Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 300: Udvikling i luftkvalitet og helbredseffekter for 2020 og 2030 i relation til Nationalt program for reduktion af luftforurening (NAPCP)

Jensen, S.S., Christensen, J.H., Frohn, L.M., Brandt, J., Ketzel, M., Nielsen, O.-K., Plejdrup, M.S., Winther, M., Hertel, O., Ellermann, T. 2019. Udvikling i luftkvalitet og helbredseffekter for 2020 og 2030 i relation til Nationalt program for reduktion af luftforurening (NAPCP). Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, 52 s. - Videnskabelig rapport nr. 300. http://dce2.au.dk/pub/SR300.pdf

Sammenfatning

Formål og baggrund

Formålet med projektet er at gennemføre modelberegninger af scenarier for udviklingen i emissioner fra 2016 til 2020 og videre til 2030, samt at belyse hvilke konsekvenser det har for udviklingen i luftkvalitet, atmosfærisk afsætning og de helbredsskadelige effekter af luftforureningen. Der beregnes på et basisscenarie og et alternativt scenarie, hvor der er stillet yderligere reduktionskrav til energisektoren.

Projektets baggrund er krav stillet i medfør EU-direktivet fra 2016 om nationale emissionslofter (NEC-direktivet – National Emission Ceilings), herunder direktivets krav om udarbejdelse af Nationale programmer for reduktion af luftforurening (på engelsk NAPCP – National Air Pollution Control Pro-gramme). Danmark er således forpligtiget til løbende at vurdere udviklingen i de nationale emissioner og deres forventede udvikling, herunder gennemføre tiltag til reduktion af emissionerne for at nå de reduktionsmål, som er opstillet for Danmark i NEC-direktivet.

I NEC-direktivet er der opstillet nationale tilsagn for reduktion i emission, der gælder for 2020 og 2030 for de luftforurenende stoffer: Svovldioxid (SO2), kvælstofoxider (NOx = NO+NO2), andre flygtige organiske forbindelser end metan (NMVOC), ammoniak (NH3) og fine partikler (PM2.5 - massen af partikler under 2,5 mikrometer). Emission af disse stoffer indgår i luftkvalitets-beregninger af NO2 (kvælstofdioxid), PM2,5, PM10 (masssen af partikler under 10 mikrometer) og O3 (ozon). 

Undersøgelsen

Emissioner
Basisscenariet for Danmark er baseret på Energistyrelsens basisfremskriv-ning. Dette er en fremskrivning baseret på eksisterende vedtagne tiltag, også på engelsk kaldet ”frozen policy”. På engelsk kaldes basisfremskrivningen: WM – With Measures. 

I scenariet med yderligere tiltag anvendes for Danmark de emissioner, som er beskrevet i en DCE rapport om fremskrivning af emissioner (Nielsen et al., 2018a). Yderligere tiltag er kun opstillet inden for energisektoren. På engelsk kaldes scenariet med yderligere tiltag for: WAM – With Additional Measures). Energisektoren omfatter i denne sammenhæng stationær forbrænding (kraftværker, varmeværker mv.) og mobil forbrænding (transport og ikke-vejgående maskiner) samt flygtige emissioner.

Udgangspunktet er 2016 og scenarieårene er 2020 og 2030.

Regionale baggrundskoncentrationer
Den regionale luftforurening beregnes med Danish Eulerian Hemispheric Model (DEHM) med en geografisk opløsning på 5,6 km x 5,6 km. Den regio-nale baggrund repræsenterer den gennemsnitlige koncentration i landområder over et større område. Den regionale luftforurening er derfor et udtryk for bidraget fra den langtransporterede luftforurening både fra emissioner i udlandet og i Danmark.

Baggrundskoncentrationer med høj opløsning
Udviklingen i baggrundskoncentrationer med høj geografisk opløsning beregnes med Urban Background Model (UBM). Baggrundsforureningen repræsenterer den generelle baggrundsforurening i og uden for byer beregnet med en geografisk opløsning på 1 km x 1 km. I byer omtales baggrundsforureningen som bybaggrundskoncentrationen, og svarer til den koncentration, som findes over hustag eller i en baggård/park. DEHM- beregninger er input til UBM. For Danmark foreligger emissionerne på en geografisk opløsning på 1 km x 1 km baseret på SPREAD-modellen, som ud fra geografiske variable fordeler den nationale emission.

Endvidere gennemføres beregninger for den gennemsnitlig eksponeringsindikator (Average Exposure Indicator). Den gennemsnitlige eksponeringsindi-kator bestemmes som et gennemsnit over tre år for PM2,5 ud fra målte koncentrationer på bybaggrundsstationer i byer for at afspejle befolkningens eksponering. 

I nærværende projekt er eksponeringsindikatoren beregnet og kun for det pågældende beregningsår. Eksponeringsindikatoren er beregnet for Køben-havn, Aarhus, Odense og Aalborg for samme X-Y koordinater som beliggenheden af bybaggrundmålestationerne.

Gadekoncentrationer
Udviklingen i gadekoncentrationer er beregnet med Operational Street Pollution Model (OSPM) for 98 udvalgte gadestrækninger i København med fremskrivninger af danske emissioner fra trafikken. De 98 udvalgte gadestrækninger i København er de samme, som indgår i Det nationale luftovervågningsprogram for luftkvalitet (NOVANA).

Beregninger af de regionale koncentrationer, bybaggrundskoncentrationer og gadekoncentrationer gennemføres for NO2, PM2,5 og PM10 for 2016, 2020 og 2030 for basisfremskrivningen og for scenariet med yderligere tiltag. 

Helbredseffekter
Helbredseffekter af luftforurening beregnes med det integrerede modelsy-stem EVA (Economic Valuation of Air pollution). I nærværende projekt er anvendt samme version af EVA-systemet som i Det nationale overvågningsprogram for luftkvalitet for 2016. Samme befolkningsdata er antaget for scenarieårene.

Hovedkonklusioner

Udviklingen i emissioner
De danske emissioner af NOx, NMVOC, NH3 og PM2,5 reduceres alle fra 2016 til 2020 og videre til 2030 i basisscenariet. SO2 er den eneste komponent, hvor der forventes en stigning i emissioner fra 2016 til 2020 og videre til 2030 i basisscenariet pga. af øget kulforbrug i basisscenariet. Det alternative scenarie for energisektoren har for alle stoffer lidt lavere emissioner end basisscenariet i 2020 og 2030.

De europæiske emissioner reduceres generelt også fra 2016 til 2020 og videre til 2030. De udenlandske emissioner er forskellige i den danske basisfremskrivning (WM) og alternativet (WAM). I WM-scenariet er de udenlandske emissioner landenes basisfremskrivning, og i WAM-scenariet er det landenes basisfremskrivning, hvis NEC-direktivets emissionslofter er overholdt, ellers anvendes NEC-direktivets emissionsloft for det pågældende land. 

Udvikling i kvælstofafsætning
Kvælstofafsætningen til landområder beregnet med DEHM forventes som gennemsnit for hele Danmark at blive reduceret med hhv. 7% og 15% i 2020 og 2030 i forhold til 2016 i basisscenariet og hhv. 12% og 21% i 2020 og 2030 i forhold til 2016 i det alternative scenarie. Reduktionerne i kvælstofafsætnin-gen er en følge af reduktionerne i de danske emissioner af NOx, men også mindre reduktioner i NH3 samt tilsvarende udenlandske emissioner.

Kvælstofafsætningen til danske farvandsområder som gennemsnit forudses at blive reduceret med hhv. 8% og 18% i 2020 og 2030 i forhold til 2016 i ba-sisscenariet. Reduktionen i det alternative scenarie er lidt større hhv. 12% og 24%, og er en følge af reduktionerne i danske emissioner af NOx og NH3, og tilsvarende udenlandske emissioner.  

Udviklingen i regionale koncentrationer
De regionale koncentrationer af PM2,5 beregnet med DEHM forventes som gennemsnit for hele Danmark at blive reduceret med hhv. 9% og 20% i 2020 og 2030 i forhold til 2016, og for PM10 med hhv. 6% og 15% samt 11% og 25% for NO2 i basisfremskrivningen.

I det alternative scenarie er de procentvise reduktioner lidt større i 2020 og 2030 i forhold til basisfremskrivningen, hvilket afspejler at emissionerne er lidt lavere i det alternative scenarie. 

Udvikling i baggrundskoncentrationer med høj opløsning
De gennemsnitlige baggrundskoncentrationer for de 5 regioner i Danmark er også beregnet med DEHM/UBM for basisfremskrivningen og det alternative scenarie. Beregningerne er her baseret på en geografisk opløsning på 1 km x 1 km, dvs. en højere opløsning end, hvis kun DEHM indgår i beregningerne.

Som forventet er koncentrationerne højere ved den højere opløsning. Det skyldes, at den højere geografiske opløsning i emissionerne bedre afspejler den højere variation i koncentrationerne, hvor DEHM beregningerne grundet lavere opløsning fører til mere udglattede koncentrationer. 

For basisfremskrivningen ses, at baggrundskoncentrationerne med høj opløsning af PM2,5 forventes at blive reduceret for de 5 regioner med hhv. 8-11% og 18-20% i 2020 og 2030 i forhold til 2016, og for PM10 med hhv. 5-8% og 12-16%samt hhv. 6-14% og 14-31% for NO2. Intervallerne afspejler, at de procentvise reduktioner er forskellige fra region til region.

I det alternative scenarie er de procentvise reduktioner lidt større i 2020 og 2030 i forhold til basisfremskrivningen, hvilket afspejler, at emissionerne er lidt lavere i det alternative scenarie. PM2,5 forventes at blive reduceret for de 5 regioner med hhv. 10-13% og 23-27% i 2020 og 2030 i forhold til 2016, og for PM10 med hhv. 7-10% og 15-20% samt hhv. 7-15% og 15-34% for NO2.

Udviklingen i bybaggrundskoncentrationerne i 4 byer
Bybaggrundskoncentrationen for NO2 falder i basisscenariet i både 2020 og 2030 med hhv. 13-17% og 22-39% i forhold til 2016 på de samme placeringer som bybaggrundsmålestationerne i de fire byer: København, Aarhus, Odense og Aalborg. PM10 reduceres tilsvarende med hhv. 6-7% og 11-16% i forhold til 2016. 

Den gennemsnitlige eksponeringsindikator for PM2,5 i basisscenariet forven-tes at blive reduceret i intervallet hhv. 9-10% og 18-22% i 2020 og 2030 i forhold til 2016 for de fire byer. 

Faldet er et resultat af reduktioner i såvel den regionale baggrund beregnet med DEHM samt Danmarks bidrag beregnet med UBM.

For alle tre stoffer er der få procentpoint yderligere reduktion i bybaggrunds-koncentrationerne i scenariet med yderligere tiltag.

Udviklingen i gadekoncentrationer for 98 gader i København
Fremskrivning af emissionerne for trafikken er baseret på DCE’s nationale emissionsmodel for vejtrafik (COPERT V). NOx-emissionen forventes at blive reduceret med omkring 26% fra 2016 til 2020 og 61% fra 2016 til 2030. Partikeludstødningen er estimeret til at falde med omkring 44% fra 2016 til 2020 og 81% fra 2016 til 2030.

For NO2 falder den gennemsnitlige gadekoncentration for de 98 gader i Kø-benhavn fra 29 µg/m3 i 2016 til 24 µg/m3 i 2020 og videre til 15 µg/m3 i 2030 i basisscenariet. Der er kun marginal forskel mellem basisscenariet og det al-ternative scenarie, da baggrundskoncentrationerne kun er lidt mindre i det alternative scenarie i forhold til basisscenariet. Reduktionerne i gadekoncentrationerne er derfor drevet af reduktionen i emissionen fra trafikken i den pågældende gade.

For PM2,5 falder den gennemsnitlige gadekoncentration fra 13 µg/m3 i 2016 til 11 µg/m3 i 2020 og videre til 10 µg/m3 i 2030 i basisscenariet.

For PM10 falder den gennemsnitlige gadekoncentration fra 21 µg/m3 i 2016 til 19 µg/m3 i 2020 og videre til 18 µg/m3 i 2030 i basisscenariet.

Den procentvise reduktion for PM2,5 og PM10 er ikke så stor som for NO2, da det kun er partikeludstødningen, som reduceres, og ikke-udstødningen i form af vejslid, dækslid og bremseslid, som udgør en langt større del end udstødningsdelen, er uændret.

For PM2,5 og PM10 er der også marginal forskel mellem basisscenariet og det alternative scenarie.

Udviklingen i helbredseffekter
Udviklingen i sygelighed og dødelighed er beregnet med EVA-systemet.

I 2016 er der omkring 3.350 for tidlige dødsfald pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder. I basisscenariet falder dette til omkring 3.050 i 2020 og yderligere til omkring 2.800 i 2030, dvs. et fald på hhv. 9% og 16%. I det alternative scenarie for energisektoren er reduktionen større end i basisscenariet med omkring 3.000 for tidlige dødsfald i 2020 og 2.600 i 2030, dvs. en reduktion på hhv. 11% og 22%.

Reduktionerne i antallet af for tidlige døde skyldes primært lidt lavere PM2,5-koncentrationer pga. reduktion i danske og udenlandske emissioner af di-rekte udledte partikler samt stoffer, som bidrager til dannelse af sekundære partikler i atmosfæren.