36 millioner kr. i Aarhus by. Ozon er ikke direkte emitteret, men dannes i atmosfæren ud fra emissioner af NOx, kulbrinter og CO. 

Bidrag fra CO til de eksterne omkostninger er helt ubetydelige i forhold til de andre stoffer med omkring 0,5 millioner kr. i Aarhus Kommune heraf knap 0,2 millioner kr. i Aarhus by.

Hovedparten af de eksterne omkostninger skyldes for tidlige dødsfald, da værdisætningen for disse er relativ høj i forhold til fx sygelighed og sygedage.

Eksterne omkostninger fordelt efter lokale emissionskilder

De totale eksterne omkostninger er omkring 127 mio. kr. i Aarhus Kommune pga. emissionskilder i kommunen i 2014. De totale eksterne omkostninger i Aarhus Kommune pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder var omkring 1,7 milliarder kr., dvs. at lokale emissioner i Aarhus Kommune bidrager med omkring 8%. Det betyder omvendt, at omkring 92% af alle eksterne omkostninger relateret til luftforurening i Aarhus Kommune skyldes emissioner uden for Aarhus Kommune.

De vigtigste lokale kilder i Aarhus Kommune til helbredsrelaterede eksterne omkostninger i Aarhus Kommune er brændeovne, som står for omkring 48% af de eksterne omkostninger efterfulgt af vejtrafik med 19%. Andre kildertyper, som giver et vist bidrag, er andre mobile kilder (ikke-vejgående maskiner mv.) med 6%, affaldsbehandling med 5%, kraftvarmeværker mv. med 5%, samt anvendelse af produkter (emissioner fra opløsningsmidler og emissioner fra industriens og befolkningens brug af produkter som fx kemikalier og maling) med omkring 4%. 

International søfart i Aarhus Bugt bidrager med omkring 3% af de eksterne omkostninger i Aarhus Kommune. 

Usikkerheder

EVA-systemet er baseret på ”Impact-pathway” kæden, som dækker alle leddene fra udslip af kemiske stoffer fra specifikke kilder, over spredning og kemisk omdannelse i atmosfæren, eksponering af befolkningen, beregning af helbredseffekter, til den økonomiske værdisætning af disse helbredseffekter. Der er usikkerheder i alle disse led, som er diskuteret nærmere i kapitel 9 i rapporten.