Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 233: Partikelprojektet 2014-2016

Nøjgaard, J. K., Massling, A., Ellermann, T., 2017. The Particle Project 2014-2016. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, 40 pp. Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy No. 233. http://dce2.au.dk/pub/SR233.pdf 

Sammenfatning

Partikelprojektet 2014-2016 omhandler dataanalyse af koncentrationen af luftbårne partikler mindre end 2,5 μm (PM2.5) samt mindre end 10 μm (PM10) på vores landlige målestation nord for Roskilde (RISØ) samt gadestationen (HCAB) i Købehavn målt med teknikken TEOM. Endvidere analyseres størrelsesfordelingen af partikler, antallet af partikeler samt sod målt som elementært kulstof (EC) på RISØ, HCØ, HCAB samt målestationen HVID i forstaden Hvidovre. Herudover indgår brænderøgspartikler som særligt tema, hvor koncentrationen af primære brænderøgspartikler (PBBA) er beregnet i perioden 2014-2016 på baggrund af EC.

Det seneste Partikelprojektrapport omhandlende perioden 2011-2013, mens det nuværende dækker perioden 2014-2016. Imellem disse to perioder er PM2,5 målt med TEOM på RISØ blot aftaget fra 8,4 μg/m3 til 8,2 μg/m3. På HCAB er der derimod konstateret et fald fra 12,9 μg/m3 til 11,9 μg/m3 over samme periode. PM10 på HCØ steg fra 12,9 to 13,5 μg/m3 målt med TEOM, mens der på HCAB blev observeret et mindre fald fra 30,0 μg/m3 til 29,6 μg/m3. PM10 er aftaget i koncentration siden 2001, hvor det første Partikelprojekt blev påbegyndt. Faldet i PM10 er dog mest tydeligt på HCAB. Alle målestationer har vist faldende PM2,5, hvilket afspejler den generelle udvikling i Europa samt vigtigheden af langtransporteret luftforurening.

Regionale og langtransporterede partikler antages ligeledes at bidrage i overvejende grad til antallet af partikler og mest tydeligt på den landlige målestation RISØ, hvor afstanden til lokale kilder er stor. Samme partikler vil bidrage væsentligt på målestationerne HVID, HCØ samt HCAB. Dog er den relative betydning af langtransporterede partikler begrænset på HCAB på grund af det store bidrag fra trafikken i gaden. Partiklerne på RISØ, HVID og HCØ udviser næsten samme størrelsesfordeling med flest partikler i området 40-60 nanometer (nm). På HCAB derimod, ses også partikler omkring 20 nm, der stammer fra den lokale trafik. I perioden fra det første Partikelprojekt til 2016 har antallet af partikler været konstant aftagende, mest tydeligt for HCAB, men målbart for alle stationer. Således ses et fald i perioden for de mindste partikler (6-40 nm) fra 20.320 cm-3 – 7.820 cm-3 på HCAB samt et tilsvarende fald på HCØ fra 4.220 cm-3 til 1.660 cm-3 svarende til at de nuværende koncentrationer udgør hhv. 38% og 39%.

Monitorering af EC i bybaggrund og forstadskommunen Hvidovre påbegyndtes i hhv. september 2014 og oktober 2015. EC udgjorde 0,22 μg/m3 på RISØ mod 0,37 μg/m3 på HCØ i 2015. I 2016 blev der målt 0,26 μg/m3 på RISØ, 0,33 μg/m3 på HCØ og 0,44 μg/m3 på HVID. Forøgelsen i bybaggrund udgjorde således gennemsnitligt 0,11 μg/m3 baseret på toårsperioden 2015-2016 svarende til en bybaggrund på 0,33 μg/m3. Forøgelsen var større på hverdage (0,12 μg/m3) end weekender (0,08 μg/m3), hvilket afspejler trafikkens bidrag til EC. Hvor trafikbidraget antages at være konstant over året, forholder det sig anderledes med brændeovne og anden afbrænding af biomasse. Et gentagent årligt mønster blev observeret med høje EC-koncentrationer om vinteren og lave koncentrationer om sommeren, hvilket formodes hovedsageligt at kunne tilskrives brændeovne. Dog var der ingen tydelig korrelation med temperatur eller graddage for dette foreløbige datasæt.  

For at komme årstidsvariationen af EC nærmere blev flere af de kemiske stoffer, som måles i overvågningsprogrammet NOVANA, testet som markører for PBBA (Primary Biomass Burning Aerosols). EC blev fundet anvendelig efter fratrækning af trafikbidraget og multiplikation med en faktor, der beskriver forholdet mellem PBBA og EC. Trafikbidraget blev således fundet til 0,12 μg/m3 for RISØ, og dette resultat blev valideret ved brug af to uafhængige metoder. Ved hjælp af denne teknik kunne daglige koncentrationer af PBBA beregnes for RISØ og HCØ (2014-2016) samt HVID (2016). Metoden blev valideret overfor PBBA bestemt ved en etableret og veldokumenteret markør i form af levoglucosan på RISØ (R2 = 0,67) og HCØ (R2 = 0,68). Følsomheden blev valideret ved at modellere oprindelsesstedet af luftmasser, som bidrog med PBBA højere end 3 μg/m3 i udvalgte perioder. Dette viste en overvægt med oprindelse i det nordlige og østlige Europa samt de Baltiske lande, hvilket kan give falsk høje PBBA-koncentrationer forårsaget af langtransporteret EC fra disse egne. Ligeledes kan skovbrænde bidrage til PBBA i sommermånederne på den nordlige halvkugle. I perioden 2014-2016 var PBBA i bybaggrund (1,1μg/m3) højere end RISØ (0,9 μg/m3) svarende til, at PBBA tegner sig for 48% af EC på HCØ mod 54% af EC på RISØ. Dette kan betyde, at bybefolkningen eksponeres for en 23% højere koncentrationer af primære brænderøgspartikler sammenlignet med folk i landlige miljøer. Her refererer ”primære” partikler til den andel af brænderøgspartiklerne, som direkte udledes som partikler, i modsætningen til sekundære partikler, der udledes som flygtige stoffer eller gasser og først senere omdannes til partikler  i atmosfæren. Sidstnævnte gruppe bestemmes ikke i dette projekt. I 2016 udgjorde PBBA således 0,83 μg/m3 på RISØ, 0,93 μg/m3 på HCØ mod 1,68 μg/m3 på HVID. Heraf kan befolkningen i forstæderne eksponeres for dobbelt så høje brænderøgskoncentrationer som folk i landlige miljøer. De absolutte brænderøgskoncentrationer svarer dog til, hvad der  tidligere er målt i danske undersøgelser (0,5-2 μg/m3).

Metoden har muliggjort beregning af døgnmidlede PBBA-koncentrationer tilbage til 2010 for RISØ, efteråret 2014 for HCØ og efteråret 2015 for HVID, hvor EC-måledata er tilgængelig. Metoden har givet indsigt i sæson- og dag til dag-variation, men også at PBBA forekommer udenfor fyringssæsonen i foråret og efteråret, inklusive om sommeren. I Partikelprojektet er endvidere benyttet en metode til online-måling af bl.a. brænderøgspartikler. Skønt mere tidskrævende muliggjorde anvendelsen af aerosolmassespektrometri(AMS) måling af brænderøgspartikler med 20 min tidsopløsning. AMS viste over en kortere tidsserie forbigående høje koncentrationer af PBBA på alle ugedage og tidspunkter. Dette kan bruges i fremtidige projekter til evaluering bl.a. sundhedsaspekter af brænderøg.