Luftburna partiklar

Från Wikipedia
(Omdirigerad från PM10)
Hoppa till: navigering, sök
Moln med vulkanisk aska över Bergen i Norge den 15 april, från den isländska vulkanen Eyjafjallajökulls utbrott 2010

Luftburna partiklar utgörs av små fragment av material i luften. Den engelska benämningen är "particulate matter" (PM), vilket betyder materia i form av partiklar och PM används för att klassificera storleken. PM10 betecknar partiklar mindre än 10 mikrometer. Luftburna partiklar kan uppstå genom naturens processer, till exempel vulkanutbrott som kastar upp pyroklastiskt material i atmosfären, sandstormar, gräs- och skogsbränder, växters fröspridning och liknande. De kan även skapas av människan, till exempel genom förbränning av fossila drivmedel i fordon, fyrverkerier, eldsvådor, eldning i värmeverk och kolkraftverk eller andra industriella processer. Omkring 90 % av alla partiklar i atmosfären har skapats genom naturens egna processer, medan cirka 10 % har skapats till följd av mänskliga aktiviteter[1]. Andelen partiklar som skapats genom mänsklig aktivitet kan vara avsevärt högre i tätorter. Höga halter PM i luften orsakar hälsorisk i luftvägarna (nedsatt lungfunktion och lungcancer) samt i form av hjärtsjukdomar. PM används som klassificering för alla partiklar som utgörs av små fragment av fasta eller flytande material som svävar i en gas eller vätska.

Partiklar klassificeras efter storlek[redigera | redigera wikitext]

Det vanligaste sättet att klassindela partiklar, utgår från deras storlek (fraktion). PM kan ha diametrar från mindre än 10 nanometer till mer än 10 mikrometer. Dessa dimensioner sträcker sig från ett par molekyler upp till den storlek där partiklarna inte längre kan bäras av en gas. Eftersom många partiklar inte är runda (exempelvis långsmala sotflagor), används olika definitioner på partikelstorlek. Den mest utbredda definitionen är “aerodynamisk diameter”. En partikel med 10 mikrometer aerodynamisk diameter svävar i en gas på samma sätt som ett klot med 10 mikrometers diameter och med grunddensitet 1 gram per kubikcentimeter. Aerodynamisk diameter är därmed ett mått som fokuserar på massan hos partiklarna i en given luftvolym.

Indexeringen PM10 används för att representera partiklar mindre än 10 mikrometer, och PM2.5 representerar partiklar mindre än 2.5 mikrometers aerodynamisk diameter[2]. Med PM10 menas partiklar som passerar genom ett selektivt intag som med 50 % effektivitet skiljer av partiklar med en aerodynamisk diameter mindre än 10 µm. PM1 innehåller uteslutande mycket små så kallade nanopartiklar.

PM10 utgör inte någon strikt gräns för farliga partiklar, men de flesta tillsynsmyndigheterna runt om i världen har kommit överens om att använda PM10 som mått på luftburna partiklar.

Allt fler forskare har uppmärksammat att måttet "aerodynamisk diameter" inte ger en rimlig koppling till hälsorisk, p g a dess fokus på partiklarnas massa. En partikel med 10 µm (mikrometer) diameter har ungefär samma massa som 1 miljon partiklar med 100 nm (nanometer) diameter, men är uppenbart mycket mindre hälsofarlig eftersom den knappast kan ta sig in i människokroppens organ. Flera länder utarbetar förslag till nytt regelverk, där måttet kommer att fokusera på partiklarnas antal eller specifika yta istället för på deras massa.

En annan fördunklande omständighet är att det inte är klarlagt hur partiklarnas form kan påverka hälsorisken. Den farligt fjäderformade ökända asbesten är känd för att ta sig in i lungornas inre, med ofta fruktansvärd konsekvens. Partiklar med kantiga eller stängliga former har större yta än de med rundade former, vilket påverkar förmågan att fastna ihop med andra - i vissa fall mycket farligare - ämnen.

Hälsopåverkan från luftburna partiklar[redigera | redigera wikitext]

År 1783 inträffade ett våldsamt utbrott från vulkanen LakiIsland. Det resulterade i att omkring 1 km³ pyroklastiskt material sprutade upp från jordens inre[3]. Under åtta månader svävade omkring 120 miljoner ton svaveldioxid (motsvarande ca tre gånger de samlade industriella utsläppen i Europa år 2006) och 8 miljoner ton fluor i aerosolform i atmosfären, vilket orsakade naturkatastrofen Móðuharðindin. Fram till slutet av år 1785 dog närmare 10 000 islänningar och 75 % av Islands boskap. Idag anser forskarna att den medicinska orsaken till dödsfallen främst var fluoros. Under åren efter Laki-utbrottet kom rapporter om ökad dödlighet från många platser runt om i Europa[4]. I Storbritannien blev sommaren 1783 känd som "sandsommaren" på grund av allt nedfall från vulkanen[5].

År 1952 fick det moderna västerländska samhället kanske ännu klarare insikt i att luftföroreningar kan skada hälsan akut, då ca 4 000 Londonbor dog till följd av extrem smog från intensiv kokseldning.

Effekterna av att inandas partiklar har på senare tid studerats både på människa och djur. De inkluderar astma, lungcancer, hjärtsjukdomar och för tidig död. Partiklarnas storlek har mycket stor betydelse för hur långt ned i luftvägarna som partiklarna stannar vid inandning[6]. Större partiklar stannar upp redan i näsan och halsen, utan att orsaka hälsoproblem. Partiklar mindre än PM5 kan nå alveolerna; människans blodkärl. Det är ännu inte klarlagt om de fraktioner inom PM10 som är grövre än 5 mikrometer kan göra det. En uppmärksammad studie[7] indikerar att PM2.5 kan bidra till att täppa igen artärerna och därigenom orsaka vaskulär inflammation och åderförkalkning.

Dieselmotorer avger små sotpartiklar, vilka typiskt är ca 100 nanometer (0.1 mikrometer) i diameter. Dessa partiklar bär dessutom med sig cancerframkallande ämnen, så som Bensopyrener, adsorberade på ytan.

En studie av 14 000 arbetare i svenska gruvor indikerar att exponering för partiklar och buller ger lägre risk för hjärtinfarkt än vad helkroppsvibration ger[8].

EU:s regelverk för partiklar i luft[redigera | redigera wikitext]

EU-kommissionen har genom EU-direktiv EU/1999/30 och EU/1996/62 fastställt gränsvärden för PM10 i vår luft:

Fas 1

från 1 januari 2005

Fas 2

från 1 januari 2010

Årsmedelvärde 40 µg/m³ 20 µg/m³
Dygnsmedelvärde (24-tim)

tillåtet antal överskridanden per år.

50 µg/m³

35

50 µg/m³

7

Människans alstring av partiklar[redigera | redigera wikitext]

Stora mängder partiklar alstras helt utan mänsklig inverkan, t ex genom kraftiga vindar[9].

Mänsklig alstring av partiklar sker främst genom olika typer av förbränningsprocesser eller mekanisk bearbetning i diverse former.

De minsta partiklarna uppstår främst vid förbränningsprocesser (sot och stoff), medan mekanisk nötning mestadels ger grövre partiklar. PM10 innefattar både nanopartiklar PM1 från förbränning (t ex diesel[10] eller bensin i bilmotorer, samt eldning av vedträn i husets kamin) och grövre partiklar, så som från dubbdäckens avnötning från vägbanan och från bromsbeläggens nötning mot bromsskivorna[11].

Observera att PM10 - PM2.5 utgör skillnaden mellan PM10 och PM2.5, vilket utgör den grova fraktionen av PM10.

Industriella processer, främst i Norrland[redigera | redigera wikitext]

Inom gruvbrytning, skogs- och pappersindustri och kemikalieframställning står tio anläggningar för en och en halv gånger mer partikelutsläpp än de tre storstadskommunerna Stockholm, Göteborg och Malmö tillsammans. I städer som Kiruna, Piteå, Örnsköldsvik och Sundsvall släpper industrier som statliga LKAB ut tusentals ton mikroskopiska partiklar varje år[12].

Containerfartyg är en stor källa till luftföroreningar[redigera | redigera wikitext]

Stora containerfartyg drivs med "tung bunkerolja". Det är en restprodukt från oljedestillering och är nära släkt med det bitumen som utgör bindemedel i asfalt. Bunkeroljan kan endast förbrännas i stora fartygsmotorer. Den innehåller så stora halter svavel att ett större containerfartyg förorenar luften lika mycket som 50 miljoner bilar. År 2008 kom det fram att Danmarks största rederi släpper ut lika mycket koldioxid som hela Danmark i övrigt, inte minst pga rederiets bruk av tung bunkerolja. Ett av världens största containerfartyg är 400 m långa Emma Maersk, som lastar svindlande 11 000 containrar. Emma Maersk förbrukar 200 000 liter bunkerolja per dygn, motsvarande en vanlig stads samlade oljeförbrukning. Containerfartygen saknar som regel nämnvärda avgasrenande åtgärder[13].

Det finns än idag flera hinder mot att koppla alla fartyg till landström när de ligger i hamn. Det saknas standardisering av anslutningar som fartygen kan använda i olika hamnar världen över. På vissa platser skulle investeringar i bättre landströmförsörjning bli oacceptabelt höga, då många fartyg kräver mycket stora mängder energi. I vissa fall krävs att hamnens hela strömförsörjning måste byggas ut. I många fartyg driver motorerna även annan utrustning som krävs när fartyget ligger vid kaj[14].

Brand i byggnader ger stora mängder giftiga partiklar[redigera | redigera wikitext]

Vid brand i byggnader och i fordon bildas stora mängder luftburna partiklar. Värst är flamskyddsdämpande material, vilka hämmar att partiklarna brinner upp. Många material bildar toxiska isocyanater (både i gasform och i partikelform), av vilka flera typer aggregeras på partikelfasen. Kolfiberlaminat ger partiklar med egenskaper som liknar den mycket hälsofarliga asbestfibern[15].

Sett över 15 år brinner det i ca 3 % av svenska lägenheter[16]. Data från USA visar att vägfordons brandfrekvens är ca 56 bränder per miljard fordonskm[17]. I Sverige körs ca 80 miljarder fordonskm/år[18]. Detta ger en indikation på ca 4500 fordonsbränder/år, om fordonens brandbenägenhet är jämförbar i USA och i Sverige.

Mycket höga partikelhalter i järnvägstunnlar[redigera | redigera wikitext]

I flera järnvägstunnlar överskrider partikelhalten EUs gränsvärde för hälsorisk. Emellertid krävs ingen åtgärd mot dessa partiklar, eftersom järnvägstunnlar är undantagna från EU-reglerna om ren luft[19].

Fyrverkerier kan ge höga halter ultrafina partiklar[redigera | redigera wikitext]

Fleråriga jämförelser av luftkvaliteten före, under och efter festivaler med stora fyrverkerier har visat att halten av ulfrafina partiklar i luften (både PM10 och PM2.5) i stadsluften ökar flerfaldigt pga fyrverkerier[20].

Åtgärder mot skadliga partiklar i luften[redigera | redigera wikitext]

En tumregel är att ju mindre och lättare en partikel är, desto längre kan den sväva runt i luften. Partiklar större än ca 10 mikrometer brukar landa på marken efter någon timme, till följd av gravitationen. De minsta partiklarna kan stanna i atmosfären i flera veckor, innan de dras med av nederbörd och spolas ned i något vattendrag.

Det utförs en mängd åtgärder för att minska skadliga luftföroreningar i form av bevisat skadliga nanopartiklar samt möjligt skadliga större partiklar.

Renare utomhusluft[redigera | redigera wikitext]

Åtgärder består av att minska smutsig förbränning av olja och ved för uppvärmning av fastigheter och inom industrin, byta ut gamla "smutsiga" skepps- och fordonsmotorer, köra fartyg och fordon på renare drivmedel, i hamn stänga av fartygsmotorerna och istället försörja skeppet med energi från land, byta från otvättad till tvättad vägsandningssand, använda hårda mineral till vägsandning för att undvika nedkrossning från tung trafik, snabbt sopa upp sandningssanden efter vintern, renspola smutsiga vägbanor, välja bra stenkvalitet till vägbeläggningar, blanda in pigment som bryter ned smuts[21] i ytor såsom bullerskydd, begränsa andelen dubbdäck, använda dammbindande medel så som Calcium Magnesium Acetat (CMA), sänka hastigheter, utforma gator så att behovet av bromsande och ryckig körning minimeras, förebygga onödig trafik och mycket annat. På köpet minskas nedsmutsningen av våra städer.

Praktisk erfarenhet i Sunne visar på mycket stor partikelreducerande effekt av att ersätta asfalt av mjuk sten mot asfalt av hård sten[22].

Åtgärder mot dubbdäckstrafik, så som förbud (eller straffbeskattning), kan vara mindre effektiva mot partiklar än många förväntat sig. I Uppsala har förbud mot dubbdäckstrafik införts på Kungsgatan. Förbudet har medfört kraftigt minskad dubbdäckstrafik. Trots det, visar mätningar av luftkvalitet att partikelhalten är oförändrad. En förklaring är att Uppsala stad har spridit ut 2-3 ggr mer antihalksand, sedan isiga vägbanor polerats slätare och därmed halare i frånvaro av dubbdäck som ruggar fram vägfriktion[23].

Renare inomhusluft[redigera | redigera wikitext]

Studier utförda av Prof.D Henshaw påvisar att den enda teknik som är hälsosam för människan att ta bort partiklar i inomhusluft är mekanisk rening med filter [källa behövs]. De två vanligaste typerna av filter för luftrening är HEPA (High Efficiency Particulate Air), vilket tar bort minst 99.97% av 0.3 mikrometer partiklar, och ULPA (Ultra Low Penetration Air), vilket tar bort minst 99.999% av partiklar större än 0.12 mikrometer. Det finns tekniker som genererar cancerogena ämnen [källa behövs] såsom ozon, eller teknik med elektrostatik rening samt jonisering genererar ozon, om än i liten mängd.

Jonisering har negativa effekter på människan då det bryter skyddsbarriärer i kroppen. Utspädning på mucus försvinner samt alveoelns yta[källa behövs] . Tekniken slår samman partiklar och skapar fler partiklar inom området 0,5 mikrometer [källa behövs]. Reningsaggregat med ozongenerering har vanligtvis ett kolflter som efterföljande filter för att ta bort de farliga ozonet, och andra oönskade gaser. Filtrets måste bytas vid behov för att förhindra att läckage av ozon uppstår.

Luftrening bör ske med vanliga mekaniska Hepa filter i kombination med kolfiter som kan ta bort partiklar/emissioner i inomhus.

Se även[redigera | redigera wikitext]

Källor[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ Mary Hardin & Ralph Kahn. ”Aerosols and Climate Change”. http://earthobservatory.nasa.gov/Features/Aerosols/. 
  2. ^ ”Glossary: P”. "Terms of Environment: Glossary, Abbreviations and Acronyms;". US EPA. http://www.epa.gov/OCEPAterms/pterms.html. Läst 10 januari 2010. 
  3. ^ Global Volcanism program- Grímsvötn
  4. ^ Mystisk vulkansjuka får sin lösning, Forskning och Framsteg nr 7/2007
  5. ^ BBC Timewatch: "Killer Cloud", broadcast 19 January 2007
  6. ^ Region 4: Laboratory and Field Operations - PM 2.5 (2008).PM 2.5 Objectives and History. U.S. Environmental Protection Agency.
  7. ^ Pope, C Arden; et al.. ”Cancer, cardiopulmonary mortality, and long-term exposure to fine particulate air pollution”. http://jama.ama-assn.org/cgi/reprint/287/9/1132. 
  8. ^ Björ, B. ”Myocardial infarction and cardiac regulation in relation to vibration, Doctoral thesis”. http://www.info.umu.se/nyheter/Pressmeddelande.aspx?id=3307. 
  9. ^ http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/view.php?id=83554
  10. ^ Reducing Black Carbon Emissions from Diesel Vehicles: Impacts, Control Strategies, and Cost-Benefit Analysis
  11. ^ Bromsarna lika farliga som dubbdäcken
  12. ^ http://fajk.wordpress.com/2013/05/06/team-united-press/
  13. ^ Kaempeskibe er draebere, Berlingske Tidning, 2 maj 2010
  14. ^ Q & A: Varför kopplas inte alla fartyg till landström när de ligger vid kaj?
  15. ^ http://www.brandskyddsforeningen.se/MediaBinaryLoader.axd?MediaArchive_FileID=ea371ddc-3237-43d0-bef0-324c636e5d16&MediaArchive_ForceDownload=true
  16. ^ http://www.hemhyra.se/riks/har-ar-lagenhetsbrander-vanligast
  17. ^ http://tkolb.net/FireReports/US_VehFirTrePat2003-2007.pdf
  18. ^ http://www.trafikverket.se/Privat/Vagar-och-jarnvagar/Sveriges-vagnat/
  19. ^ http://www.trafikverket.se/Privat/Miljo-och-halsa/Halsa/Luft/Jarnvagens-partikelutslapp/
  20. ^ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/m/pubmed/20136038/?i=6&from=/21479560/related
  21. ^ ”Betongtillsatsmaterial för reduktion av luftföroreningar och organiska ämnen”. http://www.heidelbergcement.com/se/sv/cementa/produkter/tiomix.htm. 
  22. ^ http://www.sunne.se/globalassets/upload/miljo_halsa/dokument/luft/information-om-luftmatningar-i-sunne.pdf
  23. ^ http://www.unt.se/uppsala/dubbforbud-gav-minskad-trafik--2676757.aspx

.