VT1 notat

Nr: 13-1997 Utgivningsår: 1997

Titel: Kvantitativ modell för trafikens utsläpp av cancer-

framkallande ämnen - Steg I

Författare: Magnus Lenner

Verksamhetsgren: Transportsystem

Projektnummer: _50074

Projektets namn: Kvantitativ modell för trafikens utsläpp av cancer-

framkallande ämnen - Steg I

Uppdragsgivare: -Naturvårdsverket

Distribution: Fri

div

Väg- och transport-

forskningsinstitutetä

Innehållsförteckning

3.1

3.2

3.3

3.4

3.4.1

3.4.2

3.4.3

3.4.4

Bilaga:

Inledning

Uppdraget

Resultat

Naturvårdsverkets bilavgasmodell

Befintliga emissionsdata

Behov av ytterligare information

Kvantitativ modell, Steg II

Tidsplan

Delmoment

Deltagande personer

Kostnader '

Referenser

Projektbeskrivning

VTI notat 13-1997

Sid

0101430)

15

15

15

16

16

17

VTI notat 13-1997

1 InledningDet första svenska regelverket rörande vägtrafikens utsläpp av luftföroreningar

kom till stånd omkring 1970. De tidiga avgasförordningarna berörde enbart lätta

fordon (personbilar, lätta lastbilar) och utformades primärt med tanke på sådana

effekter som försurning (kväveoxider) och bildning av fotokemiska oxidanter som

peroxoacetylnitrat (FAN) och ozon (kolväten och kväveoxider), snarare än direkta

hälsoyttringar. Samlingsbeteckningen kolväten (HC) inbegriper i själva verket

tusentals ämnen och ämnesgrupper, och trots att de är kemiskt besläktade varierar

olika kolvätens hälsovådlighet, flyktighet, förekomst, reaktionsbenägenhet, livs-

längd i luft etc. inom mycket vida gränser. Viktiga grupper av kolväten, med

avseende bland annat på cancerrisk, är de omättade (alkener eller olefiner),

bensenkolväten (aromater) samt polyaromatiska kolväten (PAH). Dagens arbete

med avgasutsläppens betydelse för hälsa och miljö tar i beaktande inte bara olika

klasser av HC, utan även viktiga enskilda ämnen. Som exempel kan nämnas

butadien och andra alkener samt benso(a)pyren, B(a)P.

Avgaser från dieseldrift intar en nyckelställning i fråga om cancerrisk på grund

av den betydande mängd partiklar som emitteras. Dessa dieselpartiklar är

agglomerat av små platta kolfragment med grafitartad struktur. En betydande del

av dieselpartiklarna faller i det storleksintervall (PMIO) som stannar i människo-

kroppen vid inandning. Dieselsotet har mycket stor aktiv yta där svårflyktiga

avgaskomponenter lätt adsorberas, så att upp till 30 vikts% av partiklarna, den så

kallade soluble organic fraction (SOF), kan lösas i organiska lösningsmedel av

typ metylenklorid. Av PAH är det främst de tyngre som är associerade med

partikelfasen, medan polyaromater med lägre molekylvikt emitteras i gasfas.

VTI notat 13-1997 3

2 UppdragetNaturvårdsverket uppdrog i maj 1996 åt VTI, att bedöma möjligheten för att ta

fram en kvantitativ modell för trafikensutsläpp av cancerframkallande ämnen i

tätortsluft. Behovet av ett sådant beräkningsverktyg grundas till betydande del på

nödvändigheten att följa upp samhälleliga miljömål. Sålunda har riksdagen fast-ställt att årliga mängden cancerogena ämnen som emitteras i svenska tätorter skall

halveras under perioden 1990-2005 och skall på sikt reduceras med 90%.

Projektet i sin första fas innebär alltså analys av förutsättningarna att skapa en

sådan beräkningsmodell för cancerogena ämnen, vilken till sin struktur i möjli-

gaste mån bör anpassas till de program som i nuläget nyttjas för att beskriva regle-

rade emissioner. Ett viktigt krav är således att befintliga basdata över fordons-

parkens uppdelning på kravnivåer/tekniksteg, trafikarbete och körsätt i tätort,

omfattning av kallstarter och avdunstning samt utveckling och betydelse av

miljöklassning av fordon och bränslen, skall kunna utnyttjas. Den planerade

beräkningsmodellen för cancerogena ämnen bör därför, i fråga om bland annat de

uppräknade parametrarna, anpassas till den beräkningsmodell för reglerade ämnen

i bilavgaser, som tagits fram vid VTI på uppdrag av Naturvårdsverket.

Det amerikanska naturvårdsverket EPA publicerade 1993 en Air toxics

report där utredning av toxiciteten hos 189 oreglerade ämnen rapporterades.

Bland i det aktuella uppdraget namngivna cancerframkallande ämnen som skall

kartläggas, finns fyra substanser från denna lista.

bensen C6H6 1,3-butadien C4H6

forrnaldehyd HCHO acetaldehyd CH3CHO

Vidare ingår polyaromater totalt, såväl i gasfas som partikelbundna (SOF), och

benso(a)pyren, C20H12, ofta använd signalsubstans för PAH

samt alkenerna eten C2H4

propen C3H6

Utredningsuppdraget, projektbeskrivning (enligt kontrakt) finns i Bilaga 1,

omfattade främst identifiering och genomgång av källor ur vilka emissionsfaktorer

för ovan nämnda cancerogena ämnen kan utläsas. Vidare efterfrågades bedömning

av hur dessa data kan anpassas till den avsedda modellen samt av osäkerhetsmått

för härledda emissionsfaktorer och beräkningsresultat.

Slutligen skall den information och den forskningsinsats, som krävs för att

kvantifiera utsläppen i tätorter, inklusive kostnadsuppskattningar för detta arbete,

identifieras. Sålunda inbegriper uppdraget att upprätta en projektplan för Steg II,

dvs. själva arbetet med att färdigställa en kvantitativ modell för trafikens luft-

utsläpp av cancerframkallande ämnen i tätort. Projektplanen skall redovisa tids-

plan, delprojekt, deltagande personer och kostnader.

Efterfrågad noggrannhet och precision i slutliga beräkningsresultat för utsläpp

av cancerframkallande ämnen är 20% respektive 10%. VTI har uttryckt tveksam-

het rörande möjligheten att uppfylla dessa krav.

4 VTI notat 13-1997

3 ResultatResultatdelen behandlar uppdragets fyra huvudpunkter, i samma ordning som

projektbeskrivningen i föregående avsnitt.

3.1 Naturvårdsverkets bilavgasmodellVTI har nyligen, på uppdrag från Naturvårdsverkets, färdigställt en beräknings-

modelll*2 för bilavgaser. En utsläppsberäkning innebär förenklat multiplikation av

en emissionsfaktor, ofta uttryckt i gram per fordonskilometer (g/fkm), med

trafikarbetet i fkm, vilket ger utsläppsmängden i gram. Uppgiften kompliceras

genom behovet av detaljerad information om fordon, bränslen, klimat, körrnönster

etc. Ytterligare måste relevanta avgränsningar beträffande tid, t.ex. avseende

dag/natt eller vinter/sommar, och rum t.ex. i fråga om tätort eller landsbygd anges.

NV-modellens utdata inbegriper de reglerade ämnena kolväten (HC), kolmo-

noxid (CO) och kväveoxider (NOx) samt bränsleförbrukning. Detaljerade

bakgrundsdata av i föregående sektion uppräknade typer och på olika nivåer

möjliggör noggranna beräkningar med stor valfrihet beträffande beräknings-

förutsättningar.

Fordonsdata täcker olika typer av personbil, lastbil och buss med uppdelning på

kravnivåer, ålder samt årliga körsträckor för alla fordonstyper och årsmodeller.

Bränsleanvändning beskrivs detaljerat över tiden med avseende på standarder och

(för senare år) miljöklasser. Sålunda kan fordonsparken, med urskiljning av driv-

system, kravnivå, ålder etc., brytas ned i ett stort antal kategorier på olika nivåer.

Till varje fordonskategori finns eller beräknas emissionsfaktorer för reglerade

ämnen med differentiering för varrnutsläpp, kallstart och avdunstning.

Det aktuella arbetets huvuduppgift har varit att finna emissionsdata som

beskriver vägtrafikens utsläpp av cancerogena ämnen. Det visade sig därvid att de

utsläppsvärden för dessa ämnen, som kan återfinnas i litteraturen, i många fall är

ganska fragmentariska samt saknar NV-modellens detaljerade beskrivning, varför

man kan förutse nödvändigheten av vissa förenklingar och generaliseringar när

emissionsfaktorer anpassade för NV-modellen skall härledas.

3.2 Befintliga emissionsdata

Frågeställningarna

Vilka emissionsfaktorer kan kvantifieras i dag med tillgänglig information?

Hur kan de anpassas till befintliga/kommande beräkningsmodeller?

Vilka osäkerheter vidlåder dessa faktorer samt beräknade utsläpp?

uppställdes som utgångspunkt för arbetet med att räkna fram emissionsfaktorer i

tätort för cancerframkallande ämnen. Emissionsdata för de aktuella ämnena

insamlades från sökning av nedanstående databaser, centrala inom transportforsk-

ning:

Roadline. VTIs transportdatabas

International Road Research Documentation, IRRD. Viktig del av OECDs

vägtransportprogram

SAE Mobility. Society of Automotive Engineers, Inc.

VTI notat 13-1997 5

Genomgång av ca500 abstracts och som andra steg läsning av 150 artiklar

utkristalliserade fyrtiofem källor3 47, vilka framgår ur referenslistan. Ur dessa

artiklar/rapporter inhämtades information om vägtrafikens utsläpp av cancerogena

substanser. Tillgången på data är ojämn och de ämnen, för vilka flest källor till

emissionsdata kunde återfinnas, var bensen, formaldehyd, eten, propen och

acetaldehyd. Data som beskriver 'emissioner av övriga aktuella ämnen, visade sig

vara mer sporadiskt förekommande.

En kortfattad siffermässing presentation av de emissionsdata, vilka bedömdes

kunna tjäna som grund för härledning av emissionsfaktorer, ges i tabellform på de

följ ande sidorna. I tabellerna ingår beteckningar på bland annat körcykler, delkör-

cykler och avgasreglementen:

A10 avgasreglemente före 1989. Bilar utan katalysator

A12 kravspecifikation från och med 1989. Katalysatorrenade bilar

FTP Federal Test Procedure. Den amerikanska certifieringskörcykeln,

sammansatt av de tre delmomenten ct (cold transient), s (stabilized)

och ht (hot transient)

Tabell 1 Utsläpp av PAH

Ref(3) Ahlbom och Duus. Nya hju/spår

Utsläpp av PAH (mikrogram/km)

Personbil Lastbil m släp

Via avgas 28 Via avgas (MK) 70

Från däck 5 Via avgas (MK 3) 700

Från däck 140

Tabell 2 Belydelse av katalysatoråldring.

Ref(4) Andersson, Frestad m.fl. The effect of Gata/yst ageing

Utsläpp (mg/mile) över FTP-cykeln

Volvo 2.3 I

bensen eten propen 1,3-butadien

Kat. 34 12 7 1

Gammal kat. 47 29 12 0.9

Ingen kat. 155 142 77 13

Bensen (mg/mile) över delcykler

ct s ht

Kat. 57 7 18

Gammal kat. 80 33 39

Ingen kat. 189 126 110

6 VTI notat 13-1997

Tabell 3 Resultatfrån det amerikanska Auto/Oil-programmet.

Ref(5) Auto/Oil 5

Utsläpp (mg/mile) av air toxics över FTP-cykeln

Nya bilar (1989) 20 st Äldre bilar (1983-1985) 14 st

bensen 1,3-but. formald. acetald. bensen 1,3-but. formald. acetald.

Bränsle

konv. 10.8 0.8 1.8' 1.2 16.0 1.8 7.2 3.5

cert. 6.8 0.7 1.5 0.8 12.5 1.0 11.4 2.8

Ref(6) Auto/Oil 6

10.3 1.1 ' 1.4 1.3

Tabell 4 Analys av enskilda kolväten i olika trafkmiljöer.

Ref(8) Bailey, Gunary mfl. Speciated hydrocarbon emissions...

Utsläpp (mg/km) av kolväten on-the-road

Nya bilar, ej kat.

THC eten propen bensen

Tätort 3409 212 95 196

Ytteromr. 1941 123 61 100

Landsväg 1 149 93 47 66

Motorväg 1 707 83 44 46

Motorväg 2 775 102 50 51

Tabell 5 Analys av enskilda kolväten, personbilar.

Ref(9) Bailey mfl. Hydrocarbon speciation...

Utsläpp (mg/km) av enskilda kolväten on-the-road

Bil 1 (Förgasare) Bil 2 (Insprutn.)

THC eten propen bensen THC eten propen bensen

Tätort 1800 133 63 120 1900 133 59 85

VTI notat 13-1997 7

Tabell 6 Emissionsa'ata, kunskapsammanställning.

Ref(11) Barrefors Emissionsdata och relativa..

Emissionsfaktorer (mg/km) kortväga transporter

THC eten propen butadien bensen formald.

A10 3900 216 84 22 280 84

A12 850 34 19 3.6 590 9.4

Tung tr. 1900 48 11.6 4 10.5 154

Tabell 7 Flyktiga kalväten z' Omgivningsluft.

Ref(12) Barrefors Volatile hydrocarbons...

Vikts°/o av THC från trafik för enskilda ämnen

eten propen butadien bensen

7.8 2.8 0.7 9.1

Tabell 8 Bensenutslapp, personbilar.

Ref(14) Williams Benzene exhaust emission...

Bensen (mg/km) under körcykelfaser

ct s ht

THC 810 1 10 200

Bensen 27 3.9 6.6

ZPAH B(a)P

(rig/Km) (Hg/Km)

160 3.1

16.2 0.7

640 5.8

VTI notat 13-1997

Tabell 9

Ref(16)

Utan kat.,

Diesel,1

2

Tabell 10

Ref(1 7)

Bränsle nr

-l>-

CJDl

'\D-

-L

Bränsle nr

-lÄCJDRD-L

Naturvårdsverket Rapport 1 635.

Egebäck och Bertilsson Chemical and Bio/ogical..

PAH B(a)P eten propen bensen formald. acetald.

(ng/km) (pg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km)

två bilar

96.0 1.7 85.6 33.7 110.0 23.4 nd

35.0 0.5 67.8 27.1 92.1 36.8 nd

två bilar

4.0 0.1 6.1 3.8 9.0 1.8 11.0

3.1 0.1 9.3 4.5 13.1 2.4 14.0

två bilar _

960.0 ' 11.0 90.7 27.0 18.1 20.7 36.0

505.0 8.4 25.6 6.8 19.5 7.9 nd

Inverkan av bränsle på utsläppfrån dieselfordon.

Egebäck och Grägg Impact of fuels...

Partikelutsläpp från en buss (Scania 113) och en lastbil (Volvo FL10)

Bränslekvalitet Utsläpp

S (°/ow) Ar (°/ov) Olef. (°/ov) Part. buss (g/km) Part. lb (g/km)

Braunsch. US trans Braunsch US trans

0.02 25.1 1.6 0.46 0.34 0.55 0.37

0.16 26.1 1.0 0.51 0.38 0.58 0.42

0.02 20.0 0.9 0.43 0.30 0.40 0.28

0.01 20.5 0.2 0.46 0.34 0.47 0.32

SOF och aldehyder, buss och lastbil

Buss, Braunschwig Lastbil, Braunschwig

SOF Formald. Acetald. SOF Formald. Acetald.

(mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km)

124.3 92 58 59.6 92 75

131.2 68 19 64.6 119 100

128.0 258 50 44.1 134 128

97.9 127 85 47.9 74 106

VTI nOtat 13-1997 9

Sex personbilar. USA -73

ZPAH B(a)P(mg/km) (mg/km) (lig/km) (Hg/km)

10.4

18.3

8.2

24.1

19.2

10.6

88

49

49

216

125

57

Acetald.

(mg/km)

266

THC

3.1

1.9

0.9

8.4

7.2

1.3

Part.

(Braunschweig)

0.25

0.46

0.41

Tabell 1] Reglerade och ickereglerade utsläpp.

Ref(18) Egebäck m fl. Undersökning av reglerade..

Formald Part.

Bil

SAAB 900 GL -82 15.3

SAAB 900 EMS (kat.) -84 14.2

SAAB 900 S -83 36.6

Volvo 245 -81 28.9

VW Golf C -83 14.7

Toyota Corolla -83 14.0

Tabell 12 Utsläpp från tätortsbuss.

Ref(19) Grägg Lågemitterande (LETT)...

Buss Volvo B 10 M. Busscykeln

Part. Formald.

(g/km) (mg/km)

0.65 192

Tabell 13 Utsläpp tunga lastbilar.

Ref(20) Grägg Emissions from four...

Partiklar (glkm, 4 tunga fordon)

THC Part.

(US transient)

Scania buss 0.27 0.20

Volvo lb 0.40 0.16

MB Ib 0.37 0.14

Tristar lb 0.32 0.03

10

0.50

0.16

0.18

0.15

0.05

VTI notat 13-1997

Tabell 14 Inverkan av dieselkvalitet på partikelutslápp.

Ref(21) Grägg The effects...

Partiklar (glkm, 2 bussar, 2 lastbilar)

Bränsle MK3 MK2 MK1

Fordon

Scania buss DSC 1104 0.51 0.45 0.40

Scania buss DSC 1127 0.21 0.20

Volvo lastb. TD 101F 0.58 0.55 0.50

Volvo lastb D12A420 0.34 0.30

Tabell 15 Partikelemissioner.

Ref(27) Lang m fl. Characterization...

Partiklar mm FTP

Part. SOF B(a)P

(mg/mile) (mg/mile) (pg/mile)

Pb bensin 31.7 14.4 3.3

Pb diesel 607 124 4.5

Tung diesel 1950 384 2.3

Tabell 16 Betydelse av yttertemperatur.

Ref(29) Naturvårdsv. Luftföroreningar...

Starttemperatur inverkan, personbilar

Part. PAH B(a)P

Temp. (mg/km) (lig/km) (ng/km)

22 22 200 5.3

0 36 675 20.0

-6 58 1 150 34.0

VTI notat 13-1997 1 1

Tabell 1 7 FTP katbilar.

Ref(32) Smith mfl. Characterization of...

Fyra katbilar, FTP

eten propen bensen formald. acetald.

Bil nr (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km)

1 11.56 4.12 9.34 0.99 0.18

2 23.37 11.08 23.4 0.68 0.29

3 9.08 4.65 8.70 0.19 0.40

4 4.97 1.66 6.53 3.44 0.40

MEDEL 12.25 * 5.38 11.99 1.33 0.32

STDAV 7.90 4.02 7.70 1.45 0.11

Tabell 18 Inblandning av oxygenater.

Ref(34) Stump mfl. Seasonal impact...GM 2.0 I Corsica -88, FTP

THC eten propen bensen acetald. formald. 1,3-but.

Temp. (g/mile) °/o(w) °/o(w) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile)

32 0.56 7.74 2.51 22.20 2.15 2.74 0.80

24 0.36 6.28 2.95 13.70 1.30 3.18 0.60

4.4 0.32 6.42 3.22 6.80 1.00 2.40 0.30

Tabell 19 Inverkan av sommartemperatur I.

Ref(35) Stump mfl. The oomposition...

Sju USA-bilar (87-90) sex- och 8-cyl., FTP

THC eten propen bensen acetald. formald. 1,3-but.

Temp. (g/mile) °/o(w) °/o(w) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile)

41 0.58 5.52 2.85 15.80 2.15 6.53 1.75

32 0.55 5.49 3.18 16.78 1.94 6.50 2.04

24 0.58 5.29 2.33 16.78 2.03 6.50 2.05

12 VTI notat 13-1997

Tabell 20 Inverkan av sommartemperatur II.

Ref(36) Stump mfl. The composition ll...

Nio USA-bilar (87-89) 4-cyl., FTP

THC eten pr0pen bensen acetald. formald. 1,3-but.

Temp. (g/mlle) °/o(W) oA (w) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile) (mg/mile)

41 0.33 6.36 2.98 9.80 1.25 3.16 1.29

32 0.35 6.10 2.74 10.19 1.35 3.21 1.47

24 0.38 5.51 3.02 11.37 1.32 3.08 1.65

Tabell 2] Litteraturöversikt, diesel.

Ref(39) Westerholm lnorganic and...

Tung lastbil, Braunschw.

Part. Formald. Acetald. B(a)P

(g/km) (mg/km) (mg/km) (pg/km)

1.0 150 40 2.2

Tabell 22 Samband bränsle-PAHmed utsläpp av PAH.

Ref(43) Westerholm, Alsberg mfl. Effect offuel polycyclic.

Volvo 240 -84

part. eten pr0pen bensen formald. acetald. PAH p/g

Bränsle PAH(mg/l) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (pg/km)

1 0.1 3.8 135 78 81 29 3.6 14/110

2 8.4 4.1 115 80 22 35 6.1 25/130

3 20 4.7 125 55 62 36 5.6 46/240

4 54 5.5 108 45 90 25 4.6 44/21 0

Tabell 23 Utsläpp av B(a)P.

Ref(47) Williams and Swarin Benzo(a)pyrene...

Personbilar, B(a)P (ng/km) under FTP

ct ht

Bensin kat (4) 0.2 0.1

Bensin utkat (7) 5.1 0.6

Diesel (2) 4.4 2.6

VTI notat 13-1997 13

Tabell 24 sammanfattar antalet källor, med förekomst av emissionsdata för vart

och ett av de efterfrågade cancerframkallande ämnena, som återfunnits.

Tabell 24 Emissionsdata olika ämnen.

Ämne Antal källor

bensen 12

butadien 7

formaldehyd 12

acetaldehyd lO

eten 1 l

propen 1 1

benso(a)pyren 7

polyaromater 5

partiklar 8

Det befintliga materialet bedöms i dagsläget att i bästa fall räcka till som

underlag för att ta fram emissionsfaktorer för de tidigare nämnda fem ämnena:

bensen, formaldehyd, acetaldehyd, eten och propen. Den för ändamålet bäst

lämpade typen av data är uppgifter massemission (g/km) av de olika ämnena, vid

den i USA och Sverige använda certifieringskörcykeln FTP med uppdelning på de

tre delfaserna. Ytterligare är det vitalt att analysera huruvida det förekommer sam-

variation i utsläppen mellan bensen etc. och något/några av dereglerade ämnen,

för vilka parallella emissionsdata oftast finns tillgängliga.

Från ovanstående överväganden kan emissionsfaktorer för cancerframkallande

ämnen tas fram för att därefter infogas i NV-modellen. Åtminstone inledningsvis

kan effekter av åldring Lex. hos emissionsbegränsande utrustning knappast

beskrivas med tillgängliga data. Däremot kan möjligen betydelsen av kallstart och

avdunstning redan nu undersökas. Allteftersom mätning av air toxics , PAH etc.

görs mer eller mindre standardmässigt i allt fler avgaslaboratorier världen runt,

kommer ökad tillgång på utsläppsdata att möjliggöra lika detaljerad modell-

behandling av dessa ämnen som i dagsläget är fallet för de reglerade emissionerna

HC, CO och NOX. \

3.3 Behov av ytterligare information

För beräkning av totalutsläpp från trafik av vissa ämnen, i någon given trafik-

situation erfordras två huvudtyper av information, för beskrivning av

1 Trafiken 2 Utsläpp

a) fordon a) massemission (g/km)

b) trafikarbete b) kallstart

c) körsätt c) avdunstning

d) bränslen d) reglerade/oreglerade ämnen

e) etc. e) etc.

Upplösningen i alla ingående data skall tillåta kvantitativ beräkning på lokal,regional och nationell nivå.

14 VTI notat 13-1997

Trafikdata enligt ovan finns att tillgå vid VTI i befintliga beräkningmodeller

alternativt från pågående arbete vid resursgrupperna miljö/energi och transport-

ekonomi. Dessa delar av den planerade kvantitativa modellen kan relativt enkelt

slutföras.

Som nämnts har åtskilliga källor för emissionsdata rörande oreglerade ämnen

utvärderats. För att skapa underlag för härledning av emissionsfaktorer för samt-

liga efterfrågade ämnen planeras bland annat följ ande kompletteringar:

Genomgång av ytterligare litteratur, bland annat ett antal referenser ur de

redan lästa artiklarna.

Resultaten från en aktuell studie vid MTC i vilken sex bilar undersöks, med

avseende på utsläpp av cancerogena ämnen, under olika körförhållanden.

Information om partiklar och associerade cancerogena substanser från

bilavgaser i stadsluft48 samt PAH-utsläpp via högaromatiska oljor i

däckgummi3.

Kännedom om trafikdata och emissionsdata innebär i princip att totala utsläpp

kan beräknas. Totalutsläppen inbegriper varmutsläpp, kallstartsemissioner och

olika typer av avdunstning. Då kvantifieringen berör enskilda kolväten behövs en

detaljerad beskrivning av evaporativa emissioner, eftersom ångfas och vätskefas

vid avdunstning normalt inte har samma sammansättning.

Vid härledning av emissionsfaktorer för bensen etc. är det viktigt att undersöka

om kopplingar finns mellan utsläppen av något/några oreglerade ämnen och de

reglerade HC, CO och NOx eller ämnen undersökta i det amerikanska Auto/Oil

programmet t.ex. svavel.

Statistisk analys av ingående data och alla beräkningsled kommer att vara nöd-

vändig för att osäkerhetsmått beträffande emissionsfaktorer och beräkningsresultat

skall kunna anges.

3.4 Kvantitativ modell, Steg Il

3.4.1 Tidsplan

Tidsåtgången för VTI att ta fram en kvantitativ beräkningsmodell för utsläpp av

cancerframkallande ämnen i svenska tätorter (Steg II) är ett år från projektstart.

3.4.2 Delmoment

Projektet omfattar (i ungefärlig tidsordning) följande arbetsuppgifter:

1. Sammanställning av trafikdata inklusive relevanta körmönster.

2. Sökning/genomgång av ytterligare emissionsdata

3. Existerar samvariation mellan emission av cancerframkallande ämnen och

emission av reglerade ämnen, eller bränsleparametrar som halterna av

svavel, olefiner, aromater eller oxygenater?

4. Härledning av emissionsfaktorer, inklusive statistisk bedömning avosäkerhetsgrad.

. Samråd/konsultation med KTH, CTH, MTC...

Programmering/utprovning av menybaserad beräkningsmodell för PC.7. Dokumentering (VTI Meddelande).

_ONLII

VTI notat 13-1997 15

3.4.3 Deltagande personer

Följ ande personer(minst) vid VTI kommer att deltaga i ett Steg II

Magnus Lenner projektansvarig

Ulf Hammarström modeller, emissioner, trafik

Bo Karlsson programmering

Mats Wiklund statistik

Samråd/samarbete

Jacob Almén, Anders Laveskog, MTC mätning av emissioner

Roger Westerholm, KTH utvärdering av mätningar

Göran Peterson, CTH ,_ flyktiga kolväten, avdunstning

3.4.4 Kostnader

Den beräknade totala arbetsinsatsen beräknas till tio manmånader enligt VTIs

forskartaxa.

10 manmånader a 90 kkr 900 kkr

Detta belopp inkluderar litteratursökning, dokumentation, resor samt kostnader

som uppstår vid samarbete/konsultationer.

16 VTI notat 13-1997

4 Referenser

1

10

11

12

13

VTI notat 13-1997

Hammarström, U. och Henriksson, P. Indata till Naturvårdsverkets nya

modell för avgasemissioner från vägtrafik. Källredovisning. PM VTI 1996-

04-03

Hammarström, U. och Karlsson, B. Manual Beräkningsmodell - Bilavgaser.

PM VTI 1996-04-04

Ahlbom, J. och Duus, U. Nya hjulspår - en produktstudie av gummidäck.

Kemikalieinspektionen. Rapport 6/94 (1994).

Andersson, S., Frestad, A., Dempster, N. M. and Shore, P. R. The effect of

catalyst ageing on the composition of gasoline engine hyrocarbon emissions.

SAE Paper 9910174 (1991).

Auto/Oil Air Quality Improvement Research Program. Exhaust emissions of

toxic air pollutants using reformulated gasolines. Technical Bulletin No. 5

(1991).

Air Quality Improvement Research Program. Emissions results of oxygenated

gasolines and changes in RVP. Auto/Oil Technical Bulletin No. 6 (1991).

Auto/Oil Air Quality Improvement Research Program. Effects of fuel sulphur

on mass exhaust emissions, air toxics and reactivity. Technical Bulletin No. 8

(1992).

Bailey, I. C., Gunary, K., Schmidl, B. and Williams, M. L. Speciated

hydrocarbon emissions from a sample of UK vehicles on the road over a

range of speeds. Sci. Total Environ. 93, 199-206 (1990).

Bailey, J. C., Schmidl, B. and Williams, M. L. Vehicle emissions and their

impact on European air quality. Proceedings of the institution of mechanical

engineers C327/87, 177-185 (1987).

Bailey, J. C., Schmidl, B. and Williams, M. L. Speciated hydrocarbon

emissions from vehicles operated over the normal speed range on the road.

Atm. Env. 24Azl, 43-52 (1990).

Barrefors, G. Emissionsdata och relativa cancerrisker för fordonavgaser. En

kunskapssammanställning. Kemisk miljövetenskap CTH (1994).

Barrefors, G. Volatile hydrocarbons in ambient air. Thesis. Chalmers

University of Technology, Göteborg, Sweden (1996).

Cadle, S., Nebel, G. J. and Williams, R. L. Measurements of unregulated

emissions from General Motors' Light-duty vehicles. SAE Paper 790694

(1979).

17

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

18

Dasch, J. M. and Williams, R. L. Benzene exhaust emission from in-use

General Motors Vehicles. Environ. Sci. Technol. 25, 853-857 (1991).

Egebäck, K.-E. Föroreningsutsläpp från bilar genom avdunstat bränsle. MTC

Rapport 9104 (1991).

Egebäck, K.-E. and Bertilsson, B.-M. (Editors). Chemical and biological

Characterization of exhaust emissions from vehicles fueled with gasoline,

alcohol, LPG and diesel. National Swedish Environment Protection Board.

Report 1635.

Egebäck, K.-E. and Grägg, K. Impact of fuels on diesel exhaust emissions.

MTC Rapport 9010A (1990).

Egebäck, K.-E., Tejle, G. och Laveskog, A. Undersökning av reglerade och

icke reglerade föroreningar vid olika bränsle/motorkombinationer och olika

temperaturer. Swedish environmental protection agency. Report 1812 (1988).

Grägg, K. Lågemitterande tätorts(LETT)-fordon. MTC Rapport 9006B

(1990).

Grägg, K. Emissions from four heavy duty vehicles. MTC Rapport 9406 A

(1995).

Grägg, K. The effects on the exhaust emissions of changing to a low

aromatic, low PAC and low sulphur diesel fuel. MTC Rapport 9517 (1995).

Hammarström, U. Bränsle- och emissionsfaktorer för kallstart och varmkörda

motorer. Statens väg- och transportforskningsinstitut. Notat T 119 (1992).

Hammarström, U. Bränsleavdunstning från vägtrafik. Statens väg- och

transportforskningsinstitut. Notat T 120 (1992).

Hare, C. T. and Black, F. M. Motor vehicle particulate emission levels.

APCA Paper 81-56.5 (1981).

Kraft, J. and Kuhler, M. Aldehyde toxicity and immission levels caused by

motor vehicles. Volkswagenwerk AG, Report No. FMT 8501V/5 (1985).

Kurtul, S. and Graham, M. A. Exhaust emission tests on ten heavy duty diesel

engines. TRRL Contractor report CR 275 (1992).

Lang, J. M., Snow, L., Carlson, R., Black, F., Zweidinger, R. and Tejada, S.

Characterization of particulate emissions from in-use gasoline-fueled motor

vehicles. SAE Paper 811186 (1981).

Lewtas, J. (Editor). Toxicological effects of emissions from diesel engines.

Elsevier Biomedical. New York/Amsterdanileford (1982).

VTI notat 13-1997

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

VTI notat 13-1997

Luftföroreningar i tätorter. Naturvårdsverket ( 1984).

Pettersson M. Drivmedelsammansättning bensin. Swedish environmental

protection agency. Report 3531 (1988).

Sigsby, J. E. Jr., Tejada, S. and Ray, W. Volatile organic compound emissions

from 46 in-use passenger cars. Environ. Sci. Technol. 21:5, 466-475 (1987).

Smith, L. R. and Black, F. M. Characterization of exhaust emissions from

passenger cars equipped with three-way catalyst control systems. SAE Paper

800822 (1980).

Springer, K. J. and Baines, T. M. Emissions from diesel versions of

production passenger cars. SAE Paper 770818 (1977).

Stump, F. D., Knapp, K. T. and Day, W. D. Seasonal impact of blending

oxygenated organics with gasoline on motor vehicle tailpipe and evaporative

emissions. J. Air Waste Manage. Assoc. 40, 872-880 (1990).

Stump, F. D., Knapp, K. T., Ray, W. D., Snow, R. and Burton, C. The

composition of motor vehicle organic emissions under elevated temperature

summer driving conditions (75 to 105 0F) J. Air Waste Manage. Assoc. 42,

152-158 (1992).

Stump, F. D., Knapp, K. T., Ray, W. D., Snow, R. and Eudy, L. The

composition of motor vehicle organic emissions under elevated temperature

summer driving conditions (75 to 105 c)F) - Part H. J. Air Waste Manage.

Assoc. 42, 1328-1335 (1992).

Stump, F., Tejada, S., Ray, W., Dropkin, D. and Black, F. The influence of

ambient temperature on tailpipe emissions from 1984-1987 model year light-

duty gasoline motor vehicles. Atm. Env. 23:2, 307-320 (1989).

Warner-Selph, M. A. Measurements of toxic exhaust emissions from

gasoline-powered light-duty vehicles. Southwest Research Institute Report

ARB/R-90/445 (1989).

Westerholm, R. Inorganic and organic compounds in emissions from diesel

powered vehicles. A literature survey. Swedish environmental protection

agency. Report 3389 (1987).

Westerholm, R., Almén, J. and Li, H. Exhaust emissions from gasoline-

fuelled light duty vehicles operated in different driving conditions. A

chemical and biological Characterization. Atm. Env. 26B, 79-90 (1992).

19

41

42

43

44

45

46

47

48

20

Westerholm, R., Almén, J., Hang, L., Rannug, U. and Rosén, Å.Chemical

analysis and biological testing of exhaust emissions from two catalyst

equipped light duty vehicles operated at constant cruising speeds 70 and 90

km/h and during acceleration conditions from idling up to 70 and 90 km/h.

Sci. Total Environ. 93, 191-198 (1990).

Westerholm, R. N., Almén, J., Li, H., Rannug, J. U., Egebäck, K.-E. and

Grägg, K. Chemical and biological Characterization of particulate-,

semivolatile-, and gas-phase-associated compounds in diluted heavy-duty

diesel exhausts: A comparison of three different semivolatile-phase samplers.

Environ. Sci. Technol. 25, 332-338 (1991). '

Westerholm, R., Alsberg, T. E., Frommelin. Å. B., Strandell, M. E., Rannug,

U., Winquist, L., Grigoriadis, V. and Egebäck, K.-E. Effect of fuel polycyclic

aromatic hydrocarbon content on the emissions of polycyclic aromatic

hydrocarbons and other mutagenic substances from a gasoline-fueled

automobile. Environ. Sci. Technol. 22, 925-930 (1988).

Westerholm, R. and Egebäck, K.-E. Exhaust emissions from light- and heavy-

duty vehicles: Chemical composition. impact of exhaust after treatment, and

fuel parameters. Environ. Health Perspect. 102, 13-23 (1994).

Westerholm, R. and Egebäck, K.-E. (Editors). Impact of fuel on diesel

exhaust emissions. Swedish environmental protection agency. Report 3968

(1991).

Westerholm, R. and Wijk, A. Bilavgaser. Swedish environmental protection

agency. Report 4528 (1991).

Williams, R. L. and Swarin, S. J. Benzo(a)pyrene emissions from gasoline

and diesel automobiles. SAE Paper 790419 (1979).

Larsen, S. Partikler i tettestedsluft i Norden. NILU 11/91 (1991).

VTI notat 13-1997

Bilaga 1

Sid 1 (2)

ProjektbeskrivningUtredningsuppdrag: Kvantitativ modell för trafikens luftutsläpp av cancer-

framkallande ämnen - Steg I.

Bakgrund:

Utsläpp i våra tätorter av cancerframkallande ämnen skall minska med 50% fram

till år 2005 och på sikt minska med 90%. (Miljöpropositionen 1990/9lz9l). År

1990 är basår för utsläppsminskningen. Det finns - eller är under utarbetande -

metoder att kvantifiera utsläppen av VOC, NOx och flera andra nyckelkompo-

nenter från vägtrafik, men saknas för att på ett kongruent vis kvantifiera utsläpp av

cancerframkallande ämnen bundna till partiklar och i gasfas. Till en del kan indi-

katorsubstanser användas som totalmått på cancerframkallande förmåga.

Mål:

Utredningen syftar till att analysera förutsättningarna för att kvantifiera trafikens

utsläpp av cancerframkallande luftföroreningar i tätortsmiljö med hjälp av en

mekanistisk modell. Ingångsparametrar till modellen bör vara desamma som

används i befintliga eller kommande modeller beträffande t. ex. fordonsflottans

sammansättning och reningsteknik, trafikarbete, körsätt, miljöklassning av fordon

och bränsle. De utsläpp som berörs är cancerogena ämnen (PAH i gas- och parti-

kelfas, B(a)P, formaldehyd, acetaldehyd, eten, propen, butadien, bensen) och

indikatorsubstanser (PMlo, bensen, eten och formaldehyd) från fordon i vila och

rörelse.

Projektet/utredningen kan senare komma att byggas ut med ett Steg H, vilket inne-

bär själva framtagandet av en kvantitativ modell för utsläpp av cancerfram-

kallande ämnen i tätorter.

Uppdraget i Steg I innebär att ni skall:

- kartlägga vilket underlag som finns som kan ligga till grund för parametrar

relaterade till fordonsflottan, trafikarbete, körmönster och emissionsfaktorer i tät-

orter.

- utreda vilka emissionsfaktorer som kan kvantifieras idag med tillgänglig infor-

mation och hur dessa kan anpassas till existerande eller kommande modeller för

kvantifiering av utsläpp. Utredningen ska också ge bedömningar på vilka osäker-

heter som är behäftade med dessa faktorer och de beräknade utsläppen.

- identifiera vilken ytterligare information och forskning som krävs för att kvanti-

fiera utsläppen i tätorter och ge kostnadsuppskattningar för detta.

- ge förslag till projektplan (delprojekt, kostnader, tidsplan etc) för utvecklingen

av en sådan kvantitativ modell (dvs Steg II). Noggrannheten och precisionen i

kvantifieringen av utsläppen skall därvid vara 20% resp 10%. Projektplanen kan

ge förslag på andra krav på noggrannhet/precision. Projektplanen skall också

redovisa vilka personer/grupper som ingår i genomförandet av Steg II.

VTI notat 13-1997

Bilaga 1

Sid 2 (2)

- samråd ska ske med naturvårdsverket vid åtminstone ett tillfälle innan slut-

rapport inlämnas

Utredningen skall redovisas till naturvårdsverket i form av en rapport senast den 1

november 1996.

VTI notat 13-1997