Forside	Nyt	Viden	Om DMU	Kontakt os	Søg	In English

Luftkvaliteten i baggrundsområder i Danmark 1978-1997

Niels Z. Heidam

Faglig rapport fra DMU, nr. 341

Dansk abstract

Atmosfærisk overvågning igennem 20 år
Denne rapport præsenterer resultater fra 20 års overvågning af luftkvaliteten i landdistrikter eller baggrundsområder i Danmark. Formålet med rapporten er at give et generelt overblik over luftkvaliteten i danske baggrundsområder, som den har manifesteret sig i de eksperimentelle resultater. Det har ikke været hensigten at give en komplet redegørelse for forekomsten af alle for-ureninger alle steder, men derimod at illustrere hovedtrækkene i udviklingen med udvalgte, men typiske resultater fra forskellige stationer.

Udbygning af stationsnettet
Kvaliteten af baggrundsluften i Danmark har været overvåget siden 1978. Oprindeligt bestod netværket af to stationer med et enkelt måleprogram, men stigende krav og behov har gennem årene før til udviklingen af et fuldt ud-bygget nationalt Baggrunds-Overvågnings-Program (BOP) for atmosfæren. Det er et paraplyprogram, som dækker Danmarks forpligtelser for atmosfæ-risk overvågning, både nationalt og internationalt.

Stationsnettet i dag
Siden midten af 1980-erne har BOP omfattet 6 hovedstationer, hvor der indsamles både luft- og nedbørprøver, og et antal satellitstationer alene til nedbørmåling. Luftprøverne opsamles på filtre over 24 timer med halvautomatiske filterpack opsamlere og nedbør opsamles i såvel wet-only som bulkopsamlere, normalt på ½-månedsbasis, men to af wet-only opsamlerne har været drevet på døgnbasis. Satellitstationerne supplerer hovedstationerne med nedbørprøver på ½-månedsbasis.

Måleprogram
De komponenter, som måles i BOP, omfatter svovl- og kvælstofforbindelser i luft og nedbør, grundstoffer i atmosfæriske aerosoler og ved nogle stationer også kvælstofdioxid og ozon. For ammoniak/ammonium og salpetersy-re/nitrat systemerne bestemmes fasesummerne. Alle disse komponenter kan have deres oprindelse både indenlands og udenlands.

Nødvendigt og tilstrækkeligt stationsnet
Det konkluderes i rapporten, at i relation til det anvendte måleprogram er omfanget dette netværk både nødvendigt og tilstrækkeligt til at give en kvalificeret beskrivelse af luftkvaliteten i danske baggrundsområder. Stationerne er repræsentative for både det område, hvor de er placeret og for de specifikke lokale omgivelser. Antallet af stationer såvel som midlingstid og hyppighed for prøverne er tilstrækkelige til en beskrivelse af luft- og nedbørkvaliteten, men også nødvendige for at fremskaffe pålidelige vurderinger af tidsvariationer over årene og geografiske variationer henover landet. Værdien af lange tidsserier er blevet demonstreret gennem forskellene i de konklu-sioner, der kan drages fra tidsserier over 20 år sammenlignet med serier som kun dækker 10 år.

Log-normale luftkoncentrationer
Koncentrationer i luft er for de fleste komponenter log-normalt fordelte med god tilnærmelse; derfor anvendes medianen i stor udstrækning i denne rapport som den mest repræsentative aggregerede størrelse, snarere end den aritmetiske middelværdi. Ozon indtager i fordelingsmæssig sammenhæng en særstilling, idet den synes at være normalt fordelt.

Hukommelse om tidligere koncentrationer
De fleste stoffer udviser hukommelse om tidligere koncentrationer, som strækker sig omtrent en uge tilbage i tiden. Autokorrelationsfunktionen viser også, at der optræder perioder på en til to uger, og at der ikke overraskende er årlige mønstre i koncentrationerne.

Aerosol støkiometri
De atmosfæriske aerosoler i danske baggrundsområder består hovedsageligt af ammonium-, svovl- og nitratholdige forbindelser. En støkiometrisk analyse viser, at disse aerosoler normalt er fuldt neutraliserede og består af en støkiometrisk blanding af ammonimsulfat og ammoniumnitrat.

Geografisk variation
Luftkoncentrationernes geografiske variationer er ikke store omend der er nogen afhængighed af om stationerne er placeret i nærhed af havet eller i landbrugsområder. Men for SO2, S, TNHz, and TNO3 såvel som for tungmetallerne Pb og Zn er der en tydelig N-S gradient, som sandsynligvis skyldes LRTAP fra syd. En svagere V-Ø gradient kan også skelnes i adskillige tilfælde, men den har modsat retning for TNHz.

Trends
De tidslige variationer forekommer på både kort og lang skala. Langtidsvariationerne viser, at luftkoncentrationerne for de fleste forureninger er faldet dramatisk over de sidste 20 år, så koncentrationerne er reduceret med fakto-rer på 3-10. Disse ændringer, som kan ses i hele perioden, kan henføres til de fælles internationale bestræbelser på at reducere emissionerne i Europa, og de har påvirket ikke blot de gennemsnitlige men også de maksimale koncentrationer i luft. Der er imidlertid ingen sådan udvikling at spore for NH3, som har sin oprindelse i landbrugsaktiviteter, og TNHz synes kun at være faldet noget i det østlige Danmark. For NO2 kan der heller ikke konstateres noget fald selv om emissionerne i Europa er faldet med næsten 2% om året i de sidste 10 år. Som forvente er der heller ingen udviklingstendens at spore for ozon.

Mindre årlig variation
De årlige variationer er af disse årsager også blevet betragteligt mindre, så de maksimalværdier, der kunne observeres for svovlforbindelser og bly i de tidlige 1980-ere, næsten er forsvundet. I modsætning hertil har de årlige variationer i koncentrationerne for kvælstofforbindelser ikke ændret sig meget, og ozon udviser ligeledes bestandigt et bredt sommermaksimum.

Episoder
På den korte tidsskala forekommer der stadig episoder for de menneskeskabte og/eller langtransporterede forbindelser under specielle omstændigheder, især i perioder med kold stillestående luft over landet. Men episodernes styrke er aftaget og hyppigheden er også faldet fra oprindeligt ca. 7 episoder pr. år til 3-4 om året. For ozon, som hovedsageligt stammer fra LRTAP fra det sydlige Europa, overskrides den 24-timers grænseværdi på 65 mg·m-3, som er indført i EU til beskyttelse af vegetation og som Danmark har tilsluttet sig, regelmæssigt 3-4 gange om ugen i vækstsæsonen. Den årli-ge akkumulerede grænseværdi AOT40 overskrides også jævnligt. Disse overskridelser kan medføre store tab af udbytte.

Koncentrationerne i nedbør
For koncentrationerne i nedbør er det fundet, at totalt kvælstof forekommer nogenlunde ligeligt fordelt mellem reduceret og oxideret kvælstof, dvs. mellem ammonium og nitrat. Desuden udgør det antropogene, ikke-marine svovl den største del af svovlforbindelserne i nedbør. Koncentrationerne er tilnærmelsesvist logaritmisk normalt fordelte med undtagelse af brintionen, som dog heller ikke synes at være normalt fordelt.

Koncentrationer og nedbørsmængde
Koncentrationerne i nedbør har en tendens til at aftage med mængden af nedbør, fordi atmosfæren renses effektivt allerede i begyndelsen af en nedbørbegivenhed.

Geografisk variation
De geografiske variationer af nedbørkoncentrationerne er påvirket af stationernes omgivelser. Ved stationer i landbrugsområder er nedbøren mindre sur end andre steder, såsom i kystnære omgivelser, hvor der ofte er større koncentrationer af svovl og nitrat. Ved stationer, som er udsat for atmosfærisk langtransport, er nedbøren mere sur og har højere indhold af ammonium og ikke-marint svovl. Men disse variationer er i almindelighed ret små.

Koncentrationsudvikling
Koncentrationerne i nedbør af antropogene forureninger er faldet betragteligt siden begyndelsen af 1980-erne. Nedgangen er typisk på 20-50% men større fald ses også. Hovedundtagelsen udgøres af nitrat, hvor der ikke kan kon-stateres nogen ændring.

Wet-only og bulk deposition
Depositionerne, som er målt med wet-only og bulk opsamlere, er med til-nærmelse logaritmisk normalt fordelte med undtagelse af nitrat og depositionen af de sure brintioner. En sammenligning mellem de to typer opsamlere viser god overensstemmelse og begge typer opsamler nedbøren lige godt. Men wet-only depositionen er mindre end bulk depositionen, fordi der her forekommer et ekstra bidrag, som sandsynligvis repræsenterer den tørre deposition.

Geografisk variation
De geografiske variationer har stor lighed med variationerne for koncentrationerne, som i nogen grad er påvirket af stationernes omgivelser. De største variationer forekommer for bulkdeposition af sulfat, som har en betydelig variation både mellem og indenfor stationer. Ved de kystnære stationer udgør marint sulfat op til 50% af depositionen. Depositionen af ikke-marint sulfat er mere jævnt fordelt over landet men en N-S gradient, forårsaget af LRTAP, er tydelig, især over land. En tilsvarende variation kan også ses for ammonium, en anden LRTAP-komponent. Bulkdepositionerne af nitrat er ret ens over hele landet, omend depositionerne er lidt mindre ved kystnære stationer. Den sure H+-deposition ser ikke ud til at have nogen systematisk geo-grafisk variation.

Depositions udvikling
Både wet-only og bulkdepositioner af antropogene forbindelser er, med noget forbehold for nitrat, faldet betragteligt i de seneste to tiår, typisk med en faktor 2-5. Dette fald er tydeligst for ikke-marint sulfat og surhed, og skyldes uden tvivl de internationale aftaler om emissionsreduktioner. For de lange tidsserier på 20 år, som findes for wet-only depositionerne, er de ne-gative udviklingstendenser hyppigere signifikante end for de kortere serier på 7-12 år for bulkdepositionerne. Dette stemmer med den observation, at de største fald i wet-only depositionerne fandt sted i det første tiår. Et særligt tilfælde udgøres af basekationen Calcium, der som den eneste hovedsageligt naturlige komponent, udviser en negativ trend. Dette fænomen, som måske kan henføres til den stadigt større udbredelse af grønne vintermarker, kan reducere neutraliseringen af nedbøren og dermed modvirke effekten af de formindskede emissioner af svovl.

Total deposition iflg. modeller
Den totale deposition, som omfatter både våd- og tørdeposition, til danske land- og havområder er beregnet med ACDEP-modellen, som simulerer et stort antal fysiske og kemiske processer i atmosfæren.

Svovldeposition
Depositionen af svovl, som kun er af miljømæssig betydning for landområder, domineres af tørdeposition af SO2 og af våddeposition af SO4=. Den totale deposition udgøres af nogenlunde lige mængder af våd og tør deposition af svovl og beløber sig i gennemsnit til omkring 600 kg S·km-2·år-1. De største depositioner forekommer i den sydlige del af landet, hvilket indikerer et stort LRTAP-bidrag.

Trend
Den totale svovldeposition er pga. de internationale emisssionsreduktioner faldet markant med omkring 50% i perioden fra de tidlige 1980-ere til midten af 1990-erne.

Kvælstofdeposition
Depositionen af kvælstofforbindelser til vandoverflader varierer meget, fra lave værdier omkring 500 kg N·km-2·år-1 i de åbne farvande, især Nordsøen, til så høje værdier som 1300 kg N·km-2·år-1 i de indre farvande, især fjorde og søer. Depositionen til landområderne varierer noget mindre og er størst i de sydlige egne. Omkring 66% af denne deposition udgøres af reduceret kvælstof, hovedsageligt ammonium fra lokale landbrugsudslip såvel som ammonium af mere fjern oprindelse. Den totale beregnede deposition varie-rer noget med tidspunktet for beregningen pga. forbedringer i både model og i emissionsopgørelser, men desværre også pga. variationer i definitionerne af de forskellige farvandsarealer.

Trend
Den totale kvæstofdeposition til danske favandsområder beløber sig årligt til ca. (100 * 5) kt. N og der kan ikke konstateres nogen udvikling over tid. Dette atmosfæriske bidrag til eutrofieringen af danske havområder med kvælstof er meget stort, da det udgør henved 50% af den totale kvælstoftilførsel til havet.

Kritiske tålegrænser
Omfanget af de arealer i Europa, hvor de kritiske tålegrænser for forsuring og eutrofiering er overskredet er beregnet indenfor EMEP programmet.

Forsuring
For forsuringen er situationen forbedret meget de sidste 20 år pga. de internationale nedskæringer af emissionerne. På europæisk plan er arealerne, hvor der sker overskridelser, faldet fra omkring 25% af det totale landområde før 1990 til 8-13% i 1996-1997. I Danmark viser de tilsvarende tal et fald fra 7-8% til ca. 2%.

Eutrofieringen
Situationen er betydeligt værre for eutrofieringen, hvor arealerne med overskridelse af den kritiske tålegrænse, siden midten af 1980-erne har været nærmest uændret på omkring 20% af arealet i EU-landene, på ca. 35% i Europa (EMEP-landene) som helhed, og i Danmark på 5-8%.

Luftforurening fra udlandet
I Danmark er en stor del af luftforureningen transporteret hertil fra udlandet. En analyse af transportretninger, opdelt i 450-sektorer, viser, at de atmosfæriske koncentrationer af svovl, reduceret kvælstof og tungmetaller er forhøjet i vindretninger fra øst, syd og sydvest, dvs. når vinden kommer fra det europæiske kontinent, sammenlignet med vind fra de nordlige og nordvestlige sektorer. De største koncentrationer optræder under sydøstlige vinde, så den mest forurenede luft kommer fra Østeuropa. Men indregnes hyppigheden af vind fra de forskellige retninger viser det sig, at de største bidrag til den årlige middelværdi stammer fra sydvest, så hovedparten af den forurenende dosis ankommer til Danmark fra Vesteuropa. De tidsmæssige variationer af luftkoncentrationerne er stærkt afhængige af transportvindens retning. I sydvestlige vinde fra Vesteuropa er koncentrationerne faldet konstant gennem to årtier, men i den sydøstlige vindsektor varierede koncentrationerne i Danmark temmeligt vilkårligt omkring 1990, hvor der var økonomisk turbulens i Østeuropa, og de er først i de senere år igen begyndt at falde systematisk.

Kilder til den deponerede forurening
Depositionen af forurenende stoffer i Europa og herunder Danmark kan spores tilbage til det oprindelige udslip. Dette sker rutinemæssigt som led i det europæiske EMEP-samarbejde under anvendelse af EMEPs storskala-modeller for transport og omdannelse af luftforurening. Under BOP har den danske ACDEP-model også været anvendt at belyse disse forhold for Danmark.

Depositionen i Danmark domineres af udenlandske kilder
På denne måde er det påvist, at danske kilder kun bidrager med 15-20% til depositionen af svovl og kvælstof i Danmark, så 80-85% af depositionen kommer fra kilder i udlandet. Den konstaterede nedgang i depositionen af svovl på 50% gennem de sidste 15-20 år, såvel som manglen på udvikling i depositionen af kvælstof, kan findes i både de indenlandske og udenlandske bidrag. De største udenlandske bidrag til depositionen af kvælstof består af ammonium- og nitratsalte, som let transporters over store afstande før de deponeres. De danske bidrag til depositionen af kvælstof har en stor geogra-fisk variation, fra under 5% i Nordsøen til mere end 60% i de indre danske farvande.

Forurenings "import" til Danmark
I perioden 1985-1996 er det under EMEP vurderet, at gennemsnitligt 80% af det svovl, som blev deponeret i landet, blev importeret til Danmark fra i alt 13 fremmede lande, herunder især nabolande som Tyskland og Storbritannien. På tilsvarende måde blev 90% af det oxiderede kvælstof, som deponeredes her i landet, importeret fra 15 lande, hvor hovedbidraget igen kom fra Tyskland og Storbritannien. For reduceret kvælstof, som fortrinsvis deponerer lokalt, udgjorde importen fra udlandet således kun ca. 22% af depositio-nen, hovedparten var af dansk oprindelse.

Forurenings "eksport" fra Danmark
Danmark eksporterer imidlertid også forurening, som deponeres i udlandet. For den samme 12 års periode er det under EMEP vurderet, at 91% af de danske svovludslip transporteres ud af landet, hovedsageligt mød øst. Hovedparten på 44% deponeres i Østersøen, hvor det er uden miljømæssig virkning og resten i 7 nabolande, fortrinsvis Norge og Sverige. Disse danske bidrag til depositionen er dog ikke af stor betydning, da de kun udgør en lille del af den samlede deposition i disse lande. Tilsvarende tal og tilsvarende konklusioner gælder for eksporten af oxideret kvælstof, hvorimod eksportandelen af reduceret kvælstof er betragteligt lavere, fordi hovedparten af emissionerne er gasformig ammoniak, som fortrinsvis deponeres lokalt.

Netto eksport fra Danmark
Det kan derfor konkluderes, at på linie med de fleste europæiske lande er Danmark nettoeksportør af forureningerne svovl og kvælstof. Dette skyldes dog i høj grad landets størrelse, hvor der kun er korte afstande til grænserne. For svovl var det samlede resultat i 1996, at 54 kt. S eller 59% af de danske udslip på 93 kt. S blev sendt udenlands. For alt kvælstof, både oxideret og reduceret, var nettoeksporten fra Danmark på 104 kt. N i 1996 svarende til 61% af de samlede emissioner på 169 kt. N.

Bedes citeret: Heidam, N.Z. (2000): The Background Air Quality in Denmark 1978-1997. National Environmental Research Institute, Denmark. 192 p. - NERI Technical Report No. 341. . (on-line) http://faglige-rapporter.dmu.dk

	Full report in PDF format (13 424 KB)

2001-02-22