Normen luchtkwaliteit ontoereikend

Voor de allerkleinste stofdeeltjes in de buitenlucht bestaan nog geen normen. Toch levert juist dit ultrafijne stof gezondheidsrisico’s op omdat de deeltjes tot diep in de longen doordringen. Wetenschappers kunnen die fijnste stofdeeltjes al wel goed meten, maar dat is nog wel duur.

11 november 2014

Dat er voor de allerkleinste stofdeeltjes, zogeheten ‘ultrafijn stof’, met een diameter tot 0,1 micrometer, nog geen normen bestaan, heeft te maken met hun zeer kleine gewicht. Berekend naar hun massa vallen ze daarom in het niet bij hun grotere broers: PM10 (met een diameter tot 10 micrometer) en PM2,5 (met een diameter tot 2,5 micrometer). Berekend naar hun aantallen die in de lucht die wij inademen voorkomen, zijn ze echter met een aandeel van tachtig procent veruit in de meerderheid.

Ultrafijn stof wordt door epidemiologen, die de gezondheid van grote groepen mensen onderzoeken, echter wel als risicovol beschouwd. Zo is roet een berucht voorbeeld van zowel de kleinste categorie zwevende deeltjes als PM2,5. Binnen die laatste categorie (PM2,5), voor 85 procent afkomstig van menselijke activiteiten (naar de laatste berekeningen), is roet waarschijnlijk één van de type deeltjes die de meeste gezondheidsschade aanrichten.

Stoffige steden

“Schone poollucht, die vanuit het noorden naar ons continent stroom, bevat nauwelijks ultrafijn stof. Je moet dan denken aan enkele honderden deeltjes per kubieke centimeter”, vertelt onderzoeker luchtkwaliteit Gerard Kos van het ECN in Petten. “Maar in een stad loopt dat, afhankelijk van de windsnelheid, al gauw op tot concentraties van 10.000 deeltjes per cm³ en op plaatsen waar de lucht niet makkelijk weg kan, zoals in tunnels, worden waarden tot soms wel een miljoen deeltjes per cm³ bereikt.”

“Druk je de stadse concentratie van 10.000 deeltjes/cm³ echter uit in massa, dan kom je voor ultrafijn stof niet veel hoger uit dan enkele microgrammen per kuub”, rekent Kos voor. Vergeleken met de stedelijke achtergrondconcentratie voor PM2,5 van 14 µg/m³ (in 2013) is dat een relatief klein aandeel.

De concentratie fijnstof wordt meestal uitgedrukt in een massaconcentratie (microgram per kubieke meter); de deeltjes tot 100 nanometer (PM0,1) worden vanwege het geringe relatieve gewicht uitgedrukt in aantal deeltjes per kubieke centimeter. Ultrafijn stof wordt onderscheiden in twee groepen: directe aerosolen die bij de bron ontstaan, zoals emissies van verkeer of houtkachels, en indirecte aerosolen, die door een chemische reactie tussen gassen ontstaan.

Zo hebben we in Nederland als intensief landbouw- en transportland te maken met een ‘deken’ van indirecte aerosolen, stofdeeltjes die ontstaan door een reactie van stikstofoxiden afkomstig van verkeer en ammoniak uit de landbouw. Bij oostelijke wind doen ook zwaveldioxides nog mee die vanuit Oost-Europa worden aangevoerd. Zo ontstaan er zoutdeeltjes als ammoniumnitraat en ammoniumsulfaat die verspreid over het land worden gevormd.

Ketens van nanoroetdeeltjes aaneengeregen met op de achtergrond een teflonfilter met gaatjes; de lucht gaat door de gaatjes en het aerosol blijft achter. Het beeld is gemaakt met een elektronenmicroscoop.

Continu monitoren is duur

“De hoge kosten voor continue monitoring van ultrafijn stof zijn een reden voor het uitblijven van normen”, aldus Kos. “Daarnaast zijn die kleinste deeltjes fysisch wel goed meetbaar, maar chemisch is het meten vrij complex. Ook ontbreken gedetailleerde epidemiologische gegevens die een antwoord geven op de vraag welke component van de vele bestanddelen het meest schadelijk is. Wel wordt aangenomen dat het vooral de kleine fijnstoffractie is die erg schadelijk is voor de gezondheid.”

Continue monitoring ontbreekt dus, maar ECN en andere organisaties meten al tien jaar op projectmatig basis de uitstoot van ultrafijn stof door het verkeer op zogeheten hotspots, waar sprake is van veel uitstoot. Kos: “Sinds deze maand meten we in opdracht van het ministerie van Infrastructuur en Milieu bij de A9 bij Heemskerk. We bestuderen vooral het gedrag van de kleinste deeltjes. Ze zijn vooral te vinden bij de direct aerosol uitstotende bronnen, zoals motoren met mengsmering, dieselauto´s en houtkachels en klonteren naarmate ze verder van de bron verwijderd raken samen tot deeltjes tussen 50 en 100 nanometer”.

Beweeglijke stofdeeltjes

“Ook verspreiden de stofdeeltjes zich verticaal, afhankelijk van de omgeving en de stabiliteit van de lucht. Uiteindelijk, veel verder weg, overheersen – uitgedrukt in massa – de deeltjes van rond 0,3 µm, het zogenaamde geaccumuleerde aerosol: de kleinste deeltjes zijn dan tot grotere deeltjes samengeklonterd. De luchtstof met die deeltjesgrootte bevindt zich in de zogenaamde menglaag (de onderste laag van de troposfeer) en verplaatst zich over zeer grote afstanden. De deeltjes blijven gemiddeld drie weken in de lucht, ondertussen geleidelijk droog neerslaand op gebouwen en vegetatie of nat neerslaand op het aardoppervlak in de vorm van regendruppels.”

Die klontering, ofwel coagulatie, is de oorzaak dat de concentratie ultrafijne stofdeeltjes al op enkele honderden meters van sterk vervuilende bronnen, zoals snelwegen, weer is afgenomen. “De klontering tot grotere deeltjes is een doorgaand proces dat al dicht bij de bron begint en tot tientallen kilometers verderop doorgaat. De kleinste deeltjes zijn het meest beweeglijk en botsen daardoor sneller met andere deeltjes en met elkaar. Zo vormen zich deeltjes die bestaan uit allerlei verbindingen.”

Deeltjes tellen

Om ultrafijn stof te meten, maakt ECN gebruik van twee soorten apparaten waarmee aantallen deeltjes gemeten kunnen worden: CPC (Condensation Particle Counter) en SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer). Kos: “Met een CPC tel je het aantal deeltjes ongeacht de grootte terwijl je met een SMPS wel verschillende grootteklassen kunt onderscheiden. Het zijn dure apparaten die regelmatig onderhoud vergen. Voor langdurige monitoring heb je meetapparatuur nodig die onderhoudsarm is, maar die is tegenwoordig ook verkrijgbaar”.

Kos verwacht dat, als de EU besluit om grenswaarden voor ultrafijn stof te introduceren dat een massaconcentratienorm van PM1 zal zijn. “Uiteindelijk moeten we toe naar grenswaarden voor PM0,1 en die zou dan of in aantallen of in massa uitgedrukt kunnen worden.”

Een eerstvolgende uitbreiding van het door het RIVM beheerde landelijk meetnet zal echter niet ultrafijn stof in de volle breedte zijn, maar betreft de meting van roet (zwarte aerosolen bestaande uit elementair koolstof en koolstof in organische verbindingen). Op korte termijn zal op een aantal locaties van het landelijk meetnet al op roet gemeten gaan worden. Roet is een kleine fractie van fijnstof waarvan men steeds vaker denkt dat die veel gezondheidsschade aanricht. Het is voor een groot deel afkomstig is van dieselauto’s en houtkachels.

Milieuzone

Ivo Stumpe, campagneleider verkeer bij Milieudefensie, is blij met de uitbreiding van het landelijke meetnet met roetmetingen, maar vindt het tegelijkertijd een vreemde zaak dat de verplichting van roetfilters in ons land zo lang op zich laat wachten. Andere landen zijn daarin veel verder, zoals Duitsland.

Stumpe: “Roetfilters zijn in ons land meestal alleen verplicht in milieuzones voor de zwaardere klasse vrachtwagens; iedere stad heeft zo zijn eigen regels die gelden in het gebied dat als milieuzone is aangewezen. Utrecht is de eerste Nederlandse stad die roetfilters binnenkort ook verplicht gaat stellen voor bestelbussen en auto’s”.

Met een verplichte invoering van roetfilters is grote milieuwinst te boeken. Als voorbeeld noemt Stumpe Berlijn, waar hiermee een reductie van 50% van de roetuitstoot is bereikt. “Sommige Nederlandse steden kijken daarom met veel belangstelling naar Duitsland.”

Verouderde technologie

Een doorn in het oog van de milieuorganisatie wat ultrafijn stof betreft is de sterk verouderde technologie van gemotoriseerde tweewielers: de tweetakt (met de eerder genoemde mengsmeringmotoren) en de viertakt, te vergelijken met de ouderwetse benzinemotor. Stumpe: “De milieuwinst die enerzijds wordt gehaald door strenge eisen te stellen aan het (vracht-)wagenpark en aan het autoluw maken van de binnensteden, wordt deels teniet gedaan door de opkomst van gemotoriseerde tweewielers waar geen emissie-eisen voor zijn”.

Stumpe: “In Amsterdam is de afgelopen vier jaar het aantal brommers toegenomen van 8.000 tot 30.000, waarvan de helft is uitgerust met tweetaktmotoren. Wat hun relatieve bijdrage is aan de totale luchtvervuiling is niet bekend omdat structurele metingen ontbreken, wat het nemen van maatregelen door de overheid lastig maakt.” Incidentele metingen op drukke hotspots worden wel uitgevoerd, zoals in 2012 door de GGD in Amsterdam naar de extra bijdrage van emissies door scheepvaart en gemotoriseerde tweewielers. Deze metingen wezen uit dat scheepvaart extra bijdraagt aan met name NO_x en brommers en scooters een relatief grote bijdrage leveren aan de concentratie ultrafijn stof.

De stad Utrecht probeert ondernemers, zoals pizzabedrijven, nu zo ver te krijgen over te stappen op elektrische scooters. Vorige week werd bekend dat de rijksoverheid hiervoor een landelijke subsidieregeling gaat opzetten.