Nationale og internationale tiltag har givet stor effekt.
Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 4, 2020 og kan læses uden illustrationer, strukturer og ligninger herunder.
Af Thomas Ellermann, Ole Hertel, Claus Nordstrøm, Jesper Nygaard, Andreas Massling, Jacob Klenø Nøjgaard og Ole-Kenneteh Nielsen, DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi, Aarhus Universitet
Medierne omtaler ofte de omkring 4.200 for tidlige årlige dødsfald som følge af luftforureningen i Danmark. Det er imidlertid sjældent, at medierne nævner, at luftforureningen er faldet markant gennem de seneste årtier, og at helbredseffekterne og de økonomiske konsekvenser af luftforureningen dermed også er faldet markant [1]. DCE – Nationalt Center for Miljø og Energi har i mere end 30 år målt luftkvaliteten i Danmark [1], figur 1, 2 og 4, og denne overvågning har dokumenteret, at luften i de danske byer i dag er renere, end den har været de seneste mange årtier. Vi ved, at mange desværre ikke er klar over denne positive udvikling. Målet med denne artikel er derfor at illustrere, hvordan udviklingstendensen har været for de luftforureningskomponenter, der har størst betydning for helbredseffekterne af luftforureningen.
Nitrogenoxider
Nitrogenoxiderne (NOx; sum af nitrogenmonooxid (NO) og nitrogendioxid (NO2)) er den næstmest betydningsfulde luftforureningskomponent i relation til helbredseffekterne af luftforureningen. NOx udledes til luften i forbindelse med stort set alle slags forbrændingsprocesser. NO2 har en direkte helbredsskadelig effekt. NO og NO2 har også en indirekte effekt på helbredet, da de omdannes til partikler (blandt andet ammoniumnitrat) via de kemiske reaktioner i atmosfæren. Dermed bidrager de til dannelsen af den luftbårne partikelforurening, som er årsag til den største del af helbredseffekterne (næste afsnit).
Overvågningen af luftkvaliteten har dokumenteret et stort fald i koncentrationerne af både NOx (75 procent) og NO2 (50 procent) siden 1980’erne, figur 2. Faldet skyldes de mange tiltag, som har reduceret de danske og udenlandske udledninger, figur 3 [2] – primært forskellige teknikker til rensning af selve udledningerne. I 1980’erne var stationære forbrændingsanlæg (som for eksempel fra elproduktion og privat opvarmning) og transport de to vigtigste kilder, mens det i dag er transportsektoren, som udgør den største kilde, og navnlig i byerne er vejtrafik den dominerende kilde.
Der ses et væsentligt større fald for NOx end for NO2 i en trafikeret gade. Årsagen til dette mønster er de kemiske reaktioner i atmosfæren. Ved tilstedeværelse af tilstrækkelig høje koncentrationer af O3 vil stort set alt udledt NOx i løbet af sekunder blive omdannet til NO2:
NO + O3 → NO2 + O2
I en trafikeret gade vil der ikke være nok ozon til stede til at omdanne alt NO til NO2. Når udledningerne af NOx falder, så vil den kemiske reaktion med ozon medføre, at en større andel af den udledte NOx vil blive omdannet til NO2, idet ozonkoncentrationen er stort set uændret. Derfor falder NO2 langsommere end NOx i de trafikerede gader. I by- og landbaggrund, hvor der er rigeligt ozon til stede, ses samme relative fald i koncentrationerne af NOx og NO2.
Samtidigt er der sket en ændring i den kemiske sammensætning af selve udledningerne. Tidligere bestod udledningerne af NOx fra trafik typisk af omkring 95 procent NO og 5 procent NO2. Ibrugtagning af oxiderende katalysatorer på dieselkøretøjer medførte imidlertid, at udledningerne ændredes til stort set lige dele NO og NO2. I slutningen af 1990’erne og begyndelsen af 00’erne voksede andelen af dieselbiler. Det var oxiderende katalysatorer, og den større direkte udledning af NO2 førte til en mindre stigning i koncentrationerne af NO2, mens NOx fortsat faldt, omend ikke særligt hurtigt. Med til historien hører dieselskandalen, som helt overordnet medførte, at dieselbilerne udledte mere NOx end forventet. I begyndelsen af 00’erne faldt NOx og NO2 således mindre end forventet set i forhold til de stigende krav om rensning af udstødning.
Fra omkring 2005 og til i dag er NOx og NO2 begge faldet med omkring 30 procent. Årsagen til dette fald er introduktion af de nyeste Euronormer for dieselkøretøjer, som kræver anvendelse af SCR-katalysatorer (Selective Catalytic Reduction) på nye køretøjer. Disse SCR-katalysatorer fjerner typisk omkring 90 procent af NOx fra udledningerne. Det relativt store fald i NO2 siden 2005 har bevirket, at der i Danmark ikke længere måles overskridelser af nogen af EU’s grænseværdier.
Partikelforurening
Det er den luftbårne partikelforurening, der er anledning til den største andel af helbredseffekter. Partikelforureningen består af mange tusinde forskellige slags partikler med forskellig størrelse og kemisk sammensætning, se faktaboks. Forskning indikerer, at helbredseffekterne er associeret med et bredt udsnit af de luftbårne partikler lige fra de ultrafine partikler (mindre end 100 nm) til de grove partikler (mellem 2,5 µm og 10 µm i diameter). I dag er der dog bred enighed om, at den bedste vurdering af helbredseffekterne opnås ved at anvende koncentrationen af de fine partikler (PM2,5,mindre end 2,5 µm), som proxy for den samlede partikelforurening.
Målingerne af PM2,5 blev først begyndt i 2007 og 2008, som følge af ændringer i EU’s luftkvalitetsdirektiver. Der er i de seneste 10 år sket et fald på omkring 25 procent i koncentrationerne i de trafikerede gader, samt i by- og landbaggrund, figur 4. Udviklingstendensen er stort set ens på alle målestationerne, og der er relativt lille forskel i koncentrationerne. Årsagen til dette er, at langt hovedparten af PM2.5 kommer fra udlandet. Den lange transport med luftmasserne giver en jævn geografisk fordeling af koncentrationerne, samtidigt med at de danske udledninger i for eksempel byerne kun spiller en mindre rolle.
Det generelle fald i udledningerne skyldes indsats over for en lang række kilder både nationalt og internationalt. Af væsentlige indsatser kan nævnes røggasrensning, partikelfiltre på både store anlæg og køretøjer, omlægning til svovlfattigt brændsel m.m. [3]. Stigningen på cirka 25 procent fra 2017 til 2018 skyldtes det regnfattige 2018, og illustrerer, at de naturlige variationer i de meteorologiske forhold også spiller en stor rolle for især år til år udviklingen i målte koncentrationer. 2019 var vejrmæssigt set et mere almindeligt år, så derfor forventer vi et fald fra 2018 til 2019 i størrelsesorden svarende til stigningen fra 2017 til 2018.
Selv om der kun har været foretaget målinger af PM2,5 siden 2007, så dokumenterer en lang række andre målinger fra overvågningsprogrammet, at PM2,5 har været jævnt aftagende siden 1990. Målinger af det samlede partikelantal og af elementært kulstof (≈ sod) ved målestationen på H.C. Andersens Boulevard har endvidere vist, at koncentrationerne af disse partikelkomponenter er faldet med omkring 55 procent siden henholdsvis 2002 og 2010, tabel 1. Disse fald skyldes hovedsageligt partikelfiltre på dieselkøretøjer.
Udvikling i øvrige luftforureningskomponenter
Resultaterne fra overvågningsprogrammet viser, at mange andre luftforureningskomponenter også er faldet betydeligt. Koncentrationerne af for eksempel svovldioxid og bly er faldet til mindre end henholdsvis 5 procent og 1 procent af, hvad der tidligere er blevet målt [1] og i praksis er koncentrationerne af disse forureningskomponenter nu så lave, at de ikke udgør et væsentligt problem i forhold til befolkningens helbred. For enkelte luftforureningskomponenter er det dog ikke lykkedes at ændre markant på koncentrationerne i vores omgivelser. O3 er et eksempel på en af disse komponenter. Tabel 1 sammenfatter ændringerne for nogle af de væsentligste luftforeningskomponenter i Danmark.
Hvordan vil det gå i fremtiden?
Selv om helbredseffekterne og de økonomiske tab som følge af luftforureningen er faldet betydeligt gennem de seneste mange årtier, så bør der forsat sættes ind for at nedsætte luftforureningen og konsekvenserne heraf mest muligt. Nationalt og internationalt er der allerede vedtaget en lang række tiltag, og som følge heraf forventer vi et fortsat fald i luftforureningen i løbet af de næste årtier. Et eksempel herpå er vedtagelsen af EU’s nationale reduktionsmål, som forventes at føre til yderligere fald i koncentrationerne af de vigtigste helbredsskadelige luftforureningskomponenter i Danmark og resten af EU frem mod 2030, figur 5.
Hvis de mange klimatiltag tænkes sammen med tiltag mod luftforureningen, så vil de danske politikeres ambitioner om en 70 procent reduktion af udledningen af drivhusgasserne i 2050 også kunne føre til væsentlige yderligere reduktioner af luftforureningen og dermed helbredseffekterne.
Det er teknisk muligt at reducere luftforureningen betydeligt mere, end det der vil ske som følge af allerede vedtagne tiltag [4]. Det er så op til politikerne at vurdere, om de nuværende tiltag er tilstrækkelige, eller om der skal tages yderligere initiativer for at øge faldet i luftforureningen.
E-mail:
Thomas Ellermann: tel@envs.au.dk
Referencer:
1. Ellermann, T., Nygaard, J., Nøjgaard, J.K., Nordstrøm, C., Brandt, J., Christensen, J., Ketzel, M., Massling, A., Bossi, R., Frohn, L.M., Geels, C. & Jensen, S.S. 2018. The Danish Air Quality Monitoring Programme. Annual Summary for 2018. Aarhus University, DCE – Danish Centre for Environment and Energy, xx pp. Scientific Report from DCE – Danish Centre for Environment and Energy No. xxx. http://dce2.au.dk/pub/SRxxx.pdf
2. DCE 2020: https://envs.au.dk/faglige-omraader/luftforurening-udledninger-og-effekter/udledning-af-luftforurening/.
3. Hertel, O., Ellermann, T., Nielsen, O.-K., and Jensen, S.S., Clean Air in Denmark – Dedicated efforts since 1970 – Challenges, Solutions and Results, 48p AU/DCE, Danish EPA and State of Green, Roskilde, Denmark 2015 (ny udgave på vej).
4. IIASA 2017: https://ec.europa.eu/environment/air/reduction/assumptions.htm.
Definition på hyppigt anvendte partikelparametre
Ultrafine partikler: Partikler med diameter mindre end 100 nm. Bestemmes som antal partikler pr. cm3.
Partikelantal: Antal partikler pr. cm3. Den målte partikelfraktion afhænger af instrumentet. Data i tabel 1 er målt med instrument, som dækker partikelområdet fra 6 til 700 nm. Partikelantal er skønsmæssigt omkring 15-20 procent højere end antallet af ultrafine partikler.
PM2,5: Massen af fine partikler med diameter mindre end 2,5 µm. De ultrafine partikler er altså en delmængde af PM2,5, men massen af de ultrafine partikler er meget lille, så derfor udgør de ultrafine partikler en ubetydelig andel af PM2,5.
PM10: Massen af partikler med diameter mindre end 10 µm. PM2,5 er en delmængde af PM10.
Elementært kulstof: Massen af elementært carbon. Kaldes populært også for sod.
