Jensen, S.S. & Ketzel, M. 2006. Arbejdsrapport fra DMU, nr. 232. 43 s.
Sammenfatning
Der forventes nye skærpede EU krav til partikelemissionen for nyregistrerede person- og varebiler i 2010, således at alle nye diesel person- og varebiler forventes at skulle have partikelfilter monteret. På denne baggrund har Institut for Miljøvurdering ønsket at foretage en samfundsøkonomisk vurdering af, hvad konsekvenserne ville være, hvis man fremskyndte disse emissionskrav til starten af 2007 i stedet for 2010.
Projektets formål er således at vurdere konsekvenserne for emissionen og luftkvaliteten af PM2.5 (partikler under 2,5 mikrometer) ved en fremskyndelse af krav om partikelfiltre på person- og varebiler. Der skal således vurderes et scenarie, hvor der indføres partikelfiltre på alle nyregistrerede person- og varebiler fra 1/1-2007 til 31/12-2009.
I referencesituationen og fremskyndelsesscenariet i 2010 er andelen af partikelfiltre og dieselandel væsentlige forudsætninger. Disse forudsætninger er opstillet af Institut for Miljøvurdering.
I forbindelse med referencescenariet er der taget hensyn til at nogle person- og varebiler vil have partikelfilter selv uden fremskyndelse af emissionsnormer, som kræver partikelfilter. Det skyldes, at nogle biler allerede i dag sælges med partikelfilter f.eks. dyrere Peugeot biler, og at den nye afgiftslempelse på partikelfiltre forventes at give flere køretøjer med partikelfilter. Det forudsættes således, at andelen af diesel personbiler med partikelfiltre vil stige fra omkring 11 % til 33 % fra reference til partikelscenarie og tilsvarende fra omkring 7 % til 37 % for varebiler.
Udviklingen i andelen af dieselkøretøjer er ligeledes vigtig, idet det kun er dieselkøretøjer, hvor det vil være påkrævet at montere partikelfilter. Her er det vurderet at dieselandelen af personbiler er stigende frem til 2010, og at den vil være omkring 16 % i 2010, for varebiler er dieselandelen vurderet til 84 %.
Effekten af at fremskynde krav om partikelfiltre på lette køretøjer er vurderet for bybaggrundskoncentrationer for PM2.5 i 2010, idet der foreligger metoder til at foretage samfundsøkonomiske analyser på baggrund af denne indikator. Bybaggrund svarer til den luftkvalitet som er repræsentativ for situationer, hvor man ikke er tæt på trafikkilder f.eks. lige over tagniveau i en by, i en park eller baggård. Konsekvenserne på gadeniveau er således ikke søgt kvantificeret selvom om effekten her vil være større end for bybaggrund.
Beregninger af PM2.5 i reference og scenariet er gennemført med luftkvalitetsmodellen Urban Background Model (UBM), som er udviklet af Danmarks Miljøundersøgelser. UBM beregninger er gennemført for Hovedstadsområdet (HT området), som omfatter Københavns Kommune, Frederiksberg Kommune, og Københavns Amt, Roskilde Amt og Frederiksborg Amt. Resultaterne fra HT-området er ekstrapoleret til resten af landet baseret på sammenhængen mellem ændringen i PM2.5 som følge af partikelscenariet og trafikarbejdet i HT-området, samt oplysninger om trafikarbejdet uden for HT-området.
Et partikelfilter vil alene reducere antallet og massen af partikler fra udstødningen, men vil ikke reducere de partikler som er relateret til mekaniske processer som bremsestøv, dækslid, ophvirvling af vejstøv mv. Den mekaniske del kaldes oftest ikke-udstødningsdelen. Ved montering af filtre kan 80-90 % af partiklerne i udstødningen fjernes i praksis, når der tages hensyn til at filtre kan gå i stykker eller have reduceret effektivitet. Et optimalt fungerende filter fjerner næsten 100 % af partiklerne, det gælder både masse og antal.
For at vurdere kvaliteten af UBM modellen og det anvendte input data er der foretaget koncentrationsberegninger for bybaggrund på H.C. Ørsted Instituttet i København, og disse resultater er sammenlignet med koncentrationsmålinger foretaget på taget af H.C. Ørsted Instituttet. UBM modellen viste god overensstemmelse med målingerne for NOx, NO2, men overestimerer O3 med omkring 13 %. Der er derfor grund til at antage, at modellen også vil kunne give gode resultater for spredningen af partikelemissionen.
Målte PM2.5 og PM10 niveauerne er næsten ens for regional baggrund og bybaggrund. Der måles omkring 24 µg/m3 for PM10 og omkring 20 µg/m3 for PM2.5 både i bybaggrund (H.C. Ørsteds Instituttet) og i regionalbaggrund (Ll. Valby, Keldsnor). Det vil sige, at trafikkens bidrag til PM2.5 må være meget lille.
Modelberegningerne med UBM modellen viser således, at bybaggrundsbidraget er meget lille, omkring 0,7 µg/m3 . Dvs. at emissionen af partikler fra trafikken i København øger PM2.5 koncentrationen med omkring 5 % ved H.C. Ørsted Instituttet. Det regionale bidrag er derfor dominerende i forhold til bybaggrundsbidraget.
For yderligere at vurdere de anvendte emissionsfaktorer er der også gennemført beregninger af gadekoncentrationer på H.C. Andersens Boulevard i København med OSPM modellen, som også er udviklet på Danmarks Miljøundersøgelser. Det beregnede gadebidrag er sammenlignet med målt data. Gadebidraget er gadekoncentrationer på H.C. Andersens Boulevard fratrukket bybaggrund på H.C. Ørsted Instituttet. Med denne metode får man et direkte check af de anvendte emissionsfaktorer, idet bybaggrund så at sige er renset fra. Den modellerede gennemsnitlige døgnvariation for NOx passede fint med målinger, mens modellen overestimerede PM2.5 med 10-15 %.
Den direkte PM2.5 emission reduceres med 18 % for personbiler og med 35 % for varebilerne i gennemsnit for hele HT-området. Den samlede reduktion i direkte emission er imidlertid kun omkring 12 % i forhold til hele trafikken, da direkte partikelemission ikke ændres for de tunge køretøjer.
Da ikke-udstødningsdelen er uændret, er den samlede reduktion i PM2.5 emissionen 8 % for personbiler og 30 % for varebiler. Grunden til at den procentvise reduktion er større for varebiler er, at varebiler har større direkte emission end personbiler, da dieselandelen er væsentlig højere.
Den samlede reduktion for både direkte udstødning og ikke-udstødning for alle køretøjer er 9 % som følge af fremskyndelse af partikelfiltre på lette køretøjer.
Den geografiske fordeling af PM2.5 koncentrationerne er beregnet med UBM modellen for HT-området for et gitternet med 1x1 km2 gitterceller. Trafikken bidrager maksimalt med 1,14 µg/m3 dvs. med op til 6 % set i forhold til det regionale niveau på 20 µg/m3 . Trafikkens bidrag er størst langs de store transportkorridorer og i tætbefolkede byområder.
PM2.5 koncentrationen i bybaggrund på H.C. Ørsted Instituttet i København er beregnet til 20,7 µg/m3 i referencesituationen i 2010, hvoraf trafikkens samlede bidrag er 0,7 µg/m3, idet det regionale bidrag er 20 µg/m3. Beregninger for H.C. Ørsted Instituttet i København viser en reduktion på 0,047 µg/m3 svarende til 6 % i forhold til trafikkens bidrag som følge af fremskyndelse af partikelfiltre, men kun 0,2 % i forhold til koncentrationen i bybaggrund. Den største reduktion er 0,075 µg/m3 svarende til 10 % af trafikbidraget, og omkring 0,4 % i forhold til koncentrationen i bybaggrund. De størst reduktioner forekommer i Københavnsområdet, langs store transportkorridorer, og reduktionerne er endnu mindre uden for København.
Reduktionerne i PM2.5 koncentrationen i bybaggrund er således marginale som følge af partikelscenariet. Ændringerne er så små, at det ikke vil være muligt at måle forskellen i bybaggrund, idet målingerne ikke vil kunne gennemføres med en tilstrækkelig præcision til at detekterer forskellen, samt indflydelse fra andre ændringer f.eks. trafikken.
Ændringen i befolkningseksponeringen som følge af fremskyndelse af partikelfiltre på lette køretøjer afhænger af ændringen i PM2.5 koncentrationen og befolkningstætheden. Da der er sammenfald mellem høj befolkningstæthed og høj PM2.5 koncentration i de tætte byområder er det også her, at de største ændringer i befolkningseksponeringen forekommer.
Tidligere undersøgelser har ikke vurderet effekten af partikelfiltre på lette køretøjer, men har kun set på effekten af partikelfiltre på tung trafik. Det gælder dels en undersøgelse af effekten af partikelfiltre på alle lastbiler for den foreslåede miljøzone i København, samt et generelt krav om partikelfiltre på lastbiler og busser i hele Danmark. Resultatet af fremskyndelse af filtre på lette køretøjer er derfor relateret til resultaterne fra disse undersøgelser.
Miljøzonescenariet forudsatte, at de 3,9 % af trafikken, som var lastbiler, i fremtiden skulle have partikelfiltre. For busser blev det forudsat, at disse var gasbusser eller allerede havde partikelfiltre.
Reduktionen i den direkte PM2.5 emission blev estimeret til 27 %, hvilket er væsentligt højere end de 12 %, som er en følge af fremskyndelse af filtre på lette køretøjer. Den samlede reduktion for både udstødning og ikke-udstødning var 22 % for miljøzonescenariet mod 9 % ved fremskyndelse af filtre på lette køretøjer. Grunden til at der opnås en større reduktion i miljøzonescenariet skyldes, at lastbiler har meget høje emissionsfaktorer i forhold til lette køretøjer, at alle lastbiler var omfattet af partikelfilterkrav, og at scenariet med partikelfiltre på lette køretøjer kun omfatter en mindre del af de lette køretøjer.
Miljøzonescenariet ville inden for selve zonen give en reduktion i koncentrationen på op til 0,35 µg/m3 svarende til op til 1,9 % reduktion af PM2.5 koncentrationen i bybaggrund. Den største ændring i scenariet med fremskyndelse af filtre på lette køretøjer er 0,075 µg/m3 svarende til op til 0,4 % reduktion af PM2.5 koncentrationen i bybaggrund. Miljøzonescenariet er beregnet for 2003 og fremskyndelsesscenariet for 2010, og potentialet for reduktion af partikelemissionen er derfor forskelligt, da trafikkens emission er faldende. Endvidere er forudsætningerne for det regionale niveau heller ikke helt ens i de to scenarier, hvilket påvirker de procentvise ændringer, når disse relateres til forskellige niveauer. Samlet set opnås en væsentlig større effekt af miljøzonescenariet med partikelfiltre på alle lastbiler i forhold til fremskyndelsesscenariet med partikelfiltre på nogle person- og varebiler.
Færdselsstyrelsen har tidligere gennemført en vurdering af luftkvaliteten i et scenarium, hvor alle tunge køretøjer i Danmark fik montering partikelfiltre. Denne konsekvensvurdering omfattede kun PM10, og er derfor ikke direkte sammenlignelig med PM2.5, idet ikke-udstødningsdelen er større for PM10 end for PM2.5. Beregningerne blev gennemført for en emissionssituation, som svarer til 1999-2000.
I det centrale København blev det beregnet at trafikkens bidrag til PM10 i bybaggrunden var omkring 1 µg/m3. I nærværende rapport er bidraget beregnet til 0,74 µg/m3 for PM2.5. Det er forventeligt, at bidraget skal være mindre for PM2.5 end for PM10, da der er en mindre del af ikke-udstødning med i PM2.5 end i PM10. For det andet, er beregningsåret 2010, hvilket også vil betyde, at den direkte emission er mindre end for situationen i 1999-2000.
Reduktionen i PM10 koncentrationen blev beregnet til 0,37 µg/m3 i det centrale København, som følge af at montere partikelfiltre på samtlige tunge køretøjer. Dette svarer til en reduktion på knap 2 % i forhold til bybaggrundsforureningen. Den største ændring i scenariet med fremskyndelse af filtre på lette køretøjer er 0,075 µg/m3 svarende til op til 0,4 % reduktion af PM2.5 koncentrationen i bybaggrund i København. Grunden til at reduktionen er væsentlig mindre i forhold til et scenarium med filtre på den samtlige tunge trafik er, at fremskyndelsesscenariet kun omfatter filtre på en mindre del af de lette køretøjer. Endvidere er fremskyndelsesscenariet beregnet for 2010, hvor potentialet for reduktion af partikelemissionen er mindre, da trafikkens emission er faldende. Endvidere er forudsætningerne for det regionale niveau heller ikke helt ens, hvilket påvirker de procentvise sammenligninger.
Miljøvurderingen er afgrænset til kun at vurdere konsekvenserne for PM2.5 i bybaggrund, idet der foreligger metoder til at foretage samfundsøkonomiske analyser på baggrund af denne indikator. Dette skyldes, at der eksisterer dosis-respons sammenhænge relateret til PM2.5 for sammenhængen mellem eksponering og sundhedseffekter. Det er imidlertid problematisk, at der kun eksisterer operationelle sammenhænge for ganske få parametre, da andre indikatorer også kunne være relevante.
Man ved ikke med sikkerhed, hvad der gør partikler sundhedsskadelige. Der mangler i den forbindelse viden om hvor farlige de forskellige størrelsesfraktioner er, og hvilken betydning den kemiske sammensætning har. Der mangler ligeledes viden om hvor farlige partikler fra forskellige kilder er f.eks. trafik, brændefyring, sekundært dannede partikler i atmosfæren mv.
PM2.5 er derfor en meget sammensat indikator. I forbindelse med partikelfiltre reduceres trafikkens sodpartikler. Metoden forudsætter derfor, at de dosis-respons sammenhænge, som er fundet for PM2.5 også gælder for sodpartikler.
Det har ikke været muligt inden for projektets rammer at foretage en bredere miljøvurdering, som omfattede flere relevante parametre f.eks. ultrafine partikler (partikler under 0,1 mikrometer) eller PM10 (partikler under 10 mikrometer). Tidligere undersøgelser viser, at man kan forvente en langt større reduktion i antallet af partikler som følge af partikelfiltre, idet den regionale baggrund ikke er dominerende for antal partikler, som det er tilfældet med PM2.5 og PM10. Dette er bl.a. vist i forbindelse med vurdering af partikelfiltre på lastbiler i miljøzoner (Palmgren et al. 2005).
Reduktionerne i PM2.5 koncentrationen i bybaggrund er marginale som følge af partikelscenariet, og vil ikke være målbare i bybaggrund. De marginale ændringer ganges herefter med befolkningstætheden for at få et udtryk for befolkningseksponeringen. Ud fra ændringer i befolkningseksponeringen beregnes ændringen i sundhedseffekter på baggrund af sundhedsdata og dosis-respons sammenhænge. Herefter ganges enhedsomkostninger på for at bestemme benefits i den samfundsøkonomiske cost-benefit analyse. Benefits er således de sparede samfundsøkonomiske omkostninger ved at reducere sundhedseffekterne. I denne analyse adderes en masse små bidrag, som godt kan ende med at benefits er større en omkostningerne ved partikelfiltrene. Problemet er om disse marginale ændringer også i den fysiske verden vil føre til reduktion i sundhedseffekter. Forudsætningen er, at relationerne er lineære selv for små ændringer, hvilket ikke er sikkert.
Bybaggrund svarer til den luftkvalitet som er repræsentativ for situationer, hvor man ikke er tæt på trafikkilder f.eks. lige over tagniveau i en by, i en park eller baggård. Konsekvenserne på gadeniveau er således ikke søgt kvantificeret selvom om effekten her vil være større end for bybaggrund, fordi gadebidraget er væsentligt større end bybaggrundsbidraget.
Der er en vis usikkerhed på den samlede PM2.5 emissionen fra trafikken. Der er imidlertid større usikkerhed på fordelingen mellem de enkelte køretøjskategorier og fordelingen mellem bidragene for udstødning og ikke-udstødning. Dette betyder selvfølgelig også noget for usikkerheden, når effekten af partikelfiltre skal vurderes, som kun retter sig mod lette køretøjers udstødning.
Partikelfiltre skaber et lille modtryk, som teoretisk bør resultere i et lidt større brændstofsforbrug og dermed CO2 udledning, alt andet lige. Færdselsstyrelsen har tidligere vurderet dette til at være fra 0-2 %, men i praksis kan man ikke måle mellem køretøjer med og uden partikelfiltre, fordi der også er forskelle i motorstyringsstrategi mv. Dette bidrag vurderes derfor at være marginalt.
Afhængig af valget af teknologi for partikelfiltrene kunne man forestille sig at den direkte emission af NO2 ville øges. Dette er konstateret i forbindelse med visse typer af partikelfiltre på tunge køretøjer. En øget direkte emission af NO2 vil skabe større problemer med at overholde grænseværdier for NO2 i udeluften. Der forventes problemer med at overholde NO2 grænseværdierne på stærkt trafikerede gader i København i 2010 (Jensen et al. 2005). Den teknologi som i dag anvendes ved fabriksmonterede partikelfilter på person- og varebiler er imidlertid anderledes, og medfører ikke en øget direkte NO2 emission, som det kendes fra visse filterteknologier for tunge køretøjer.
Som det fremgår af ovenstående er der fortsat et stort behov for øget viden, som kan reducere usikkerheden i forbindelse med vurdering af effekten af forskellige tiltag overfor partikelforurening.
Hele rapporten i pdf-format (846 kB).
