Box 21060, SE-100 31 Stockholm Box 5302, SE-400 14 Göteborg Valhallavägen 81, Stockholm Aschebergsgatan 44, Göteborg Tel: +46 (0)8 598 563 00 Tel: +46 (0)31 725 62 00 Fax: +46(0)8 598 563 90 Fax: + 46 (0)31 725 62 90
RAPPORT
Utredning angående
havssaltsandelen av PM
10på bakgrundsstationen Råö
För Naturvårdsverket
Martin Ferm Karin Sjöberg
Karin Persson Kjell Peterson
2007-09-24 U 2156
Innehållsförteckning
1 Inledning och bakgrund...2
2 Utförande...2
3 Resultat...4
3.1 PM10-halter ...4
3.2 PM2.5-halter...7
4 Regional spridning av saltpartiklar ...8
5 Slutsatser ... 10
6 Referenser ... 10
1 Inledning och bakgrund
Enligt ett EU direktiv (och svensk miljökvalitetsnorm) ska PM10-halten inte överskrida 40 µg m-3 som årsmedelvärde och 50 µg m-3 som 90 %-il. Om den gör det måste åtgärder vidtagas för att minska halterna. Den regionala bakgrundshalten av PM10 är mycket hög i förhållande till halterna i svenska tätorter. Detta gäller även flera andra länder. Man har diskuterat om havssaltsandelen av PM10-fraktionen verkligen utgör en hälsorisk eller om den borde subtraheras från PM10-halten. Av dessa skäl är det viktigt för Sverige, och speciellt för svenska västkusten, att mäta den regionala bakgrunden av PM10 samt dess havssaltsandel. Även inom EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) vill man mäta PM10 på bakgrundsstationer.
I framtiden vill EU även begränsa PM2,5-halterna. Eftersom denna fraktion har en större förmåga att transporteras över längre sträckor än vad PM10 har, så kommer sannolikt bakgrundshalterna att ha en ännu större betydelse i Sverige.
Det finns idag (2006) ingen rutinmässig övervakning av PM10-halten i bakgrundsluft som kan användas för Västra Götaland. Närmaste bakgrundsstation är Vavihill i Skåne och den ligger för långt ifrån exempelvis Göteborg för att kunna fungera som bakgrundsstation.
Inom ramen för den nationella miljöövervakningen, finansierad av Miljöövervaknings- enheten vid Naturvårdsverket genomförde IVL Svenska Miljöinstitutet under 2006 mätningar av PM10 samt studerade havssaltsandelen inför en etablering av PM-mätningar vid EMEP-stationen Råö.
2 Utförande
PM10- och PM2,5-halterna mättes med IVLs filterprovtagare (Ferm m.fl. 2001) på Råö (57°23’3,76”N, 11°54’51,5”E), ca 10 m norr om öppet hav och en plats 2 km inåt landet ca 750 m norr om öppet hav (57°24’6,73”N, 11°56’40,55”E), Justegården, se Figur 1 och Figur 2. Båda stationerna ligger långt från trafikerade vägar, ca 40 km söder om Göteborg.
Figur 1 Karta som visar placeringen av de bägge stationerna.
3
Figur 2 Foton från Råö (vänster) och Justegården (höger).
Prover togs som kalenderdygnsmedelvärden från 23 augusti till 12 november 2006. 29 filter valdes ut för kemisk analys. De delades på mitten och ena halvan lakades i vatten.
Laklösningen analyserades med avseende på natrium, kalcium och magnesium med
jonkromatografi. Havssaltsbidraget till PM10-halten beräknades ur natriumkoncentrationen på PM10-fraktionen i luften dividerat med 30,4 %, se Tabell 1.
Tabell 1 Havssaltets sammansättning.
jon mg/l andel Na+ 10500 30.4%
Mg2+ 1350 3.9%
Cl- 19000 55.1%
SO42- 2655 7.7%
Ca2+ 400 1.2%
K+ 380 1.1%
Br- 65 0.2%
HCO3- 142 0.4%
Sr2+ 8.1 0.0%
Br- 4.6 0.0%
Totalt 34505 100%
Timmedelvärden av vindhastighet och riktning har hämtats från Miljöförvaltningen i Göteborgs hemsida (http://www.miljo.goteborg.se/luftnet). Masten i Järnbrott på 56 m höjd valdes som mätplats för att representera Råö. Dygnsmedelvärden av vindhastighet och riktning har beräknats som vektormedelvärden.
3 Resultat
3.1 PM
10-halter
PM10-halterna på Råö och Justegården när data finns för båda stationerna samtidigt visas i Figur 3. Medelhalterna under perioden var 20,2 µg m-3 på Råö och 16,3 µg m-3 på
Justegården.
0 10 20 30 40 50 60
2006-08-23 2006-08-30 2006-09-06 2006-09-13 2006-09-20 2006-09-27 2006-10-04 2006-10-11 2006-10-18 2006-10-25 2006-11-01 2006-11-08
PM10 µg m-3
Råö
Justegården
Figur 3 PM10-halterna vid Råö och Justegården.
Havssaltsbidraget (beräknad ur Na+ koncentrationen på PM10 dividerat med 30,4 %) följde medelvindhastigheten ganska väl, se Figur 4. För att se om depositionen eller
nedtransporten från övre luftlager ändrar sig med vindhastigheten plottades kvoten mellan havssaltsbidragen på Justegården och Råö mot medelvindhastigheten, se Figur 5. Det verkar dock som om förhållandet mellan halten havssalt i PM10-fraktionerna på Råö och Justegården är oberoende av vindhastigheten. Havssaltsbidragen på Råö och Justegården jämförs med varandra i Figur 6. Havssaltsbidraget var alltid mindre inåt landet utom vid tre tillfällen när halterna var mycket låga på båda stationerna. Medelhalten var 6,4 µg m-3 på Råö och 4,3 på Justegården. Mest salt kom naturligtvis när det blåste från havet. Detta åskådliggörs i Figur 7, där havssaltsbidraget är avsatt som funktion av medelvindriktningen.
Störst skillnad erhölls vid västvind. PM10 utan havssaltsdelen för de bägge stationerna visas i Figur 8. Här är skillnaderna mellan de bägge stationerna inte särskilt stor. Även här är halten lägre längre vid Justegården. Medelhalterna är även sammanställda i Tabell 2. Där ser man tydligt att havssaltskomponenterna avtar snabbare med avståndet än övriga PM10- partiklar. Det tyder på att medelstorleken (egentligen fallhastigheten) är större för havssaltsandelen än för övriga PM10-partiklar.
5
0 5 10 15 20 25
06-09-02 06-09-06 06-09-15 06-09-21 06-10-05 06-10-09 06-10-14 06-10-28
havssalt µg m -3
0 2 4 6 8 10 12
vindhastighet m s -1
Råö havssalt vindhastighet
Figur 4 Havssaltskoncentrationen av PM10-fraktionen (µg m-3) och vindhastigheten (m s-1) vid Råö.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
0 2 4 6 8 10 12
vindhastighet m s-1
havssaltskvot Justegården/Råö .
Figur 5 Kvoten mellan havssaltsbidragen på Justegården och Råö som funktion av medelvindhastigheten.
0 5 10 15 20 25
06-09-01 06-09-11 06-09-21 06-10-01 06-10-11 06-10-21 06-10-31
µg m-3
Råö havssalt
Justegården havssalt
Figur 6 Havsaltsbidraget av PM10-fraktionen (µg m-3) på Råö och Justegården.
0 5 10 15 20 25
0 90 180 270 360
vindriktning º
havssaltsbidrag µg m -3
Råö havssalt
Justegården havssalt
N Ö S V N
Figur 7 Havssaltsbidraget till PM10-halten som funktion av medelvindriktningen under dygnet.
7
0 10 20 30 40 50
06-09-01 06-09-11 06-09-21 06-10-01 06-10-11 06-10-21 06-10-31
PM10 µg m-3
Råö utan salt
Justegården utan salt
Figur 8 PM10-halten utan havssaltsdel (µg m-3) på Råö och Justegården.
Tabell 2 Medelhalter av PM10 under de dygn som saltanalys utförts med saltdelen subtraherad, natrium-, kalcium- och magnesiumhalterna samt den totala PM10-halten på Justegården och Råö samt kvoterna mellan dessa.
PM10
utan salt Na+ Ca2+ Mg2+ PM10
totalt Justegården (µg m-3) 14.0 1.3 0.2 0.2 18.3
Råö (µg m-3) 15.7 2.0 0.3 0.3 22.2
Justegården/Råö 89% 66% 71% 61% 82%
3.2 PM
2.5-halter
Även PM2,5-halten mättes på Råö under november-december 2006, se Tabell 3. PM2,5- halten var i genomsnitt ca 40 % av PM10-halten.
Tabell 3 Halten PM2,5 och PM10 på Råö (µg m-3).
Start Stopp PM2,5 PM10
2006-11-22 2006-12-04 10.1 28.3 2006-12-04 2006-12-18 10.7 21.2 2006-12-18 2007-01-02 6.5 21.0
4 Regional spridning av saltpartiklar
År 2003 mättes PM10 på Råö under en kortare period. Några filter valdes ut och
analyserades med avseende på saltkomponenter. PM10 mättes samtidigt på andra platser i Västsverige. Filter från Borås och Mariestad valdes också ut och saltkomponenterna mättes. Om man jämför med saltsammansättningen i havet så verkar det finnas lite natrium av annat ursprung än havet. Havssaltsmängden beräknades därför ur
magnesiumkoncentrationen dividerat med 3,9 %. Resultaten visas i Figur 9.
0 5 10 15 20 25 30 35
2003-01-04 2003-01-05 2003-01-06 2003-01-07 2003-01-15 2003-01-16 2003-01-17 2003-01-18 2003-01-19 2003-01-20 2003-02-25 2003-02-26 2003-02-27 2003-02-28
havssalt µg m-3
Råö Borås
Mariestad gata Mariestad bakgrund
Figur 9 Havssaltsandelen av PM10 under mätperioden.
Som framgår av figuren var det en saltepisod mellan den 15 och 19 januari. Vinddata hämtades som tidigare från Miljöförvaltningen i Göteborgs hemsida, masten i Järnbrott (södra Göteborg). Vindriktning och vindhastighet visas i Figur 10. Om man jämför Figur 9 med Figur 10 så ser man att det var hög vindstyrka i kombination med sydlig till västlig vind under saltepisoden.
9
0 2 4 6 8 10
2003-01-04 2003-01-05 2003-01-06 2003-01-07 2003-01-15 2003-01-16 2003-01-17 2003-01-18 2003-01-19 2003-01-20 2003-02-25 2003-02-26 2003-02-27 2003-02-28
vindhastighet m/s .
0 90 180 270 360
vindriktning º .
vindhastighet vindriktning
Figur 10 Vindhastighet och vindriktning (Järnbrott i Göteborg) under mätperioderna i januari och februari 2003.
I Figur 11 visas PM10-halt med havssaltsandelen subtraherad. Som synes skiljer inte halterna särskilt mycket mellan gaturum i tätorter och urban eller regional bakgrund.
Bakgrundshalten är således mycket betydelsefull i Västsverige.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
2003-01-04 2003-01-05 2003-01-06 2003-01-07 2003-01-15 2003-01-16 2003-01-17 2003-01-18 2003-01-19 2003-01-20 2003-02-25 2003-02-26 2003-02-27 2003-02-28
PM10 utan havssalt µg m-3 Råö
Borås
Mariestad gata Mariestad bakgrund
Figur 11 PM10–halt med havssaltsandelen subtraherad.
5 Slutsatser
Havssaltskoncentrationen var 2,2 µg m-3 högre i PM10-fraktionen på Råö än på Justegården och PM10-halten utan havssalt var 1,7 µg m-3 högre på Råö än på Justegården i de prov som valts ut för katjonanalys. Halten av PM10 (utan havssalt) på Råö är i nivå med halterna i mindre tätorter i västra Sverige, se exempelvis Figur 11.
Det finns dessutom en möjlighet att inkludera analys av baskatjoner (K+, Mg2+ och Ca2+) på filterpack-prov vilka provtas dygnsvis på Råö. Analys av baskatjoner förordas av EMEP och mäts i Sverige endast på hög höjd i den svenska fjällvärlden. Salthalten på filterpack är något högre än på PM10 (Ferm m. fl. 2006) men är en fraktion som modellerarna inom EMEP föredrar vid mätning av baskatjoner i luft eftersom man då får med en större del av luftens saltinnehåll.
Ur hälsosynpunkt är PM2,5 ännu intressantare än PM10. PM2,5 är en del av PM10 som har ännu större förmåga att kunna transporteras långa sträckor. Bakgrundsandelen i västsvenska städer kommer att vara ännu större för PM2,5 än för PM10. PM2,5-fraktionen innehåller dessutom mindre salt än PM10-fraktionen. Stationens placering på Råö eller Justegården kommer då att ha ännu mindre betydelse för saltpåslagets inverkan. För långdistanstransport (PM2,5) är en kuststation extra viktig.
Vid val av plats för en bakgrundsstation i Västsverige, som ju får mycket partiklar från kontinenten så har Råö många fördelar. Stationen ligger i ett inhägnat område och det finns inga trafikerade vägar i närheten. Det finns inga stationära källor efter Danmark i den dominerande vindriktningen (sydväst). Dessutom har stationen långa mätserier av andra luftföroreningskomponenter. Exempelvis görs analyser av partiklar uppmätta med filterpack-teknik (sulfat, ammonium, nitrat) kontinuerligt på dygnsbasis sedan 1986. På samma plats finns även mätningar av andra föroreningar i luft. Föroreningsepisoder har studerats här sedan början av 1970-talet och stationen är internationellt välkänd.
6 Referenser
Ferm M., Gudmundsson A. and Persson K. (2001) Measurements of PM10 and PM2.5
within the Swedish urban network. Proc. from NOSA Aerosol Symposium Lund, Sweden 8-9 November 2001.
Ferm M., Makkonen U., Hanssen J. E. and Ellermann T. (2006) Final report from NMR project "Test of a filter pack combined with a PM10 inlet". IVL report B1686.
