Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 154: Kortlægning af luftkvalitet langs motor- og landeveje i Danmark

Jensen, S.S., Im, U., Ketzel, M. Løfstrøm, P. & Brandt, J. 2015. Kortlægning af luftkvalitet langs motor- og landeveje i Danmark. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 41 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 154. http://dce2.au.dk/pub/SR154.pdf 

Sammenfatning

Baggrund og formål

I 2014-2015 har Vejdirektoratet med OML-Highway modellen kortlagt luftkvaliteten langs statelige motor- og landeveje i hele Danmark. Det er første gang, at der skabes et nationalt datasæt af modellerede luftkvalitetsdata langs hele statsvejnettet. Denne rapport beskriver resultaterne af kortlægningen og den anvendte metode og datagrundlaget.

Vejdirektoratet har finansieret udvikling og anvendelse af beregningsprogrammet OML-Highway, som er et GIS-baseret værktøj til beregning af luftkvalitet langs veje i åbent terræn.

Den landsdækkende luftkvalitetskortlægning vil kunne bruges af vejmyndigheder som et screeningsværktøj i forbindelse med kommende VVM-undersøgelser af vejprojekter og være en kilde til information om luftkvalitet for borgere. Luftkvalitetskortlægningen vil i løbet af 2015 blive lagt ind på Vejdirektoratets hjemmeside, således at alle kan tilgå luftkvalitetskortet.

Luftkvalitetskortet viser udvalgte luftforurenende stoffer relateret til sundhedseffekter. Det er beregnede årsmiddelkoncentrationer i 2012 af NO2 (kvælstofdioxid) og massen af luftbårne partikler angivet ved PM10 og PM2.5, som er henholdsvis den samlede masse af partikler med en diameter under 10 og 2,5 mikrometer. Beregningerne er gennemført for beregningspunkter i forskellige afstande fra vejen ud til 1000 m, hvorefter bidraget fra vejen er marginalt.

Undersøgelsen

OML-Highway modellen kræver information om vejnettet med trafikdata, baggrundskoncentrationer, meteorologi samt beregningspunkter.

OML-Highway har et eksisterende værktøj til generering af beregningspunkter langs vejnettet, hvor brugeren kan definere afstande mellem beregningspunkter vinkelret på vejstrækningen, og med hvilken afstand beregningspunkter skal dannes langs vejstrækningen. For at forbedre visualiseringen af resultaterne er der udviklet et supplerende værktøj, som kan visualisere resultaterne som sammenhængende bufferzoner, hvilket det tyske firma Lohmeyer har stået for.

Vejnettet er baseret på vejman.dk, som omfatter alle statsveje. Som noget nyt er der anvendt GPS baseret rejsehastighedsdata fra SpeedMap fra Vejdirektoratet (http://speedmap.dk/portal). SpeedMap ligger på Navteq vejnettet ligesom Landstrafikmodellen, som har en anden datamodel og segmentering end vejman.dk. Det har derfor været nødvendigt at udvikle et udtræksprogram, som knytter rejsehastigheder fra SpeedMap til vejman.dk, hvilket firmaet Hermes Traffic Intelligence har stået for.

Der ses bort fra indflydelse af støjskærme, støjvolde, og dæmninger og broer, da det er vanskeligt at knytte disse data til vejnettet på en måde, så det kan beregnes med OML-Highway, og fordi indflydelsen på luftkvaliteten er begrænset.

Baggrundskoncentrationer er beregnet med den regionale model Danish Eulerian Hemispheric Model (DEHM) og bybaggrundsmodellen Urban Background Model (UBM) med tilhørende emissions- og meteorologidata for alle 1x1 km2 gitterceller i Danmark, hvor der er beregningspunkter langs vejnettet. For Danmark er emissioner baseret på emissionsmodellen SPREAD, som har emissioner for hele Danmark fra alle kilder på 1x1 km2 gitterceller. Modeller og data er udviklet af AU/DCE.

Beregningerne er gennemført på følgende måde. Der tages udgangspunkt i beregnede baggrundskoncentrationer for centerpunktet for et 1x1 km2 gitternet fra DEHM/UBM, som udgør baggrundskoncentrationen for en given vejstrækning på statsvejnettet. For at undgå dobbelttælling af trafikemissioner er emissioner fra trafik for de 1x1 km2 gitterceller i SPREAD, som er berørt af statsvejnettet, ikke inkluderet i baggrundsberegningerne. Emissioner fra statsvejene vil typisk dominere trafikemissionerne i disse gitterceller, men der kan også være et bidrag fra kommunale veje. Herefter er bidraget fra statsvejnet til beregningspunkter langs vejstrækningen blev beregnet med OML-Highway. For disse beregningspunkter benyttes den nærmest placeret baggrundskoncentration til at repræsentere baggrunds-koncentrationen for det pågældende beregningspunkt, hvor bidragene lægges sammen.

For ikke-reaktive stoffer som NOx, PM2.5 og PM10 kan ovenstående beregninger gennemføres uden justeringer. NOx består af NO og NO2. Da NO2 indgår i fotokemi, er der ikke en lineær sammenhæng mellem NOx og NO2, og NO2-bidraget fra statsvejene er derfor beregnet ud fra en simplificeret kemimodel, som er baseret på årsmiddel af NOx-, NO2- og ozonkoncentrationer samt oplysninger om direkte NO2-emissioner fra trafikken.

Hovedkonklusioner

NO2
Den geografiske variation af NO2 i 2012 er som forventet med de højeste koncentrationer på de mest trafikerede motorvejsstrækninger, men indflydelsen af baggrundsforureningen fra de større byer ses også fx i københavnsområdet og i Aalborg.

Formålet med kortlægningen af luftkvaliteten langs statsvejnettet er at beskrive den geografiske variation, og kan betragtes som en screening af luftkvaliteten. Der kan være betydelig usikkerhed på enkeltresultater, da der kan være stor usikkerhed på inputdata, og der er også usikkerheder i selve luftkvalitetsmodellerne.

Formålet er således ikke at forsøge at beregne antallet af overskridelser af NO2 grænseværdien langs med statsvejnettet i Danmark. Modelberegninger skal i stedet opfattes som et supplerende værktøj til en skønsmæssig vurdering af luftkvaliteten og vurdering af potentielle overskridelser på steder, hvor der ikke måles.

Det er Miljøstyrelsen, som har det overordnede ansvar for at grænseværdierne for luftkvalitet overholdes i Danmark. Den officielle udmelding om overskridelser af EU’s grænseværdier foretages i forbindelse med den årlige rapportering fra Delprogram for Luft under NOVANA (Ellermann et al. 2015). Vurderingen af overskridelserne baseres dels på målingerne fra de danske målestationer, og dels på basis af modelberegninger på udvalgte gader i København og Aalborg, hvor der foretages beregninger, og hvor det er muligt at få tilstrækkeligt gode inputdata fra kommunerne baseret på talt trafik. Den eneste overskredne grænseværdi er årsmiddelværdien af NO2, som overskrides på H.C. Andersens Boulevard i København. Overvågningsprogrammet har ikke målestationer langs motorveje, da trafikstationer i de større byer er prioriteret, og tidligere kampagnemålinger ved Køge Bugt Motorvejen og Holbækmotorvejen har kun indikeret mulige overskridelser af NO2 grænseværdien lige op ad motorvejen men ikke længere væk.

Grænseværdien gælder for udeluften, men ikke på selve kørebanen af statsvejene. Den gælder heller ikke på lokaliteter inden for et område, som offentligheden ikke har adgang til, og hvor der ikke er nogen permanent beboelse. I forbindelse med måling af luftkvaliteten er der forskellige kriterier for placering af målestationer, som har til hensigt at give et udtrykt for befolkningens eksponering dvs. hvor mennesker bor og arbejder og færdes udendørs. Målestationer er placeret i gaderum, bybaggrund (tagniveau i byer) og på landet.

Placering af indikative overskridelser for NO2 som årsmiddel i 2012 er beregnet som koncentrationer over 40,5 µg/m3. Grænseværdien er 40 µg/m3, som skal være overholdt fra 2010, og betragtes som overskredet, hvis værdien 40,5 er overskredet. Overskridelse af denne beregnede værdi forekommer langs dele af Køge Bugt Motorvejen, Holbækmotorvejen og Motorring 3. Alle overskridelser finder sted i beregningspunkterne 15 m fra vejmidten og kun i nogle få tilfælde på Køge Bugt Motorvejen i en afstand af 37,5 m fra vejmidten. Den højeste beregnede værdi på 54,7 µg/m3 forekommer på Køge Bugt Motorvejen. Det er ikke inden for nærværende projekt undersøgt om der bor mennesker på de steder, hvor beregningerne overskrider grænseværdien, men det er sandsynligt at der er tale om få mennesker, da erfaringer fra tidligere undersøgelser af befolkningseksponering langs motorveje i det tidligere Roskilde Amt viste at meget få mennesker bor meget tæt på motorvejene.

Ovenstående indikerer at der sandsynligvis ikke er overskridelser af grænseværdien, hvor mennesker bor langs med statsvejnettet på baggrund af de beregnede årsmiddelniveauer for NO2. Det er dog vigtigt at holde sig for øje at der er usikkerhed på selve modellen og input data, som kan gøre det vanskeligt at drage klare konklusioner omkring overskridelser, når beregningerne er tæt på niveauet for grænseværdien.

En mere grundig vurdering af om grænseværdien er overskredet kræver mere detaljerede undersøgelser af input data og validering af modellen, og ultimativt målinger over lang tid, da grænseværdien er en årsmiddelværdi.

PM2.5
Den geografiske variation af PM2.5 i 2012 er meget forskellig fra NO2, idet baggrundsforureningen betyder meget, og bidraget fra statsvejnettet betyder mindre. Der ses derfor en tydelig gradient fra syd mod nord med højere koncentrationer i syd og lavere i nord, som er bestemt af baggrundsforureningen, hvor emissionskilder i Centraleuropa bidrager til baggrundsforureningen i Danmark.

Den højeste beregnede værdi er 13,3 µg/m3. Grænseværdien for PM2.5 er 25 µg/m3 i 2015, og det er ikke sandsynligt, at denne værdi overskrides, selvom den beregnede baggrundsforurening af PM2.5 underestimeres, som sammenligning mellem målinger og beregninger viser.

PM10
Den geografiske variation af PM10 i 2012 minder om variationen for PM2.5, men afviger, da PM10 også er væsentligt influeret af havsalt, som bevirker højere koncentrationer langs vest- og sydvendte kyster pga. den dominerende sydvestlige vindretning.

Den højeste beregnede værdi er 19,5 µg/m3. Grænseværdien for PM10 er 40 µg/m3 i 2010, og det er ikke sandsynligt, at denne værdi overskrides, selvom den beregnede baggrundsforurening af PM10 underestimeres, som sammenligning mellem målinger og beregninger viser.