Contribution of ship emissions to the concentration and deposition of air pollutants in the Baltic Sea region

Förhöjda halter av luftföroreningar är sedan flera decennier tillbaka ett samhällsproblem. Höga koncentrationer i atmosfären orsakar skada på miljön, byggnader och människors hälsa, samt har en inverkan på klimat och vattenkvalitet. Landbaserade emissioner har minskat sedan två decennier tillbaka medan utsläppen från sjöfarten i Östersjön och Nordsjön har ökat, med undantag för en minskning av svaveldioxidutsläpp sedan en tid tillbaka. SHIpH är ett forskningsprojekt som initierades med syftet att förbättra kunskapsläget om sjöfartens påverkan på Östersjön. Examensarbetets syfte är att bidra med ny kunskap till SHIpH gällande spridning av svaveldioxid, kväveoxider och partiklar samt deponering av oxiderat svavel och kväve från internationell sjöfart i Östersjön och Nordsjön. Koncentration och deposition av de undersökta föroreningarna uppskattades med The European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) för 2011, 2012 och 2013. Som en del av validering av EMEP-modellen har överensstämmelsen med observerad koncentrationsdata från Vavihill i Skåne samt Utö i finska skärgården undersökts för 2013. Den internationella sjöfarten i Östersjön och Nordsjön var år 2011, 2012 och 2013 en viktig källa till luftföroreningarna kväveoxid, kvävedioxid, svaveldioxid och partiklar samt till deponeringen av oxiderat kväve och svavel i Östersjöområdet. Det procentuella bidraget av totala koncentrationer i Östersjöområdet var år 2013 över 80 % i vissa gridrutor för kväveoxid, kvävedioxid samt svaveldioxid. För PM2,5 uppnåddes högsta procentuella andel runt 20 % och för PM10 13 %. Andelen av torrdeposition var som störst 48 % för oxiderat kväve och 84 % för oxiderat svavel år 2013. För våtdeposition modellerades ett maximum på 28 % för oxiderat kväve och 29 % för oxiderat svavel. Sjöfartens emissioner bidrog med höga koncentrationer främst vid farleder och vid kustområden men även över större områden till havs och över land där många människor exponeras. Vid sammanvägning av den statistiska analysen drogs slutsatsen att modellen representerade verkligheten tillräckligt bra för att ge en översiktlig bild av spridning av luftföroreningar från sjöfarten i Östersjön och Nordsjön år 2013. För att bästa möjliga teknik skall kunna tas fram och den mest hållbara regleringen skall införas behövs mer kunskap inom ämnet vilket motiverar fortsatta studier.Increasing emissions of air pollutants is an ongoing global problem. Air pollutants have harmful effects on human health, the environment and buildings. It also has an impact on climate and water quality. There has been a significant decrease in land based emissions in Europe ever since the risks associated with high levels of air pollutants were brought into light two decades ago. During the same time, however, emissions from shipping in the Baltic Sea and the North Sea have increased, with the exception of a recent decrease in sulfur emissions. In order to achieve sustainable shipping, primarily through new regulations and techniques, greater knowledge of dispersion and deposition of air pollutants is required. SHIpH is a research project that examines the consequences of emissions from shipping in the Baltic Sea region. To contribute with knowledge to SHIpH, regional model calculations with the European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP) of the dispersion and deposition of SOx and NOx from the international maritime sector in the Baltic Sea and the North Sea have been made for 2011, 2012 and 2013. Calculation with the model has also been made for particles. Validation of the model has been made for 2013 with measured data from Vavihill in the South of Sweden and from Utö, a Finnish island in the Archipelago Sea. International shipping in the Baltic Sea and the North Sea was in 2011, 2012 and 2013 an important source of nitrogen oxides, sulfur dioxide and particular matter in the atmosphere. In some areas in the Baltic Sea region the contribution of sulfur dioxide, nitrogen oxide and nitrogen dioxide from international shipping represented more than 80% of total concentration of the pollutants. Contributions of PM2,5 and PM10 was calculated to a maximum of 21% and 13% in some parts of the Baltic Sea region. The percentage contribution to the total cumulative wet deposition of sulphur from all sources of emissions reached 29% in some areas and the contributions of dry deposition of sulphur was calculated to a maximum of 84% of total dry deposition of sulphur. The percentage contribution of wet deposition of nitrogen reached 28% and the contributions of dry deposition of nitrogen reached a maximum of 47%. The highest concentrations of the pollutants and deposition were found near big ports and shipping lanes. High concentrations were also found over larger areas at sea and over land where many people are exposed. The validation of the EMEP-model showed that the model was overall consistent with the measured values from Utö and Vavihill in 2013.