Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Nr. 64: Sundhedseffekter og relaterede eksterne omkostninger af luftforurening i København

Brandt, J., Jensen, S.S., Plejdrup, M. (2013): Sundhedseffekter og relaterede eksterne omkostninger af luftforurening i København. Aarhus Universitet, DCE –Nationalt Center for Miljø og Energi, 46 s. - Videnskabelig rapport fra DCE - Nationalt Center for Miljø og Energi nr. 64. www.dmu.dk/Pub/SR64.pdf

Sammenfatning

Baggrund og formål

Luftforurening har signifikante negative effekter på menneskers helbred og velbefindende, og dette har væsentlige samfundsøkonomiske konsekvenser.

Formålet med projektet er at beregne sundhedseffekter og eksterne omkostninger relateret til luftforurening i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune ved hjælp af det integrerede modelsystem EVA (Economic Valuation of Air pollution), og opgøre hvor meget der skyldes de forskellige forureningskilder. EVA-systemet beregner sundhedseffekter og relaterede eksterne omkostninger baseret på informationer om forureningskilder og deres placering, spredning af luftforurening samt eksponering af befolkningen, dosis-respons sammenhænge mellem eksponering og sundhedseffekter samt værdisætning af sundhedseffekterne, også kaldet eksterne omkostninger relateret til sundhedseffekter fra luftforurening. Beregningerne foretages således for de eksterne omkostninger ved de negative sundhedseffekter af luftforurening.

Undersøgelsen

Sundhedseffekter og relaterede eksterne omkostninger er beregnet for den totale luftforurening i Hovedstadsregionen og med en særskilt opgørelse for Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune. I den totale luftforurening indgår kilder i Hovedstadsregionen og alle øvrige kilder i Danmark og udlandet. Dette giver et billede af, hvad al luftforurening bidrager til sundhedsmæssigt uanset om det er lokale kilder eller øvrige kilder.

Endvidere er beregningerne gennemført for hver hovedkildetype i København, således at det er muligt at opgøre bidraget fra de enkelte kilder, som Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune har mulighed for at regulere. Emissionsgrundlaget herfor er det samme som i rapporten ”Kortlægning af forskellige kilders bidrag til luftforureningen i København” (Jensen et al. 2013).

For sundhedseffekterne og tilhørende eksterne omkostninger er det beregnet, hvad effekterne er i Hovedstadsregionen af emissionerne i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune samt deres fordeling på de forskellige emissionskilder. Dernæst er der gennemført tilsvarende beregninger men for sundhedseffekter og eksterne omkostninger i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune på baggrund af lokale emissioner i disse to kommuner. De forskellige beregninger er opsummeret i Tabel 2.1.

Beregningerne er gennemført med det integrerede model­system EVA (Economic Valuation of Air pollu­tion (Brandt et al., 2011a,b; 2013a,b), som er baseret på den såkaldte ”impact-pathway” metode. Modelsystemet har til formål at op­gøre helbredsrelaterede eksterne omkostninger fra luft­for­ureningen samt estimere, hvordan de eksterne omkost­ninger er fordelt på luftfor­u­reninger og emissionssektorer. Beregningerne af denne type er tidligere baseret på den regionale luftforureningsmodel DEHM med en opløsning på 16,7 km x 16,7 km for Denmark. Denne opløsning er imidlertid for grov i forhold til en vurdering for København og Frederiksberg, og der er foretaget en væsentlig videreudvikling af EVA-systemet til også at omfatte bybaggrundsmodellen UBM med input fra den regionale luftforureningsmodel DEHM, sådan at beregninger kan udføres på 1 km x 1 km opløsning i bybaggrunden for Hovedstadsregionen. Med denne videreudvikling er der opnået en unik høj geografisk opløsning i international sammenhæng.

Bybaggrundsforureningen er den generelle luftforureningen i byen, og afspejler koncentrationen som man vil opleve den i en park, en baggård eller på taget af bygninger. Bybaggrundskoncentrationer afskiller sig således fra gadekoncentrationer, hvor også det direkte bidrag fra trafikken i den pågældende gade er inkluderet.

Beregningsåret er 2010, som er det sidste år, hvor der findes opdaterede emissioner for Danmark på 1 km x 1 km opløsning.

Hovedkonklusioner

For tidlige dødsfald og sygelighed

Det totale årlige antal tilfælde af for tidlige dødsfald i 2010 i hele Hovedstadsregionen (modelområdet) er ca. 1500, hvoraf ca. 540 er indenfor Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune på baggrund af de totale luftforureningsniveauer baseret på både danske og udenlandske emissionskilder.

For tidlige dødsfald skyldes næsten udelukkende såkaldte kroniske dødsfald forårsaget af langtidspåvirkning af luftforurening i modsætning til såkaldte akutte dødsfald, som skyldes kortere tidsperioder med forhøjede koncentrationer (episoder).

De personer som dør for tidsligt pga. luftforurening er især ældre svagelige, samt personer som i forvejen lider af hjertekarsygdomme og luftvejslidelser. Dødsfald blandt spædbørn udgør en meget lille del.

Ud over for tidligere dødsfald er der mange tilfælde af sygelighed. Det gælder kronisk bronkitis og gener for børn og voksne med astma (brug af bronkodilatator, hoste, og luftvejssymptomer), hospitalsindlæggelser i forbindelse med luftvejslidelser og blodprop i hjernen, tilfælde af hjertesvigt, lungekræft, samt mange med nedsat aktivitet (sygedage).

Sundhedseffekter i Hovedstadsregionen og København fordelt på lokale emissionskilder

Det er undersøgt, hvor meget de lokale emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune bidrager til sundhedseffekterne i Hovedstadsregionen. I beregningerne er inddraget afstande op til ca. 20 km fra København. Formålet med disse beregninger er at kvantificere, hvor meget de lokale emissionskilder i København betyder for sundhedseffekterne i Hovedstadsregionen.

De lokale emissionskilder i København bidrager til omkring 80 for tidlige dødsfald i Hovedstadsregionen, mens al luftforurening i København (fra danske og udenlandske kilder) bidrager til omkring 540 for tidlige dødsfald. Dvs. at lokale emissionskilder i København bidrager til omkring 15% af de samlede for tidlige dødsfald i Hovedstadsområdet.

De vigtigste lokale kilder til de omkring 80 for tidlige dødsfald i Hovedstadsregionen er ikke-industriel forbrænding, som primært består af forbrænding fra brændeovne og –kedler (omkring 50 for tidlige dødsfald) og vejtrafik (omkring 20 for tidlige dødsfald). Det samme mønster ses for sygelighed.

Tilsvarende er undersøgt i hvilket omfang forskellige lokale emissionskilder i København bidrager til sundhedseffekterne for København. Formålet med disse beregninger er at kvantificere, hvor meget de lokale emissionskilder i København betyder for sundhedseffekterne i København.

De lokale emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune bidrager til omkring 67 for tidlige dødsfald i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune, mens kilder i København bidrog til omkring 80 for tidlige dødsfald i Hovedstadsområdet, som beskrevet ovenfor. Dvs. at Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune bidrager med omkring 13 for tidligere dødsfald til omegnskommunerne inden for en afstand af ca. 20 km fra København.

De lokale emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune bidrager til omkring 12% af de samlede for tidlige dødsfald i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune.

De vigtigste lokale kilder er ligeledes ikke-industriel forbrænding, som primært består af forbrænding fra brændeovne og –kedler efterfulgt af vejtrafik. Det samme mønster ses for sygelighed. Forholdene mellem de forskellige kilder er relativt ens, når der kun ses på emissionsbidragene fra København i forhold til Hovedstadsområdet og København.

Eksterne omkostninger pga. al luftforurening

De totale eksterne omkostninger i Hovedstadsområdet i 2010 pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder er omkring 12 milliarder kr. årligt, heraf omkring 4 milliarder kr. årligt i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune.

De eksterne omkostninger er næsten alene relateret til partikler, som her omfatter primært emitterede partikler, sekundært dannede uorganiske partikler (nitrat, sulfat, ammonium), sekundært dannede organiske partikler (SOA) og ”ukendt masse”. Ukendt masse formodes bl.a. at være vand bundet til partiklerne. Da havsalt endnu ikke er inkluderet i DEHM modellen er en del af ”ukendt masse” i denne sammenhæng også havsalt, da størrelsen af SOA og ukendt masse er inkluderet i beregningerne i EVA på baggrund af analyse af målinger.

De eksterne omkostninger relateret til ozon er opgjort til omkring 250 millioner kr. i Hovedstadsregionen heraf omkring 60 millioner kr. i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune. Ozon er ikke direkte emitteret, men dannes i atmosfæren ud fra emissioner af NOx, kulbrinter og CO. O3 er direkte sundhedsskadeligt, og resulterer derfor i eksterne omkostninger.

Bidrag fra CO til de eksterne omkostninger er meget lille med omkring 4 millioner kr. i Hovedstadsregionen heraf knap 2 millioner kr. i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune.

Hovedparten af de eksterne omkostninger skyldes for tidlige dødsfald.

Eksterne omkostninger i Hovedstadsregionen relateret til emissionskilder i København

Det er undersøgt, hvor meget de forskellige lokale emissionskilder i København bidrager til sundhedseffekterne i Hovedstadsregionen og i København.

De totale eksterne omkostninger er omkring 600 mio. kr. i Hovedstadsregionen pga. emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune i 2010. De totale eksterne omkostninger i Hovedstadsområdet pga. al luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder var omkring 12 milliarder kr. dvs. at lokale emissioner i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune kun bidrager med omkring 600 mio. kr. i Hovedstadsregionen svarende til omkring 5%. Denne sammenligning er dog ikke helt reel, da vi kun medtager eksterne omkostninger i op til 20 km fra kommunegrænsen og sammenligner dette med de totale eksterne omkostninger indenfor Hovedstadsregionen, hvor vi burde sammenligne med de totale eksterne omkostninger inden for de 20 km. Dette er dog ikke pt. muligt pga. af den måde modellen er sat op. De 5% er derfor en underestimering.

De eksterne omkostninger skyldes næsten udelukkende PM2.5, som for de lokale kilder kun er primært emitteret PM2.5, da sekundære partikler ikke når at blive dannet på de korte transportafstande inden for Hovedstadsregionen.

De eksterne omkostninger for ozon er negative (-60 mio. kr.), hvilket i denne sammenhæng viser at ozon tæller positivt. Det skyldes, at lokale emissioner af kvælstofoxider (NOx=NO+NO2) i København og på Frederiksberg bidrager til en reduktion af O3 niveauerne i byen (NO går sammen med O3 og danner NO2), og derfor er der en ”positiv” effekt af NOx, da det sundhedsskadelige O3 reduceres.

De eksterne omkostninger relateret til CO er helt ubetydelige.

De vigtigste lokale kilder i København som bidrager til eksterne omkostninger i Hovedstadsregionen er ikke-industriel forbrænding (som primært består af forbrænding fra brændeovne og –kedler), som står for omkring 2/3 af de eksterne omkostninger efterfulgt af vejtrafik med 1/4. Andre kildertyper som giver et vist bidrag er anvendelse af produkter (emissioner fra opløsningsmidler og brug af produkter) med omkring 5% og mobile kilder (ikke-vejgående maskiner mv.) med knap 4%.

Eksterne omkostninger i København relateret til emissionskilder i København

Tilsvarende er undersøgt de eksterne omkostninger for Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune i 2010 pga. lokale emissioner i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune.

De totale eksterne omkostninger er omkring 500 mio. kr. i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune pga. emissionskilder i disse to kommuner i 2010. De totale eksterne omkostninger i København pga. den totale luftforurening fra både danske og udenlandske emissionskilder er omkring 4 milliarder kr. dvs. at lokale emissioner i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune kun bidrager med omkring 500 mio. kr. i disse to kommuner svarende til omkring 11%. Det betyder omvendt, at omkring 89% af alle eksterne omkostninger relateret til luftforurening i København skyldes emissioner uden for København.

Hvis vi sammenligner forskellen mellem bidraget fra emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune til hhv. eksterne omkostninger i Hovedstadsregionen og i København ses at denne udgør omkring 100 mio. kr. Dvs. at emissionskilder i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune bidrager til eksterne omkostninger i størrelsesordenen 100 mio. kr. uden for Københavns Kommunes kommunegrænse i afstande op til omkring 20 km herfra.

De vigtigste lokale kilder i København som bidrager til eksterne omkostninger i København er ikke-industriel forbrænding (som primært består af forbrænding fra brændeovne og –kedler), som står for omkring 2/3 af de eksterne omkostninger efterfulgt af vejtrafik med 1/5. Andre kildertyper som giver et vist bidrag er anvendelse af produkter (emissioner fra opløsningsmidler og brug af produkter) med omkring 5% og mobile kilder (ikke-vejgående maskiner mv.) med knap 4%. Fordelingen mellem disse kilder er stort set tilsvarende med fordelingen mellem kilder for eksterne omkostninger i Hovedstadsregionen pga. emissionskilder i København, som det fremgik af ovenstående.

1.4          Usikkerheder

Impact-pathway metoden

EVA-systemet er baseret på ”Impact-pathway” kæden, som dækker alle leddene fra udslip af kemiske stoffer fra specifikke kilder, over spredning og kemisk omdannelse i atmosfæren, eksponering af befolkningen, beregning af helbredseffekter, til den økonomiske værdisætning af disse helbredseffekter. Der er usikkerheder i alle disse led.

Emissionskilder i København

Beregningerne af sundhedseffekter og eksterne omkostninger af emissionerne i Københavns Kommune og Frederiksberg Kommune er baseret på den officielle nationale emissionsopgørelse, som er fordelt efter nogle geografiske fordelingsnøgler.

Den vigtigste lokale kilde i København i forhold til eksterne omkostninger i København er ikke-industriel forbrænding (som primært består af forbrænding fra brændeovne og –kedler), som står for omkring 2/3 af de eksterne omkostninger. Der er dog betydelig usikkerhed på dette estimat, som knytter sig til både til niveauet af emissionerne og deres geografiske fordeling.

Den anden vigtigste lokale emissionskilde i København i forhold til eksterne omkostninger i København er vejtrafik, som står for omkring 1/4 af de eksterne omkostninger. Der er mindre usikkerheder på emissioner fra vejtrafik, da videngrundlaget og mulighederne for validering pt. er langt større end tilfældet er for brændeovne.

Beregning af spredningen af luftforureningen

I de nuværende beregninger indgår ikke bidraget til sundhedseffekterne og relaterede eksterne omkostninger fra emissionerne i København på regional skala dvs. uden for Hovedstadsregionen. Emissioner af luftforurening vil spredes over større afstande og vil derfor give en eksponering af befolkningen længere væk – både i form af de primært emitterede stoffer som PM2,5 og de sekundært dannede nitratpartikler fra emissioner af NOx i København. Dette ville have krævet en tilbagekobling fra bybaggrundsmodellen UBM til den regionale model DEHM, og denne kobling har det ikke været muligt at udvikle indenfor rammerne af dette projekt. Dette betyder, at de samlede eksterne omkostninger pga. emission i København er undervurderet, da kun effekter inden for Hovedstadsregionen indregnes og ikke effekter udenfor. Det betyder også, at NOx kilder bliver undervurderet fx vej transport i forhold til brændeovne.

Farlighed af partikler

Der er stor usikkerhed om, hvilken typer af partikler (både størrelse og kemisk sammensætning), der giver de største sundhedseffekter. Det internationale videngrundlag viser dog en klar sammenhæng mellem koncentrationen af partikler mindre end 2,5 mikrometer (PM2.5 opgjort som masse) og f.eks. for tidlige dødsfald. Med den nuværende viden kan der ikke kvantitativt skelnes mellem sundhedseffekterne af partikler med forskellige størrelse og kemisk sammensætning, og derfor er disse behandlet ens i beregningerne. Nyere studier tyder dog på (Rohr & Wyzga 2012), at de kulstofholdige partikler (fx direkte emitterede) er mere sundhedsskadelige end de ikke-kulstofholdige partikler, fx de uorganiske sekundære partikler (dvs. partikler, der emitteres som gas og ved kemiske processer i atmosfæren bliver omdannet til partikler).

Der er fortsat behov for mere viden vedrørende luftforurening og de resulterende sundhedseffekter, og hvordan de afhænger af forskellige typer af partikler og forskellige typer af emissionskilder.

Geografisk opløsning

Modelsystemets geografiske opløsning har betydning for resultaterne af beregningerne af sundhedskonsekvenserne for især lokale kilder som vejtrafik og brænde­ovne. Ved en lav geografisk opløsning vil helbredseffekterne givet blive underestimeret for en befolkningsgruppe, der bor tæt på lokale kilder, da luftkoncentrationerne er større her end modellen beregner og tilsvarende overestimeret på dem, der bor lidt længere væk. Netop for at tage højde for dette er der i nærværende projekt udviklet en højere geografisk opløsning i modellen, hvor opløsningen er øget fra 16,7 km x 16,7 km til 1 km x 1 km for Hovedstadsregionen ved at integrere bybaggrundsmodellen UBM i EVA-systemet.

Befolkningseksponeringen er nu bestemt med en opløsning på 1 km x 1 km med bybaggrundskoncentrationen som indikator, men det kunne tænkes at endnu højere geografisk opløsning som adressen med tilhørende højere opløsning i koncentrationsberegningerne (fx integration af gademodel) ville give endnu mere pålidelige resultater. Studier har således vist at personer, som bor inden for 50 m af en trafikeret byvej og 100 m fra en motorvej har øget risiko for at dø for tidligt af hjerte-lunge relaterede sygdomme (Hoek et al. 2002). På nuværende tidspunkt er videngrundlaget mht. til dosis-respons sammehænge dog ikke fuldstændigt til at kvantificere de samlede sundhedseffekter for en befolkning på grundlag af eksponering på adresseniveau.