22/09/2014 Verklarende factoren voor evoluties in luchtkwaliteit MIRA-infodag studies luchtkwaliteit, 05/04/ Aalst Felix Deutsch, Frans Fierens, Nele Veldeman, Charlotte Vanpoucke, Jean Vankerkom, Line Vancraeynest, Myriam Bossuyt

22/09/20142 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Inhoud 1.) Inleiding + Doel van deze studie 2.) Resultaten 2.1) Fijn stof: - Sectorbijdragen - Polluentbijdragen 2.2) Ozon: - Sectorbijdragen - “Ozonheuvel” 3.) Conclusies

22/09/20143 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Inleiding + Doel van deze studie

22/09/20144 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Doel: Onderzoek naar “verklarende factoren” voor de vastgestelde evoluties in luchtkwaliteit bij de doorrekening van de 3 emissiescenario’s Wat zijn de bijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM en O 3 concentraties? Wat zijn de bijdragen van de verschillende economische sectoren? Wat zijn de bijdragen van de verschillende polluenten? Wat zijn de bijdragen van niet-Vlaamse emissies? Kunnen we de “ozonheuvel” bedwingen?

22/09/20145 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden 3 emissiescenario’s: overzicht »Referentie Scenario (REF) 2007, 2010, 2015, 2020, 2025, 2030 »Huidig beleid scenario »Geen bijkomende maatregelen »Europa Scenario (EUR) 2010, 2015, 2020, 2025, 2030 »Bevat (geplande) maatregelen bedoeld voor het midden- en langetermijn Europese Milieubeleid (o.a. C&E Package, EURO VI HD, TSAP in 2020, IPPC) »Visionair Scenario (VISI) 2010, 2015, 2020, 2025, 2030 »Scenario ‘opgehangen’ aan de uitdagingen van de klimaatverandering »Ambitieuze doelen (GHG reductie van 50% ) »Bijkomende emissiereducties boven op het EUR scenario

22/09/20146 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Methodiek »BelEUROS model, maar zonder RIO-corine downscaling (15x15 km) »Emissieprojecties: REF2007, REF2020, EUR2020, VISI2020 »Telkens 20% emissiereductie doorgerekend met model »Vastgesteld effect geëxtrapoleerd naar 100% (lineair gedrag verondersteld) »Dit wordt (ook internationaal) beschouwd als de meest realistische methode om sector/land-bijdragen te berekenen »(100% emissiereductie leidt tot een scheikundig totaal onrealistische situatie met onvoorspelbare gevolgen…)

22/09/20147 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Resultaten - Fijn stof

22/09/20148 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de emissies van de economische sectoren in Vlaanderen aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 (Som genormeerd op 100%) Met hoeveel procent dalen de PM-concentraties (die te wijten zijn aan Vlaamse emissies), wanneer we de emissies van een bepaalde sector reduceren? Landbouwemissies verklaren ongeveer 50% van PM10 en PM2,5 vanuit Vlaamse bronnen. Industrie en Transport zijn de 2 de en 3 de meest belangrijke sector.

22/09/20149 Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Relatieve bijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10-concentraties in Vlaanderen – evolutie Daling voor sectoren Landbouw en Huishoudens, geen daling voor sector Transport! Toename van de bijdrage voor sector Industrie! Dit zijn geen absolute bijdragen!

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Relatieve bijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM2,5-concentraties in Vlaanderen – evolutie Daling voor sectoren Landbouw en Huishoudens, geen daling voor sector Transport! Toename van de bijdrage voor sector Industrie!

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Hierbij stellen zich een aantal vragen, o.a.: »Hoge bijdrage voor Landbouwsector en lage bijdrage voor Transportsector (waarom?) »Waarom daalt de bijdrage voor de Transportsector niet?

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden NO x Substantiële NOx emissiereducties, vooral voor Transport; Industrie heeft stijgende NOx emissies

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM2,5- concentraties in Vlaanderen – evolutie 65 % NOx emissiereductie, maar geen daling van de bijdrage van de sector Transport?! - 65 %

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 Vergelijking van de emissies van Landbouw en Transport Hoge NOx emissies van Transport leiden niet tot een hoge sectorbijdrage. Hoge NH 3 emissies van Landbouw leiden tot een hoge sectorbijdrage. Van de 38 kt NH 3 wordt veel meer secundair fijn stof gevormd dan van de 79 kt NOx ?

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse PM10-emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 PM10 PM2,5 Bijdrage van 60 % Bijdrage van 50 % - emissies van primair stof veroorzaken hoge lokale bijdragen

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse PM10-emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – EUR2020 PM10 PM2,5 Bijdrage van 64 % Bijdrage van 54 % - emissies van primair stof veroorzaken hoge lokale bijdragen; - hogere bijdragen voor EUR2020 tov. REF2007

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse NH 3 -emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 PM10 PM2,5 Bijdrage van 33 % Bijdrage van 41 % Ook relatief hoge bijdrage

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdrage van de Vlaamse NH 3 -emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – EUR2020 PM10 PM2,5 Bijdrage van 24 % Bijdrage van 31 % > 2020: Bijdrage van NH 3 neemt af!

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse SO 2 -emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 PM10 PM2,5 Bijdrage van 7 % Bijdrage van 9 %

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse SO 2 -emissies aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – EUR2020 PM10 PM2,5 Bijdrage van 5 % Bijdrage van 6 % - iets lagere bijdrage van de SO 2 emissies voor EUR2020

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdrage van Vlaamse NOx-emissies (166 kt) aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007 PM10 PM2,5 Bijdrage van 0,05% !! Bijdrage van 0,2% !!

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdrage van Vlaamse NOx-emissies (116 kt) aan de PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – EUR2020 PM10 PM2,5 Bijdrage van 7 % Bijdrage van 9 % Significant hogere bijdrage voor NOx voor EUR2020 tov. REF2007

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10-concentraties (REF2007 en EUR2020) voor SO 2, prim. PM10, NH 3 en NOx SO 2 prim. PM10/PM2,5 NH 3 NOx

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10-concentraties in Vlaanderen (REF2007, EUR2020) Rond 90% van PM10 en PM2,5 afkomstig van Vlaamse bronnen ontstaat door de Vlaamse PM10- en NH 3 -emissies.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM2,5-concentraties in Vlaanderen (REF2007, EUR2020) SO2 6% PM2,5 54% NH3 31% NOx 9% EUR2020 PM2,5 SO2 9% PM2,5 50% NH3 41% NOx 0% REF2007 PM2,5

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Overzicht – artefact door niet-lineaire effecten? (bijdragen niet genormeerd op de totale Vlaamse bijdrage) Som van de polluentbijdragen ≈ Totale Vlaamse bijdrage -> geen (significante) fouten door toegepaste berekeningswijze

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10-concentraties in Vlaanderen (REF2007, EUR2020)

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Vorming van secundair fijn stof SO 2  H 2 SO 4 te traag om nog in Vlaanderen NOx  HNO 3 sulfaat en nitraat te vormen Omzettingssnelheid wordt gelimiteerd door hoeveelheid oxiderende species; SO 2 en NOx zijn vaak in overschot; bij een emissiedaling van SO 2 en NOx daalt de concentratie zwavelzuur en salpeterzuur nauwelijks. Daardoor zijn de PM- concentraties niet sterk gevoelig voor emissiedalingen van NOx en SO 2. 2 NH 3 + H 2 SO 4  (NH 4 ) 2 SO 4 snel, irreversibel NH 3 + HNO 3  NH 4 NO 3 snel, reversibel; vindt plaats met overschot NH 3 Meestal voldoende NH 3 voor reactie met H 2 SO 4, maar overschot NH 3 is niet meer voldoende voor (volledige) reactie met HNO 3. Hoge bijdrage van NH 3 omdat NH 3 kan rechtstreeks reageren zonder voorafgaande oxidatie en NH 3 is limiterend voor vorming van ammoniumnitraat en –sulfaat. Ox

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden SO 2 en sulfaat observaties op een achtergrond EMEP meetstation 1977 – 2005: sterke niet-lineaire verbanden! Oxidatie SO 2 -> sulfaat: SO 2 in overschot, oxiderende species limiterend.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Evenwicht ammoniumsulfaat - ammoniumnitraat Bij weinig NH 3 vooral ammoniumsulfaat, bij veel NH 3 vooral ammoniumnitraat.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van de chemische samenstelling van PM2,5: ammonium, nitraat en sulfaat (observaties) Bij lage PM2,5 concentraties vinden we in metingen vaak meer ammoniumsulfaat, bij hoge PM2,5 concentraties relatief meer ammoniumnitraat.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies aan de PM10-concentraties in Vlaanderen (REF2007, EUR2020) REF2007 -> EUR2020: Afbouw van overschot van NOx heeft grotere gevoeligheid bij emissiedaling tot gevolg. NH 3 is minder vaak limiterende component met lagere bijdrage tot gevolg.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdrage van niet-Vlaamse emissies aan de (gemodelleerde) PM10- en PM2,5-concentraties in Vlaanderen – REF2007

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van niet-Vlaamse emissies aan de PM10- concentraties in Vlaanderen – evolutie

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van niet-Vlaamse emissies aan de PM2,5- concentraties in Vlaanderen – evolutie

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van niet-Vlaamse emissies aan de PM10- en PM2,5- concentraties in Vlaanderen – evolutie Toenemende bijdrage van Vlaamse emissies Dalende bijdrage van niet-Vlaamse (Europese) emissies Toenemende bijdrage van andere bronnen - Emissiereducties in Vlaanderen kleiner dan in de rest van Europa? (6 polluenten, 10 sectoren, 32 landen), zeer moeilijk te zeggen, maar waarschijnlijk niet… - primaire stofemissies -> lokale effecten - precursoren (NOx, SO 2 ) emissies -> regionale effecten --> primaire stofemissies dalen trager dan de precursoren emissies -> Reduceren van emissies over heel Europa zal leiden tot een reductie van overschotten van precursoren en dus tot een reductie van het lange afstands (grensoverschrijdend) transport van luchtverontreiniging; -> eigen bijdragen nemen in vele landen toe en buitenlandse bijdragen dalen - dalende antropogene emissies -> (relatief) hogere bijdrage van andere (natuurlijke + niet-Europese) bronnen

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies en emissies van niet-Vlaamse bronnen in de buurregio’s aan de PM10-concentraties in Vlaanderen (REF2007) Effect van Vlaamse emissies vs. effect van buitenlandse emissies - Veel hogere bijdragen van NOx en SO 2 t.o.v. Vlaanderen - Veel lagere bijdragen voor de primaire stofemissies

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden De buurregio’s van Vlaanderen

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Analyse van polluentbijdragen van de Vlaamse emissies en emissies van niet-Vlaamse bronnen binnen het gridverfijningsgebied aan de PM2,5- concentraties in Vlaanderen (REF2007) Effect van Vlaamse emissies vs. Effect van buitenlandse emissies 50% bijdrage van NOx en SO 2. Dit bevestigt het grote belang van de omzettingssnelheid van NOx en SO 2.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Resultaten - Ozon

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Jaargemiddelde ozonconcentratie (2008, BelEUROS)

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Jaargemiddelde ozonconcentratie (2008, BelEUROS) Toont aan dat wij meer ozon afbreken (dat via langeafstandstransport tot in Vlaanderen terechtkomt) dan dat we ozon vormen en dit door de snelle reactie tussen NO en O 3 : NO + O 3 -> NO 2 + O 2

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Bijdragen van de Vlaamse emissies aan de gemiddelde max 8h ozonconcentraties in Vlaanderen – REF2007 Negatieve sectorbijdragen: NOx-emissies breken meer ozon af dan dat ze bijdragen aan de ozonvorming (NO + O 3 -> NO 2 + O 2 ). Ook voor een indicator die eerder een maat voor de ozon-piekconcentraties is vinden we negatieve sectorbijdragen.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Significante daling van de NOx emissies van de Transportsector; toename van de NO 2 /NO ratio bij nieuwe dieselwagens. (NO 2 breekt geen O 3 af.) Bijdragen van de Vlaamse emissies aan de gemiddelde max 8h ozonconcentraties in Vlaanderen – evolutie

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden NOx split van de wegverkeersemissies in Vlaanderen evolutie NOx-split: EUR = VISI

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Jaargemiddelde ozonconcentratie in Vlaanderen (REF, EUR, VISI) - Jaargemiddelde O 3 hoger in EUR dan in REF - Jaargemiddelde O 3 niet hoger in VISI dan in EUR, alhoewel NOx emissies in VISI significant lager dan in EUR  “Ozonheuvel”?

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Het ozon-isoplethen diagramma (Keating en Farrell, 1999) de “ozonheuvel”

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Invloed van (Vlaamse en andere Europese) emissies op de jaargemiddelde ozonconcentraties in Vlaanderen Een emissie- reductie van 30% NOx en NMVOS boven op de emissies EUR2020 is geen onrealistisch doel, maar…

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Invloed van (Vlaamse en andere Europese) emissies op jaar- gemiddelde ozonconcentraties in Vlaanderen: Reducties van NOx- and NMVOS-emissies boven op EUR2020 (rel. verschil. tov REF2007) -40%-50% -75%-90% Zelfs bij hoge NOx/NMVOS-emissiereducties toenemende jaargemiddelde ozonconcentraties in stedelijke gebieden! -> consequenties voor blootstelling

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Conclusies

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Fijn stof: Vlaamse emissies -> 25 % bijdrage, vooral door primair fijn stof en NH 3 Europese emissies -> 50 % bijdrage, vooral door NOx en SO 2 Andere bronnen -> 25 % bijdrage De Vlaamse bijdrage aan PM neemt toe in de toekomst, de Europese bijdrage neemt af, omdat prim. PM emissies minder dalen dan emissies van precursoren en overschotten van precursoren gereduceerd worden, wat het langeafstands- transport zal verminderen (grotere fractie omgezet dichter bij de bronnen). De chemische samenstelling van PM zal veranderen naar meer primaire componenten en minder secundaire componenten. De relatieve bijdrage van natuurlijke bronnen en bronnen buiten Europa zal toenemen. Ozon: Alle sectoren dragen bij aan afbraak van ozon. Afbraak van ozon door Transportsector zal significant afnemen in de toekomst. Ozonheuvel: Emissiereductie van 30% NOx en NMVOS boven op EUR2020 zou ons de hoogste punt van het ozondiagramma laten bereiken; bijkomende emissiereducties zouden leiden tot een daling van de over Vlaanderen gemiddelde jaargemiddelde ozonconcentratie; echter zal er een verdere toename zijn in de stedelijke gebieden.

22/09/ Vertrouwelijk – © 2009, VITO NV – Alle rechten voorbehouden Enkele meer algemene conclusies: Hoe meer we NOx emissies reduceren hoe belangrijker bijkomende NOx emissiereducties zullen zijn, omdat de NOx overschotten in Europa gereduceerd worden. Dus, hoe lager de NOx emissies zijn, hoe gevoeliger de PM-concentraties worden voor bijkomende NOx- emissiereducties. Deze NOx reducties zullen ook leiden tot toenemende jaargemiddelde ozonconcentraties in het begin. In het verdere verloop zullen de jaargemiddelde ozonconcentraties dalen met bijkomende NOx emissie- reducties. De twee meest belangrijke maatregelen voor de reductie van de PM concentraties in Vlaanderen zijn de reductie van primaire stofemissies en van NH 3. NOx afkomstig van buitenlandse emissies vormt nitraat aerosol in Vlaanderen, Vlaamse NOx emissies vormen nitraataerosol in het buitenland. De Vlaamse bijdrage aan PM in Vlaanderen zal toenemen in de toekomst, wat de baten vergroot van Vlaamse emissiereducties.