Jensen, S.S., Ketzel, M., Nøjgaard, J. K. & Becker, T. 2011: Hvad er effekten af miljøzoner for luftkvaliteten? - Vurdering for København, Frederiksberg, Aarhus, Odense, og Aalborg. Slutrapport. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet 110 s. –Faglig rapport nr. 830. http://www.dmu.dk/Pub/FR830.pdf
Formålet med etableringen af en miljøzone er at forbedre sundheden for borgerne i de største byer ved at reducere luftforureningen med partikler. Der er endvidere en positiv sideeffekt i form af reduceret forurening med kvælstofdioxid (NO2).
Miljøzoneloven stiller krav om partikelfilter på lastbiler og busser, som kører i miljøzonen. Kravene gælder for lastbiler og busser, der er så gamle, at de pr. 1. september 2008 kun lever op til Euro 2 emissionsstandarden eller ældre standarder, og kravene blev skærpet yderligere pr. 1. juli 2010 til at omfatte Euro 3 emissionsstandarden.
Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune indførte miljøzoner den 1. september 2008, Aalborg Kommune den 1. februar 2009, Odense Kommune den 1. juli 2010 og Aarhus Kommune den 1. september 2010.
DMU under Aarhus Universitet har stået for at gennemføre evalueringen af miljøzonernes effekt på luftkvaliteten. Der er tidligere udgivet en Midtvejsrapport i 2010 (Jensen et al. 2010), som fokuserede på vurdering af miljøzonekravenes effekt på luftkvaliteten i København og på Frederiksberg, som var de første kommuner som implementerede miljøzonekravene. I nærværende slutrapport er effekterne for luftkvaliteten genvurderet i København og Frederiksberg på baggrund af opdaterede trafikinformationer og emissionsforudsætninger, og der er foretaget nye vurderinger for Aarhus, Odense og Aalborg.
Evaluering af effekterne af miljøzonerne for luftforureningen er primært baseret på modelberegninger, da det her er muligt at adskille effekten af miljøzonerne fra andre ændringer som fx den generelle reduktion i emissioner fra bilparken og ændringer i luftforureningen, som fx skyldes
ændringer i vind og vejr. Effektvurderingen er yderligere understøttet af analyse af målinger, hvor det dog metodisk er vanskeligere at isolere
effekten af miljøzoner.
Effektvurdering ud fra målinger på H.C. Andersens Boulevard
Der er foretaget en analyse af målinger af luftkvaliteten på H.C. Andersens Boulevard i København før og efter indførelse af miljøzonekravene baseret på omfattende målinger udført i Partikelprojektet med det formål at isolere effekten af miljøzonekravene ud fra analyse af målingerne. Ideen i analysen er at sammenholde en observeret reduktion i forskellen mellem gade- og bybaggrundskoncentrationer (gadebidraget) med en modelleret emissionsændring med OSPM’s emissionsmodul uden at indregne effekten af miljøzone. Hvis der observeres en større koncentrationsændring for gadebidraget end den beregnede emissionsændring vil dette være et tegn på en effekt af miljøzonekravene.
Miljøzonens påvirkning af bilparken ud fra analyse af nummerpladeinformationer koblet til motorregisteret
I forbindelse med Midtvejsrapporten for evaluering af miljøzonerne blev der opstillet antagelser om, hvordan bilparken for lastbiler og busser kunne tænkes at reagere på miljøzonekravene. Hvor mange tunge køretøjer får partikelfiltre og hvilke udskiftes til nyere emissionsnormer pga. miljøzonekravene er afgørende for de beregnede effekter for emissionen og luftkvaliteten. En af måderne hvorpå disse antagelser kan testes er gennem nummerpladeregistrering og kobling til motorregisteret. Der er gennemført videoregistrering af nummerplader på Åboulevard i København i sammenhængende perioder i 2008/09 (3 måneder) og 2010/11 (2 måneder), og disse nummerpladedata er koblet til motorregisteret. Motorregisteret indeholder oplysninger, som gør det muligt at bestemme emissionsklassen (Euronormen) for de enkelte køretøjer. Hovedformålet med nummerpladeregistrering og kobling til motorregisteret er at foretage en evaluering af de antagelser, som DMU må gøre for at kunne beregne effekten af miljøzonerne for luftkvaliteten.
Evaluering af modelberegninger i forhold til målinger
Der er foretaget modelberegninger i miljøzonebyerne for 4 bybaggrundsstationer og 5 gadestationer for 2010 for sammenligning med de tilsvarende målinger fra luftovervågningsprogrammet (NOVANA). Formålet er at kunne beskrive afvigelser mellem målte og beregnede koncentrationer for at belyse usikkerheden på de efterfølgende modelberegninger på udvalgte gader i miljøzonebyerne.
Beregningernes følsomhed ved forskellige antagelser om input
Der er endvidere gennemført en analyse af modelresultater for NO2 under forskellige forudsætninger for H.C. Andersens Boulevard i 2015 for at belyse følsomheden af resultaterne ved forskellige antagelser om inputdata.
Effektvurdering på udvalgte gader i miljøzonebyerne
Der er foretaget en effektvurdering af miljøzonekravene for luftkvaliteten ud fra modelberegninger for 138 trafikerede gader i København og på Frederiksberg, 55 gader i Aarhus, 40 gader i Odense, og 31 gader i Aalborg. Koncentrationsberegninger er gennemført uden og med miljøzonekravene i 2010, 2015 og 2020.
Modelsystem til luftkvalitetsberegninger
Luftkvalitetsberegninger foregår med et koblet modelsystem bestående af en regional langtransportmodel (DEHM), en bybaggrundsmodel (UBM) og en gadeluftkvalitetsmodel (OSPM) og tilhørende meteorologi- og emissionsdata. AirGIS systemet er blevet brugt til automatisk at generere gadegeometri og trafikinput til OSPM modellen ud fra digitale kort og muliggør derfor effektiv beregning for mange lokaliteter.
Der anvendes modellerede meteorologiske data fra den meteorologiske model MM5, og emissionsdata til DEHM modellen er baseret på en række europæiske og globale emissionsopgørelser.
Emissioner til UBM modellen er baseret på en ny emissionsdatabase (SPREAD), som DMU har udviklet, og som foretager en geografisk fordeling af nationale emissioner på et 1km x 1km gitternet. Denne database indeholder emissioner fra alle kilder (trafik, industri, energi mv.), hvor tidligere vurderinger alene var baseret på trafikkilder.
Trafikkens emissioner på gadeniveau bestemmes med OSPM’s emissionsmodul, som er baseret på EU COPERT 4 emissionsmodel, som kræver information om bilparken og dens fordeling på køretøjskategorier, brændstoftype og emissionsnormer. Den seneste revision af COPERT 4 er implementeret, og den indeholder en yderligere underopdeling af emissionsklasserne i vægtstørrelser for busser og lastbiler i forhold til den tidligere udgave.
Via kommunerne er der indsamlet opdaterede trafikdata for København og Frederiksberg og nye trafikdata for Aarhus, Odense og Aalborg. Trafikdata omfatter årsdøgntrafik (ÅDT), køretøjsfordeling (person-, vare- og lastbiler samt busser) og rejsehastigheder.
Effektvurdering ud fra målinger på H.C. Andersens Boulevard
I analysen af målinger er reduktionen i EC (elementært kulstof), benzo(a)pyren (PAH), PM2.5, N (antal partikler), NOx, CO, benzen og toluen beregnet ved regressionsanalyse ud fra et lineært fit over en treårig periode fra 2008 - 2010.
Effektvurdering af miljøzonen er en måleteknisk vanskelig opgave, hvor små koncentrationsændringer skal vurderes over en relativ kort tidsperiode på 3 år, der påvirkes af andre parametre, herunder meteorologi, usikkerheden ved målinger og dataanalyse samt en generel reduktion i emissionerne som følge af en løbende udskiftning af bilparken. Indførelsen af miljøzonen vurderes under disse forbehold at have reduceret PM2.5 gadebidraget på H.C. Andersens Boulevard med omkring 0,7 mg/m3 i perioden 02.01.2008 – 15.12.2010. Dette skal sammenholdes med en gadekoncentration på omkring 14,3 µg/m3 og et gadebidrag på 5,8 µg/m3 svarende til begyndelsen af 2008. Reduktionen ud fra analysen af måledata er således omkring 5% i forhold til gadekoncentrationen og omkring 12% i forhold til gadebidraget. PM2.5 er her målt med TEOM metoden og gadekoncentrationen er derfor omkring 30% lavere end den sande koncentration. Ses reduktionen i forhold til den sande gadekoncentration af PM2.5 svarer reduktionen til omkring 4%. Reduktionen for PM2.5 understøttes yderligere af, at der også ses reduktioner på de beslægtede målte parametre EC, PAH og partikelantal. Som vi senere skal se understøttes den observerede reduktion også af, at modelberegninger viser reduktion i partikelkoncentrationen som følge af miljøzonereglerne.
Miljøzonens påvirkning af bilparken ud fra analyse af nummerpladeinformationer koblet til motorregisteret
I forbindelse med modellering af effekten af miljøzoner er det særligt bilparkens fordeling på emissionsklasser, der har interesse, og hvorvidt et køretøj har eftermonteret et partikelfilter. Motorregisteret kan indeholde disse oplysninger, men de er ikke konsekvent registreret. Eksempelvis er emissionsklassen kun registreret i 2% af tilfældene for alle køretøjer, som dækker over 5% for person- og varebiler men omkring 65% for busser og 97% for lastbiler. Inddeling af de registrerede køretøjer er derfor foretaget ud fra køretøjets indregistreringsdato og emissionsnormernes ikrafttrædelsesdatoer.
Analyser af de registreringer, hvor emissionsklassen var registreret i motorregisteret viser, at i de fleste tilfælde matcher indregistreringsdato med den forudsatte Euronorm, men det er også tydeligt, at der er en del registreringer, hvor indregistreringsdatoen er før den lovpligtige Euronorms ikrafttrædelse. Dette svarer til at en ny emissionsnorm sælges før den bliver lovpligtig. Det er ikke muligt ud fra de foreliggende data at indregne denne effekt i beskrivelsen af bilparken.
I forbindelse med miljøzoneloven blev der opstillet antagelser om hvordan bilparken for den tunge trafik kunne tænkes at reagere på miljøzonekravene. Disse antagelser blev anvendt i Midtvejsrapporten for evaluering af miljøzonerne. Antagelserne er nu blevet testet gennem analyse af nummerpladedata. For busserne var antagelsen at alle Euro 3 busser og 50% af Euro 2 busser ville få eftermonteret partikelfiltre, og øvrige busser ville blive erstattet af nyere busser (Euro 5 eller nyere). Det blev antaget, at alle Euro 3 lastbiler ville få eftermonteret partikelfilter, og ældre lastbiler ville blive erstattet af nyere lastbiler (Euro 5 eller nyere). Nummerpladeanalysen bekræfter i store træk de generelle tendenser og størrelsesforhold for udvikling i bilparken, som blev opstillet for implementering af miljøzonen og dens betydning for fordelingen af euroklasser for tunge køretøjer.
På baggrund af erfaringer med nummerpladedata og kobling til motorregisteret er der opnået ny viden om aldersfordeling for både tunge køretøjer, der er omfattet af miljøzoneregler, og for person- og varebiler. På den baggrund er der opstillet nye forudsætninger for, hvordan miljøzonekravene påvirker hele bilparken for hhv. 2010, 2015 og 2020. Disse forudsætninger anvendes i de reviderede beregninger af effekten af miljøzonekravenes betydning for luftkvaliteten.
Erfaringerne med videoregistrering af nummerplader og kobling til motorregisteret viser et stærkt potentiale for denne metode til forbedring af grundlaget for bestemmelse af trafikkens emissionsforhold. Metoden kunne blive endnu bedre, hvis oplysninger om fx emissionsklasse og eftermontering af partikelfiltre var mere komplette i motorregisteret.
Evaluering af modelberegninger i forhold til målinger
Der er foretaget en sammenligning af modelberegninger og målinger på gade- og bybaggrundsstationer i 2010 i miljøzonebyerne for at belyse usikkerheden på det anvendte modelsystem og inputdata.
Sammenligningen viser, at der er god overensstemmelse mellem målte og beregnede niveauer for PM2.5 og PM10 i regional baggrund (efter opskalering af undervurderede niveauer), og bybaggrundsniveauerne ligger inden for minus 4% til plus 10%, hvis der ses bort fra Aalborg, hvor bybaggrundsstationen formodes at være påvirket af byggeri ved havnefronten. Gadekoncentrationerne af PM2.5 og PM10 ligger inden for minus 7% til plus 11%, hvis der igen ses bort fra Aalborg.
Sammenligningen for NO2 viser, at beregnede bybaggrunds-koncentrationer ligger inden for -21% til 19% af målingerne på bybaggrundsstationerne i miljøzonebyerne med et gennemsnit tæt på nul. Beregninger af gadekoncentrationer afviger med -16% til 12% for gadestationerne i miljøzonebyerne, hvor der her er en mere systematisk undervurdering af modelsystemet, idet fire ud af fem gader har undervurdering af NO2. Det er derfor mere sandsynligt, at modelsystemet vil undervurdere NO2 koncentrationerne end overestimere. Der ses endvidere en systematisk undervurdering af NOx, som igen kunne tyde på at trafikemissionerne er undervurderet.
Beregningernes følsomhed ved forskellige antagelser om input
Der er gennemført en analyse af modelresultater under forskellige forudsætninger for H.C. Andersens Boulevard i 2015 for at belyse følsomheden af resultaterne ved forskellige antagelser om inputdata. På H.C. Andersens Boulevard er der en fast målestation. Analysen bygger på beregninger, som er gennemført inden for de sidste par år i forskellige sammenhænge.
For NO2 viser beregningerne et spænd fra lige over 40 µg/m3 til lige over 46 µg/m3 afhængig af forudsætningerne. Den seneste vurdering af NO2 koncentrationen i 2015 på H.C. Andersens Boulevard er 40,45 µg/m3 dvs. lige under grænseværdien. En overskridelse registreres, når koncentrationen overskrider 40,5 µg/m3. Denne vurdering indeholder de seneste forudsætninger, som DMU vurderer som de mest sandsynlige ud fra det eksisterende videngrundlag.
Modelberegninger for udvalgte gader i miljøzonebyerne
Effekten af miljøzonekravene for partikelemissionen er særskilt vurderet for H.C. Andersens Boulevard i 2010, 2015 og 2020. Partikeludstødningen fra den tunge trafik reduceres i 2010 med 60% som en kombinationseffekt af miljøzonekravene i 2010 og generelle miljøkrav til busser i København. Reduktionen er omtrent ligeligt fordelt på lastbiler og busser. Reduktionen for busser er ikke kun styret af miljøzonekrav, da der i udbud af busdrift i København generelt stilles minimumskrav til emissionsstandarder og yderligere incitamenter til at benytte nyere emissionsstandarder. En del af den forbedring af luftkvaliteten, som er beregnet, ville således være opnået alligevel som følge af miljøkrav i forbindelse med busdrift. Det er imidlertid ikke muligt ud fra det foreliggende grundlag at adskille effekten af miljøzoner og miljøkrav til busser.
Reduktionen i partikelemissionen er et resultat af, at nogle Euro 3 og ældre køretøjer får partikelfilter og at nogle bliver udskiftet til nyere Euro 5 køretøjer, som også har lavere partikelemission. Reduktionen i udstødningen er 16% i forhold til udstødningen fra alle køretøjskategorier for H.C. Andersens Boulevard i 2010. Den samlede reduktion i emissionen af PM10 (udstødning og ikke-udstødning) og for PM2.5 (udstødning og ikke-udstødning) er hhv. 4% og 8%. Reduktionen er mindre for PM10 end for PM2.5, fordi udstødningsdelen udgør en mindre del af den samlede emission (udstødning og ikke-udstødning). Ikke-udstødning omfatter vej-, dæk- og bremseslid og ophvirvling af dette støv. Reduktionerne er noget mindre end i Midtvejsrapporten, da der er forskellige antagelser om bilpark, emissionsfaktorer og trafikdata.
Den gennemsnitlige effekt for luftkvaliteten af PM2.5 og PM10 er omkring 0,2 µg/m3 for alle gaderne i alle miljøzonebyerne i 2010, og den maksimale effekt er op til 0,7 µg/m3. Dette svarer til en gennemsnitlig reduktion i gadekoncentrationen af PM2.5 på 1,5% og på 1% for PM10. Grunden til, at reduktionen er lidt større for PM2.5 end for PM10, er at ikke-udstødning udgør en mindre del af den samlede partikelemission for PM2.5 i forhold til PM10. Grunden til, at den procentvise reduktion i gadekoncentrationen er mindre end den procentvise reduktion i partikelemissionen er, at der er et stort regionalt koncentrationsbidrag til partikelkoncentrationen i byerne. Ovenstående effekter er mindre end estimeret i Midtvejsrapporten. Det skyldes, at antagelserne i Midtvejsrapporten havde relativt flere ældre køretøjer og højere emissionsfaktorer end i de opdaterede forudsætninger, og at der også er ændringer i antagelserne om bilparkens sammensætning samt i trafikken. Den gennemsnitlige effekt i 2015 er kun omkring 0,1 µg/m3 og endnu mindre i 2020.
Selvom miljøzonekravene ikke er målrettet reduktion af NOx emission har de alligevel en reducerende effekt for NOx emissionen. For H.C. Andersens Boulevard reduceres NOx emissionen med omkring 17% for mindre lastbiler (32t) og 8% for store lastbiler (>32t) samt 40% for busser som følge af miljøzonekravene i 2010 pga. skift fra ældre til nyere tunge køretøjer (lastbiler og busser). Samlet reduceres NOx emissionen med 25% for de tunge køretøjer. Den samlede reduktion i NOx emissionen er 8% for alle køretøjsgrupper under ét. Dette er lidt lavere end skønnet i Midtvejsrapporten. Reduktionen på 40% i NOx emissionen for busser er ikke kun styret af miljøzonekrav, men også af udbudskrav til busdrift, som beskrevet ovenfor.
Gader med målestationer indgår som en del af de udvalgte gader i miljøzonebyerne. Den beregnede reduktion i NO2 koncentrationen er omkring 1 µg/m3 for H.C. Andersens Boulevard og Jagtvej i København, 4 µg/m3 for Banegårdsvej i Aarhus, 2 µg/m3 for Albanigade i Odense, og 3 µg/m3 for Vesterbro i Aalborg. Den procentvise effekt af miljøzonerne i 2010 er reduktioner på hhv. 4% for HCAB og 3% for Jagtvej i København, 11% for Banegårdsvej i Aarhus, 4% for Albanigade i Odense og 7% for Vesterbro i Aalborg. Forskellene skyldes primært forskellige andele af tung trafik, som er den del af trafikken, der påvirkes af miljøzonereglerne. Forskellene mellem uden og med miljøzone mindskes i 2015 til 1-2 µg/m3 og er tæt på nul i 2020.
Miljøzonens effekt svarer til at fremskynde Euronormer til ikrafttræden nogle år tidligere end ellers. Effekten af miljøzonen ebber derfor ud med årene. Der er stadigvæk en mindre effekt af miljøzonen i 2015, men i 2020 er der kun marginal forskel på situationen uden miljøzone og situationen med miljøzone.
Der er foretaget en effektvurdering af miljøzonekravene for luftkvaliteten ud fra modelberegninger for 138 trafikerede gader i København og på Frederiksberg, 55 gader i Aarhus, 40 gader i Odense og 31 gader i Aalborg for partikler (PM2.5 og PM10) og NO2.
Effekten af miljøzonerne er opsummeret i Tabel 1 (se rapporten side 14) for NO2. I København reducerer miljøzonen antallet af overskridelser af NO2 grænseværdien fra 47 til 29 overskridelser i 2010 ud af de 138 udvalgte gader. I Aarhus reduceres antallet af overskridelser fra 20 til 11 ud af de 55 udvalgte gader og i Odense fra 1 til 0 overskridelser ud af 40 udvalgte gader, mens der ikke er overskridelser i Aalborg. Samlet bliver antallet af overskridelser reduceret fra 68 til 40 i 2010 ud af de i alt 264 gadestrækninger i miljøzonebyerne.
I 2015 reducerer miljøzonen antallet af overskridelser fra 8 til 6 overskridelser i København og fra 2 til 0 i Aarhus, mens Odense og Aalborg ikke har overskridelser. Disse beregninger inkluderer miljøzonekravene og nye krav om grønne taxier. Der er ingen overskridelser i 2020.
Estimering af antallet af overskridelser er behæftet med en betydelig usikkerhed pga. usikkerhed i modelsystem og inputdata.
I forhold til Midtvejsrapporten beregnes der færre overskridelser i 2010 og 2015, da opdatering af bilpark og emissionsdatabasen samt antagelser om konstant trafik giver lidt lavere emission.
Der er ikke beregnet overskridelser af grænseværdierne for PM2.5 (25 µg/m3 i 2015) og PM10 (40 µg/m3 i 2005), se Tabel 2 (se rapporten side 15).
