Voor de blootstelling van een individu aan luchtverontreiniging is het van belang welke bronnen in de buurt zijn en waar men zich bevindt ten opzichte van deze bronnen.

Bronnen

Luchtverontreiniging is altijd een mix van diverse stoffen. De samenstelling van die mix, en de verhouding van de verschillende stoffen, kan sterk verschillen per locatie. Dat komt omdat er een heleboel verschillende bronnen zijn, die allemaal een andere uitstoot hebben. In een straat zonder verkeer, maar waar veel hout wordt gestookt is er een andere luchtverontreinigingsmix dan in een straat waar veel file staat en de lijnbus iedere 10 minuten stopt bij de halte. Zelfs als de concentraties fijn stof gelijk zouden zijn, is de herkomst van dat stof anders en zal de samenstelling van het fijn stof per locatie verschillend zijn. Ook zal de uitstoot van gasvormige verontreiniging in die twee situaties niet gelijk zijn.

Het mengsel is in zowel tijd als ruimte nooit hetzelfde. Dat komt doordat ook de uitstoot van een bron per dag of zelfs per uur of per minuut kan veranderen (bijv. bij bovenstaand voorbeeld kan er om 14.40 een heel moderne bus met weinig uitstoot voorbij komen, en om 14.50 een hele oude bus met een flinke uitstoot). Ook de altijd veranderende weersomstandigheden hebben invloed op het luchtverontreinigingsmengsel (zie ook Luchtverontreinigende stoffen – reacties en atmosferische processen)

Na decennia van onderzoek blijkt dat het fijn stofmengsel schadelijk is voor de gezondheid en dat het niet mogelijk is om enkele componenten uit het mengsel te identificeren die hiervoor alleen verantwoordelijk zijn. Veel stoffen komen bijna altijd in combinatie voor, waardoor het mengsel vaak als geheel wordt aangeduid (bijvoorbeeld ‘verkeersgerelateerde luchtverontreiniging’ ) en niet de stoffen waaruit het mengsel bestaat.

Schatten van de exacte uitstoot

Ook wanneer tijd en plaats duidelijk zijn kan het schatten van de exacte uitstoot van een lokale bron erg moeilijk zijn. Hetzelfde geldt voor het schatten van de bijdrage van verschillende bronnen aan een concentratie die op een bepaalde locatie gemeten is.

De beste algemeen beschikbare inschatting kan worden gemaakt op basis van de Grootschalige Concentratiekaarten Nederland (GCNGrootschalige Concentratiekaarten Nederland). Deze kaarten zijn gevalideerd met metingen (totale concentraties, geen bijdrage per bron). Voor de grote bronnen geldt dat de uitstoot op jaarbasis wordt vastgelegd in de Emissieregistratie, de uitstoot van kleine(re) bronnen wordt geschat op basis van emissiefactoren. De verspreiding van deze uitstoot wordt berekend (zie ‘Bronbijdrage: voorbeeld Houtstook’) en uitgemiddeld over vakjes van 1x1 kmkilometer (vandaar de naamgeving: “grootschalig”). De aldus verkregen GCN-kaarten en achterliggende data bieden de mogelijkheid een inschatting te maken van de bijdrage van een bepaalde bron (of broncategorie) op de voorkomende (jaargemiddelde) concentratie op een bepaalde locatie.

Bronbijdrage: voorbeeld Houtstook

Houtstook kan veel overlast geven voor omwonenden waardoor er flinke discussie kan ontstaan over de bijdrage van houtstook aan de lokale luchtkwaliteit. Deze bijdrage wordt geschat op basis van zogenaamde emissiefactoren. De ingeschatte bron-specifieke uitstoot wordt vervolgens gecombineerd met gegevens over de mate van gebruik van die bron.

De emissie van fijn stof door houtstook wordt onder andere bepaald door: het aantal woningen (en de locatie daarvan), aannames over het percentage huishoudens dat hout stookt (op basis van o.a. verkoopcijfers), gecombineerd met gegevens waaruit opgemaakt kan worden hoeveel kachels er van een aantal hoofdtypes in gebruik zijn (zie het schema hiernaast) (Jansen and Dröge 2011). Deze informatie wordt vervolgens gecombineerd met aannames over het aantal stookuren en het brandstof-verbruik per kacheltype (hiervoor wordt gebruik gemaakt van eerdere onderzoeken en variabelen zoals het weer).

Het aldus verkregen houtverbruik per kacheltype wordt vervolgens vermenigvuldigd met de emissiefactor (een x aantal kilo’s fijn stof dat wordt uitgestoten bij de verbranding van een kilo hout) geldend voor dat kacheltype. Vervolgens wordt de dispersie van die emissie gemodelleerd en zo kan de bijdrage van houtkachels aan de lokale concentratie fijn stof in een dorp of stad worden geschat.

In het kader van het Academische Werkplaats Medische Milieukunde project ‘Gebruik GCN-gegevens op lokaal niveau’ is een handleiding ontwikkeld op basis waarvan GGDGemeentelijke Gezondheidsdienst’en zelf op detailniveau lokale kaarten kunnen maken op basis van de GCN-data. In het project worden ook voor- en nadelen en bruikbaarheid van dergelijke lokale kaarten beschreven. Op landelijk niveau wordt de gemiddelde bijdrage van verschillende bronnen (of broncategorieën) in zowel de uitstoot (emissie) als in de optredende concentraties (immissie) in verschillende rapportages beschreven. Een samenvatting van deze informatie per component is opgenomen in het onderdeel Bronnen per component van luchtverontreiniging.

Alleen voor wegverkeer is die informatie bovendien op detailniveau beschikbaar in de Monitoringstool (zie de handleiding voor het verkrijgen van deze informatie voor een specifieke locatie).

Locatie

De concentraties luchtverontreiniging in Nederland worden bepaald door grootschalige aanvoer (onder andere uit het buitenland), bronnen die invloed hebben op een groot gebied (bijvoorbeeld een energiecentrale met een hoge schoorsteen) en bronnen die vooral lokaal invloed hebben (een pizzabakker met houtoven). Verkeersbronnen zijn zowel op grootschalig als op lokaal niveau van belang.

In grote lijnen geldt voor de luchtkwaliteit dat:

  • ten opzichte van de rest van Europa Nederland lang behoorde tot een van de regio’s met de meeste luchtverontreiniging. Dit was vooral een gevolg van een combinatie van een grote bevolkingsdichtheid (en daarmee samenhangende bronnen) en de geografische ligging. Metingen laten zien dat Nederland inmiddels tot de Europese middenmoot behoort (eea.europa.eu), alleen wat betreft de concentratie stikstofdioxide behoort Nederland nog tot de meest verontreinigde lidstaten. 
  • wat betreft de plekken met de hoogste gemeten concentraties in Nederland (van Zanten et al, 2016):
    • de concentraties fijn stof het hoogst zijn nabij grote industrie (zoals hoogovens, op- en overslag van steenkool) en in gebieden met veel intensieve veehouderij
    • de Randstad de hoogste NO2 concentraties heeft. Ook nabij de andere grote steden en nabij snelwegen zijn de NO2 concentraties duidelijk hoger
    • in steden de plekken met het meeste verkeer de slechtste luchtkwaliteit hebben, vooral daar waar sprake is van (een combinatie van) slechte doorstroming, veel vrachtverkeer, veel bussen en/of slechte verdunning (street-canyons, bomen). Ook nabij tunnelmonden is de luchtkwaliteit vaak slecht. Op klein schaalniveau kan dit uiteraard anders zijn, bijvoorbeeld als er lokale bronnen in de nabijheid zijn die niet goed in de ruimtelijke modellering kunnen worden weergegeven (zoals houtstook, kleinschalige bedrijvigheid etc.)

Om uit te zoeken hoe verontreiniging geproduceerd door het verkeer zich verspreidt zijn veel metingen gedaan langs wegen. Karner et al (2010) hebben deze studies uit de periode 1978-2008 verzameld en op basis daarvan berekend wat de procentuele daling van de concentratie is op afstand van het verkeer.
Een samenvatting van deze resultaten is weergegeven in het onderstaande figuur.

Figuur: Afname concentraties met afstand tot de weg (Karner et al. 2010; Ontario 2016)

Stoffen die direct door het verkeer worden uitgestoten, maar minder stabiel zijn in de atmosfeer, dalen snel met toenemende afstand van de weg. Voorbeelden hiervan zijn ultrafijn stof en NO, maar ook CO en roet (niet in deze figuur, uit het artikel blijkt dat de gradiënt van roet vergelijkbaar is met die van NO). In het open veld zijn de concentraties van deze stoffen op circa 150 meter van de weg al meer dan gehalveerd en bereiken binnen circa 300 meter achtergrond-concentraties. Afhankelijk van factoren die de dispersie beïnvloeden, (zie Luchtverontreinigende stoffen – reacties en atmosferische processen) kunnen deze gradiënten in bijvoorbeeld bebouwde gebieden of onder bepaalde meteorologische condities veranderen. Stoffen die zich vooral secundair vormen vanuit verkeersuitstoot (zoals PM2.5 en PM10fijnstof) nemen nauwelijks af met afstand tot de weg. De achtergrondconcentraties van deze stoffen zijn vrijwel gelijk aan de concentraties nabij een drukke weg. Omdat NO2Stikstofdioxide zowel in flinke mate direct wordt uitgestoten, als secundair gevormd wordt (uit NO), is de gradiënt van NO2 ook een tussenvariant (zie Figuur). Samenvattend kan gesteld worden dat er aanzienlijke verschillen optreden in luchtverontreiniging op korte afstand van drukke wegen. Het circa 5 tot 10 meter verplaatsen van een fietspad van de weg (bijvoorbeeld door een middenberm te vervangen door een berm tussen weg en fietspad) zal de blootstelling van roet en UFPultrafine particles (ultrafijne deeltjes) met 10 tot 20% verminderen. Grotere reducties zijn mogelijk als nog grotere afstanden tot drukke wegen mogelijk zijn.

Concentraties luchtverontreiniging in het verkeer zijn veel hoger dan op achtergrondlocaties (plekken met minder bronnen, zoals stadsparken). Bij metingen in de ochtendspits in Arnhem verschilden deze tot een factor 3 (Zuurbier et al. 2010). Tijdens de spits zijn concentraties in het verkeer hoger dan buiten de spits en dat is juist een moment dat veel mensen aan het verkeer deelnemen. Deelname aan het verkeer (per fiets, maar ook met de auto of de bus) levert daarom een belangrijke bijdrage aan de totale dagelijkse blootstelling aan luchtverontreiniging (Newby et al. 2014; Zuurbier et al. 2011). Blootstelling in het verkeer wordt beïnvloed door onder meer de achtergrondconcentratie luchtverontreinigende stoffen, de hoeveelheid gemotoriseerd verkeer, de bebouwing en het vervoersmiddel.

Onduidelijk bij welk type vervoermiddel de hoogste blootstelling

Er zijn de afgelopen jaren vele studies gedaan in binnen- en buitenland naar blootstelling in het verkeer. Door verschillen in studie-opzet, gebruikte apparatuur en verschillen in omgeving en lokale karakteristieken zijn deze studies in absolute zin niet te vergelijken en is het niet mogelijk om vast te stellen bij welk type vervoersmiddel de blootstelling het hoogst is (HEI panel 2010; Knibbs et al. 2011). In Nederland is in een aantal studies de blootstelling van fietsers vergeleken met die van automobilisten. De blootstelling van fietsers was over het algemeen lager dan van automobilisten. Fietsers ademen echter 2 tot 5 keer zoveel lucht in dan verkeersdeelnemers die niet lichamelijk actief zijn (Panis et al. 2010; Zuurbier et al. 2009). Door het verhoogde ademminuutvolume is de ingeademde dosis luchtverontreiniging van fietsers daarom hoger dan die van automobilisten. Daarnaast worden fietsers en wandelaars blootgesteld aan vele korte, zeer hoge piekconcentraties, die mogelijk meer gezondheidseffecten veroorzaken dan blootstelling aan meer gemiddelde concentraties. Concentraties fijn stof, ultrafijn stof en roet blijken tot 60% lager te zijn op fietsroutes met weinig gemotoriseerd verkeer dan op fietsroutes met veel gemotoriseerd verkeer (Strak et al. 2010; Zuurbier et al. 2010). Brom- en snorfietsen zijn voor fietsers een grote bron van luchtverontreiniging, door de kleine afstand tussen brom- en snorfietsen en fietsers (zie ook andere verkeeersbronnen van luchtverontreiniging).  Enkele studies hebben de gezondheidsbaten van fietsen vergeleken met de negatieve effecten op de gezondheid door blootstelling aan luchtverontreiniging. De gezondheidsbaten blijken in het algemeen groter te zijn dan de gezondheidsschade (de Hartog et al. 2010; Mueller et al. 2015).

De meeste mensen bevinden zich het grootste deel van de tijd binnenshuis, waarvan het grootste deel in de eigen woning en in de tweede plaats op het werk of op school. De meeste blootstelling aan buitenluchtverontreiniging vindt daarom binnenshuis plaats. Desalniettemin zijn de geconstateerde gezondheidseffecten van luchtverontreiniging vrijwel altijd gecorreleerd aan de concentraties luchtverontreiniging buitenshuis, zoals gemeten op meetstations.

De luchtkwaliteit binnen is namelijk ook afhankelijk van de luchtkwaliteit buiten. Niet alle componenten van luchtverontreiniging dringen even gemakkelijk door naar binnen. Kleine deeltjes dringen makkelijker door dan grovere. Voor sommige componenten zijn er belangrijke bronnen binnenshuis of heeft bewonersgedrag een belangrijke invloed. Door de constante opwerveling binnenshuis, ten gevolge van het rondlopen van de bewoners en bijvoorbeeld de luchtcirculatie die samenhangt met verwarming, blijven ook de grovere, zwaardere deeltjes langer zweven in de lucht en dalen langzamer neer. De PM10fijnstof concentratie (en dan vooral het ‘coarse’ deel) binnenshuis is daardoor vrijwel altijd hoger dan buiten (Chen and Zhao 2011; Leung 2015). Ook de mate waarin geventileerd wordt is belangrijk. Tijdens het koken kan de UFPultrafine particles (ultrafijne deeltjes) concentratie erg oplopen en bij koken op gas komt ook NO2 vrij. Roet komt vrij bij houtstook of het branden van kaarsen, maar wordt in de meeste gebouwen volledig door bronnen buitenshuis (verkeer) bepaald. Op basis van vele studies wordt de concentratiebijdrage van bronnen binnenshuis geschat op 19-76% voor UFP en 10-30% voor fijn stof (Morawska et al. 2013).

Reactieve gassen, zoals ozon, verdwijnen binnenshuis snel. Doordat de moleculen botsen en in aanraking komen met andere reactieve moleculen vervalt O3 heel snel in O2 (zuurstof, onschadelijk). Bij hoge concentraties ozon in de buitenlucht (zomersmog) is binnen blijven daarom een nuttig advies.

  • Chen C., Zhao B. (2011) Review of relationship between indoor and outdoor particles: I/O ratio, infiltration factor and penetration factor. Atmospheric Environment 45(2):275-288
  • de Hartog J.J., Boogaard H., Nijland H., Hoek G. (2010) Do the Health Benefits of Cycling Outweigh the Risks? Environmental Health Perpectives 118(8):1109-1116
  • HEI panel (2010) Traffic-related air pollution: A critical review of the literature on emissions, exposure and health effects. Health Effects Institute
  • Jansen B.I., Dröge R. (2011) Emissiemodel Houtkachels. TNO-rapport TNO-060-UT-2011-00314
  • Karner A.A., Eisinger D.S., Niemeier D.A. (2010) Near-roadway air quality: synthesizing the findings from real-world data. Environ Sci Technol 44(14):5334-44
  • Knibbs L.D., Cole-Hunter T., Morawska L. (2011) A review of commuter exposure to ultrafine particles and its health effects. Atmos Environ 45(16):2611-2622
  • Leung D.Y.C. (2015) Outdoor-indoor air pollution in urban environment: challenges and opportunity. Frontiers in Environmental Science 2(69)
  • Morawska L., Afshari A., Bae G.N., et al. (2013) Indoor aerosols: from personal exposure to risk assessment. Indoor Air 23(6):462-87
  • Mueller N., Rojas-Rueda D., Cole-Hunter T., et al. (2015) Health impact assessment of active transportation: A systematic review. Prev Med 76:103-14
  • Newby D.E., Mannucci P.M., Tell G.S., et al. (2014) Expert position paper on air pollution and cardiovascular disease. European Heart Journal 36(2):83-93
  • Panis L.P., de Geus B., Vandenbulcke G., et al. (2010) Exposure to particulate matter in traffic: a comparison of cyclists and car passengers. Atmos Environ 44(19):2263-2270
  • Public Health Ontario (2016) Traffic-related air pollution. Avoiding the trap zone [Infographic].
  • Strak M., Boogaard H., Meliefste K., et al. (2010) Respiratory health effects of ultrafine and fine particle exposure in cyclists. Occup Environ Med 67(2):118-24
  • van Zanten M.C., Berkhout J.P.J., Wesseling J., et al. (2016) Monitoringsrapportage NSLNationaal Samenwerkingsprogramma Luchtkwaliteit 2016. RIVM Rapport 2016-0138
  • Zuurbier M., Hoek G., van den Hazel P., Brunekreef B. (2009) Minute ventilation of cyclists, car and bus passengers: an experimental study. Environ Health 8:48
  • Zuurbier M., Hoek G., Oldenwening M., et al. (2010) Commuters' exposure to particulate matter air pollution is affected by mode of transport, fuel type, and route. Environ Health Perspect 118(6):783-9
  • Zuurbier M., Hoek G., Oldenwening M., Meliefste K., van den Hazel P., Brunekreef B. (2011) Respiratory effects of commuters' exposure to air pollution in traffic. Epidemiology 22(2):219-27