Biltrafikens betydelse för kvävedioxid och partiklar i stadsluften varför klarar vi inte gränsvärdena?

(1)

Biltrafikens betydelse för kvävedioxid och partiklar i

stadsluften –

varför klarar vi inte gränsvärdena?

Christer Johansson

SLB analys Miljöförvaltningen, Stockholm

Institutionen för tillämpad miljövetenskap

Stockholms Universitet

(2)

Christer Johansson, ITM/SU, SLB/MF

Kväveoxider

från mark till luften (och vice versa)

Nature, 1979

Fårhage Ian Galbally

Barr o lövskog Jordbruksmark

Busksavann Betad savann

(Bränd) grässavann Tropisk regnskog Molnregnskog Termitstackar

Venezuela

Elfensbens- kusten

Australien

(3)

Kvävedioxid livsnödvändigt?

NO ₂

Bakterier, förbränning, blixturladdningar

Kvävemonoxid, NO

Ozon, O ₃

Sjuklighet, dödlighet

?

Sjuklighet, dödlighet Växtskador

Övergödning Försurning

Växtnäring

”Renar luften”

från föroreningar

CO, VOC, PAH…

OH ^.

(4)

Kvävedioxid & partiklar

• Problembilden

– Utsläpp och halter

– Jämföra trenderna för NO ₂ , PM – NO ₂ som indikator för avgaser

• Åtgärder – behov av nya krav o mätningar

– Olika för partiklar & kvävedioxid

(5)

Vägtrafiken oftast viktigast för halter o

exponering i städer

Biobränsle-

förbränning kan vara viktig för partikelutsläpp

Kväveoxiderna bra

”spårämne” för

vägtrafikens partikelutsläpp

(6)

Vägtrafikens utsläpp av

NOx = NO+NO ₂

Avgaser Kvävemonoxid NO

Bildas vid förbränningen Påverkas av efterreningen

Kvävedioxid NO ₂

Bildas i avgassyst. & efterreningen

Kvävedioxid NO ₂

Bildas i luften p g a ozon (O

₃

) Detta gör NO

₂

till sämre indikator på

avgasutsläpp än NOx EGR – avgasåterföring mindre NO2

SCR – selektiv katalytisk mindre NO2 (urea) Ox.kat – oxidations katalysator - mer NO2

CRT – continuously regenerating trap – mer NO2

(7)

Vägtrafikens olika partiklar

Förbränningspartiklar

”Ultrafina”, <0,1µm (antal) eller 0,1-0,3 µm (massa)

Däcks- och slitagepartiklar

Nano, < 0,1 µm ”Grova”, >1 µm

Avgaser

Bränsle Motorolja

Sot

0,04-0,5 µm

Bildas vid för- bränningen

Kondensations- partiklar

0,01-0,1 µm

Bildas vid kylning och utspädning

Vägbana

Bromsar Däck Däcks-

0,01-0,1 µm

Bildas med dubbar

>10 µm?

Slitage

Broms- 0,1 - 5 µm

Slitage

Beläggnings-

>0,5 µm

Slitage

Suspensions-

>0,5 µm

Suspension

EGR, SCR, Ox.kat ., CRT

(8)

Kombinationer av efterbehandling

krävs för att reducera både NOx & PM

NO ₂ utsläppen regleras inte

Från Erlandsson, MTC

(9)

EU direktiv och MKN

Värde (µg/m ³ ) Medelvärdestid

NO ₂ 40 År

200 Timme Max 18 timmar

60 Dygn Endast Sverige

Max 7 dygn

90 Timme Endast Sverige

Max 175 timmar

PM10 40 År

50 Dygn Max 35 dygn

PM2.5 25 År Från 2015

Inga gränsvärden för avgaspartiklar – PM10 beror mest på icke avgaspart.!

NO ₂ anses som indikator för exponeringen för avgaspartiklar.

(10)

För normerna förskjuts fokus från PM10 mot NO ₂

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 PM10 µg/m³

år Partiklar (PM10) 36:e värsta dygnsmedelvärdet årsvis (90-percentil)

Hornsgatan 108 gatunivå E4:an Lilla Essingen gatunivå Folkungagatan 53 gatunivå Sveavägen 59 gatunivå Kungsgatan Uppsala gatunivå Norrlandsgatan 29 gatunivå E4:an Häggvik Sollentuna gatunivå Turingegatan Södertälje gatunivå Kungsgatan 42 Uppsala gatunivå Torkel Knutssonsgatan tak

miljökvalitetsnorm

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

1982198319841985198619871988198919901991199219931994199519961997199819992000200120022003200420052006200720082009201020112012 NO2µg/m³

år Kvävedioxid (NO2) 8:de värsta dygnsmedelvärdet årsvis (98-percentil)

Hornsgatan 108 gatunivå Sveavägen 59 gatunivå Norrlandsgatan 29 gatunivå E4:an Lilla Essingen gatunivå Hornsgatan 85 gatunivå Sveavägen 88 gatunivå Kungsgatan 42 Uppsala gatunivå Folkungagatan 53 gatunivå Torkel Knutssonsgatan tak Norr Malma regional bakgrund

miljökvalitetsnorm

NO ₂ PM10

1982 2000 2012 1994 2000 2012

Klaras nästan i Sverige 2012!

Normerna klaras inte!

Stockholm

(11)

NO ₂ större problem i norra Sverige än i södra

UMEÅ

Max 175 timmar över 90 µg/m3

SUNDSVALL

NO2 = 213 TIMMAR>90 µg/m3

PM10 klaras

PM10 överskred 2012 38 dygn >50 µg/m3 Meteorologin viktig

för de höga NO2 halterna

(12)

NO ₂ halterna i London

sjunker inte…

(13)

PM10 sjunker snabbare än NO ₂

inte bara i Stockholm

0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

PM 10 /N O 2

Bryssel München Prag

Hornsgatan

Olika anledningar till lägre partikelhalter:

Europa: Minskande halter sekundära partiklar (mindre S & N utsläpp)

Minskande utsläpp av primära avgaspartiklar

(14)

Avgaspartikelhalterna sjunker snabbare än NOx

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 10 000 20 000 30 000 40 000 50 000 60 000 70 000 80 000

Antal partiklar NOX

-37%

-77%

Stockholm, Hornsgatan

(15)

Mer NO ₂ per gram

”sot” från bilavgaser

Barcelona, Spanien

0 5 10 15 20 25

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

year

Berlin, Tyskland

NO ₂ /EC

2010: LEZ, Steg 2 DPF krävs på dieselbilar EC minskar med 60%

NOx med 20%

NO ₂ /EC+OC

(16)

Emission per km

för NOx &

avgas PM

0 0.0005 0.001 0.0015 0.002 0.0025 0.003 0.0035 0.004 0.0045 0.005

2010 2013 2015 2020

Emissionsfaktor (viktad) PM g/fkm

PM avgas emission

Personbil bensin Personbil diesel 0.00

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18

2010 2013 2015 2020

Emissionsfaktor (viktad) gNOx/fkm

NO

_x

emission

Personbil bensin Personbil diesel

NOx

PM

Stockholmsregionens

bilpark

(17)

Andelen dieselbilar ökar

Stockholm

0.0%

10.0%

20.0%

30.0%

40.0%

50.0%

60.0%

2010 2013 2015 2020

Ande l a v t ot al a tr af ik ar be te t

Trafikandelar Personbil bensin

Personbil diesel

(18)

Rekord för miljö- och dieselbilar

2012

BIL Sweden

Nyregistreringar:

(19)

NOx halterna beror på dieselutsläpp

exempel Hornsgatan, Stockholm

Buss etanol Buss diesel

Tung lastbil diesel Lätt lastbil diesel Lätt lastbil bensin Personbil gas

Personbil etanol Personbil diesel Personbil bensin

Urban bakgrundshalt:

0 20 40 60 80 100 120 140

År 2010 År 2013 År 2015 År 2020

N O x ( µg /m 3)

27%

26%

15%

>70% från

dieselfordon

(20)

Kvävedioxid (NO ₂ )

utsläppen ökar p g a fler

dieselfordon

^0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

2010 2015 2020

Personbil bensin Lätt lastbil bensi Personbil etanol Personbil gas Lätt lastbil diese Personbil diesel

Be ns in Be ns in Be ns in Eta no l Eta no l Eta no l

Ga s Ga s Ga s

Di es

el D ies el Di es el Di es el Di es el Di es el

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90

2010 2015 2020

N O2 (g /fk m )

N O x ( g/f km )

NOx g/km NO2 g/km

Andel NO ₂ av NOx i olika fordonstyper

NO ₂

NO _x

Ännu svårare klara MKN före 2015!

(21)

Ökande NO ₂ andel från nya dieselbilar

Personbil, diesel

(22)

Emissions- modellerna underskattar

verkliga utsläpp

Prognoserna för

optimistiska

Jerksjö & Sjödin

NOx Pb diesel

NOx Lb diesel

Euro 1 Euro 2 Euro 3 Euro 4

Euro I Euro II Euro III Euro IV

(23)

Ombord-

mätning visar högre utsläpp

än kraven Ex Buss

>Kravnivån (3,5)

SCR falerar i

stadsmiljö pga för

låg temp.

(24)

0.3% 0.1% 0.1%

1.2% 7% 0.2% 1% 0.1% 0%

13%

4% 2%

79%

33%

17%

0%

61%

47%

0% 1%

34%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2015 2020

NOx PBD

1.5% 2.3% 2.6%

5.5% 2.7% 1.8%

20.6%

11.6%

4.0%

16.8%

14.1%

7.6%

55.6%

53.6%

33.9%

0%

15%

17%

0% 1%

34%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

2010 2015 2020

Avgaspartiklar PBD

NOx vs Avgas PM:

Olika fordon har olika betydelse

PC-D-Euro-6 PC-D-Euro-5 PC-D-Euro-4 PC-D-Euro-3 PC-D-Euro-2 PC-D-Euro-1 PC-D-Euro-0

Personbilar

(25)

Åtgärder

• Differentierade avgifter/strängare miljözon

• Olika fordon beroende på om NO ₂ eller PM – hur prioritera?

• Tunga fordon allt större del av utsläppen

• Öka efterlevnad av emissionslagstiftningen i verkig trafik

• Gäller speciellt nya dieselfordon inkl tunga i stadstrafik

• Reglera NO ₂ utsläppen?

• Kollektivtrafik, parkeringsavgifter,

cykelfrämjande… etc

(26)

Restriktioner

mot dieselbilar i Oslo p g a NO ₂

(27)

**traffic related* total carbon particle concentration in Berlin**

120%

141%

100% 130%

121% 119% 100%

112%

101% 100%

80%

75%

49%

40%

101% 99% 100%

78% 73%

47%

44%

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Total carbon [TC = EC + 1.2 * OC] in µg/m3

0%

100%

200%

300%

400%

500%

600%

percentage share of situations with low wind speed

share of situations with low wind speed <2.4 m/s (2007=100%) average TC over 12 mini samplers outside the LEZ

average TC over 10 mini samplers inside the LEZ

low emission zone in force

*traffic increment based on the difference between kerbside stations and urban background sites

-56%

Berlin LEZ – impact analysis

 total carbon concentration

traffic related ^* black ^¥ carbon particle concentration in Berlin

* local BC increment at traffic sites, adjusted to traffic volumes trend relative to 2007 before LEZ came into force

¥ elemental carbon (EC) particles plus other deposited organic compounds (OC)

(28)

Berlin NO2 trend

From Martin Lutz, Dep for devepment and Environm, Senate Berlin

(29)

Så varför klarar vi inte gränsvärdena för NO ₂ ?

• Utsläppen från dieselfordon höga

• Högre i verkligheten än i testning i lab

• Hög NO ₂ andel av NOx i utsläppen (NO ₂ regleras inte)

– Problem med efterrening…

• Meteorologin försvårar i norra Sverige

• NO ₂ klaras inte norrländska städer p g a inversion på vintern

• Politiska/ekonomiska prioriteringar…

• Kommer bli svårt klara Svenska normerna!

(30)

Biltrafikens betydelse för kvävedioxid och partiklar i stadsluften varför klarar vi inte gränsvärdena?