Voorspellen van buitenlucht-concentraties fijnstof op basis van modellen en metingen

Voorspellen van buitenlucht-concentraties fijnstof op basis van modellen en metingen

Dr. M. RoemerTNO

Themadag

Fijnstof; effecten en oplossingen

15:30 Ontvangst

16:00 Prof. Dr. H.C. HoogstedenErasmus MC

De gevolgen van fijnstof op de longen

16:45 Ir. Ing. Eelco den BoerCE Delft

Economische effecten van fijnstof

17:30 Broodjes

18:30 Dr. M. RoemerTNO

Voorspellen van buitenluchtconcentraties fijnstof op basis van modellen en metingen

19:15 Ir. P. JacobsTNO

Effect van filtratie op de fijnstofconcentratie in het binnenmilieu

20:00 – 21:00

Borrel

TC Fijn stof

Michiel Roemer

1. Fijn stof: wetgeving, samenstelling

2. Ruimtelijke verdeling fijn stof op basis van modellen

3. Metingen aan fijn stof

4. Verkeersmaatregelen: welke winst is te behalen?

Deel 1

Fijn stof: wetgeving, samenstelling

Fijn stof: wetgeving buitenlucht

Indicator Eenheid Grens-waarden

WHO advieswaarde

PM10 µg/m3 (massa)

Jaar (40);Etmaal (max 35 keer hoger dan 50).Versoepeling door zeezoutaftrek

Jaar (20)

PM2.5 µg/m3 (massa)

Jaar, vanaf 2015:• overal (25);• stadsachtergrond (20); Reductieverplichting stadsachtergrond (2020-2010): ca 15%.

Jaar (10)

EC / roet µg/m3 (massa)

- -

PNC #/cm3 (aantallen)

- -

NB: in 2013 Review van de EU richtlijnen.

Wetgeving: besluit gevoelige bestemmingen

• Betreft: nieuwe scholen, kinderdagverblijven, verzorging-, verpleeg-

en bejaardenhuizen

• Landelijk: niet bouwen wanneer grenswaarden overschreden

worden:

• < 300 meter van snelweg

• < 50 meter van provinciale weg

• Enkele gemeenten gaan verder: Amsterdam, Harderwijk, Zutphen

(bijv. sowieso niet bouwen binnen de afstanden, uitbreiding met

drukke binnenstedelijke weg, advies GGD vragen etc).

Grootteverdeling en samenstelling fijn stof

Kittelson D.B., Watts W.F. and Johnson J.P. (2004) Nanoparticle emissions on Minnasota highways. Atmospheric Environment 38, 9-19. Bewerkt door Menno Keuken (TNO).

0.001 0.01 0.1 1 10

dM

/dlo

g D

p

dN

/dlo

g D

p

Particle size (um)

OC SIA/SOA

PM10: "coarse"

PM2.5: "fine"

"ultrafine"

EC+OC

"combustionaerosol"

seasaltmineral dustheavy metals

"gases""wind"

"resuspension"

Aantallen deeltjes

Massa van deeltjes

Deel 2

Ruimtelijke verdeling fijn stof op basis van modellen

• Europa LOTOS-EUROS

• Nederland OPS + metingen

PM10, jaargemiddeld 2008

EC, jaargemiddeld 2008

Bestanddelen PM10 en PM2.5

Uit: PBL, 2010. PBL report 500099019/2010

Aandeel uitlaatemissie verkeer

Indicatie voorEC / roet enPNC

Deel 3

Metingen van fijn stof

• Diemen (bij een school)

• Rozendaal (bij een school)

• A15 (afstand tot de weg)

• Een dag uit het leven van een TNO medewerker

• Blootstelling aan deeltjes in verkeer (onderzoek Universiteit Utrecht)

Diemen (bij een school)

Figuur Overzicht van de locaties van de scholen in Diemen-Noord.

Diemen 29 mei 2010 vast meetlocatie

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00

tijd

co

nc

(#

/cm

3)

vast 12 per. Mov. Avg. (vast)

De concentratie van PM0,1 op het vaste meetpunt op 29 mei 2010. De concentraties zijn gemiddelden van een minuut. De rode lijn geeft het lopende gemiddelde over 12 minuten weer.

Concentratie t.o.v. Locatie 3Dwarsdoorsnede Diemen-Noord

0

50

100

150

200

250

56

5

48

3

40

9

35

2

Lo

ca

tie2

Lo

ca

tie1

28

8

24

6

20

8

Lo

ca

tie3

16

9

13

2

10

3

75

53

330

Afstand(m) t.o.v. A1

Pe

rce

nta

ge

to

v l

oc

ati

e 3

De verhouding van de PM0,1 concentratie op 7 juli 2010 buiten Diemen-Noord met de PM0,1 concentratie op het dak van de school aan de Tureluurweg (het referentiemeetpunt).

De verhouding van de PM0,1 concentratie op 30 juli 2010 met de PM0,1 concentratie op het dak van de school aan de Tureluurweg (het referentiemeetpunt).

Jaargemiddelde concentratie PM10 onder de huidige emissies (2010). Bronnen: achtergrond en hoofdwegennet .

Jaargemiddelde concentratie PM0,1 (ultrafijn) onder de huidige emissies (2010). Bronnen: achtergrond en hoofdwegennet .

Rozendaal (bij een school)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

21

-09

-11

23

-09

-11

25

-09

-11

27

-09

-11

29

-09

-11

01

-10

-11

03

-10

-11

05

-10

-11

07

-10

-11

09

-10

-11

11

-10

-11

13

-10

-11

15

-10

-11

17

-10

-11

19

-10

-11

21

-10

-11

23

-10

-11

25

-10

-11

27

-10

-11

29

-10

-11

31

-10

-11

02

-11

-11

04

-11

-11

06

-11

-11

08

-11

-11

10

-11

-11

12

-11

-11

14

-11

-11

16

-11

-11

18

-11

-11

20

-11

-11

22

-11

-11

24

-11

-11

26

-11

-11

28

-11

-11

30

-11

-11

02

-12

-11

04

-12

-11

06

-12

-11

08

-12

-11

10

-12

-11

12

-12

-11

14

-12

-11

Gemeente RozendaalPM2.5 concentraties [µg/m3]

Huidige locatie Nieuwe locatie wekerom

Daggemiddelde concentratie PM2.5 (µg.m-3) op de oude en nieuwe locatie in Rozendaal, en in Wekerom (RIVM).

-10.000

-8.000

-6.000

-4.000

-2.000

0.000

2.000

4.000

6.000

22/0

9/11

24/0

9/11

26/0

9/11

28/0

9/11

30/0

9/11

02/1

0/11

04/1

0/11

06/1

0/11

08/1

0/11

10/1

0/11

12/1

0/11

14/1

0/11

16/1

0/11

18/1

0/11

20/1

0/11

22/1

0/11

24/1

0/11

26/1

0/11

28/1

0/11

30/1

0/11

01/1

1/11

03/1

1/11

05/1

1/11

07/1

1/11

09/1

1/11

11/1

1/11

13/1

1/11

15/1

1/11

17/1

1/11

19/1

1/11

21/1

1/11

23/1

1/11

25/1

1/11

27/1

1/11

29/1

1/11

01/1

2/11

03/1

2/11

05/1

2/11

07/1

2/11

09/1

2/11

11/1

2/11

13/1

2/11

PM2.5 concentratie [µg/m3]

Gemeente RozendaalPM2.5 concentratie [nieuw - huidige] Nieuw - huidige > 0 Nieuw - huidige < 0

Daggemiddelde verschilconcentratie PM2.5 (µg.m-3); verschil=nieuwe locatie – oude locatie.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

21

-09

-11

23

-09

-11

25

-09

-11

27

-09

-11

29

-09

-11

01

-10

-11

03

-10

-11

05

-10

-11

07

-10

-11

09

-10

-11

11

-10

-11

13

-10

-11

15

-10

-11

17

-10

-11

19

-10

-11

21

-10

-11

23

-10

-11

25

-10

-11

27

-10

-11

29

-10

-11

31

-10

-11

02

-11

-11

04

-11

-11

06

-11

-11

08

-11

-11

10

-11

-11

12

-11

-11

14

-11

-11

16

-11

-11

18

-11

-11

20

-11

-11

22

-11

-11

24

-11

-11

26

-11

-11

28

-11

-11

30

-11

-11

02

-12

-11

04

-12

-11

06

-12

-11

08

-12

-11

10

-12

-11

12

-12

-11

14

-12

-11

16

-12

-11

Gemeente RozendaalEC [µg/m3] Huidige locatie Nieuwe locatie

Daggemiddelde concentratie EC (ng.m-3) op de oude en nieuwe locatie in Rozendaal.

0

5

10

15

20

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200

conc

entr

atie

[ug/

m3]

afstand [m]

PM2.5 concentratie PM2.5 concentratie

A12

Schelmseweg

90 km/u

Berekende concentraties PM2.5 (µg.m-3) op de dwarsdoorsnede door de gemeente Rozendaal.

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

-800 -600 -400 -200 0 200 400 600 800 1000 1200

conc

entra

tie [u

g/m

3]

afstand [m]

EC concentratie EC concentratie

A12

Schelmseweg

90 km/u

Berekende concentraties EC (µg.m-3) op de dwarsdoorsnede door de gemeente Rozendaal.

Overzichtstabel; oude en nieuwe locatie

Achtergrond Oude locatie Nieuwe locatie Verschil (%)

NO2 Model 16 17,9 19,4 +8,4

NO2 Meting 21,8 23,8 +8,8

PM2.5 Model 13,8 14,1 14,0 +1%

PM2.5 Meting 17,3 16,6 -4,3

EC Model 1 1,10 1,16 +5,5

EC Meting 1,41 1,57 +11,9

Kantoor TNO Utrecht (do 1 november 2012)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00

Conc

entr

atie

in [#

/cm

3]

Axis Title

CPC - Kantoor TNO - UtrechtConcentration (#/cm³)

2.000-6.000 /cm3

Autorit TNO Utrecht - Ede (ma 5 november 2012)

14.000-120.000 /cm3

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

16:00 16:14 16:28 16:43 16:57 17:12 17:26

Conc

entr

atie

in [#

/cm

3]

Axis Title

CPC - Auto rit Utrecht naar EdeConcentration (#/cm³)

Thuis in Ede in woonwijk (do 1 november 2012)

5.000-50.000 /cm3

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

18:00 19:00 20:00 21:00

Conc

entr

atie

in [#

/cm

3]

Axis Title

CPC - WoonhuisConcentration (#/cm³)

• Piek: bakken van een ei• Werkt langdurig door (afhankelijk

van ventilatie)

Persoonlijk belading 02 dec 2009

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 00:00

Tijd

Co

nc

in [

#/cm

3]

Conc Auto Auto

Braden van vijf tartaartjesafzuigkap actief

Slapen met schuifpuieen beetje open Kantoor ruimte, princetonlaan

Ochtend spitsEde - Utrecht

Avond spitsUtrecht - Ede

Eerdere metingen (dag in 2009)

In kantoor “schoner” dan thuis

Dag in de auto (dag in 2009)

Deel 4

Verkeersmaatregelen: welke winst is te behalen?

Maatregelen op straat:

• Maatregelen aan de bron

• Maatregelen gericht op wegvangen van stof

Filtering van binnenkomende lucht

Maatregelen aan de bron (1)

Studie voor Vlaamse Overheid (TNO, 2011) op basis van literatuur en

modelberekening

• 2. Weren verkeer (instellen van eenrichting-verkeer)

• 10. Optimaliseren verkeerslichten binnenstedelijk

• 11v. Milieuzone voor vrachtwagens

• 11p. Milieuzone voor personenvoertuigen p.s. 14: aanplanten van bomen langs een straat

PM10

-30%

-20%

-10%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11

_v

11

_p

12

13

14

15

maatregel nummer

rela

tief e

ffect

[%]

-0.6

-0.4

-0.2

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

ab

solu

ut e

ffect

[g/m

3]

relatief effect

absoluut effect

% t.o.v. bijdrage verkeer (dus niet t.o.v. totale PM10 concentratie)

Maatregelen aan de bron (2)

Meetcampagne voor Provincie Gelderland (TNO, 2011)

Gemeten roetbijdrage van de provinciale weg

• Wegverbreding en koppeling verkeerregelinstallaties bij verbinding Pleijroute (N325) en A12

• Emissie reductie op werkdagen 25-30%, NB: mogelijk verkeeraantrekkende werking.

werkdagen

0

1

2

3

4

5

6

0 4 8 12 16 20 24

(ug

/m3)

nul

na

weekenddagen

0

1

2

3

4

5

6

0 4 8 12 16 20 24

(ug

/m3)

nul

na

Maatregelen aan de bron (conclusie)

Effect op emissie ordegrootte 10%, tot max ca 30%

Effect op:

Totale concentratie Geschat effect

PM10 0-3%

PM2.5 0-5%

EC / roet 5-20%

PNC 5-20%

Maatregelen gericht op wegvangen (1)

Vegetatie

• Amsterdam, onderzoek TNO (2009): hagen langs binnenstedelijke

wegen. Nauwelijks effect.

• Proef Rijkswaterstaat Innovatie

Programma Luchtkwaliteit (IPL,

2009): bomen langs A50 bij

Vaassen en Valburg.

Licht positieve effecten (rond 10%)

op PM10 en PM2.5 bijdrage van de

weg maar niet significant.Uit: Weijers et al, ECN-E—07-011

NB: effect vegetatie niet zo zeer afvangen, maar beinvloeden van de verspreiding


Reinigen van de weg

• Amsterdam, onderzoek TNO (2009): geen significant effect op PM10.

• Proef Rijkswaterstaat Innovatie Programma Luchtkwaliteit (IPL,

2009):

• Experimenten met actief reinigen van wegdekken leveren geen

eenduidig positief resultaat op.

• Reinigen met water heeft in periode er direct

na een duidelijk positief effect op PM10

(ordegroote 3-4 µg/m3).

• Wassende weg Rotterdam (M+P, 2011):

Niet gelukt om verschillen aan wassende weg toe te schrijven.


Tegengaan opwerveling fijn stof: asfalt

behandelen met chemische bindmiddelen.

• Proef Rijkswaterstaat Innovatie Programma

Luchtkwaliteit A73 (IPL, 2009): 20-30% lagere

bijdrage van de weg aan PM10.

0

50

100

150

200

00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00

PM

10 µ

g/m

3

Vallsta

CMA treated

Untreated

• Stockholm (Johanssen, EU PM Workshop

2012): 10-40% reductie van de PM10

concentratie.


Elektrostatisch afvangen

• IPL Thomassentunnel (IPL, 2009 – TNO onderzoek):

Figuur 2: Schematische weergave van de configuratie van het elektrostatisch concept in de

Thomassentunnel (Bron: BAM, 2009)

• effect FDRS systeem op reductie PM10 bijdrage van het verkeer: 11-15%.


Elektrostatisch afvangen

• FDRS onderzoek langs A10 (TNO, 2012):

• 5-10% op roet en PM10 met uitschieters naar

30% bij bepaalde meteo-omstandigheden

Maatregelen gericht op wegvangen (conclusie)

• Maatregelen in de buitenlucht met name op PM10 beoordeeld.

• Effecten in Nederland in de orde van 0-20%

Maatregelen gericht op filtering

Afvangen van buiten naar

binnen

• Proef kinderdagverblijf

Knotz: elektrostatisch

afvangen

0

20000

40000

60000

80000

12:15:00 13:15:00 14:15:00 15:15:00 16:15:00 17:15:00U

ltrafi

jnst

of (

deel

tjes

per c

m3 )

buiten (nanotracer)

slaapkamer schapen (CPC1)

slaapkamer dolfijnen (CPC2)

Reductie [%] < 0,1 µm PM1 PM2,5 - PM1

t.o.v. buiten 85 77 77

t.o.v. referentie kamer 80 66 68

Maatregelen op straat vs filteren lucht in gebouw

• Reductie-percentages van filtering zijn hoger dan reductie-

percentages van maatregelen op straat.

• Filtering kan voor doelgroepen die veel tijd binnen besteden in een

omgeving met vervuilde buitenlucht dus echt helpen om blootstelling

te reduceren.

• Vragen daarbij zijn wel:

• Is langdurig effect van filters gewaarborgd?

• Wat is het effect van toegepaste filter op reactiviteit fijn stof?

Dank voor uw aandacht!

Vragen??

Blootstelling aan deeltjes in verkeer

Hanna Boogaard en Gerard Hoek

P-UB-2008-02

Universiteit Utrecht

11 steden, UF per stad en per vervoerstype

Opdrachtgever Fietsersbond, Utrecht

UF (#/cm3); 11 steden; Bron: Boogaard en Hoek, U. Utrecht 2008

minuutwaarden gedurende 2-3 uur

Steden Min P5 Gem. P99 Max

Apeldoorn Auto 3.466 6.303 20.796 112.033 119.071

Fiets 6.466 7.640 17.070 65.997 77.472

Delft Auto 6.623 10.134 24.46 49.684 79.061

Fiets 9.223 11.203 27.998 77.326 94.558

gemid. Auto 5.917 8.351 25.185 92.647 108.355

Fiets 8.397 10.583 24.441 73.662 82.289

PM2.5, jaargemiddeld 2008

Fijn stof: metingen

Indicator Eenheid EU ref meet-methode

Online monitoren

Handheld snelle sensoren

PM10 µg/m3 (massa)

Weging filter o.a. betastraling op filter, optische deeltjesteller

Optisch deeltjestellers, bijv Dylos, aantallen deeltjes >0.5µm en >2.5µm. NB: goede indicatie, maar geen doorvertaling naar massa

PM2.5 µg/m3 (massa)

Weging filter Idem Idem

EC / roet µg/m3 (massa)

- (in ontw.) Absorptie fotometer (op filter)

Handheld fotometer, 6-8 uur achtereen.

PNC #/cm3 (aantallen)

- (in ontw.) CPC (condensation particle counter)

Handheld CPC, 6 uur achtereen.Nieuwe ontwikkeling: sensoren o.b.v. electrical charging.

10-100 nm; #/cm3

100-1000 nm; #/cm3

A15 (afstand tot de weg)

0 50 100 150 200 2500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

ECPNC < 25 nmPNC 25-100 nmPNC > 100 nmModel

down-wind distance to road [m]

rela

tive

dis

pe

rsio

n

Een dag uit het leven van een TNO medewerker

• Aantallen deeltjes, gemeten met CPC 3007 (vanaf 10 nanometer)

0 50 100 150 200 2500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

ECPNC < 25 nmPNC 25-100 nmPNC > 100 nmModel

down-wind distance to road [m]

rela

tive

dis

pe

rsio

n

Een dag uit het leven van een TNO medewerker

• Aantallen deeltjes, gemeten met CPC 3007 (vanaf 10 nanometer)

Voorspellen van buitenlucht-concentraties fijnstof op basis van modellen en metingen

Health & Medicine

Transcript of Voorspellen van buitenlucht-concentraties fijnstof op basis van modellen en metingen