1 / 71

Partiklar stora som små OPSIS Användarmöte Göteborg 7/10 2004

Partiklar stora som små OPSIS Användarmöte Göteborg 7/10 2004. Erik Swietlicki Professor Avdelningen för Kärnfysik Lunds Tekniska Högskola Box 118, 21100 Lund e-post: Erik.Swietlicki@pixe.lth.se. Atmosfäriska aerosoler– Negativa effekter. Människors hälsa PM2.5/PM10

mahsa
Download Presentation

Partiklar stora som små OPSIS Användarmöte Göteborg 7/10 2004

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Partiklar stora som småOPSIS AnvändarmöteGöteborg 7/10 2004 Erik Swietlicki Professor Avdelningen för Kärnfysik Lunds Tekniska Högskola Box 118, 21100 Lund e-post: Erik.Swietlicki@pixe.lth.se

  2. Atmosfäriska aerosoler– Negativa effekter Människors hälsa PM2.5/PM10 Cancerogena ämnen Klimat Direkt effekt (ljusspridning) Indirekt effekt (moln) Försurning Långdistanstransport Toxiska substanser Tungmetaller, organiska miljögifter

  3. Partiklar  Moln FNs klimatpanel för klimatförändrigar (IPCC) The Global Mean Radiative Forcing of the Climate System 1750 till 2000 Växthusgaser Freoner Aerosolpartiklar Strålningsförändring (W/m2) AvkylningUppvärmning Låg Hög Medium ---------------Mycket låg ------------ Nuvarande kunskapsnivå

  4. WHO - Hälsoriskbedömning för PM10

  5. Partiklar - Hälsoeffekter • WHO uppskattar att exponering för fina partiklar (PM2.5) i utomhusluften leder till cirka 100 000 extra dödsfall (och 725 000 förlorade levnadsår) årligen i Europa. WHO, World Health Report 2002, Geneva.

  6. Viktigaste luftföroreningarna ur hälsosynpunkt • Partiklar, PM10Finns norm (fr 2005) • Ozon, O3 Mål • Kvävedioxid, NO2 Finns norm (fr 2006) • Bensen, C6H6 Finns norm (fr 2010) • Benso[a]pyren, BaP Förslag • PAH Förslag • Tungmetaller (Cd, Pb, Cu, Hg, As, Cr) Förslag (Pb norm) • Flyktiga kolväten, VOC Mål för utsläppen • Kolmonoxid, CO Finns norm • Svaveldioxid, SO2 Finns norm

  7. Halter - Miljökvalitetsnormer • PM10 Stort problem på många platser - Oförändrade • Långdistanstransport • Lokalt genererade slitagepartiklar (trafik) • Lokal vedeldning • NO2 Överskridanden på vissa platser – sjunkande(?) • Lokal vägtrafik (avgaser) • Inget problem 2010 • Bensen Troligen inget problem(?) - sjunkande • Vägtrafik • Vedeldning • Benso[a]pyren Begränsatproblem(?) - sjunkande • Vägtrafik, avgaser • Vedeldning • Industrier

  8. PartiklarStorleksfördelningar

  9. Heta ångor, gaser Mekaniskt genererade Kondensation Nukleering Koagulering Partikeldiameter (µm) Grovmod Nukleeringsmod Ackumuleringsmod Fina partiklar Grova partiklar Partiklarna fördelar sig på olika ”moder”

  10. 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Particle Diameter (  m) Gas phase chemical reactions Hot vapours Low volatility gases Homogenous nucleation and condensation Condensation Wind blown dust + Emissions + Sea spray + Volcanoes + Plant Particles Condensation nuclei Primary particles Droplets Coagu- lation Agglomerates Coagulation Activation Coagu- lation Rainout and Washout Diffusion Sedimentation Coarse Particles Nucleation mode Aitken mode Accumulation mode

  11. Storleksfördelningar Samma partikelfördelning – Olika sätt att presentera data Antalet partiklar Partiklarnas yta Partiklarnas volym eller massa Partikeldiameter (µm)

  12. Partiklar - Antalsfördelning Linjär skala Logaritmisk skala Partikeldiameter Dp (µm) Partikeldiameter Dp (µm)

  13. Volym och massfördelningar Olika kontinentala miljöer Urban miljö Urban påverkan Nära större väg Jordflykt Bakgrund Urban påverkan Partikeldiameter Dp (µm) Partikeldiameter Dp (µm)

  14. Fina partiklar – Många och farliga?Grova partiklar – Få men mycket massa PM ingen enhetlig sammansättning Vad är farligt med PM? (massa, antal, yta?) Hur bör PM övervakas och begränsas?

  15. Partikeldiameter Svårt både att mäta och beskriva en partikels form och storlek d? d? Storlek anges istället som ekvivalent diameter

  16. Partikeldiameter • Aerodynamisk ekvivalent diameter Diametern på den sfär med densiteten 1g/cm3 som har samma sedimentations-hastighet som partikeln ifråga. • Stokes ekvivalent diameter Diametern på den sfär som har samma sedimentationshastighet och densitet som partikeln ifråga.

  17. Ekvivalent PartikeldiameterUtgår från sedimentationshastigheten Aerodynamiskt ekvivalent sfär dae = 8.6 µm rp = 1 g/cm3 Volymekvivalent diameter Formfaktor = 1.36 de = 5.0 µm rp = 4 g/cm3 Stokes ekvivalenta sfär ds = 4.3 µm rp = 4 g/cm3 vTS=0.22 cm/s vTS=0.22 cm/s vTS=0.22 cm/s

  18. Exempel på oregelbundna partiklar TEM-bilder Fotogenlampa (sotagglomerat) Partiklar fråm slitage av bildäck

  19. PM10 PM2.5 Partikelavskiljning - olika konventioner IPM: Inhalerbar partikelfraktion (andel som kan inandas genom näsa eller mun) TPM: Lungpartikelfraktion (eng. thoracic; andel som kan passera svalget) RPM: Respirabel partikelfraktion (andel som kan nå lungblåsorna)

  20. Partiklar i grovmoden Partiklar i finmoden Aerodynamisk partikeldiameter Dae (µm)

  21. PM10 Sammansättning - Europa Jämförelse: Gravimetrisk PM10-massa (referensmetod) – Summan av kemiskt bestämda komponenter Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  22. PM2.5 Sammansättning - Europa Jämförelse: Gravimetrisk PM2.5-massa – Summan av kemiskt bestämda komponenter Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  23. Grovmod sammansättning - Europa PM10-PM2.5 Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  24. Lättflyktiga föreningar som borde vara kvar Partikel-bundet vatten som borde avlägsnas Organiskt kol Sot eller “elementärt kol” Aerodynamisk diameter (µm) Lättflyktiga föreningar som kan försvinna under eller efter provtagning

  25. Felkällor vid aerosolmätning Ursprunglig aerosol Provtagnings- effektivitet Interna förluster Aerosol- provtagare Sensorns respons 234 cm-3 Databearbetning

  26. Standarder för mätning av PM Befintliga och kommande • US EPA & National standards • EN12341 PM10 Std. (1996) • 2nd Daughter Directive • CAFE (Clean Air For Europe) • EN 14907 PM2.5 Std. (April 2004) • Dotterdirektiv for tungmetaller och PAH (Cd, Pb, Cu, Hg, As, Cr)

  27. USA och EuropaKrav på konditionering av filter vid vägning för bestämning av PM-halter

  28. Föreslagen PM2.5 mätstandard EN 14907Viktiga skillnader gentemot PM10-standard • Provtagningsflöde: 2.3 eller 30 m3/timme. • Måste provta vid omgivningstemperatur (+/-5°C). • Filter måste tas ur provtagaren inom 4 timmar efter avslutad provtagning eller…. • filter hålls vid < 20°C efter provtagningen. • Vågen måste ha en nogrannhet och precision på bätttre än 10 µg. • Samma krav på konditionering (temp, fuktighet) men strängare Q.A. (t.ex. upprepning av vägning inom 24-48 timmar) – EN12341 PM10 och EN14907 PM2.5 kräver båda 50% r.f. och 20°C • Ny procedur för godkännande av ekvivalenta mätmetoder.

  29. Våta och torra PM storleksfördelningar(Pittsburgh Air Quality Study, PAQS, Pandis et al.) Våt, 68% r.f. Torr, 20% r.f. Volymökning p.g.a. vatten Partikelbundet vatten = rw(Vwet-Vdry)

  30. Partikelbundet vatten, juli 2001 (Pittsburgh Air Quality Study, PAQS, Pandis et al.) Våta partiklar vid r.f. < 60%

  31. Water Crustal NO3 SO4 NH4 EC 60 OC*1.8 FRM 50 40 PM2.5 (mg m-3) 30 20 10 0 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 PM2.5 SammansättningPittsburgh, USA, Juli 2001Spyros Pandis m.fl. Referensmetod (gravimetrisk) Vatten Datum (Juli 2001) Vatten kan utgöra en stor del av PM2.5.

  32. Forsdala, Lycksele – Partikelmätningar 2002 Rapporter BHM: http://www.itm.su.se/bhm/ Hygroskopiska egenskaper (TDMA) Partikelstorleksfördelningar (DMPS) Sot Elementsammansättning (SAM) (filter fin-, grovfraktion, PIXE) Huvudjoner (filter, IC) Partikelmassa (TEOM) (PM10 / PM2.5) Kemisk sammansättning (Hi-Vol PM10)

  33. Differential Mobility Particle SizerDMPS Aerosol-partiklar Partikel- räknare Mäter: Partiklarnas storleksfördelning (< 1 µm, oftast torrt) CPC Monodispers aerosol dN/dDp Tork DMA Bipolär laddare Dp d0 DMA “Transfer Function”

  34. Variationerna i partikelhalterForsdala, Lycksele 2002 Mycket stor variation av antalet partiklar! Vedeldning betydande källa i Lycksele. Partikelantal (cm-3) Bakgrund

  35. Partikelmassa och volymForsdala, Lycksele 2002 Partikelvolym beräknat från DMPS-data uppvisar god samvariation med PM-halterna (TEOM). PM0.85 beräknat från DMPS-data (densitet 1 g/cm3) utgör 66% av PM2.5 och 50% av PM10.

  36. HälsoeffekterHalter och gränsvärden

  37. Akuta korttidseffekter Dödlighet Förändring av dödlighet per dygn (%) +0.7% per 10 µg/m3 ökning av PM10 Uppskattad procentuell förändring i dödlighet per dygn vid en ökning av PM10 med 10 µg/m3 (95% konfidensintervall). (Pope et al. 1995)

  38. Partiklar Utomhusluft Gränsvärden • USA - National Ambient Air Quality Standards Årligt medelvärde 24-timmar PM-2.5 (1997) 15 µg/m3 65 µg/m3 PM-10 (1997) 50 µg/m3 150 µg/m3 • EU-stater - Air Quality Limit Values (MKN) Årligt medelvärde 24-timmar PM-10 (2005) 40 µg/m3 50 µg/m3 (35/år) PM-10 (2010) 20 µg/m3 50 µg/m3 (7/år)

  39. WHO-rapportenwww.who.dk/document/e79097.pdf ”It has been estimated that exposure to fine particulate matter in outdoor air leads to about 100 000 deaths (and 725 000 years of life lost) annually in Europe.” ”The present information shows that fine particles (commonly measured as PM2.5) are strongly associated with mortality and other endpoints such as hospitalization for cardio-pulmonary disease, so that it is recommended that Air quality guidelines for PM2.5 be further developed.” ”Epidemiological studies on large populations have been unable to identify a threshold concentration below which ambient PM has no effect on health.”

  40. Second Position Paper on Particulate MatterCAFE Working Group on Particulate MatterAugust 20th, 2003 • “In the light of these health-related findings the PM Working Group recommends the use of PM2.5 rather than PM10 as the principal metric for assessing exposure to particulate matter. It is further recommended to maintain monitoring PM10 at a lower intensity ….” • “It is recommended that once PM2.5 limit values have come into force and have replaced the Stage 1 PM10 limit values, the PM10 indicative limit values currently set for Stage 2 in the First Daughter Directive should be reclassified as target values with the aim to help control the coarse fraction, PM2.5-10.”

  41. Aerosol Optical Depth over Europe C. Robles-Gonzalez, J.P. Veefkind and G. de Leeuw, GRL 27(2000)955-959

  42. Europeiska PM10-halter Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  43. Europeiska PM2.5-halter Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  44. Europeiska PM-halter PM2.5 och PM10 samvarierar Kvoten PM2.5 / PM10 = 0.5 to 0.9 Putaud et al., 2003 (http://ccu.ei.jrc.it/ccu/)

  45. Relevanta Miljömål:Frisk luftGod bebyggd miljö

  46. Syd Nord PM10, Årsmedelvärde, 90- och 98%-iler PM10-halt (µg/m3) 90%-il Årsmedel Föreslagna nya delmål Källa: Urbana Mätnätet, IVL

  47. Syd Nord PM2.5, Årsmedelvärde, 90- och 98%-iler Uppskattning utifrån PM10 halter PM2.5-halt (µg/m3) 90%-il Årsmedel Föreslagna nya delmål Källa: Urbana Mätnätet, IVL

  48. 100 PM10 90-percentil 90 80 70 60 Miljökvalitetsnorm, 2005 50 Förslag, 2015 Övre utvärderingströskel 40 30 20 10 0 Bakgrund Sveavägen Hornsgatan Essingeleden E4 Sollentuna Valhallavägen Roslagsvägen Norrlandsgatan Södermalm (tak) Upplands Väsby (kaminer) PM10-halter i Stockholm år 2002 PM10-halt (µg/m3)

  49. Antal överskridanden av PM10 MKNÖver 50 µg/m3 tillåtet högst 35 dygn/år Antal överskridanden per månad av dygnsmedelvärdet 50 µg/m3 Månadsmedelvärde (µg/m3) PM10-halt (µg/m3)

  50. Förslaget innebär överskridande i samtliga tätortsmiljöer i Sverige • Huvudkällor: • Långdistanstransport • Vägdamm • Icke miljögodkända vedpannor • Långdistanstransport påverkar främst årsmedel • Lokala källor påverkar främst 90%-il

More Related