Olesen, H.R., Ellermann, T., Christensen, J.H. 2011: Vurdering af effekten af alternative reguleringer af svovlindholdet i skibsbrændstof. Danmarks Miljøundersøgleser, Aarhus Universitet. 42 s. - Faglig rapport fra DMU nr. 818.
På foranledning af Miljøstyrelsen gennemførte Danmarks Miljøundersøgelser ved Aarhus Universitet i 2009 en undersøgelse, hvor skibsfartens bidrag til luftforurening i Danmark blev belyst (Olesen et al., 2009). Undersøgelsen omfattede bl.a. en vurdering af betydningen af luftforureningen fra skibe i de tre år 2007, 2011 og 2020. Beregningerne for 2007 tog udgangspunkt i aktuelle data, mens de for 2011 og 2020 var baseret på sandsynlige scenarier for udviklingen af emissioner fra skibe og fra landbaserede kilder.
Nærværende studie udbygger det forudgående hvad angår nogle specifikke problemstillinger. Det tager udgangspunkt i de samme data og beregningsforudsætninger. Dog er det betragtede område udvidet fra at omfatte Danmark og nærmeste omegn til at omfatte Skandinavien, men med størst detaljeringsgrad for området omkring Danmark.
I undersøgelsen betragtes flere varianter af emissionsudviklingen for skibe for årene mellem 2011 og 2020. Hvad angår landbaserede kilder benyttes et enkelt sæt af forudsætninger for emissionsudviklingen, nemlig det samme som i den tidligere undersøgelse. Om landbaserede kilder er det således antaget at nye og reducerede emissionslofter vil være gældende i EU i 2020. Forhandlingerne om ny emissionslofter er forsinket, og det er p.t. uvist, hvor store de fremtidige reduktioner faktisk bliver. Dette er dog ikke kritisk for formålet med nærværende studie, som er at undersøge effekten af visse variationer i emissioner fra skibe.
Nordsøen og Østersøen har status som SECA-områder (Sulphur Emission Control Area). Det indebærer at indholdet af svovl i skibsbrændstof, der benyttes i disse farvande, skal reduceres trinvis over tid i henhold til et sæt regler vedtaget i den internationale søfartsorganisation, IMO. I 2011 er den maximalt tilladte svovlprocent i tung fuel olie 1%, mens procentsatsen i 2020 er nede på 0,1%. Rederierne har dog mulighed for at gennemføre alternative tiltag (røggasrensning) i stedet for svovlreduktion i brændstoffet, såfremt de giver tilsvarende effekt.
Nærværende undersøgelse er iværksat på foranledning af Danmarks Rederiforening, der har ønsket at få belyst virkningen mht. luftforurening for forskellige tidsmæssige profiler for udviklingen af svovlprocenten i skibsbrændstof. Studiet sammenligner forskellige mulige veje i overgangen fra det nuværende niveau på maksimalt 1% svovl i tung fuel olie til maksimalt 0,1% i 2020. Alle profiler har samme start- og slutværdier for svovlindhold i henholdsvis 2011 og 2020, men de adskiller sig i den mellemliggende periode. Følgende profiler betragtes:
Med udgangspunkt i emissionsopgørelser udarbejdet for det tidligere projekt, men modificeret så de afspejler de ovennævnte profiler, er der gennemført atmosfæriske spredningsberegninger med modellen DEHM, der beskriver transport, kemiske og fysiske processer og spredning af luftforurening. DEHM er i stand til at beregne koncentrationer i luften af en lang række stoffer.
Svovlindholdet i skibsbrændstof har betydning for luftforurening med svovldioxid (SO2) og fine partikler (PM2.5). Derfor er virkningen af de forskellige profiler for svovlregulering belyst på grundlag af værdier for koncentrationer i luften af stofferne svovldioxid (SO2) og fine partikler (PM2.5). Alvorlige negative helbredseffekter er især knyttet til forureningen med fine partikler, som derfor er af særlig interesse.
I studier af helbredseffekter er det en almindeligt udbredt omend grov antagelse, at effekter, såsom antallet af tabte leveår, varierer proportionalt med koncentrationen af PM2.5. Det ligger uden for rammerne af nærværende undersøgelse at gennemføre komplette beregninger af helbredseffekten hidrørende fra skibstrafik. Derimod kan man få et relativt mål for helbredseffekten af de forskellige profiler på et bestemt geografisk sted ved at sammenligne middelværdier af PM2.5-koncentrationer for de respektive profiler.
Som baggrund for at forstå resultaterne skal det understreges, at man sondrer mellem forskellige typer fine partikler. Primære partikler forefindes som partikler umiddelbart efter, at de har forladt kilden; udledningen af primære partikler mindskes noget, hvis svovlprocenten i brændstoffet nedsættes. Sekundære partikler er derimod partikler, der ikke er "født" som partikler, men som er dannet ved omdannelse af gasarter – typisk mange timer efter at forureningen er sendt ud i atmosfæren. Således vil det svovldioxid, der udsendes fra skibe, efter nogen tids forløb give anledning til dannelse af fine partikler. Men dannelsen af sekundære partikler er en kompliceret proces, og der er mange andre stoffer end svovldioxid, der også kan give anledning til dannelse af partikler. Derfor slår en kraftig reduktion i svovludsendelsen ikke nødvendigvis særlig kraftigt igennem på partikeldannelsen, og det er nødvendigt med ret omfattende beregninger som de foreliggende – der tager hensyn til både primære og sekundære partikler – for at vurdere effekten af nedsat svovlindhold i brændstoffet.
Modelmæssigt kan man med de nuværende modeller kun beskrive en del af de partikler, man finder i atmosfæren. For at tydeliggøre dette benyttes her en særskilt betegnelse for den del af de fine partikler, der kan modelleres, nemlig mPM2.5. mPM2.5 inkluderer de primære partikler og sekundære uorganiske forbindelser. Derimod kan man ikke modelmæssigt beskrive de partikler, der er sekundært dannet ud fra organiske forbindelse, og som f.eks. kan hidrøre fra gasarter udsendt af vegetation.
Resultaterne af beregningerne for de forskellige profiler kan sammenfattes som følger.
Vurderet på grundlag af middelværdier over ti-års perioden 2011-2020 resulterer de to profiler for svovlregulering Basisprofilen og den Balancerede profil i næsten identiske koncentrationer for alle de betragtede stoffer. Den væsentligste forskel er den tidslige udvikling, hvor den Balancerede profil medfører trinvis reduktioner af koncentrationerne i 2012 og 2018, mens Basisprofilen udløser en enkelt større reduktion i 2015.
Udsættelsesprofilen resulterer i ti-års koncentrationsmiddelværdier, der er en smule højere end værdierne fra Basisprofilen og fra den Balancerede profil. Udsættelsesprofilen indebærer at svovlindholdet bliver reduceret til 0,5% i 2015, mens den fulde reduktion til 0,1% udsættes til 2020. I København er virkningen af Udsættelsesprofilen at koncentrationsniveauet af fine partikler (mPM2.5) er 0,04 mg/m3 højere end for Basisprofilen. Denne forskel udgør ca. 6% af bidraget fra skibstrafik eller 0,8% af bidraget fra alle kilder. Det skal bemærkes at vi her betragter forureningsniveauet i den københavnske "bybaggrund", dvs. lidt væk fra trafikerede gader. I trafikerede gader er skibenes andel mindre.
Den Blandede profil indebærer, at 29 udvalgte skibsruter følger Udsættelsesprofilen, mens al øvrig skibsfart følger de vedtagne regler (Basisprofilen). De pågældende skibsruter er udpeget af Danmarks Rederiforening og angivet i Appendix A. Middelkoncentrationerne for perioden 2011-2020 ligger mellem værdierne fra Udsættelsesprofilen og Basisprofilen. I sammenligning med det totale forureningsniveau er forskellene mellem Basisprofilen og den Blandede profil små, men lokalt kan man skelne effekter på koncentrationerne som skyldes bestemte skibsruter. For eksempel er det tilfældet i området mellem Rødby og Puttgarden.
Generelt er forskellen mellem profilerne mest udtalt for koncentrationer af SO2, mens den er mindre udtalt for primær PM2.5 og mindst for mPM2.5. Det skyldes, at SO2 er totalt afhængig af brændstoffets svovlindhold og at skibstrafik er en af de største kilder til SO2. Dannelsen af primære partikler afhænger også af svovlindholdet, men i mindre grad, mens skibstrafikkens bidrag til mPM2.5 ikke alene er forårsaget af emissioner af svovlforbindelser, men også af kvælstofoxider (NOX). Derfor medfører ændringer i brændstoffets svovlindhold kun beskedne ændringer i koncentrationerne af mPM2.5.
Den andel af forureningsniveauet som skibe er ansvarlige for, er generelt højere for SO2 end for partikler. Som eksempel kan tages København i perioden 2011-2020, hvor 19% af de totale koncentrationer af SO2 kan tilskrives skibstrafik, mens det gælder omkring 13% hvad angår mPM2.5, og kun 3% af primær PM2.5. Disse tal gælder middelværdien over perioden 2011-2020.
Den mest udtalte forskel mellem profilerne optræder for SO2 i områder med megen skibstrafik. Disse forskelle skal dog ses i lyset af de lave koncentrationer, der beregnes for SO2. Således er skibsfartens bidrag til niveauet af SO2 i København som gennemsnit for perioden 2011-2020 omkring 0,1 mg/m3, hvilket er mindre end 0,1% af EU grænseværdien for døgnkoncentrationer (125 mg/m3). Selv om midlingstiderne ikke er sammenlignelige, illustrerer dette at forureningsniveauet for SO2 er ganske lavt.
Undersøgelsen viser at forskellene mellem profilernes virkning er langt mere markante for nogle lokaliteter end for andre. For de betragtede byer ses de største forskelle for kystbyer med intens skibstrafik. De største variationer med hensyn til helbredseffekter som følge af de forskellige scenarier optræder derfor i større havnebyer med høj tæthed af skibstrafik så som København og Göteborg.
Full report in PDF-format (6,66 MB)
