Uppsprettur loftmengunar á Íslandi

Andrúmsloft utandyra á Íslandi er almennt hreint og lítið mengað, þótt töluverður munur geti verið á þéttbýli og dreifbýli og aðstæðum hverju sinni. Þess má geta að samkvæmt skýrslu Umhverfisstofnunar Evrópu (EEA) þá er Ísland með lægsta ársmeðaltal fyrir svifryk PM_2,5 og NO₂ samanborið við önnur Evrópulönd (1). Að auki eru sólarhringsmeðaltöl svifryks, NO₂, SO₂ og O₃ yfirleitt undir íslensku viðmiðunarmörkum efnanna, þó að styrkur þeirra eigi það til að hækka til skamms tíma í senn (fáar klukkustundir).

Loftgæði bötnuðu til muna í þéttbýli á Íslandi þegar hætt var að nota kol og olíu til húshitunar og götur voru malbikaðar. Álag hefur hins vegar aukist vegna meiri umferðar, aukins iðnaðar og ýmiss konar framkvæmda. Á móti koma auknar kröfur um mengunarvarnir og nýja tækni, sem draga úr þessu álagi. Þá hefur vinnuumhverfi og meðhöndlun hættulegra efna sem geta borist í andrúmsloft gjörbreyst með hertri vinnuverndarlöggjöf og ákvæðum í umhverfislöggjöf.

Í 1. töflu má sjá uppruna helstu loftmengandi efna á Íslandi. Ein helsta uppspretta loftmengunar í þéttbýli eru samgöngur. Við bruna jarðefnaeldsneytis, t.d. bensíns, dísils og olíu, myndast fjöldinn allur af loftmengunarefnum á borð við svifryk, NO_x, CO og SO₂. Aðrar uppsprettur geta verið náttúrulegar, t.d. eldgos, jarðvegsrof og losun frá hverasvæðum. Eldgos hefur verið ein helsta uppspretta svifryks og SO₂ síðustu ár en helsta efnið sem losnar á hverasvæðum og frá jarðvarmavirkjunum er H₂S. Að auki getur styrkur loftmengandi efna hér á landi hækkað tímabundið vegna loftmengunarefna sem berast langar leiðir, svo sem frá Evrópu eða Bandaríkjunum.

Svifryk (PM₁₀)

Helstu uppsprettur svifryks í þéttbýli eru umferð (slit gatna, útblástur bíla o.fl.), byggingaframkvæmdir og uppþyrlun göturyks (1. tafla). Efnasamsetning svifryks er mismunandi og fer mikið eftir uppsprettunni og árstíð þegar sýnið er tekið (1. mynd). Árið 2003 var gerð rannsókn á efnasamsetningu svifryks í Reykjavík yfir sumar og vetrarmánuði ársins og sýndi hún að um 64% mátti rekja til umferðar eða hálkuvarna (malbik (55%), bremsuborðar (2%), salt (11%) og sót (7%)). Um 25% af svifrykinu voru jarðvegsagnir (2). Árið 2013 var gerð önnur sambærileg rannsókn sem sýndi að hlutfall malbiks, bremsuborða og sóts var 17%, 14% og 30%. Að auki sást að hlutfall jarðvegs og seltu var búið að lækka í 18% og 3%. Aska mældist 18% árið 2013 en eftir gosið í Eyjafjallajökli árið 2010 varð aska ein af uppsprettum svifryks um land allt (3). Búast má við að hlutfall ösku sé hærra í grennd við Eyjafjallajökul þar sem öskufallið var sem mest. Nefna má, að ef aska er undanskilin í þessari rannsókn þá fer hlutfall malbiks upp í 21%, bremsuborða í 20% og sót í 35%. Nýlegasta rannsóknin er frá árinu 2017 og byggir á sýnatöku í Reykjavík árið 2015. Þar mátti sjá að malbik var komið upp undir 50%, sót og salt var sambærilegt og mátti sjá í rannsókn frá árinu 2013 (4) (1. mynd).

Niðurstöður þessara þriggja rannsókna sýna nokkuð ólíkar niðurstöður en eins og fyrr hefur verið nefnt byggist efnasamsetning svifryks á uppsprettu þess, árstíðinni sem sýnið var tekið og hvernig veðurfar hefur verið fyrir sýnatöku en veðurfar hefur einnig mikil áhrif á styrk svifryks í andrúmsloftinu. Því er mikilvægt að þetta verði rannsakað frekar en einnig er mikilvægt að rannsaka uppruna svifryks á fleiri þéttbýlum svæðum heldur en í höfuðborginni, t.d. Akureyri.

Utan þéttbýlisstaða eru uppsprettur svifryks m.a. sandfok, eldgos (öskufall/öskufok) og uppþyrlun ryks af malarvegum. Utan þéttbýlis er hærri svifryksmengun einna helst í moldar-, sand- og/eða öskufoki sem eykst er snjóa leysir og jörð nær að þorna. Ryk frá malarvegum er vandamál víða úti á landi og þá sérstaklega í þurrkum að sumri til. Með auknum ferðamannastraumi hafa íbúar nálægt þjóðvegum sem ekki er búið að malbika verið að upplifa hærri styrk svifryksmengunar og ábendingar hafa borist Heilbrigðiseftirliti Norðurlands vestra og Umhverfisstofnunar vegna þessa (5). Umræddir vegir eru rykbundnir að vori en sú rykbinding er venjulega úr sér gengin þegar liðið er á sumarið og ferðamannaumferðin er hve mest (júlí og fyrri hluta ágúst). Einnig getur öskufok orðið töluvert í nálægð við Eyjafjallajökul eftir sprengigosið í jöklinum árið 2010.

Þegar dags sveiflur í klukkustundastyrk PM₁₀ ársins 2017 eru skoðaðar má sjá að stöðvarnar við Grensásveg, Húsdýragarðinn og Akureyri fylgja dæmigerðum sveiflum sem einkenna loftgæði í borgum og bæjum og helsta uppspretta svifryksins er bílaumferð. Styrkur PM₁₀ fer hækkandi snemma á morgnanna og er hærri fram að eftirmiðdegi en það er lýsandi fyrir aukinn svifryksstyrk af völdum umferðar. Aðrar stöðvar (Dalsmári í Kópavogi, Hvaleyrarholt í Hafnarfirði og við Grundartanga) sýna feril í dagsveiflunum sem meira lýsandi fyrri bakgrunnsstöðvar, þ.e. þar sem að umferð er ekki alltaf stærsta uppsretta efnisins.

Brennisteinsdíoxíð (SO₂)

Annað efni sem nauðsynlegt er að hafa sérstakt eftirlit með á Íslandi er brennisteinsdíoxíð (SO₂). Það efni (auk köfnunarefnisoxíðs - NO_x) veldur m.a. súrri úrkomu. SO₂ í andrúmslofti hér á landi kemur aðallega frá iðnaðarstarfsemi, þ.e. rafskautum sem innihalda brennistein, og frá notkun jarðefnaeldsneytis. Almennt er mengunin lítil nema í næsta nágrenni ál- og járnblendiverksmiðja en hefur þó ekki mælst yfir viðmiðunarmörkum þar oftar en heimilt er og áhrifa vegna súrrar úrkomu hefur ekki orðið vart. Vert er þó að nefna að árin 2014 og 2015 voru óvenjuleg ár er viðkemur SO₂ losun. Það átti sér stað gríðarleg mikil losun efnisins seinnipart ársins 2014 og fyrripart 2015 og þá sáust hæstu skammtímagildi SO₂ sem mælst hafa. Ástæðan fyrir þessari gríðarlegu losun var eldgosið í Holuhrauni sem hófst 31. ágúst og varði til 27. febrúar 2015. Öll þau skipti sem SO₂ fór yfir sólarhrings heilsuverndarmörk efnisins á þessum árum má rekja til eldgossins í Holuhrauni. Losun SO₂ í eldgosinu var meira en heildarlosun SO₂ í Evrópu allt árið 2011. Styrkur SO₂ í andrúmslofti fór yfir heilsufarsmörk í fjölda skipta víðsvegar um landið og áhrifanna gætti einnig í Evrópu þar sem styrkur SO₂ í andrúmslofti varð hækkaður. Til að mynda mældist SO₂ gríðarlega hátt á Reyðarfirði og einnig á Höfn í Hornafirði. Á 3. mynd má sjá SO₂ mælingar frá Höfn í Hornafirði frá upphafi eldgossins þar til að því lauk. Það voru miklar sveiflur í styrk SO₂ á tímabilinu og sáust skammtíma gildi (10 mínútur) allt upp í tæplega 3.400 µg/m³ en vert er að nefna að heilsuverndarmörk SO₂ fyrir klukkustundameðaltal eru 350 µg/m³ .

Köfnunarefnissambönd (NO_x)

NO_x efni myndast við bruna, m.a. í vélum, og einnig í iðnaðarferlum og er helsta uppsprettan útblástur bíla, eins og með svifrykið. Stundum má sjá brúna slikju köfnunarefnisoxíða yfir Reykjavík á kyrrum vetrardögum. Síðustu ár hafa fjölda skipta NO_x yfir heilsuverndarmörkum sólarhrings (75 µg/m³ ) verið að aukast á höfuðborgarsvæðinu en það má einkum rekja til veðurfars sem ýtir undir hærri styrk efnisins (hægur vindur, þurrt og kalt). Almennt er hærri styrkur NO_x yfir vetrarmánuðina, þ.e. meiri á haustin og veturna miðað við sumrin.

Ákveðnir hópar fólks geta orðið fyrir mikilli mengun tímabundið, t.d. fólk sem bíður við hópferðabíla sem eru hafðir í gangi, starfsmenn kyrrstæðra vinnuvéla (t.d. körfubíla) sem eru í gangi á sama stað allan daginn og fleiri við slíkar aðstæður. Úr köfnunarefnisdíoxíði myndast einnig fíngerðar nítratagnir (PM_2.5). Köfnunarefnisdíoxíð getur hvarfast við vatn og myndað saltpéturssýru (HNO₃). Þannig skolast það úr andrúmsloftinu, svipað og brennisteinssýra, og getur valdið svokölluðu súru regni.

Þegar dags sveiflur í klukkustundastyrk NO₂ ársins 2017 eru skoðaðar á 4. mynd, má sjá að styrkur efnisins á öllum mælistöðvum í þéttbýli fylgir svipuðum ferli. Styrkur NO₂ er lægstur um klukkan 4-6 á morgnanna og fer svo hækkandi eftir því sem morgunumferðin eykst. Snemma morguns er aukin umferð bifreiða um stórar umferðargötur og umferð er ein helsta uppspretta NO₂ í borgum.

Brennisteinsvetni (H₂S)

Dæmigerðar náttúrulegar uppsprettur brennisteinsvetnis eru hverir, eldfjöll og mýrarsvæði, en losun frá iðnaði tengist m.a. jarðvarmavirkjunum og skolphreinsistöðvum. Styrkur H₂S getur orðið hár í nálægð við jarðvarmavirkjanir en veðurfar hefur mikil áhrif á hversu langt efnið berst frá virkjununum og í hvaða styrk. Hveralykt er vel þekkt á Íslandi og hefur mengun af völdum brennisteinsvetnis gætt í einhverjum mæli frá fyrstu tíð.

Hellisheiðarvirkjun var gangsett í september 2006 en mælingar á H₂S á Grensásvegi (25km frá uppsprettunni) hófust í febrúar sama ár. Þetta var gert til að gefa upplýsingar um styrk H₂S á höfuðborgarsvæðinu fyrir gangsetningu virkjunarinnar. Á 5. mynd má sjá hlaupandi 24-klst. meðaltalsstyrk H₂S í andrúmslofti á Grensásvegi fyrir og eftir gangsetningu virkjunarinnar.

Á myndinni má sjá aukinn styrk H₂S í september á Grensásvegi í kjölfar losunar frá virkjuninni. Í ágúst 2006 hófust prófanir á vélarsamstæðu virkjunarinnar og stöðug framleiðsla var komin á í október sama ár. Losun H₂S frá Hellisheiðarvirkjun hefur þó minnkað töluvert með tilkomu Sulfix verkefnis Orku náttúrunnar (ON) en þá er H₂S dælt aftur niður í berglögin þar sem að það binst basalti. Árið 2012 var losun H2S frá Hellisheiðarvirkjun 12.044 tonn. Vegna mótvægisaðgerða var losunin árið 2016 komin niður í 3.893 tonn miðað við sambærilega orkuframleiðslu (að frádregnu H₂S sem var dælt niður í berglögin) (6).

Veður hefur mikil áhrif á styrk H₂S í andrúmslofti. Samkvæmt gögnum frá árinu 2007-2014 þá má sjá að hærri styrkur H₂S á Grensásvegi mælist þegar suð-, suðaustlægur vindur (u.þ.b. 90-150°) er undir 3 m/s, og hitastig rétt undir frostmarki (6. mynd). Á höfuðborgarsvæðinu myndast þessar aðstæður einna helst að vetrarlagi, frá haustmánuðum til mars og gerist helst þegar er heiðskírt. Svipað ferli má sjá við Mývatn.

ON áætlar að árið 2016 hafi um 60% af öllu H₂S sem virkjunin losaði verið dælt aftur niður í berglögin. Þetta verkefni er tækninýjung sem virðist vera fýsilegur kostur til að draga úr losun H₂S í andrúmsloftið. Þessi aðferð gæti verið mótvægisaðgerð til að lágmarka H₂S í andrúmslofti í grennd við slíkar uppsprettur. Frekari upplýsingar um Sulfix og Carbfix verkefnið má nálgast á heimasíðu ON, www.on.is.

Vöktun loftmengunar á Íslandi

Heildarfjöldi mælistöðva á Íslandi í lok árs 2019 var 31 (7. mynd), þar af eru fjórar í eigu Umhverfisstofnunar. Aðrar eru í eigu sveitarfélaga eða starfsleyfishafa þar sem fram kemur að vöktun loftgæða þurfi að fara fram. Stöðvar Umhverfisstofnunar eru staðsettar á Grensásvegi, í Fjölskyldu- og húsdýragarðinum, á Hvaleyrarholti við Golfklúbbinn Keili (í eigu Umhverfisstofnunar og Rio Tinto) og á Akureyri við Tryggvabraut en Akureyrarbær rekur þá stöð í samvinnu með Umhverfisstofnun. Til viðbótar eru nokkrar færanlegar mælistöðvar í eigu Umhverfisstofnunar.

Loftgæði utandyra hafa verið mæld reglulega í Reykjavík frá árinu 1986 og á undanförnum árum hefur vöktun á loftgæðum stóraukist með auknum fjölda mælistöðva og þeirra efna sem mæld eru. Í október 2016 tók gildi reglugerð nr. 920/2016 sem fjallar m.a. um brennisteinsdíoxíð (SO₂), köfnunarefnisdíoxíð (NO₂) og köfnunarefnisoxíð (NO_x), kolsýring (CO) og svifryk í andrúmsloftinu, styrk ósons (O₃) við yfirborð jarðar og um upplýsingar til almennings. Reglugerðin leysti af hólmi tvær eldri reglugerðir. Til viðbótar gilda einnig reglugerð nr. 514/2010 um styrk brennisteinsvetnis (H₂S) í andrúmslofti og reglugerð nr. 410/2008 um arsen, kadmíum, kvikasilfur, nikkel og fjölhringa arómatísk vetniskolefni í andrúmslofti. Í þessum reglugerðum eru sett mörk fyrir skilgreind loftmengunarefni ásamt því að settar eru fram samræmdar leiðbeiningar um mælingar á styrk þeirra. Tilgreind mörk þessara reglugerða, að undanskilinni reglugerð um styrk H₂S í andrúmslofti, eru í samræmi við mörk Evrópureglugerða. Ekki er til samræmd löggjöf fyrir styrk H₂S í andrúmslofti á Evrópska efnahagssvæðinu. Alþjóða heilbrigðismálastofnun (WHO) leggur til að heilsuverndarmörk fyrir sólarhringsstyrk H₂S sé 150 µg/m³ en árið 2010 voru íslensku heilsuverndarmörk skilgreind sem 50 µg/m³ og ekki má fara oftar en þrisvar sinnum yfir þau mörk á ári hverju. Í 2. töflu má sjá íslensk heilsuverndarmörk fyrir helstu loftmengunarefni sem eru mæld á Íslandi samkvæmt framangreindum reglugerðum.

Heimildir

1. ^{Umhverfisstofnun Evrópu (EEA). Air quality in Europe — 2017 report [Rafrænt]. Lúxemborg: Umhverfisstofnun Evrópu; 2017 [tilvitnun 11. október 2017]. Report No.: 13/2017. Aðgengilegt á: https://www.eea.europa. eu/publications/air-quality-in-europe-2017.}
2. ^{Bryndís Skúladóttir, Arngrímur Thorlacius, Hermann Þórðarson, Guðmundur G. Bjarnason, Steinar Larssen. Samsetning svifryksmengunar í Reykjavík [Rafrænt]. Iðntæknistofnun; 2003. Aðgengilegt á: http://www. vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/Svifryk/$file/Svifryk.pdf.}
3. ^{Páll Höskuldsson. Svifryk í Reykjavík [Rafrænt]. Reykjavík: Efla verkfræðistofa; 2013. Aðgengilegt á: http://www.vegagerdin.is/Vefur2.nsf/ Files/Samsetning_svifryks_Rvk/$file/Samsetning%20svifryks%20 %C3%AD%20Reykjav%C3%ADk.pdf.}
4. ^{Páll Höskuldsson, Arngrímur Thorlacius. Uppruni svifryks í Reykjavík - Rannsóknarverkefni Vegagerðarinnar 2015 [Rafrænt]. Efla verkfræðistofa; 2017 Jún [tilvitnun 12. september 2017]. Report No.: 01/27. Aðgengilegt á: http://www.vegagerdin.is/vefur2.nsf/Files/uppruni_svifryks_i_reykjavik/$file/Uppruni%20svifryks%20%C3%AD%20 Reykjav%C3%ADk.pdf.}
5. ^{Sigurjón Þórðarson. Frumdrög að áætlun um loftgæði á Íslandi. 2017.}
6. ^{Orkuveita Reykjavíkur. Umhverfisskýrsla OR 2016 [Rafrænt]. Reykjavík: Orkuveita Reykjavíkur; 2016. Aðgengilegt á: https://www.or.is/sites/or.is/ files/umhverfisskyrsla_or_2016.pdf.}