Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 467: Luftkvalitet 2020

Thomas Ellermann, Claus Nordstrøm, Jørgen Brandt, Jesper Christensen, Matthias Ketzel, Andreas Massling, Rossana Bossi, Lise Marie Frohn, Camilla Geels, Steen Solvang Jensen, Ole-Kenneth Nielsen, Morten Winther, Maria Bech Poulsen, Christian Monies og Martin Bjært Sørensen. 2022. Luftkvalitet 2020. Status for den nationale luftkvalitetsovervågning. Aarhus Universitet, DCE – Nationalt Center for Miljø og  Energi, 144 s. - Videnskabelig rapport nr. 467. dce2.au.dk/pub/SR467.pdf

Sammenfatning

Rapporten præsenterer resultater for 2020 fra den nationale overvågning af luftkvalitet med særligt fokus på den helbredsskadelige effekt af luftforureningen. Overvågningsprogrammet dækker hele Danmark, men der er særligt fokus på forholdene i byerne, hvor luftforureningen er højest, og hvor der bor flest mennesker. DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi (DCE) ved Aarhus Universitet gennemfører overvågningen af luftkvalitet for Miljøministeriet i samarbejde med kommunerne i København, Odense, Aarhus og Aalborg.

Formålet med overvågningsprogrammet er, at:

  • dokumentere status for luftkvaliteten og vurdere status i forhold til EU’s grænse- og målværdier for luftkvaliteten,
  • bestemme udviklingstendensen for luftkvaliteten for dermed at kunne vurdere effekten af de nationale og internationale tiltag der er gennemført for at reducere udledningerne,
  • varsle befolkningen ved overskridelse af EU’s varslingstærskler (i Danmark relevant for ozon), og
  • opgøre helbredseffekterne og de økonomiske omkostninger som følge af luftforureningen i Danmark. I år omfatter denne del også en detaljeret opgørelse over kilderne til helbredseffekterne, som er finansieret særskilt af Miljøministeriet.

Overvågningen af luftkvalitet baseres på en kombination af målinger og modelberegninger. Målingerne foretages ved ni målestationer placeret i de fire største danske byer, en forstadsmålestation i Hvidovre og fire baggrundsmålestationer uden for byerne. Modelberegninger af luftkvaliteten udføres ved brug af DCE’s internationalt anerkendte luftkvalitetsmodeller.

Målingerne udføres i overensstemmelse med EU’s luftkvalitetsdirektiver. I henhold til disse og under hensyntagen til øvrige danske behov måles koncentrationer af kvælstofdioxid og kvælstofoxider (NO2/NOx), svovldioxid (SO2), massen af partikler med diametre mindre end 10 og 2,5 mikrometer (hhv. PM10 og PM2,5), partikelantal, benzen (C6H6), toluen (C7H8), carbonmonoxid (CO), ozon (O3), elementært kulstof (EC), organisk kulstof (OC), udvalgte tungmetaller (f.eks. bly (Pb), arsen (As), cadmium (Cd), kviksølv (Hg), nikkel (Ni)) og polycykliske aromatiske kulbrinter (PAH’er) samt udvalgte flygtige organiske kulbrinter (VOC’er), der kan føre til dannelse af O3. Alle disse luftforureningskomponenter kan give anledning til negative helbredseffekter.

Opgørelse over udledninger af luftforurening

Rapporten giver en oversigt over udledning af luftforurening fra danske og europæiske kilder. Dels gives en status for de vigtigste kilders bidrag til udledningerne i 2019, som er de seneste opdaterede opgørelser. Dels præsenteres udviklingstendensen for udledningen af de forskellige luftforureningskomponenter. Viden om kilderne og udviklingstendensen for udledningerne giver en god baggrund for at forstå årsagerne til den geografiske fordeling af og udviklingstendenserne for luftforureningskomponenterne. Data om de danske udledninger er baseret på de nationale opgørelser over udledningerne, som udarbejdes af DCE for Miljøministeriet (Nielsen et al., 2021) og fra den fælleseuropæiske database over udledningerne fra medlemslandene i EU (CEIP, 2021).

Kilderne til udledningerne af luftforureningen varierer mellem de forskellige luftforureningskomponenter. Figur 1 og 2 viser bidraget til udledningerne opdelt i de hovedkategorier, som anvendes i forbindelse med den internationale indrapportering af udledningerne. For partiklerne inkluderer opgørelserne kun de partikler, der udledes direkte fra kilderne. De partikler, som dannes via kemiske reaktioner i luften, er derfor ikke dækket af opgørelserne.

For langt de fleste luftforureningskomponenter er der sket en væsentlig reduktion i udledninger siden 1990. Størst fald har der været for udledningerne af bly og svovldioxid, hvor udledningerne er reduceret med mere end 90%. Arsen, nikkel og krom er reduceret med omkring 70-85%. Kvælstofoxiderne, black carbon (BC) og carbonmonoxid er reduceret med omkring 65-70%, mens de fine partikler (PM2,5), benz[a]pyren, flygtige organiske forbindelse (uden metan) og cadmium er reduceret med 45-60%. De grove partikler (partikler mellem 2,5 og 10 µm) og zink er kun reduceret ganske lidt, og for kobber er der sket en stigning på omkring 30%. Ændringerne i udledningerne afspejler de tiltag, der er implementeret for at reducere udledningerne i de seneste årtier, og at der gennem de seneste 30 år er sket ændringer i de aktiviteter, som forårsager udledningerne.

Specielt for benz[a]pyren kan det bemærkes, at der ved denne årsrapportering er sket en justering af udviklingstendensen set i forhold til sidste års rapportering, idet Energistyrelsen i forbindelse med energistatistikken for 2019 opdaterede datagrundlaget. Dette inkluderede en reduktion af brændeforbruget i husholdninger (35% fald fra 2016 til 2019), hvilket blev reflekteret i udledningsopgørelserne rapporteret i 2021 (Nielsen et al., 2021). 

Status og udvikling for luftkvalitet

Der er fastsat grænse- og målværdier for hovedparten af de målte stoffer i EU’s luftkvalitetsdirektiver (EU, 2008; EU, 2004). En detaljeret beskrivelse af gældende mål- og grænseværdier og deres gennemførelse i dansk lov findes i en bekendtgørelse fra Miljø- og Fødevareministeriet (2017). Bekendtgørelsen er baseret på EU’s 4. datterdirektiv (EU 2004) og EU’s luftkvalitetsdirektiv fra 2008 (EU, 2008). Endvidere har WHO i september 2021 offentliggjort anbefalinger med en række grænser for luftkvaliteten for de mest helbredsskadelige luftforureningskomponenter (WHO, 2021a). EU’s grænse- og målværdier er juridisk bindende, mens anbefalinger fra WHO kun er vejledende. I rapporten sammenlignes resultaterne fra 2020 med både EU’s grænse- og målværdier og de nye retningslinjer fra WHO.

I 2020 blev grænseværdierne for kvælstofdioxid ikke overskredet. Koncentrationerne af kvælstofdioxid ved gademålestationerne faldt betydeligt fra 2019 til 2020, og dermed ligger årsmiddelkoncentrationerne ved selv den mest forurenende gademålestation (H.C. Andersens Boulevard) nu næsten 25% under grænseværdien. Luftkoncentrationerne for kvælstofdioxid er faldet med omkring 50% på gademålestationerne siden 2005.

Luftkoncentrationerne for de fine partikler (PM2,5) overholdt grænseværdien på 25 µg/m3 som årsmiddelværdi på alle målestationer. AEI-værdien (Average Exposure Indicator, som er defineret som middel af tre års gennemsnit af årsgennemsnittet af PM2,5 i bybaggrund) er faldet med omkring 30 % siden 2010. Dermed er det nationale reduktionsmål (15 % reduktion siden 2010; EU, 2008) nået. Luftkoncentrationerne er faldet med 30-50% siden opstart af målingerne i henholdsvis 2007/2008.

Resultaterne fra en detaljeret analyse af den kemiske sammensætning af de fine partikler i landbaggrund ved Risø, bybaggrund ved H.C. Ørsted Instituttet og ved gademålestationen på H.C. Andersens Boulevard viser, at selv ved den mest forurenede målestation på H.C. Andersens Boulevard kommer omkring 25% af forureningen med fine partikler fra kilder i København, mens omkring 75% af forureningen med fine partikler kommer fra udenlandske kilder og kilder i det øvrige Danmark.

PM10 overholdt grænseværdien på 40 µg/m3 som årsmiddelværdi på alle målestationer. Ligeledes var der ingen målestationer i måleprogrammet, hvor det tilladte antal overskridelser af den daglige middelværdi for PM10 (50 µg/m3 må ikke overskrides mere end 35 gange årligt) blev overskredet. PM10 er faldet med 30 - 45% siden opstart af målingerne i 2001.

De tekniske problemer med måling af partikelantal blev løst i begyndelse af 2020, så derfor præsenterer rapporten resultaterne fra måling af partikelantal i området fra 41- 478/550 nm og 11-478/550 nm (mangler data i perioden fra 2016-2019). Antallet af partikler i området fra 11-480/550 nm var omkring 8.900 partikler per cm3 på gademålestationen H. C. Andersens Boulevard, hvilket er en faktor to højere end ved forstadsstationen i Hvidovre og omkring en faktor 3 højere end ved by- og landbaggrundsstationen ved henholdsvis H. C. Ørsted Instituttet og Risø. Siden 2002 er partikelantallet for begge fraktioner faldet med omkring 70% og 45% ved henholdsvis gademålestationen på H.C. Andersens Boulevard og bybaggrundsmålestationen i København. I landbaggrund ved Risø er partikelantallet siden 2005 faldet med omkring 40% for fraktionen fra 11 - 478/550 nm og omkring 50% for partikelfraktionen fra 41 - 478/550 nm.

Luftkoncentrationerne af elementært kulstof (EC) ligger på omkring 0,7 µg/m3 ved gademålestationen på H.C. Andersens Boulevard, mens der er væsentligt lavere koncentrationer i bybaggrund og landbaggrundsmålestationen (omkring 0,2-0,3 µg/m3). Der er sket et stort fald i luftkoncentrationerne af elementært kulstof. Størst fald ses ved gademålestationen på H.C. Andersens Boulevard, hvor luftkoncentrationerne er faldet med omkring 70% siden 2010, hvilket korrelerer med faldet i udledningerne af black carbon.

Luftkoncentrationerne af svovldioxid og carbonmonoxid ligger lavt i forhold til grænseværdierne og der er ingen overskridelser af disse. Siden 1990 er koncentrationerne ved gademålestationerne faldet med omkring 95% og 80% for henholdsvis svovldioxid og carbonmonoxid.  

Ozonkoncentrationerne i 2020 var på niveau med tidligere år. Der er ikke fastsat egentlige grænseværdier for ozon, men kun "målværdier" og ”langsigtede mål” (hensigtsværdier). Målværdien for ozon angiver, at 8-timersmåleværdierne ikke må overskrides mere end 25 gange som gennemsnit for tre år. I 2020 var der ingen overskridelser af målværdien for beskyttelse af sundhed. Det planlagte langsigtede mål (8-timersmiddelværdi på 120 µg/m3) er endnu ikke trådt i kraft, og der er ikke taget beslutning om hvornår, dette skal ske. Såfremt det langsigtede mål havde været gældende, så ville det have været overskredet på alle målestationerne i 2020 undtagen gademålestationen ved H.C. Andersens Boulevard. Tærsklen for information af befolkningen om høje ozonniveauer (timemiddel 180 µg/m3) blev ikke overskredet i 2020. Årsmiddelkoncentrationerne for ozon har ligget på stort set samme niveau den seneste årrække undtagen på gademålestationen på H.C. Andersens Boulevard, hvor der måles en stigning grundet faldet i udledningerne af kvælstofoxider fra navnlig vejtrafik i byerne.

Årsmiddelkoncentrationerne for benz[a]pyren i 2020 var 0,13 ng/m3 og 0,14 ng/m3 på henholdsvis H. C. Andersens Boulevard og ved målestationen i Hvidovre. Målværdien på 1 ng/m3 blev således ikke overskredet i 2020. Luftkoncentrationerne på H.C. Andersens Boulevard og Hvidovre er faldet med omkring 50-60% siden 2008.

Målinger af 17 udvalgte flygtige organiske forbindelser i bybaggrund i København viser koncentrationsniveauer, som spænder fra 0,01 µg/m3 til 0,8 µg/m3 i 2020. Benzen er den eneste flygtige organiske forbindelse, hvor der er fastlagt en grænseværdi. I 2020 lå luftkoncentrationerne på gademålestationerne i København på omkring 10% af grænseværdien. Disse flygtige organiske forbindelser bidrager til den kemiske dannelse af ozon på europæisk plan, og målingerne skal først og fremmest understøtte den generelle forståelse af ozondannelsen i Europa. I Danmark er størstedelen af de målte ozonniveauer hovedsageligt et resultat af langtransport af luftforurening fra centrale og sydlige dele af Europa. Der er sket et stort fald i luftkoncentrationerne for langt hovedparten af de menneskeskabte udledte flygtige organiske forbindelser. Benzen er faldet med omkring 90% siden 1998.

Målingerne af luftkoncentrationerne af tungmetaller og andre metaller viser, at der er sket et betydeligt fald i koncentrationerne for mange af stofferne siden 1982. Mest markant for bly, hvor koncentrationen er faldet med mere end 99% siden 1982 på H.C. Andersens Boulevard. Arsen er faldet med omkring 75% siden 1990, nikkel med omkring 75% siden 1982 og mangan er faldet med omkring 30% siden 1982. For kobber ses et mere komplekst billede med en tedens til en stigning i luftkoncentrationen frem til 2010 og herefter med en tendens til et mindre fald i de seneste år. For krom ses et nogenlunde jævnt niveau for mange af målestationerne med en tendens til et fald i de seneste år. Disse fald er i rimeligt god overenstemmelse med faldet i udledningerne.

Figur 3 giver en sammenfatning af status for luftkvalitet i relation til EU’s grænse- og målværdier for ovennævnte luftforureningskomponenter. Som det fremgår af figuren, var der ingen overskridelser af grænse- og målværdierne. For korttidseksponering er grænseværdierne fastlagt på den måde, at der må være et vist antal overskridelser af en fastlagt grænse. Som eksempel gælder for PM10, at døgnmiddelværdierne ikke må overskride 50 µg/m3 mere end 35 gange per kalenderår. Procentsatsen vist i Figur 3 angiver døgnmiddelkoncentrationen for den 36. højeste døgnmiddelværdi. For 2020 gælder således, at den 36. højeste døgnmiddelkoncentration ligger på 67% af grænseværdien på 50 µg/m3, og dermed er der ikke overskridelse af grænseværdien for døgnmiddelværdien af PM10. Figuren præsenterer resultaterne for de andre grænseværdier på tilsvarende vis, hvor der dog er fastlagt forskelligt antal tilladte overskridelser for de forskellige luftforureningskomponenter. 

I september 2021 offentliggjorde WHO opdaterede retningslinjer for luftforureningen for de mest helbredsskadelige luftforureningskomponenter (WHO, 2021a). Figur 4 giver et samlet overblik over, hvordan koncentrationsniveauerne for kvælstofdioxid, carbonmonoxid, svovldioxid, ozon og partikler (PM2,5 og PM10) ligger ved de danske målestationer sammenholdt med de opdaterede retningslinjer fra WHO (2021a). WHO’s retningslinjer for langtidseksponering er overskredet for alle luftforureningskomponenter med størst overskridelse for PM2,5 og kvælstofdioxid. For korttidseksponering ses ligeledes overskridelse af WHO’s retningslinjer for PM2,5, PM10, kvælstofdioxid og ozon. Til gengæld ligger niveauerne for svovldioxid og carbonmonoxid klart under de nye retningslinjer fra WHO. De mest helbredsskadelige luftforureningskomponenter (partikler, kvælstofdioxid og ozon) viser størst overskridelse af WHO’s retningslinjer. Dette er med til at understrege, at der er behov for at reducere luftforureningen med disse komponenter yderligere, hvis man ønsker at opnå en reduktion af de helbredsskadelige effekter fra luftforureningen, som er omtalt i denne rapport (se nedenfor).

Endvidere viser modelberegningerne for 98 udvalgte gadestrækninger i København og 26 udvalgte gadestrækninger i Aalborg, at der ikke er overskridelse af EU-grænseværdierne i 2020, men WHO’s retningslinjer for luftkvalitet (2021) overskrides for kvælstofdioxid, PM2,5 og PM10 på samtlige gadestrækninger i modelberegningerne.

Helbredseffekter og økonomiske omkostninger af luftforureningen

Modelberegningerne af helbredseffekterne viser, at luftforureningen i 2020 er skyld i omkring 4.000 for tidlige dødsfald og en lang række andre negative helbredseffekter. Antallet af for tidlige dødsfald er omkring 13% lavere end angivet ved den seneste årsrapportering. Dette lavere antal skyldes anvendelse af opdaterede opgørelser over udledningerne, ændring i de anvendte meteorologiske data, det generelle fald i udledningerne og ændringer i udledninger i 2020 på grund af COVID-19 restriktionerne. Beregningerne viser et fald i helbredseffekterne fra omkring 8.200 tilfælde af for tidlig død per år i 1990 til omkring 4.000 tilfælde per år i 2020. Dette svarer til en reduktion på omkring 51%.

De samlede eksterne omkostninger relateret til luftforurening i Danmark er estimeret til omkring 76 milliarder kr. (2016-priser) for år 2020. De samlede helbredsrelaterede eksterne omkostninger var omkring 115 milliarder kr. (2016-priser) som middel over årene 1988-1990, og er dermed faldet omkring 34% i 2020. 

I forbindelse med denne rapportering er der foretaget omfattende beregninger af kilderne til helbredseffekterne og de eksterne omkostninger relateret til luftforureningen i Danmark. Disse beregninger viser, at omkring 860 tilfælde af for tidlig død kan tilskrives udledninger fra danske kilder, hvilket svarer til omkring 21% af det samlede antal for tidlige dødsfald, som følge af luftforureningen i Danmark. De resterende omkring 79% stammer fra udenlandske udledninger, herunder naturlige kilder og international skibstrafik. Tilsvarende fordeling mellem danske og udenlandske udledninger ses for de eksterne omkostninger som følge af luftforureningen. Beregningerne viser også, at danske udledninger er ansvarlig for omkring 1.925 for tidlige dødsfald i udlandet.

Figur 5 og Tabel 1 viser de vigtigste kilders bidrag til antallet af for tidlige dødsfald i Danmark. De vigtigste danske kilder til for tidlige dødsfald er ikke-industriel forbrænding (navnlig boligopvarmning med brænde), som er ansvarlig for omkring 280 tilfælde svarende til omkring 32% af antal tilfælde af for tidlige dødsfald fra danske kilder. Landbrug og vejtransport bidrager med omkring 23% og 20%, og er dermed de næst vigtigste danske kilder.

Usikkerhederne er betydelige på beregningerne af helbredseffekterne og de eksterne omkostninger fra luftforureningen. Førende internationale forskere på området har vurderet, at deres egne beregninger er behæftet med en usikkerhed på ±50% (Lelieveld et al., 2019). DCE vurderer, at usikkerhederne på beregningerne præsenteret i nærværende notat ligger på samme niveau.

WHO’s nye retningslinjer vedrørende helbredsskadelig luftforurening omfatter også en grundig gennemgang af den internationale forskning omkring sammenhængen mellem eksponering for en række luftforureningskomponenter og helbredsskadelige effekter (WHO, 2021a). Gennemgangen af de internationale forskningsresultater gør det klart, at der er større helbredsskadelige effekter af luftforureningen end hidtil dokumenteret, og at de helbredsskadelige effekter af luftforureningen ses ved eksponering for selv relativt lave koncentrationer af luftforureningen. Da retningslinjerne først blev offentliggjort i september 2021, har det ikke været muligt at indarbejde den nye viden i beregningerne udført i forbindelse med denne årsrapportering. Resultaterne præsenteret i denne rapport angiver derfor sandsynligvis for lave helbredsskadelige effekter, men i hvilket omfang de helbredsskadelige effekter er undervurderet vil det først være muligt at vurdere, når DCE’s modelsystem er blevet opdateret med ny konsensusviden fra WHO’s anbefalinger.