1. No category

SLB 7:2015
Partikelmätning i Stockholm
- Jämförelse mellan TEOM 1400AB
och Grimm EDM180
Jennie Hurkmans
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Innehållsförteckning
Förord ...................................................................................................................................... 3
Sammanfattning ...................................................................................................................... 4
Summary ................................................................................................................................. 5
Inledning ................................................................................................................................. 6
TEOM 1400AB ....................................................................................................................... 6
Grimm EDM180 ..................................................................................................................... 8
Gällande miljökvalitetsnormer och mål för partiklar i utomhusluft ....................................... 8
Genomförande......................................................................................................................... 9
Resultat ................................................................................................................................. 10
Jämförande med miljökvalitetsnormer och mål ................................................................ 10
PM10 dygnsmedel Hornsgatan .......................................................................................... 12
PM10 dygnsmedel Torkel ................................................................................................. 16
PM10 dygnsmedel Brännkyrka och Friberga .................................................................... 19
Referensmätning PM2.5 och PM10 Torkel ....................................................................... 22
Ekvivalenstest Torkel rådata ....................................................................................... 24
Ekvivalenstest Torkel korrigerad data ........................................................................ 25
Referensmätning PM10 Hornsgatan .................................................................................. 26
Ekvivalenstest Hornsgatan .......................................................................................... 27
Korrigering av Grimm PM10 ............................................................................................ 28
Undersökning av grovfraktionen ....................................................................................... 30
Våren 2013 Hornsgatan ..................................................................................................... 31
PM2.5 dygnsmedel Hornsgatan ......................................................................................... 33
PM2.5 dygnsmedel Torkel ................................................................................................ 35
Jämförelsetester mellan TEOM och Grimm ...................................................................... 39
Slutsats .................................................................................................................................. 40
Diskussion ............................................................................................................................. 41
Referenser ............................................................................................................................. 42
Appendix ............................................................................................................................... 43
Bilaga 1 – Resultat av ekvivalenstester ................................................................................ 44
Bilaga 2 – Resultat av jämförelsetester ................................................................................. 47
2
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
FÖRORD
Luftövervakningen inom Östra Sveriges Luftvårdsförbund innefattar instrument (TEOM) för PM10mätning som kan komma att behöva ersättas eftersom de inte längre tillverkas. Detta innebär ett kommande problem då reservdelar försvinner från marknaden och livslängden för de befintliga instrumenten
därmed förkortas. Rapporterade halter av PM10 och PM2.5 i Stockholm baseras på TEOM-instrumenten
vilket gör att ett byte till annat instrument måste föregås av jämförande tester så att resultaten inte påverkas av utbytet av instrument. Denna studie har gjorts med utgångspunkt att jämföra två olika metoder
för partikelmätning, studera mätskillnader och därmed bidra till beslut om dessa instruments framtida
användning.
Miljöförvaltningen i Stockholm
Box 8136
104 20 Stockholm
Uppdragsnummer: SLB 7:2015
Daterad: 2015-11-04
Kontaktperson: Jennie Hurkmans
Status: Granskad av Christer Johansson & Michael Norman
3
20130
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
SAMMANFATTNING
Idag är TEOM 1400AB den vanligaste mätmetoden för partiklar i utomhusluft i regionen. Det finns
även andra metoder för kontroll av partikelkoncentrationen, däribland mätning med Grimm EDM180.
TEOM-instrumenten bygger på en gravimetrisk mätmetod medan Grimm-instrumenten baseras på en
optisk metod (ljusspridning). Både TEOM 1400AB (med korrigering för flyktiga partikelkomponenter
enligt den s.k. VCM-metoden1) och Grimm EDM180 klassas som likvärdiga mätmetoder som referensmetoden för PM10. För PM2.5 gäller detta även Grimm EDM180, medan TEOM 1400AB inte genomgått de referenstester som krävs för ett godkännande. Denna studie bygger på mätdata som korrigerats i
enlighet med de krav som gäller för att likvärdighet ska uppnås med referensmetoden.
Sammanfattningsvis ger Grimm generellt lägre värden än TEOM, och även lägre än mätningar med
referensmetoden2 utförda på Hornsgatan 29 mars till 8 maj 2014. För PM10 ger Grimm omkring 10 –
20 % lägre värden än TEOM, medan halterna är mer lika för PM2.5. Ett avvikande mönster kan dock
ses under våren 2013 på Hornsgatan då mycket höga koncentrationer av PM10 uppmättes. Troligtvis
finns förklaringen att finna i instrumentens olika mätprinciper. Under stora delar av den studerade perioden (2012-2015) är den procentuella skillnaden mellan instrumenten stor, men minskar kraftigt vid
separat analys av endast höga halter samt i intervallet ± 50 % av gränsvärdet. Det verkar som att andelen
lättflyktiga ämnen påverkar skillnaden mellan instrumenten. Det generella mönstret är att instrumenten
ger mer likvärdiga halter då partikelkoncentrationen är hög och domineras av grova3, icke lättflyktiga
partiklar. Andelen lättflyktiga ämnen utgör en större del av aerosolens totala massa under perioder med
låga halter, vilket verkar ge upphov till större skillnader mellan instrumenten. Skillnaden i partikelavskiljning mellan instrumenten (dvs. avskiljning av partiklar som är större än 10 µm) verkar inte påverka
i någon stor utsträckning då skillnaden inte ökar under perioder med höga PM10-halter (framför allt
under våren). Årstidsuppdelningar bekräftar att perioder med högre PM10-koncentrationer ger högre
korrelation mellan instrumenten. För PM2.5 är mönstret otydligare, vilket till stor del beror på en mer
jämn partikelkoncentration under året. Det verkar som att när den nödvändiga sänkningen4 av PM2.5
mätt med Grimm även tillämpas för PM10 mätt med Grimm så leder det till en ökad skillnad mellan
instrumenten för PM10. Sänkningen påverkar PM10-halterna stort under perioder med lågt PM10 men
högt PM2.5, och kan därmed vara en förklaring till de lägre korrelationerna som ses under perioder med
låg partikelkoncentration. Skillnader vid låga koncentrationer skulle om möjligt även kunna bero på
felaktigt antagen densitet (för låg) i Grimm-instrumentet för dessa partikelfraktioner.
Genomfört ekvivalenstest5 av parallellmätning av PM10 med ett referensinstrument (Leckel) på Hornsgatan visar att både TEOM och Grimm kan anses som likvärdiga referensinstrumentet utan att någon
korrigering görs. Osäkerheten för TEOM blir då 16,5 % medan Grimm med 24,2 % precis klarar den
tillåtna gränsen på 25 %. Jämförelsetest mellan TEOM (referensinstrument) och Grimm (kandidatinstrument) visar att de två instrumenten inte kan anses likvärdiga för PM10. För alla PM10-data erhålls
bäst överrensstämmelse om Grimm korrigeras enligt 0,97 x Grimm + 4,83. Då blir osäkerheten 21,1 %
och de två instrumenten skiljer sig inte signifikant åt. För PM2.5 är Grimm likvärdig TEOM utan korrigering med en osäkerhet på 13,7 %. Osäkerheten kan minskas till 8,2 % om Grimm korrigeras enligt
1,07 x Grimm - 0,34. Denna rapport innehåller även resultat från ekvivalenstest genomfört på Torkel
under hösten 2014, där alla analyser har genomförts av Referenslaboratoriet för tätortsluft (Institutionen
för Miljövetenskap och Analytisk kemi, Stockholms Universitet). Dessa resultat ligger till grund för den
korrigering av Grimm-data som idag görs för samtliga Grimm-instrument inom SLBs drift.
VCM betyder ”Volatile Correction Method” och innebär att ett FDMS-instrument (Filter Dynamics Measurement System),
vilket mäter den volatila delen av massan, möjliggör kontinuerlig korrektion av massförlusten hos TEOM-instrumentet (som
uppkommer p.g.a. den höga provtagningstemperaturen).
2 I detta fall användes en Leckel filterprovtagare och filtren vägdes enligt SS-EN12341:2014 av ACES, Stockholms universitet.
3 Grova partiklar innebär i detta fall partikelfraktionen 2,5–10 µm.
4 Grimm PM2.5-halter är sänkta med 26 % och för att bibehålla rätt totalmassa är även Grimm PM10-halter sänkta med
motsvarande andel.
5 Hur ett ekvivalenstest ska gå till beskrivs detaljerat i ”Guide to the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring
Methods” (EU-guiden) [9]. Inga ekvivalenstester utförda i denna studie har genomförts helt i enlighet med EU-guiden och kan
därför endast ses som indikativa. De är dock genomförda på samma sätt som tidigare ekvivalenstest som legat till grund för
korrektionsformler som idag används för TEOM och Grimm i Sverige.
1
4
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
SUMMARY
Today TEOM 1400AB is the most common instrument used to measure airborne particles in Stockholm.
There are also other methods to control the particle concentration, and one is Grimm EDM180. TEOM
is based on a gravimetric method while Grimm is an optical particle counter (OPC). Both TEOM
1400AB (corrected for losses of semi-volatile substances using the so called VCM-method1) and Grimm
EDM180 are classified as equivalent to the reference method (particles collected on a filter and thereafter weighed under specific conditions) for PM10. Grimm EDM180 is also classified as equivalent for
measuring PM2.5, while TEOM 1400AB has to be compared further to the reference method. This study
is based on measurement data that has been calibrated according to the requirements for equivalence to
the reference method.
Grimm generally give lower concentrations than TEOM, and also lower than measurements with the
reference method conducted at Hornsgatan during March 29 to May 8 2014. For PM10 Grimm measures
about 10 – 20 % lower concentrations than TEOM, while the levels are more alike for PM2.5. However,
a deviant pattern can be seen during the spring in 2013 at Hornsgatan when unusually high levels of
PM10 where measured. The explanation to this is likely to be found in the differences of the measurement methods of the instruments. During large parts of the studied period (2012-2015) the differences
in percentage between the instruments are found to be high, but decreases considerably with removal of
low levels or separate analysis of levels in the interval ± 50 % of the limit value. It seems like the
difference between the instruments is affected by the proportion of semi-volatile substances. The general
pattern is that the instruments are more close to be equivalent at high concentrations where the particle
distribution is dominated by coarse2, non-volatile particles. The proportion of semi-volatile substances
constitute a larger share of the aerosol mass during periods with low levels, which seems to give rise to
increased difference between the instruments. The difference in inlet cut-off between the instruments
(separation of particles bigger than 10 µm) was not important as the difference stays rather unaffected
during periods with high PM10-levels (particularly during spring). Separation between seasons confirm
the higher correlation between the instruments during high-level periods of PM10. The pattern for
PM2.5 is less clear, which is due to lower variability in particle concentrations throughout the year. It
seems like the lowering of Grimm PM2.5 levels3 applied for Grimm PM10 leads to an increased difference between the instruments for PM10. In particular, the lowering affects the levels of PM10 during
periods of low levels of PM10 and simultaneously high levels of PM2.5, and this can in fact be an
explanation to the lower correlations that are found during periods of low PM10 levels. Difference at
low concentrations can also be caused by incorrect density for small particles set in the Grimm instrument.
Conducted equivalence test4, after simultaneous PM10 measurements with a reference instrument
(Leckel) at Hornsgatan, show that both TEOM and Grimm are equivalent to the reference method without calibration. The uncertainly for TEOM was found to be 16.5% while Grimm with 24.2% is just
below the uncertainty limit of 25%. Comparison test between TEOM (reference instrument) and Grimm
(candidate) show that the two instruments cannot be considered to be equivalent for PM10. For all PM10
data best agreement was found if Grimm was calibrated according to 0.97 x Grimm + 4.83. The uncertainty was then 21.1% and the difference between the two instruments are not significant. For PM2.5
Grimm and TEOM was found to be equivalent without calibration (uncertainty 13.7%). This report also
present results from equivalence tests conducted at Torkel during autumn 2014, where the sampling and
analysis has been done by the Swedish Reference laboratory (ACES, Stockholm University). The lowering of Grimm PM2.5 and PM10 is a result from the Torkel reference measurements.
VCM means ”Volatile Correction Method” and means that a FDMS-instrument (Filter Dynamics Measurement System),
which measure the volatile part of the aerosol mass, enable continuous correction of the TEOM mass loss (caused by the high
temperature during the sampling).
2 Coarse particles means in this case the particle fraction between 2,5 and 10 µm.
3
Grimm PM2.5 levels are lowered with 26 %, and to keep the right total mass Grimm PM10 levels are lowered with the
corresponding share. This is a result from the reference measurement conducted at Torkel in autumn 2014.
4 How to perform a equivalence test is described in ”Guide to the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring
Methods” (EU-guide) [9]. The equivalence tests performed in this study are not strictly following the EU-guide and can therefor only be used as indicative.
1
5
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
INLEDNING
Enligt EU-direktivet 2008/50/EC [1] för luftkvalitet av utomhusluft och renare luft för Europa, ska luftkvalitetsmätningar av partiklar, i områden där nivåerna överstiger den övre utvärderingsnivån, genomföras enligt referensmetoden (SS-EN 12341:2014) som ges av direktivet eller med en godkänd metod
som funnits likvärdig med referensmetoden. Alla beslut om likvärdighet i Sverige tas av Naturvårdsverket, baserade på rekommendationer från Referenslaboratoriet för tätortsluft – mätningar (Reflab mätningar). Den 4 juni 2014 publicerades den nya standarden SS-EN 12341:2014, för att bestämma PM10
och PM2.5 i utomhusluft genom provtagning på filter och vägning före och efter provtagning. Den nya
standarden har titeln ”Utomhusluft – Standardmetod för gravimetrisk bestämning av masskoncentrationen av PM10- eller PM2.5-fraktionen av svävande stoft i luft”. Standarden ersätter SS-EN 12341:1998
för PM10 och SS-EN 14907:2005 för PM2.5. Den nya standarden innehåller skärpta krav på provtagaren, främst vad gäller temperaturkontroll under provtagningen. Tidigare tilläts tre olika utföranden av
provtagaren (lågt flöde 2,3 m3/h, medium flöde 30 m3/h och högt flöde > 100 m3/h), medan den nya
standarden endast tillåter lågt flöde.
Idag är TEOM 1400AB den vanligaste mätmetoden för partiklar i utomhusluft i Sverige och används
vid de platser som har de högsta halterna. Halterna av PM10 och PM2,5 mäts som timmedelvärden där
års- och dygnsmedelvärden rapporteras för kontroll att den uppsatta miljökvalitetsnormen (NFS
2013:11), tillika EU-norm (AQD 2008/50/EC). Det finns även andra metoder för kontroll av partikelkoncentrationen, däribland mätning med Grimm EDM180. Både TEOM och Grimm är kontinuerliga
och levererar partikelhalter i realtid. Idag finns 16 respektive 7 TEOM 1400AB och Grimm EDM180 i
drift av SLB. Dock är framtiden för TEOM-instrumenten oviss då TEOM 1400AB har fasats ut till
förmån för den nya modellen TEOM 1405F (TEOM utrustad med en FDMS som korrigerar för förlusten
av semivolatila ämnen) vilket innebär ett kommande problem då reservdelar försvinner från marknaden
och livslängden för de befintliga TEOM 1400AB därmed förkortas. Dock ses idag inga problem med
de instrument som nu är i drift och p.g.a. ekonomiska förhållanden kan det vara fördelaktigt att behålla
äldre TEOM-instrument så länge de möter kraven för likvärdighet med referensmetoden. Både TEOM
1400AB (med VCM tillämpad) [2] och Grimm EDM180 [3] klassas som likvärdiga mätmetoder som
referensmetoden för PM10 (SS-EN 12341:2014) enligt Naturvårdsverket, vars beslut grundar sig på den
bedömning som gjorts av Referenslaboratoriet för tätortsluft [4, 5]. Beslutet för Grimm gäller även
PM2.5 medan PM2.5-mätningar med TEOM 1400AB inte genomgått de referenstester som krävs för
ett godkännande.
Då TEOM 1400AB och Grimm EDM180 använder olika mätmetoder uppstår en del skillnader som
behöver granskas och utvärderas. Denna studie syftar till att jämföra partikelmätning i utomhusluft för
fraktionerna PM10 och PM2.5 som utförts parallellt med en TEOM 1400AB och en Grimm EDM180
vid mätstationerna Hornsgatan (urban gata) och Torkel Knutssonsgatan (Torkel, urban bakgrund) i centrala Stockholm samt Brännkyrka och Friberga (Danderyd) och därmed bidra i beslutstagandet kring
dessa instruments framtida användning.
TEOM 1400AB
TEOM 1400AB utför kontinuerlig mätning av PM10- och PM2.5-fraktionerna av svävande partiklar i
utomhusluft med gravimetrisk metod. En växlingsfunktion utvecklad av ITM (Stockholms universitet)
möjliggör mätning av både PM10 och PM2.5 med samma instrument. Vid växling krävs interpolering
mellan vartannat kvartsvärde då mätningarna av PM10 och PM2.5 inte är parallella, något som kan
skapa problem vid snabba koncentrationsändringar.
Kortfattat innebär mätprincipen att provluften med partiklar sugs in i instrumentet genom ett insug och
vid ett konstant flöde. Luften passerar ett filter placerat på toppen av en oscillerande ihålig stav, där
partiklarna fastnar och luften flödar vidare genom staven och vidare till en pump. Den ihåliga staven
vibrerar vid sin naturliga frekvens, vilken kontinuerligt mäts. När partiklar samlas på filtret ökar filtrets
massa och stavens frekvens ändras. Ett direkt samband mellan massan och frekvensen gör att massökningen på filtret per tidsenhet, och därmed koncentrationen av partiklar i luften, kan bestämmas i realtid.
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Vid provtagningen värms luften upp till 50°C för att minimera upptaget av vatten på filtret, p.g.a. förändringar i luftfuktighet. Mätprincipen gör instrumentet vibrationskänsligt och i samband med filterbyte
och vid flödesförändringar kan TEOM behöva en stabiliseringstid på ca 1-2 timmar [4].
Redan då TEOM började användas under 1990-talet var det känt att TEOM-instrument kan ge lägre
värden av PM10 än referensmetoden p.g.a. den höga provtagningstemperaturen som orsakar avdunstning av semivolatila ämnen (t.ex. nitrater och vissa flyktiga organiska ämnen) under provtagningen.
Tidigare användes en specifik korrigeringsfaktor för att justera för dessa förluster men det har visat sig
att denna kan variera stort i tid och rum. Variationen beror i första hand på källorna till partiklarna.
Normalt är volatiliteten hos aerosolerna i Sverige låg, men vid tillfällen då föroreningshalten i bakgrundsluften är hög, t ex under perioder med mycket intransport av luftmassor från centrala delar av
Europa, ökar också volatiliteten. Därför har en mer specifik lösning tagits fram för kompensation för
förlusten av volatila ämnen i TEOM, den s.k. VCM-metoden (”Volatile Correction Method”). Denna
metod använder samtida mätningar av partiklarnas flyktighet med ett s.k. Filter Dynamics Measurement
System (FDMS)-instrument (fungerar i princip som en TEOM men mäter också den volatila delen) för
att justera resultaten från TEOM. TEOM-data korrigerad på detta sätt har visats vara ekvivalent med
referensmetoden [4]. De mesta av de volatila ämnena är långvägstransporterade och därför fungerar det
ofta bra att använda samma FDMS-data inom ett relativt stort område. TEOM-data i Stockholm korrigeras idag med FDMS-data från Aspvreten, 80 km söder om Stockholm. Aspvretens REF-värde (filtrets
viktförändring p.g.a. förlusten av volatila ämnen) varierar under året med ett medelvärde på -1,36 (negativt värde då avdunstningen är större än adsorptionen). Detta värde multipliceras med 1,87 (konstant
faktor som beräknats från studier i England i samband med VCM-metodens utveckling [6]) och används
för TEOM-data korrigering då FDMS-instrumentet är ur bruk.
Ytterligare problematik kan uppstå p.g.a. valet av insug till TEOM. Den 28 maj 2015 beslöt Naturvårdsverket att det standardiserade amerikanska insuget (US-EPA) eller ett med samma egenskaper ska användas för kontroll av miljökvalitetsnormer i utomhusluft enligt Naturvårdsverkets föreskrifter om kontroll av luftkvalitet (NFS 2013:11). Detta trots att den europeiska referensmetoden kräver det europeiska
insuget. Detta gör att TEOM-instrumentet måste jämföras regelbundet mot referensmetoden som då
utrustas med ett US-EPA insug. Detta är särskilt viktigt då de flesta överskridanden sker då andelen
grova partiklar i luften är stor (vägslitagepartiklar från dubbdäcksanvändande) och det amerikanska insuget tillåter fler grova partiklar att passera än vad det europeiska insuget gör (se figur A1 i Appendix).
Vid jämförelser under en period med hög andel grova partiklar i luften, visade det sig att referensinstrumentet utrustat med ett US-EPA insug i genomsnitt gav 10 % högre värden jämfört med samma instrument utrustat med det europeiska insuget [6]. Skillnaden mellan de två insugen ökar ju mer influerade
aerosolerna är av grova partiklar. Under förhållanden där PM10 inte domineras av grova partiklar ger
de två insugen likvärdiga resultat.
Ibland kan TEOM rapportera negativa halter, något som är fysikaliskt omöjligt men något som ändå
stundtals kan rapporteras eftersom det avspeglar metodens bristande noggrannhet när halterna är lägre
än vad instrumentet kan mäta med säkerhet eller när det sker snabba förändringar i aerosolens egenskaper. Detta sker mycket sällan för dygnsmedelvärden (som oftast baseras på många timmar med positiva värden) men kan ske under enstaka timmar, då avdunstningen av lättflyktiga ämnen från partiklar
som samlats på filtret under timmarna före aktuell timme överstiger massan för de partiklar som samlas
in under aktuell timme. Detta fenomen är vanligast då halten partiklar i luften hastigt sjunker i samband
med kraftigt regn [7].
TEOM har sedan tidigare en inbyggd korrektion. För redovisade TEOM-värden är denna korrektion
borträknad och ersatt med Referenslaboratoriets rekommendationer för likvärdighet med referensmetoden, där kalibreringskonstanterna A och B är satta till 0 respektive 1. Därefter är värdena korrigerade
enligt VCM-metoden och gäller under rådande tryck och temperatur. Flödet är volumetriskt konstant
och US-EPA insug används. Detta är rådande förhållanden för TEOM-mätningar på både Hornsgatan
och Torkel.
7
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
GRIMM EDM180
Grimm EDM180 utför kontinuerlig och parallell mätning av PM10 och PM2.5 med optisk partikelräkning. Instrumentet anger partikelstorleken i 31 olika intervall där massberäkningen görs matematiskt
utifrån specifika algoritmer som konverterar antal partiklar i varje intervall till massa. Vid beräkningen
av den totala massan för de olika partikelfraktionerna används en viss del av massan i varje intervall,
där varje intervall tilldelats en densitet. På detta sätt skapas en matematisk cut-off kurva som ska vara
optimerad utifrån den gravimetriska referensmetoden för PM10 och PM2.5 (SS-EN 12341:2014) [8].
Enligt resultat från tidigare studier [6] bedöms cut-off kurvan vara mer lik den som erhålls vid användandet av EU-insuget än US-EPA-insuget. Detta ger en skarpare cut-off än för TEOM vilket gör att
skillnaden mellan TEOM och Grimm kan öka med andelen grova partiklar.
Metoden baseras på beräknandet av antalet partiklar och deras optiska egenskaper. Luften sugs in genom
ett TSP-huvud (Total Suspended Particles), vilket innebär att i princip alla partiklar mindre än 50 – 100
µm kan passera. Luften leds vidare till en mätkammare där partiklarna belyses med laserljus (λ = 655
nm) i 90 graders vinkel mot flödesriktningen. En ljusspridningsdetektor mäter den del av ljuset som
sprids inom en sektor mellan 60 till 120°, där mätutslaget är proportionellt mot koncentrationen av partiklar i provflödet. I mätvolymen finns det mestadels endast en partikel åt gången och intensiteten av
den reflekterade ljusstrålen är då proportionell mot partikelns storlek. Masskoncentrationen av partiklar
beräknas genom att omvandla partikelantal, som uppmätts per tidsenhet, till massa per tidsenhet genom
att använda en tidigare antagen densitet. För att få uppmätta halter med Grimm EDM180 likvärdiga med
referensmetoden ska vid behov en korrigeringsfaktor användas för både PM2.5 och PM10, vilken ska
verifieras på mätplatsen (då den kan variera i olika miljöer) [5].
Under perioder med hög relativ fuktighet (>55 %) startar en torkprocess i instrumentet. När torkprocessen är aktiv strömmar torr luft parallellt med provtagningsluften. Luftströmmarna åtskiljs av ett membran som möjliggör att vattenmolekyler i provtagningsluften kan passera genom membranet via jonkanaler. När fuktigheten sjunkit till 50 % stängs processen ner automatiskt. Denna torkprocess sker således
inte med hjälp av förhöjd temperatur, vilket i praktiken ska innebära att endast vattenmolekyler lämnar
provtagningsluften [8]. Dock finns risken att processen även kan påverka en del volatila ämnen och
därmed skapa massbortfall.
Efter genomfört ekvivalenstest på Torkel under perioden sep – nov 2014, som visade att Grimm gav för
höga PM2.5-halter jämfört med referensinstrumentet, bestämdes det att Grimm PM2.5-halter skulle korrigeras för lutning. Korrigering görs även för Grimm PM10-halter men då endast bidraget från PM2.5.
Detta genomfördes genom att dividera data med 1,35 och därmed sänka halterna med 26 % (samma
sänkning görs även för PM1). Sänkningen av PM10-halterna beror därmed av PM2.5-bidraget vid respektive tidpunkt och får således mer inflytande under perioder med hög intransport av förorenad luft,
medan perioder med hög andel grova partiklar påverkas mindre.
GÄLLANDE MILJÖKVALITETSNORMER OCH MÅL FÖR
PARTIKLAR I UTOMHUSLUFT
Miljökvalitetsnorm (även EU-norm) till skydd för hälsa
PM10: dygnsmedelvärde 50 µg/m3 (får överskridas maximalt 35 ggr/kalenderår), årsmedelvärde 40
µg/m3
PM2.5: årsmedelvärde 25 µg/m3
Miljökvalitetsmål Frisk Luft
PM10: dygnsmedelvärde 30 µg/m3 (får överskridas maximalt 35 ggr/kalenderår), årsmedelvärde 15
µg/m3
PM2.5: dygnsmedelvärde 25 µg/m3 (får överskridas maximalt 35 ggr/kalenderår), årsmedelvärde 10
µg/m3
8
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
GENOMFÖRANDE
Denna studie innefattar samtliga gemensamma mätperioder för PM10 och PM2.5 för TEOM 1400AB
och Grimm EDM180 genomförda av SLB-analys. De längsta perioderna har Hornsgatans och Torkels
mätstationer, men kortare perioder finns även för mätstationerna Brännkyrka och Friberga, dock endast
för PM10. Tabell 1 sammanfattar samtliga tidsperioder då parallellmätning utförts vid respektive mätstation.
Tabell 1. Perioder för parallellmätning av PM10 och PM2.5 vid de olika mätstationerna.
PM10
PM2.5
Hornsgatan
120221 – 150810
120221 – 121018
140624 – 150810
Torkel
130820 – 140210
140903 – 141129
150425 – 150810
130820 – 140210
140903 – 141129
150425 – 150810
Brännkyrka
120126 – 120612
Friberga
120126 – 120307
Denna studie bygger på mätdata som korrigerats i enlighet med de krav som gäller för att likvärdighet
ska uppnås med referensmetoden. I praktiken innebär detta att TEOM-data är VCM-korrigerad och
Grimm PM2.5-data sänkt (samt Grimm PM10-data med motsvarande del) i enlighet med de resultat
som ekvivalentestet på Torkel visade.
Antalet mätpunkter för TEOM och Grimm är under de analyserade perioderna lika, d.v.s. TEOM-data
har tagits bort under tillfällen med uteblivna Grimm-värden och tvärtom. Statistisk analys genomförd
på hela mätperioden innebär för Torkel att de tre kortare perioderna med parallell mätning har adderats
till en sammanhängande period, detsamma gäller de två perioderna för PM2.5 på Hornsgatan. Under
perioden 26 maj till 1 juli 2015 var det problem med FDMS-instrumentet på Aspvreten vilket ledde till
felkorrigeringar av TEOM-data med VCM-metoden. Därför har dessa data tagits bort för en korrekt
analys. Regressionsanalyser är genomförda med ortogonal regression som antar osäkerheter för både
TEOM och Grimm.
Under den analyserade perioden har tre referensmätningar genomförts, ett på Brännkyrka 120319 –
120527, ett på Hornsgatan 140329 – 140508 (PM10) samt ett på Torkel 140919 – 141117 (PM10 och
PM2.5 (fram till 141112)). Resultaten från Brännkyrka finns rapporterade i tidigare studie [6]. Resultaten från Hornsgatan och Torkel, som för första gången redovisas, har analyserats av Referenslaboratoriet
för tätortsluft (Torkel) samt i detta projekt (Hornsgatan). För dessa data har ekvivalenstest genomförts.
En viktig skillnad mellan ekvivalenstesten är att Torkel grundar sig på rådata (utförd utanför ramarna
för denna studie) medan Hornsgatan bygger på korrigerad data i enlighet med resterande analyser i
denna studie. Vid ekvivalenstester innebär TEOM okorrigerad data att VCM är tillämpad.
För de gemensamma mätperioderna (på alla fyra mätstationer) har även s.k. jämförelsetester genomförts
mellan TEOM och Grimm. Ett ekvivalenstest genomförs alltid mellan ett referensinstrument och ett
kandidatinstrument. I jämförelsetesterna har TEOM satts till referensinstrument och Grimm till kandidatinstrument. För att skilja dessa åt har olika namn valts, men genomförandet är identiskt. Ekvivalenstest och jämförelsetest genomfördes i enlighet med föreskrifterna givna under avsnittet ”Ekvivalenstest
Torkel rådata” på sidan 24 samt ”Jämförelsetester mellan TEOM och Grimm” på sidan 39. Detaljerade
resultat finns att finna i Bilaga 1 ”Resultat av ekvivalenstester” och Bilaga 2 ”Resultat av jämförelsetester”.
9
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
RESULTAT
Jämförande med miljökvalitetsnormer och mål
Miljökvalitetsnormen till skydd för människors hälsa för PM10, dygnsmedelvärdet 50 µg/m3, får inte
överstigas mer än 35 gånger/år. Vid Hornsgatans mätstation klarades normen för både TEOM och
Grimm under 2014 och normen kommer med all sannolikhet även att klaras under 2015 (mätdata fram
till 150810). Detta innebär att det inte skulle vara någon skillnad vilket instrument som används för
partikelmätning ur miljönormssynpunkt. Under 2013 överskred Grimm normvärdet 38 gånger jämfört
med 31 gånger för TEOM, vilket innebär att man hamnar på olika sidor om gränsen för hur många
gånger normvärdet får överstigas per år (maximalt 35 gånger) beroende på vilket instrument man väljer
att mäta med. Detta innebär naturligtvis ett stort problem och visar på en skillnad mellan instrumenten
som inte är acceptabel. Gränsen för miljökvalitetsmålet Frisk Luft, som är betydligt tuffare, klarades
inte för varken TEOM eller Grimm under 2013 och 2014. Under 2015 har gränsen överskridits för
TEOM medan Grimm ännu ligger under gränsvärdet med 20 dygn t.o.m. 150810. Vid en jämförelse
mellan TEOM och Grimm ses skillnader i års- och dygnsmedelvärden där TEOM generellt ger något
högre värden och därmed också fler överskridanden, med undantag våren 2013 då Grimm ligger högre
än TEOM (vilket leder till fler överskridanden för Grimm under 2013). Skillnaden blir markant då man
tittar på dygnsgränsen för Frisk Luft-målet där TEOM visar 96 (2013) och 84 (2014) överskridanden
jämfört med 64 (2013) och 48 (2014) för Grimm, mot det tillåtna 35. Tabell 2 ger en jämförelse av de
uppmätta halterna av PM10 på Hornsgatan under 2013 och 2014 och den rådande miljökvalitetsnormen
samt miljökvalitetsmålet Frisk Luft.
Tabell 2. Jämförelse av uppmätta årsmedelhalter av partiklar, PM10, samt antal gränsöverskridanden år 2013 –
2015 på Hornsgatan, med motsvarande värde för miljökvalitetsnorm, tillika EU-norm, samt miljökvalitetsmål för
Frisk Luft. Röd markering innebär ett värde högre än gränsvärdet. *t.o.m. 150810
Miljökvalitetsnorm och
EU-norm till
skydd för
hälsa (µg/m3)
Medelvärdestid
Anmärkning
40
1 år
Aritmetiskt medelvärde som inte får
överskridas
50
1 dygn
Värdet får inte
överskridas mer än
35 dygn/år
Miljökvalitetsmål Frisk
Luft (µg/m3)
Medelvärdestid
Anmärkning
15
1 år
Aritmetiskt medelvärde som inte får
överskridas
30
1 dygn
Värdet får inte
överskridas mer än
35 dygn/år
TEOM 1400AB
2013
24,9
2014
22,6
31
12
2015*
21,7
2014
22,6
96
84
2013
21,9
Antal överskridanden
7
38
TEOM 1400AB
2013
24,9
Grimm EDM180
2015*
21,7
2014
17,9
2015*
15,9
9
5
Grimm EDM180
2013
21,9
Antal överskridanden
40
64
2014
17,9
2015*
15,9
46
20
I tabell 3 ges en bild av hur antalet normöverskridanden skulle se ut med skärptare krav för miljökvalitetsnormen (ner till miljökvalitetsmålet Frisk Luft). Under 2013 skulle både TEOM och Grimm överskrida 35 dagar redan vid en sänkning till 45 µg/m3 (Grimm överskred gränsen redan vid 50 µg/m3).
Under 2014 är överskridandena färre, vid en norm på 35 µg/m3 indikerar både TEOM och Grimm fler
10
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
överskridanden än tillåtet, men TEOM anger 30 % fler dygn. Om normen istället sätts till 30 µg/m3
indikerar TEOM drygt 80 % fler dygn jämfört med Grimm. Under 2105 ses en klar förbättring av antalet
överskridanden där både TEOM och Grimm klarar gränsvärdet på 35 dygn ner till en gräns på 35 µg/m3
(t.o.m. 150810).
Tabell 3. Antal överskridanden för TEOM respektive Grimm vid skärptare krav på miljökvalitetsnormen för dygnsmedelvärde (ner till 30 µg/m3) under 2013 – 2015 på Hornsgatans mätstation. *t.o.m. 150810
Hypotetisk
miljökvalitetsnorm och EUnorm till skydd
för hälsa
(µg/m3)
Medelvärdestid
Anmärkning
45
40
35
30
1 dygn
Värdet får
inte överskridas mer
än 35 dygn/år
TEOM 1400AB
2013
39
53
70
96
2014
21
31
47
84
2015*
10
16
27
40
Grimm EDM180
2013
43
70
53
64
2014
15
23
36
46
2015*
7
8
12
20
På Torkel finns parallella PM10-data för TEOM och Grimm att tillgå endast under kortare perioder
under 2013-2015; 130820 – 140210, 140903 – 141129 samt 150425 – 150810. TEOM har kontinuerligt
varit i bruk även mellan dessa perioder. Inga överskridanden av miljökvalitetsnormen har uppmätts under denna period. Under de parallella perioderna överskreds dygnsvärdet för miljökvalitetsmålet Frisk
Luft 4 gånger för både TEOM och Grimm. Sammantaget för dessa perioder låg medelvärdet för TEOM
på 11,0 µg/m3 och detsamma för Grimm var 8,4 µg/m3.
Mätperioden för Brännkyrka (120126 – 120612) resulterade i 3 normöverskridanden för TEOM jämfört
med 2 för Grimm. Frisk Luft-målet överskreds 15 och 8 gånger för TEOM respektive Grimm. Medelvärdet för TEOM var 16,9 µg/m3 och Grimm 14,1 µg/m3.
Mätperioden för Friberga (120126 – 120307) gav lika många normöverskridanden för TEOM och
Grimm (1 gång) och lika många Frisk Luft-överskridanden (3 gånger). Medelvärdet låg på 12,8 µg/m3
för TEOM och 12,6 µg/m3 för Grimm.
PM2.5 har mätts parallellt på Hornsgatan under perioden 120221 – 150810. På Torkel finns endast korta
parallellmätningar under perioderna 130820 – 140210, 140903 – 140914 och 150425 – 150810. För
PM2.5 finns det endast miljökvalitetsnorm för årsmedelvärde på 25 µg/m3. I Stockholm ligger halterna
klart under denna gräns. Hornsgatans medelvärde för hela mätperioden är 7,3 µg/m3 för TEOM och 6,7
µg/m3 för Grimm. Då PM2.5-fraktionen mestadels består av intransport av partiklar ses liknande nivåer
på Torkel under de parallella mätperioderna med ett medelvärde på 4,6 och 5,6 µg/m3 för TEOM respektive Grimm. Skillnaden i cut-off kurva mellan TEOM och Grimm har inte samma påverkan på
PM2.5-nivåerna som för PM10.
Nivåerna för PM2.5 ligger även under års- (10 µg/m3) och dygnsmedelvärde (25 µg/m3) gällande för
miljömålet Frisk Luft för både TEOM och Grimm på Hornsgatan. Dock ses 3 överskridanden av dygnsmedelvärdet 25 µg/m3 på Torkel för TEOM respektive Grimm under den gemensamma mätperioden.
11
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM10 dygnsmedel Hornsgatan
Parallella mätningar av PM10 på Hornsgatan finns att tillgå under en relativt lång period vilket illustreras
av tidsserien för dygnsmedelvärden i figur 1. De grå staplarna visar den procentuella skillnaden då man
går från mätning med Grimm till TEOM. I de allra flesta fall är skillnaden positiv (TEOM ger högre
värde än Grimm) och i många fall mycket stor. Under våren 2013 ses ett avvikande mönster med generellt högre värden för Grimm jämfört med TEOM. Under denna period uppmättes klart högre halter än
under resterande del av den undersökta perioden. Dessa månader analyseras separat senare i rapporten
under avsnittet ”Våren 2013 Hornsgatan” på sidan 31. Positivt är att den procentuella skillnaden mellan
instrumenten är låg i intervallet ± 25 % av gränsvärdet (37,5 – 67,5 µg/m3), endast 4 % för halter inom
intervallet för både TEOM och Grimm. Om endast TEOM-halter inom intervallet tas med, medan motsvarande Grimm-halter tillåts att vara utanför intervallet, ökar dock skillnaden till 22 % men får fortfarande betraktas som relativt låg.
140
350%
250%
PM10 (µg/m3)
100
200%
150%
80
100%
60
40
50%
Miljönorm
0%
Frisk Luft mål
-50%
20
Skillnad mellan Grimm och TEOM
300%
120
-100%
0
-150%
Skillnad
Grimm
TEOM
Figur 1. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM10 på Hornsgatan under 2012 – 2015 (vänster
axel) tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljökvalitetsnormen på 50 µg/m3 (grön linje) och miljömålet Frisk Luft på 30 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerade.
Tabell 4 ger medelvärde för hela perioden, separat för respektive år samt för de fyra årstiderna. Medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM i tabell 4 visar på minst skillnad under våren och störst
skillnad under hösten, där Grimm-halterna ligger mellan 14 och 37 % lägre än TEOM-halterna. Alla
medelvärden presenterade i tabell 4 är signifikant skilda från varandra (markerade med fet stil). Kvoten
mellan Grimm och TEOM visar på kontinuerligt lägre värden för Grimm. Percentilerna i tabell 5 indikerar att skillnaden mellan instrumenten är mindre för höga värden jämfört med värden närmre medianvärdet. Den potentiella skillnaden i cut-off kurva mellan TEOM och Grimm har inte samma påverkan
på PM2.5-halterna som för PM10.
12
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Tabell 4. Dygnsmedelvärden av PM10-halterna för hela perioden, separat för vartdera år samt för de fyra årstiderna vinter, vår, sommar och höst, medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM och R2-värdet. Värden
markerade med fet stil är signifikant skilda från varandra. Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
PM10 (µg/m3)
TEOM
1400AB
23,1
22,1
24,9
22,6
21,7
14,6
35,5
20,7
20,1
Medel hela perioden
Medel 2012
Medel 2013
Medel 2014
Medel 2015
Medel vinter (dec – feb)
Medel vår (mars – maj)
Medel sommar (juni – aug)
Medel höst (sep – nov)
Grimm
EDM180
18,0
14,5
21,9
17,9
15,9
12,2
32,2
14,0
12,1
Kvotmedel
Grimm/TEOM
0,72
0,65
0,73
0,79
0,70
0,84
0,86
0,66
0,63
R2-värde
0,86
0,89
0,91
0,74
0,65
Tabell 5. Percentiler för TEOM- och Grimm-data, baserade på PM10 timmedelvärden, på Hornsgatan under
2014 och 2015.
95 percentil
75 percentil
50 percentil
64,5
28,7
16,8
55,3
20,0
11,3
Andel av alla dygn (%)
Figur 2 visar antal dygn då skillnaden mellan instrumenten är mellan 20 och upp till 100 %. Dock kan
den procentuella skillnaden ge en missvisande bild då skillnader vid låga halter kan bli väldigt höga.
Mer intressant är att se på skillnaden vid högre värden och därför har dygnsvärden då PM10-halten är
högre än 20 µg/m3 (28 % av totala dygn) analyserats separat. Detta visar tydligt hur andelen dygn med
stora skillnader minskar (röda staplar i figur 2). När alla dagar analyserades var det i 39 % av alla dygn
en skillnad som var 50 % eller mer mellan Grimm och TEOM. Analysen för endast höga halter visar att
skillnaden sjunkit stort och endast 6 % av dygnen uppvisar en skillnad på 50 % eller mer.
80
70
60
50
40
30
20
10
0
>20
>30
>40
>50
>60
>70
>80
>90
>100
Skillnad mellan Grimm och TEOM (%)
Alla dygn
Dygn >20 ug/m3
Figur 2. Andel av alla dygn (%) på Hornsgatan då skillnaden mellan PM10-halter uppmätta med Grimm respektive TEOM skiljer sig åt mer än 20 – 100 %. Blå staplar = alla dygn (1152 st), röda staplar = dygnshalter >20
µg/m3 (325 st).
Korrelationen mellan TEOM och Grimm kan betraktas som god under den period som de parallella
mätningarna pågått på Hornsgatan. Figur 3 visar ett R2-värde på 0,86 men ger samtidigt en tydlig bild
att Grimm generellt ger lägre PM10-värden än TEOM (flertalet datapunkter samlade nedanför den röda
linjen som markerar ett 1:1 förhållande). Denna tendens är större för låga koncentrationer och minskar
gradvis med stigande PM10-värden. För de allra högsta koncentrationerna ser Grimm ut att ge något
högre värden än TEOM. Många låga värden ligger även nedanför den nedre svarta linjen vilket innebär
att TEOM-värdet är 50 % eller högre än Grimm-värdet. Detta inträffar mestadels för Grimm PM10
13
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
dygnsmedel < 20 µg/m3. Lutningen för den anpassade räta linjen är 1,1 ± 0,01 (97,5 % konfidensintervall) och skärningen -7,25 ± 0,32. Om den räta linjen tvingas genom origo blir lutningen 0,88 ± 0,01,
vilket innebär att Grimm i genomsnitt ger 12 % lägre värden än TEOM.
140
y = 1,1±0,01x - 7,25±0,32
R² = 0,86
PM10 (µg/m3) Grimm
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
PM10
80
(µg/m3)
100
120
140
TEOM
Figur 3. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Hornsgatan under 2012 – 2015. Den
röda linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 % skillnad mellan PM10-data uppmätt med
Grimm jämfört med TEOM.
En skillnad i korrelation kan ses vid en uppdelning mellan årstider enligt figur 4 (A-D). TEOM och
Grimm uppvisar en hög korrelation under den tid på året då vi har höga PM10-koncentrationerna (framför allt under våren). Under våren (mars-maj) är R2-värdet 0,91 att jämföra med 0,65 under hösten (sepnov). Den minskade korrelationen för låga PM10-halter tyder på att andelen lättflyktiga ämnen kan spela
en stor roll under de perioder när dessa ämnen utgör en större del av aerosolens massa. Skillnaden mellan
TEOM och Grimm kan också bero på antaganden om partiklarnas densitet, som är avgörande för värdena från Grimm-instrumentet. Om t.ex. densiteten är för lågt antagen ger Grimm lägre värden än
TEOM. Variationer i de optiska egenskaperna, som inte kvantifieras på korrekt sätt, kan också bidra till
att korrelationen blir sämre.
14
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
140
(A) Vinter
50
PM10 (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
60
40
30
20
y = 0,93±0,02x - 1,36±0,38
R² = 0,89
10
0
0
10
SLB 7:2015
20
30
40
50
(B) Vår
120
100
80
60
40
y = 1,23±0,02x - 11,54±0,83
R² = 0,91
20
0
60
0
20
PM10 (µg/m3) TEOM
50
(C) Sommar
50
40
30
20
y = 0,92±0,03x - 5,16±0,61
R² = 0,74
10
0
0
10
20
30
40
60
80
100
120
140
PM10 (µg/m3) TEOM
PM10 (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
60
40
50
(D) Höst
40
30
20
10
y = 0,57±0,02x + 0,67±0,50
R² = 0,65
0
60
0
PM10 (µg/m3) TEOM
10
20
30
40
50
PM10 (µg/m3) TEOM
Figur 4 (A-D). Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Hornsgatan under 2012 – 2015
uppdelat mellan årstider ((A) vinter = dec – feb, (B) vår = mars – maj, (C) sommar = juni – aug, (D) höst = sep
– nov). Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
15
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM10 dygnsmedel Torkel
50
Miljönorm
400%
300%
PM10 (µg/m3)
40
30
200%
Frisk Luft mål
100%
20
0%
10
-100%
0
-200%
Skillnad
Grimm
Skillnad mellan Grimm och TEOM
Jämförelserna mellan TEOM och Grimm på Torkel begränsas av att det endast finns kortare perioder av
parallella mätningar att tillgå. Mätningarna på Torkel ger en liknande bild som Hornsgatan med en relativt stor skillnad mellan TEOM och Grimm (grå staplar i figur 5), där de flesta fall innebär en positiv
skillnad (Grimm ger lägre halter än TEOM).
TEOM
Figur 5. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM10 på Torkel under 2013 – 2015 (vänster axel)
tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljökvalitetsnormen på 50 µg/m3 (grön linje) och miljömålet Frisk Luft på 30 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerade.
Tabell 6 ger medelvärde för hela perioden, separat för respektive år samt för de fyra årstiderna. Alla
medelvärden presenterade i tabell 6 är signifikant skilda från varandra, med undantag för vinterperioden.
Medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM visar att Grimm ger mellan 16 - 46 % lägre värden
än TEOM. Att Grimm kontinuerligt ligger lägre än TEOM ses också genom att titta på percentilerna i
tabell 7.
Tabell 6. Dygnsmedelvärden av PM10-halterna för hela perioden, separat för vartdera år samt för de fyra årstiderna vinter, vår, sommar och höst, medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM och R2-värdet. Värden
markerade med fet stil är signifikant skilda från varandra. Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
PM10 (µg/m3)
Medel hela perioden
Medel 2013
Medel 2014
Medel 2015
Medel vinter (dec – feb)
Medel vår (mars – maj)
Medel sommar (juni – aug)
Medel höst (sep – nov)
TEOM
1400AB
11,0
9,9
12,4
10,2
11,4
11,9
10,1
10,9
Grimm
EDM180
8,4
7,5
10,3
6,5
9,3
6,7
7,8
8,5
Kvotmedel
Grimm/TEOM
0,75
0,73
0,84
0,64
0,79
0,54
0,74
0,78
R2-värde
0,87
0,95
0,83
0,84
0,83
Tabell 7. Percentiler för TEOM- och Grimm-data, baserade på PM10 timmedelvärden, på Torkel under 2013 –
2015.
95 percentil
75 percentil
50 percentil
25,4
13,8
9,4
20,7
10,0
6,3
16
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Även på Torkel syns den procentuellt stora skillnaden mellan TEOM och Grimm (figur 6). Den gemensamma mätperioden är dock betydligt kortare än på Hornsgatan (320 dygn jämfört med 1152 dygn).
Separat analys för halter >10 µg/m3 (27 % av totala dygn) visar att skillnaden minskar stort (ökad likvärdighet vid höga halter).
Andel av alla dygn (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
>20
>30
>40
>50
>60
>70
>80
>90
>100
Skillnad mellan Grimm och TEOM (%)
Alla dygn
Dygn >10 ug/m3
Figur 6. Andel av alla dygn (%) på Torkel då skillnaden mellan PM10-halter uppmätta med Grimm respektive
TEOM skiljer sig åt mer än 20 – 100 %. Blå staplar = alla dygn (320 st), röda staplar = dygnshalter >10 µg/m3
(87 st).
Figur 7 visar förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel på Torkel. R2-värdet är 0,87, lutningen 0,92 ± 0,02 (97,5 % konfidensintervall) och skärningen -1,72 ± 0,23. Överensstämmelsen kan
därmed fortsättningsvis ses som god, men Grimm ger lägre värden än TEOM. Om den räta linjen tvingas
genom origo blir lutningen 0,80 ± 0,01, vilket innebär att Grimm i genomsnitt ger 20 % lägre värden än
TEOM.
50
y = 0,92±0,02x - 1,72±0,23
R² = 0,87
45
PM10 (µg/m3) Grimm
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-5
-5
0
5
10
15
20
PM10
25
(µg/m3)
30
35
40
45
50
TEOM
Figur 7. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Torkel vid de gemensamma mätperioderna under 2013 – 2015. Den röda linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 % skillnad
mellan PM10-data uppmätt med Grimm jämfört med TEOM.
Vid en årstidsuppdelning (figur 8 (A-D)) ses god korrelation mellan TEOM och Grimm under alla fyra
perioderna. Här får dock tillförlitligheten av resultaten ses som låg då mätpunkterna under vissa månader
är mycket få eller inga alls. Till skillnad mot Hornsgatan ses hög korrelation även under hösten. På
Torkel är skillnaden mellan låga och höga PM10-koncentrationer inte lika markant som på Hornsgatan
17
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
(mer jämn nivå), vilket kan vara en förklaring till den högre korrelationen mellan instrumenten under
årets olika årstider.
25
(A) Vinter
PM10 (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
40
30
20
10
y = 0,89±0,02x - 0,83±0,36
R² = 0,95
0
(B) Vår
20
15
10
5
y = 0,82±0,07x - 3,01±0,84
R² = 0,83
0
0
10
20
30
40
0
5
10
PM10 (µg/m3) TEOM
40
(C) Sommar
PM10 (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
20
15
10
5
y = 1,08±0,05x - 3,15±0,55
R² = 0,84
0
5
10
20
25
(D) Höst
30
20
10
y = 0,93±0,03x - 1,70±0,35
R² = 0,83
0
0
15
PM10 (µg/m3) TEOM
15
20
0
PM10 (µg/m3) TEOM
10
20
30
40
PM10 (µg/m3) TEOM
Figur 8 (A-D). Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Torkel under gemensamma
mätperioder uppdelat mellan årstider ((A) vinter = dec – feb, (B) vår = mars – maj, (C) sommar = juni – aug, (D)
höst = sep – nov). Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
18
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM10 dygnsmedel Brännkyrka och Friberga
80
200%
70
150%
60
50
40
30
100%
Miljönorm
50%
0%
Frisk Luft mål
20
-50%
10
-100%
0
-150%
Skillnad
Grimm
Skillnad mellan Grimm och TEOM
PM10 (µg/m3)
Tidsperioderna för parallellmätning på Brännkyrka (120126 – 120612) och Friberga (120126 – 120307)
är betydligt kortare än de på Hornsgatan och Torkel, men ändå av betydelse att utvärdera. Nedan ses
tidsserierna för dessa mätningar samt den procentuella skillnaden mellan Grimm och TEOM. Figur 9
visar mätningarna från Brännkyrka och figur 10 Friberga. De grå staplarna visar att halterna på Brännkyrka generellt är högre för TEOM än Grimm medan Friberga visar på en ytterst liten skillnad mellan
instrumenten.
TEOM
70
100%
PM10 (µg/m3)
60
50
60%
Miljönorm
20%
40
30
Frisk Luft mål
-20%
20
-60%
10
0
-100%
Skillnad
Grimm
Skillnad mellan Grimm och TEOM
Figur 9. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM10 på Brännkyrka under 2012 (vänster axel)
tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljökvalitetsnormen på 50 µg/m3 (grön linje) och miljömålet Frisk Luft på 30 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerade.
TEOM
Figur 10. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM10 på Friberga under 2012 (vänster axel)
tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljökvalitetsnormen på 50 µg/m3 (grön linje) och miljömålet Frisk Luft på 30 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerade.
Tabell 8 visar medelvärde och percentiler för Brännkyrka och Friberga. Medelvärdena är inte statistiskt
skilda från varandra. Medelvärdet av kvoterna visar att skillnaden mellan instrumenten är relativt låg
jämfört med Hornsgatan och Torkel.
19
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Tabell 8. Dygnsmedelvärden och percentiler (baserade på timmedelvärden) för PM10-halter uppmätta på Brännkyrka. Kolumnen längst till höger visar medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM.
PM10 (µg/m3)
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Kvotmedel
Grimm/TEOM
16,9
56,0
22,6
11,2
14,1
42,7
17,3
9,7
1,00
12,8
46,8
15,4
9,2
12,6
47,9
13,8
8,5
1,10
BRÄNNKYRKA
Medel hela perioden
95 percentil
75 percentil
50 percentil
FRIBERGA
Medel hela perioden
95 percentil
75 percentil
50 percentil
Figur 11 och 12 visar förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel på Brännkyrka respektive
Friberga. För Brännkyrka är R2-värdet är 0,84, lutningen 0,82 ± 0,03 (97,5 % konfidensintervall) och
skärningen 0,24 ± 0,66. Om den räta linjen tvingas genom origo blir lutningen 0,83 ± 0,02, vilket innebär
att Grimm i genomsnitt ger 17 % lägre värden än TEOM.
För Friberga är R2-värdet är 0,95, lutningen 1,00 ± 0,04 (97,5 % konfidensintervall) och skärningen 0,22 ± 0,64. Om den räta linjen tvingas genom origo blir lutningen 0,99 ± 0,02, vilket innebär att Grimm
i genomsnitt ger endast 1 % lägre värden än TEOM.
Mätningarna på Brännkyrka ger en liknande bild som för Hornsgatan och Torkel, med generellt lägre
värden för Grimm. Friberga visar i princip ingen skillnad mellan instrumenten, dock är mätperioden
mycket kort jämfört med t.ex. Hornsgatan, vilket bör tas i beaktande.
80
y = 0,82±0,03x + 0,24±0,66
R² = 0,84
PM10 (µg/m3) Grimm
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
PM10
(µg/m3)
50
60
70
80
TEOM
Figur 11. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Brännkyrka vid de gemensamma
mätperioderna under 2013 – 2015. Den röda linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 %
skillnad mellan PM10-data uppmätt med Grimm jämfört med TEOM.
20
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
80
y = 1,00±0,04x - 0,22±0,64
R² = 0,95
PM10 (µg/m3) Grimm
70
60
50
40
30
20
10
0
0
10
20
30
40
PM10
(µg/m3)
50
60
70
80
TEOM
Figur 12. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 på Friberga vid de gemensamma mätperioderna under 2013 – 2015. Den röda linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 % skillnad
mellan PM10-data uppmätt med Grimm jämfört med TEOM.
21
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Referensmätning PM2.5 och PM10 Torkel
Under perioden 140919 - 141117 gjordes parallellmätningar av dygnsvärdet PM10 och PM2.5 (fram till
141112) på Torkel med flera instrument samtidigt, däribland en Derenda PNS 16T (PM10) och Leckel
SEQ 47/50 (PM2.5) (referensinstrument med US-EPA insug), TEOM 1400AB (VCM-korrigerad) och
Grimm EDM180. Referenslaboratoriet har genomfört ekvivalenstester för data från de olika instrumenten under denna period, både PM10 och PM2.5, vilka redovisas här. För detta test användes rådata
(TEOM VCM-korrigerad) och resultatet blev att ingen korrigering skulle genomföras för TEOM PM10
och PM2.5 eller Grimm PM10. Dock var en korrigering av Grimm PM2.5 nödvändig för att uppnå
likvärdighet med referensinstrumentet. Som nämnts tidigare gav Grimm för höga PM2.5-halter jämfört
med referensinstrumentet, vilket resulterade i att Grimm PM2.5-halter idag korrigeras för lutning genom
att sänkas med 26 %. Korrigering görs även för Grimm PM10-halter men då endast bidraget från PM2.5.
Detta innebär att korrigeringen kommer att ha en större inverkan på PM10-halterna under perioder med
höga halter PM2.5, t.ex. vid intransport av förorenad luft från ej lokala källor, eller perioder med låga
halter av PM10. Denna korrigering har sedan tillämpats retroaktivt bakåt i tiden för korrigering av
Grimm-data och det är de korrigerade värdena som denna rapport grundas på. Nedan följer en redovisning från referensmätningen på Torkel för att visa bakgrunden till den korrigering som idag används för
Grimm-data samt för ett dessa resultat inte tidigare har redovisats i rapporterad form.
PM10 (µg/m3)
Figur 13 (PM10) och 14 (PM2.5) visar tidsserierna för de tre instrumenten, där både Grimm rådata samt
korrigerade Grimm-värden finns med.
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
Derenda
TEOM
Grimm rådata
Grimm korrigerad
PM2.5 (µg/m3)
Figur 13. Tidsserie för parallellmätningar PM10 på Torkel under perioden 140919 – 141117 med en Derenda
(referensinstrument), TEOM och Grimm. Grimm rådata är ej korrigerade halter medan Grimm korrigerad är
halter sänkta med 26 % av PM2.5.
35
30
25
20
15
10
5
0
Leckel
TEOM
Grimm rådata
Grimm korrigerad
Figur 14. Tidsserie för parallellmätningar PM2.5 på Torkel under perioden 140919 – 141112 med en Leckel
(referensinstrument), TEOM och Grimm. Grimm rådata är ej korrigerade halter medan Grimm korrigerad är
halter sänkta med 26 %.
22
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Skillnaden mellan referensinstrumentet och TEOM är relativt små (röda staplar i figur 15) medan skillnaden mellan referensinstrumentet och Grimm är större. Ljusgröna staplar visar skillnaden mellan rådata
och referensinstrumentet medan mörkgröna staplar gäller då Grimm-data har korrigerats ner med 26 %
av PM2.5. Korrigeringen påverkar Grimm PM10-halterna i olika utsträckning beroende på kvoten
PM2.5/PM10.
Skillnad mellan referensoch kandidatinstrument
70%
50%
30%
10%
-10%
-30%
-50%
-70%
Skillnad Derenda/TEOM
Skillnad Derenda/Grimm rådata
Skillnad Derenda/Grimm korrigerad
Figur 15. Procentuella avvikelser mellan PM10-halter uppmätta med referensinstrumentet (Derenda) och TEOM
respektive Grimm (rådata samt korrigerade halter) under parallellmätningen på Torkel 140919 – 141112.
I figur 16 ses tydligt att Grimm rådata ger för höga värden jämfört med referensinstrumentet (ljusgröna
staplar). Efter korrigering (mörkgröna staplar) minskar skillnaden kraftigt. TEOM ger i de flesta fall
något högre halter än referensinstrumentet, med vissa undantag (röda staplar).
160%
Skillnad mellan referensoch kandidatinstrument
120%
80%
40%
0%
-40%
-80%
Skillnad Leckel/TEOM
Skillnad Leckel/Grimm rådata
Skillnad Leckel/Grimm korrigerad
Figur 16. Procentuella avvikelser mellan PM2.5-halter uppmätta med referensinstrumentet (Leckel) och TEOM
respektive Grimm (rådata samt korrigerade halter) under parallellmätningen på Torkel 140919 – 141112.
23
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Ekvivalenstest Torkel rådata
Ekvivalenstest syftar framför allt till att ta fram praktiskt användbara korrektionsfunktioner för olika
typer av automatiska instrument för partikelmätning. Med likvärdighet menas att ett instrument ger
samma resultat som referensmetoden (inom ett visst osäkerhetsintervall) eller att resultaten kan korrigeras på ett enhetligt sätt för mätningar som görs under olika förhållanden. Hur ett likvärdighetstest ska gå
till beskrivs detaljerat i ”Guide to the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring
Methods” (EU-guiden) [9], publicerat av Europakommissionen 2010. Endast ett fåtal genomförda likvärdighetstester i Europa har följt rekommendationerna i denna guide då den är relativt omfattande och
innebär tester både på laboratorium och i fält. Dock har ett flertal likvärdighetstest gjorts på andra sätt
för att erhålla korrektionsfunktioner för olika PM-instrument. Det har visat sig att den erhållna omräkningsfunktionen ofta skiftar mellan olika mätplatser beroende på närliggande källor, meteorologiska
förhållanden osv. Därför är det viktigt att referenstester utförs i den miljö där mätningarna ska ske (krävs
för godkännande av likvärdighet) och att den eventuella korrigeringsfunktionen kontinuerligt verifieras
på mätplatsen. För att kontrollera kandidatmetodens likvärdighet med referensmetoden görs en regressionsanalys, som enligt EU-guiden ska göras med ortogonal regression vilket ger en symmetrisk behandling av de båda variablerna.
Inga ekvivalenstester utförda i denna studie har genomförts helt i enlighet med EU-guiden och kan därför endast ses som indikativa. De är dock genomförda på samma sätt som tidigare likvärdighetstest som
legat till grund för korrektionsformler som idag används för TEOM och Grimm i Sverige. Tidigare
studier gjorda i Finland [10] och Österrike [11] har gett resultat som visat att Grimm gett för höga halter
av både PM10 och PM2.5 och därmed måste korrigeras ner. Den finska studien innefattade också TEOM
med resultatet att TEOM låg något för lågt för både PM10 och PM2.5. Under 2012 genomfördes en
kompletterande studie för svenska vårförhållanden (med höga halter PM10 från vägdamm) i Brännkyrka
[6]. Resultatet därifrån var att Grimm visade för låga halter. Dessa skiftande resultat stärker argumentet
att instrumenten ska testas på mätplatsen eller i alla fall under mycket lika förhållanden.
Resultaten från ekvivalenstestet på Torkel kan ses i tabell 9 och 10. En låg osäkerhet innebär att kandidatmetoden kan anses stå sig bra jämfört med referensmetoden. Den relativa osäkerheten måste understiga 25,0 % för att metoderna ska klassas som likvärdiga. Om osäkerheten minskar vid korrigering av
halterna kan det vara fördelaktigt att använda givna korrektionsformler för att erhålla en förbättrad korrelation, men detta är inget krav så länge 25 % -gränsen underskrids för rådata.
För PM10 var TEOM likvärdig med referensinstrumentet utan någon korrigering (osäkerhet 13,0 %).
Grimm kunde endast anses likvärdig vid korrigering för både lutning och skärning (osäkerhet 17,0 %).
Detta ekvivalenstest genomfördes dock med fokus på PM2.5 då inget sådant hade gjorts tidigare. För
PM2.5 var TEOM återigen likvärdig utan korrigering (osäkerhet 9,7 %) medan Grimm uppnådde högst
likvärdighet med referensinstrumentet vid korrigering för lutning (osäkerhet 6,9 %). I tabell 10 ses den
korrigeringssformel som idag tillämpas för Grimm PM2.5-halter, Grimm korrigerade värden = 0,74 x
Grimm (sänkning med 26 %). Detta ekvivalenstest ligger inte till grund för någon korrigering utav PM10
(bortsett från den sänkning av PM10 med 26 % av PM2.5, som görs som en följd av att PM2.5 är en del
av PM10).
24
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Tabell 9. Resultat ekvivalenstest (Grimm rådata). Röd markering = över den tillåtna gränsen på 25 %.
Instrument
PM10
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
PM2.5
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Antal datapunkter
(dygn)
Osäkerhet
okorrigerad
data (%)
Osäkerhet
korrigering
lutning (%)
Osäkerhet
korrigering
skärning (%)
Osäkerhet
korrigering
lutning och
skärning (%)
41
41
15,4
55,1
17,5
32,2
21,3
66,4
12,4
16,6
55
55
6,8
62,8
10,0
6,9
8,1
61,4
10,8
7,5
Tabell 10. Korrektionsformler för eventuell korrigering av uppmätta halter. y =TEOM eller Grimm.
Instrument
Korrigering
lutning
Korrigering
skärning
Korrigering
lutning och
skärning
1,01y
0,91y
1,00y + 1,54
1,00y + 2,84
0,91y + 1,54
0,74y + 2,84
0,99y
0,74y
1,00y – 0,43
1,00y – 0,36
1,03y – 0,43
0,77y – 0,36
PM10
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
PM2.5
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Ekvivalenstest Torkel korrigerad data
Efter genomförd korrigering av Grimm PM2.5 och PM10 enligt ovan resultat genomfördes ytterligare
ett ekvivalenstest med korrigerad data, i enlighet med ekvivalenstestet på Hornsgatan. Tabell 11 visar
de erhållna osäkerheterna vid respektive korrigering och tabell 12 de korrektionsformler som föranleder
dessa osäkerheter. Efter korrigering fås en låg osäkerhet för både TEOM och Grimm PM10 och PM2.5
okorrigerad data (vilket nu innebär TEOM VCM-korrigerad och sänkta Grimm-halter). Osäkerheten kan
i de flesta fall sänkas något genom ytterligare korrigering men innebär ingen större förändring. Anmärkningsvärt är att osäkerheten för Grimm PM10 nu har minskat kraftigt då halterna sänktes med 26 % av
PM2.5. Dock gäller detta Torkel där PM2.5 utgör en större del av PM10 än på t.ex. en urban gatustation
som Hornsgatan, som är mer påverkad av grövre partiklar > 2,5 µm.
Tabell 11. Resultat ekvivalenstest (Grimm korrigerad data). Röd markering = över den tillåtna gränsen på 25 %.
Instrument
PM10
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
PM2.5
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Antal datapunkter
(dygn)
Osäkerhet
okorrigerad
data (%)
Osäkerhet
korrigering
lutning (%)
Osäkerhet
korrigering
skärning (%)
Osäkerhet
korrigering
lutning och
skärning (%)
41
36
15,4
7,6
17,5
34,3
21,3
14,2
12,4
14,1
55
55
6,8
6,9
10,0
7,1
8,1
8,4
10,8
5,7
25
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Tabell 12. Korrektionsformler för eventuell korrigering av uppmätta halter. y =TEOM eller Grimm.
Instrument
PM10
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
PM2.5
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Korrigering
lutning
Korrigering
skärning
Korrigering
lutning och
skärning
1,01y
1,15y
1,00y + 1,54
1,00y + 2,78
0,91y + 1,54
0,94y + 2,78
0,99y
1,00y
1,00y – 0,43
1,00y – 0,40
1,03y – 0,43
1,04y – 0,40
Referensmätning PM10 Hornsgatan
PM10 (μg/m3)
Under perioden 140329 - 140508 gjordes parallellmätningar av dygnsvärdet PM10 på Hornsgatan med
en Leckel SEQ 47/50 (referensinstrument med US-EPA insug), TEOM 1400AB och Grimm EDM180.
Figur 17 visar tidsserien för de tre instrumenten.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Leckel
TEOM
Grimm
Figur 17. Tidsserie för parallellmätningar på Hornsgatan under perioden 140329 – 140508 med en Leckel (referensinstrument), TEOM och Grimm.
Avvikelse från ref.metoden
Den procentuella skillnaden är relativt hög för en stor del av dygnsmedelvärdena. Figur 18 visar skillnaden i procent mellan uppmätta halter med Leckel och TEOM-halter respektive Grimm-halter. Ett
mönster med generellt för låga PM10-halter uppmätta med Grimm kan då ses (röda staplar).
30%
20%
10%
0%
-10%
-20%
-30%
-40%
-50%
-60%
Skillnad Leckel/TEOM
Skillnad Leckel/Grimm
Figur 18. Procentuella avvikelser mellan PM10-halter uppmätta med referensinstrumentet (Leckel) och TEOM
respektive Grimm under parallellmätningen på Hornsgatan 140329 – 140508.
26
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Ekvivalenstest Hornsgatan
PM10-data från referensmätningar på Hornsgatan finns att tillgå varje dygn mellan 28 mars till 8 maj
2014. Det referensinstrument som användes var en Leckel utrustad med US-EPA insug och kandidatinstrumenten var TEOM 1400AB och Grimm EDM180. Bilaga 1 ger detaljerad information om ekvivalenstestets utformning och resultat. Ekvivalenstestet utfört på Hornsgatan använder Grimm PM10-halter
som är sänkta med 26 % av PM2.5 som okorrigerad data.
För både TEOM och Grimm erhålls den lägsta osäkerheten för okorrigerad data, vilket innebär att en
korrigering av uppmätta halter inte kommer att öka korrelationen med referensinstrumentet. Osäkerheten för TEOM är 16,5 %, medan Grimm med 24,2 % precis understiger den tillåtna gränsen för likvärdighet. Referensinstrumentet är, enligt föreskrifterna för TEOM, utrustat med ett US-EPA insug.
Dock har det visat sig att Grimm kan ha en cut-off kurva mer lik den för EU-insuget, varför det hade
varit fördelaktigt att jämföra Grimm även med ett referensinstrument utrustat med EU-insug. Tabell 13
visar resultatet av den relativa osäkerheten som fås för okorrigerad data samt för de olika korrigeringsalternativen.
Tabell 13. Resultat ekvivalenstest. Röd markering = över den tillåtna gränsen på 25 %.
PM10instrument
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
Antal datapunkter (N)
Osäkerhet
okorrigerad
data (%)
Osäkerhet
korrigering
lutning (%)
Osäkerhet
korrigering
skärning (%)
32
32
16,5
24,2
17,5
28,6
19,2
44,0
Osäkerhet
korrigering
lutning och
skärning (%)
19,9
26,0
Tabell 14 ger regressionssambanden där y är TEOM respektive Grimm. Det är dessa korrektionsformler
som ska användas om man önskar korrigera TEOM- respektive Grimm-data. I detta fall erhölls dock
den bästa överrensstämmelsen för okorrigerad data, vilket innebär att en korrigering av uppmätta halter
inte skulle leda till minskad osäkerhet. I fallet med Grimm skulle dessutom en korrigering innebära att
kravet med en osäkerhet under 25 % inte klaras och därmed uppnås inte likvärdighet med referensinstrumentet.
Tabell 14. Korrektionsformler för eventuell korrigering av uppmätta halter. y =TEOM eller Grimm.
PM10 instrument
Korrigering
lutning
Korrigering
skärning
TEOM 1400AB
Grimm EDM180
1,02y
1,04y
1,00y + 1,85
1,00y + 7,87
Korrigering
lutning och
skärning
0,97y + 1,85
0,83y + 7,87
Om regressionslinjen för rådata tvingas genom origo blir lutningen 0,99 ± 0,02 för TEOM och 0,96 ±
0,03 för Grimm. Detta innebär att TEOM i genomsnitt visar 1 % för låga värden medan Grimm ligger 4
% för lågt, jämfört med referensinstrumentet.
27
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Korrigering av Grimm PM10
Figur 19 och 20 visar korrelationen mellan TEOM och Grimm PM10 på Hornsgatan respektive Torkel
under de perioder då det finns PM2.5-mätningar. Korrektionen av Grimm-instrumentets PM10-halter
(en sänkning med 26 % av PM2.5) innebär generellt att mätpunkterna når ett förhållande längre från 1:1
medan R2-värdet ökar något.
Om den räta linjen för de korrigerade Grimm-värdena (blå) på Hornsgatan tvingas genom origo blir
lutningen 0,74 ± 0,01, vilket innebär att Grimm-värdena underskattas med 26 % jämfört med TEOM.
Den räta linjen för de okorrigerade Grimm-värdena (röd) får en lutning av 0,83 ± 0,01 om skärningen
sätts till 0. Detta innebär då att Grimm-värdena istället underskattas med 17 % jämfört med TEOM.
90
PM10 (µg/m3) Grimm
75
60
45
30
15
0
0
15
30
45
60
75
90
PM10 (µg/m3) TEOM
y = 0,96±0,02x - 3,93±0,39
R² = 0,86
Linje
Korrigerade Grimm-värden
y = 0,91±0,01x - 5,05±0,36
R² = 0,88
Figur 19. Förändring av förhållandet mellan TEOM och Grimm PM10 på Hornsgatan, korrigerade värden (blå)
jämfört med okorrigerade värden (röd). Svart linje markerar ett 1:1 förhållande.
På Torkel gäller att om den räta linjen för de korrigerade Grimm-värdena (blå) tvingas genom origo blir
lutningen 0,78 ± 0,01, vilket innebär att Grimm-värdena underskattas med 22 % jämfört med TEOM.
Den räta linjen för de okorrigerade Grimm-värdena (röd) får en lutning av 0,99 ± 0,02 om skärningen
sätts till 0, och Grimm-värdena underskattas endast med 1 % jämfört med TEOM. Det verkar som att
när den nödvändiga sänkningen av Grimm PM2.5 även tillämpas för Grimm PM10 så leder det till en
ökad skillnad mellan instrumenten för PM10.
28
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
65
PM10 (µg/m3) Grimm
55
45
35
25
15
5
-5
-5
5
15
25
35
PM10
y = 1,19±0,03x - 2,90±0,37
R² = 0,86
Linje
(µg/m3)
45
55
65
TEOM
y = 0,90±0,02x - 1,81±0,26
R² = 0,89
Korrigerade Grimm-värden
Figur 20. Förändring av förhållandet mellan TEOM och Grimm PM10 på Torkel, korrigerade värden (blå) jämfört med okorrigerade värden (röd). Svart linje markerar ett 1:1 förhållande.
Om man endast tittar på tillfällen då PM2.5 utgör en stor del av PM10 kan man tydligt se hur korrelationen mellan TEOM och Grimm minskar. Genom att välja dygn då PM2.5 > 5 µg/m3 och samtidigt
PM10 < 20 µg/m3 och jämföra med alla dygn ses hur korrelationen minskar enligt figur 21. Detta indikerar att sänkningen av Grimm för PM2.5 påverkar PM10-halterna stort under perioder med lågt PM10
men högt PM2.5. Detta kan vara en förklaring till de lägre korrelationerna som ses under sommar och
framför allt höst på Hornsgatan.
25
Alla dygn
PM10 (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
100
80
60
40
20
y = 0,91±0,01x - 4,86±0,35
R² = 0,88
0
0
20
40
PM10
(µg/m3)
60
80
PM2.5 > 5 ug/m3
PM10 < 20 ug/m3
20
15
10
5
y = 0,78±0,06x - 1,05±0,96
R² = 0,38
0
100
0
TEOM
5
10
PM10
(µg/m3)
15
20
25
TEOM
Figur 21. Förhållandet mellan TEOM och Grimm PM10 på Hornsgatan för alla dygn (vänster) och endast för
dygn då PM2.5 >5 µg/m3 och samtidigt PM10 <20 µg/m3 (höger).
29
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Undersökning av grovfraktionen
Då Grimm och TEOM har olika typer av insug kan en viktig skillnad uppkomma under perioder med
en stor andel grova partiklar. Eftersom antal överskridanden av dygnsnormen starkt kan påverkas av
detta är det viktigt att instrumenten inte skiljer sig för mycket åt vid dessa tillfällen.
Om man jämför PM10 (alla partiklar) med partiklar > 2,5 µm (dvs. grovfraktionen) (figur 22) ses en
ytterst liten förändring av R2-värdet, från 0,88 till 0,86. Under den här perioden (tidsteckningen för
PM2.5 på Hornsgatan) gav Grimm i genomsnitt 26 % lägre värden än TEOM (för alla partiklar). Om
den räta linjen tvingas genom origo vid analysen av endast grovfraktionen blir lutningen 0,70 ± 0,01,
vilket innebär att Grimm i genomsnitt ger 30 % lägre värden än TEOM. Grovfraktionen är mer känslig
för cut-off kurvan som troligtvis skiljer mellan TEOM (US-EPA insug) och Grimm (förmodat mer lik
EU-insuget), men denna skillnad verkar inte ge upphov till någon större skillnad mellan instrumenten.
Förutom en direkt mätskillnad kan en möjlig förklaring till den något sämre korrelationen vara att
TEOM växlar mellan PM10 och PM2.5, vilket gör att TEOM och Grimm inte får samma tidstäckning.
Alla partiklar
Grovfraktion (µg/m3) Grimm
PM10 (µg/m3) Grimm
100
80
60
40
20
y = 0,91±0,01x - 4,86±0,35
R² = 0,88
0
0
20
40
60
80
100
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Grovfraktion
(partiklar > 2,5 µm)
y = 0,88±0,01x - 4,61±0,27
R² = 0,86
0
PM10 (µg/m3) TEOM
20
40
60
80
100
Grovfraktion (µg/m3) TEOM
Figur 22. Förhållandet mellan TEOM och Grimm PM10 på Hornsgatan för alla partiklar (vänster) och endast
för grovfraktionen (2,5 – 10 µm) (höger).
30
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Våren 2013 Hornsgatan
140
100%
120
80%
100
60%
80
40%
60
20%
40
0%
20
-20%
0
-40%
Skillnad
Grimm
Skillnad mellan Grimm och TEOM
PM10 (µg/m3)
Under våren 2013 på Hornsgatan uppmättes mycket höga PM10-halter jämfört med resterande del av
den undersökta perioden. Dessa månader skiljer sig inte bara åt genom de mycket höga partikelhalterna,
utan visar även på tillfällen där Grimm mäter högre halter än TEOM (vilket generellt inte är fallet).
Under mars – maj överskreds miljökvalitetsnormen 50 µg/m3 36 och 29 gånger för Grimm respektive
TEOM. Miljömålet Frisk Luft 30 µg/m3 överskreds 59 och 67 gånger för Grimm respektive TEOM.
Figur 23 visar tidsserien för dessa tre månader samt den procentuella skillnaden mellan instrumenten.
Man kan tydligt se hur Grimm kontinuerligt ligger högre under perioder där de högsta halterna förekommer, medan det generella mönstret med högre TEOM-halter återkommer då absolutvärdet sjunker.
TEOM
Figur 23. Tidsserie för partikelmätning av dygnsmedel PM10 på Hornsgatan under våren 2013 (mars – maj)
(vänster axel) tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel).
Figur 24 visar förhållandet mellan TEOM och Grimm för den aktuella perioden. R2-värdet är högt, 0,94,
vilket tyder på en hög korrelation mellan instrumenten vid höga koncentrationer. Den räta linjen får en
lutning av 1,12 ± 0,02 om skärningen sätts till 0, vilket innebär att Grimm i genomsnitt ger 12 % högre
värden än TEOM.
140
y = 1,33±0,03x - 11,60±1,67
R² = 0,94
PM10 (µg/m3) Grimm
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
PM10
80
(µg/m3)
100
120
140
TEOM
Figur 24. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM10 under våren 2013. Den röda linjen markerar ett 1:1 förhållande.
31
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Den här perioden visar på viktiga skillnader mellan instrumenten, vilka troligtvis kan härledas till att
mätningarna med TEOM och Grimm baseras på olika mätprinciper. En optisk metod (Grimm) där ett
TSP-huvud används grundar sig på antaganden om densiteten hos partiklarna i de olika storleksintervallen, vilket i sin tur är beroende av att storleksbestämningen görs korrekt. När halterna är väldigt höga
finns i teorin en risk att instrumentet påverkas i en viss utsträckning av den höga andelen partiklar,
genom nedsmutsning i den optiska kammaren eller ansamling av partiklar på varandra som påverkar
bl.a. ljusspridningen. En gravimetrisk metod (TEOM) med ett huvud som baseras på en bestämd cut-off
kan vara känslig för nedsmutsning, där stora partiklar kan stoppas om det blir för smutsigt. Även VCMmetoden har brister som kan spela roll vid mycket höga koncentrationer. Ett mer grundligt resonemang
förs senare under avsnittet Diskussion.
32
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM2.5 dygnsmedel Hornsgatan
Medelvärdet för hela perioden 2012 - 2015 är för TEOM 7,3 µg/m3 och för Grimm 6,7 µg/m3, vilka är
signifikant skilda från varandra. De olika årstiderna uppvisar relativt jämna halter (tabell 15) vilket beror
på att PM2.5-halterna mer styrs av intransport från distala källor än lokala källor nära mätplatsen. Den
största skillnaden mellan instrumenten ses under sommaren, då Grimm ger i genomsnitt 12 % lägre
halter än TEOM. Denna skillnad mellan instrumenten är statistiskt signifikant. I några fall är kvotmedelvärdet > 1, vilket skiljer sig från PM10 då Grimm kontinuerligt gav lägre halter än TEOM. Tabell 16
ger percentiler, baserade på timmedelvärden, som visar att Grimm generellt mäter lägre halter än TEOM.
Observera att dessa Grimm-halter är sänkta med 26 % efter genomförd referensmätning på Torkel.
Tabell 15. Medelvärden för hela perioden 2012 – 2015, separat för de år då det finns tidsteckning samt för de fyra
årstiderna vinter, vår, sommar och höst, medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM och R2-värdet. Värden
markerade med fet stil är signifikant skilda från varandra.
PM2.5 (µg/m3)
Medel hela perioden
Medel 2012
Medel 2014
Medel 2015
Medel vinter (dec – feb)
Medel vår (mars – maj)
Medel sommar (juni – aug)
Medel höst (sep – nov)
TEOM
1400AB
7,3
6,4
8,5
7,0
6,0
7,6
7,5
7,7
Grimm
EDM180
6,7
6,1
8,1
6,1
5,9
6,8
6,4
7,7
Kvotmedel
Grimm/TEOM
0,98
1,06
0,98
0,91
1,08
0,93
0,88
1,10
R2-värde
0,78
0,81
0,83
0,73
0,79
Tabell 16. Percentiler för TEOM- och Grimm-data, baserade på PM2.5 timmedelvärden, på Hornsgatan under
2012 – 2015.
95 percentil
75 percentil
50 percentil
16,5
9,7
6,5
15,2
8,1
5,4
30
PM2.5 (µg/m3)
25
200%
Frisk Luft mål
150%
20
100%
15
50%
10
0%
5
-50%
0
-100%
Skillnad
Grimm
33
TEOM
Skillnad mellan Grimm och TEOM
Figur 25 visar tidsserien för PM2.5 under 2012 – 2015 samt skillnaden mellan instrumenten. Inget rapporterat dygnsmedelvärde överstiger 25 µg/m3 (maximalt värde 23,4 µg/m3 för TEOM och 24,3 µg/m3
för Grimm). Därmed klaras både miljökvalitetsnormen för årsmedelvärde samt miljömålet Frisk Luft på
både dygns- och årsbasis. Under hela 2013 samt första halvåret 2014 gjordes inga mätningar med de två
instrumenten samtidigt.
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Figur 25. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM2.5 på Hornsgatan under 2012 – 2015 (vänster axel) tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljömålet
Frisk Luft på 25 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerad.
Skillnaden mellan TEOM och Grimm illustreras i figur 26 som andel av alla dygn (%) då PM2.5-halten
uppmätt med TEOM jämfört med Grimm skiljer sig åt mer än 20 – 100 %. De blå staplarna är när all
mätdata har använts och de röda staplarna är skillnaden endast mellan de dygn då halten överstiger 5
µg/m3 (58 % av totala dygn). När de lägsta halterna tas bort ser man att antal dygn med hög procentuell
skillnad minskar. I de flesta fall blir då skillnaden mindre än 50 % (endast 6 dygn då skillnaden är över
50 %).
Andel av alla dygn (%)
60
50
40
30
20
10
0
>20
>30
>40
>50
>60
>70
>80
>90
>100
Skillnad mellan Grimm och TEOM (%)
Figur 26. Andel av alla dygn (%) då skillnaden mellan PM2.5-halter uppmätta med Grimm respektive TEOM
skiljer sig åt mer än 20 – 100 %. Blå staplar = alla dygn (559 st), röda staplar = dygnshalter >5 µg/m3 (325 st).
Figur 27 visar förhållandet mellan TEOM och Grimm för PM2.5 dygnsmedel på Hornsgatan. R2-värdet
är 0,78, lutningen 0,96 ± 0,02 (97,5 % konfidensintervall) och skärningen -0,31 ± 0,16. Grimm ligger
lägre än TEOM för låga värden, men skillnaden minskar då värdena stiger (sågs även på percentilerna).
Om den räta linjen tvingas genom origo blir lutningen 0,93 ± 0,01, vilket innebär att Grimm i genomsnitt
ger 7 % lägre värden än TEOM.
30
y = 0,96±0,02x - 0,31±0,16
R² = 0,78
PM2.5 (µg/m3) Grimm
25
20
15
10
5
0
0
5
10
15
PM2.5
(µg/m3)
20
25
30
TEOM
Figur 27. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM2.5 på Hornsgatan under 2012 – 2015. Den
röda linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 % skillnad mellan PM2.5-data uppmätt med
Grimm jämfört med TEOM.
34
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Då PM2.5-halterna i stor utsträckning beror av intransport av partiklar, och mindre av lokala källor, blir
årstidsuppdelningen, figur 28 (A-D), mindre tydlig än för PM10. Korrelationen är något lägre under
sommaren, men eftersom halterna är så pass lika över året är det svårt att se något mönster.
(A) Vinter
PM2.5 (µg/m3) Grimm
PM2.5 (µg/m3) Grimm
25
20
15
10
5
y = 1,00±0,04x - 0,09±0,30
R² = 0,81
0
0
5
10
15
20
25
(B) Vår
20
15
10
y = 0,94±0,03x - 0,36±0,28
R² = 0,83
5
0
25
0
5
30
(C) Sommar
25
20
15
10
y = 0,99±0,04x - 1,01±0,31
R² = 0,73
5
0
0
5
10
15
20
10
15
20
25
PM2.5 (µg/m3) TEOM
PM2.5 (µg/m3) Grimm
PM2.5 (µg/m3) Grimm
PM2.5 (µg/m3) TEOM
25
30
30
(D) Höst
25
20
15
10
y = 0,93±0,04x + 0,56±0,33
R² = 0,79
5
0
0
PM2.5 (µg/m3) TEOM
5
10
15
20
25
PM2.5 (µg/m3) TEOM
Figur 28 (A-D). Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM2.5 på Hornsgatan under 2012 –
2015 uppdelat mellan årstider ((A) vinter = dec – feb, (B) vår = mars – maj, (C) sommar = juni – aug, (D) höst =
sep – nov). Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
PM2.5 dygnsmedel Torkel
Den gemensamma tidsperioden för PM2.5-mätningar med både TEOM och Grimm på Torkel är betydligt kortare än för Hornsgatan, vilket kan ses av tidsserien i figur 26. Nivåerna är lägre än på Hornsgatan
med dygnsmedelvärden på 4,6 och 5,6 µg/m3 för TEOM respektive Grimm. Viktigt att observera är den
ojämnt fördelade tidsteckningen för mätningarna på Torkel jämfört med Hornsgatan. Medelvärdet för
hela perioden täcker de flesta månaderna, dock inte från samma år. För separata medelvärden 2013 och
2015 innefattas endast ett fåtal månader, vilket framgår av tabell 17. Även medelvärdena för de olika
årstiderna påverkas av den ojämna tidsteckningen.
De högsta halterna ses under vintern, medan den största skillnaden mellan instrumenten är under hösten
(signifikant skillnad). Kvotmedelvärdet mellan Grimm och TEOM är i flera fall klart > 1. Detta kan
dock till stor del förklaras med mätningarna under den första perioden (2013-2014), då Grimm kontinuerligt gav högre halter än TEOM (figur 29). Mätningarna under 2015 visar på omvända förhållanden
med generellt högre halter med TEOM. Percentiler i tabell 18, baserade på timmedelvärden, visar att
Grimm generellt ger något högre halter än TEOM.
Tabell 17. Medelvärden för hela perioden, separat för 2013 och 2014, samt för de fyra årstiderna vinter, vår,
sommar och höst, medelvärdet av kvoterna mellan Grimm och TEOM och R2-värdet. Värden markerade med fet
stil är signifikant skilda från varandra.
PM2.5 (µg/m3)
Medel hela perioden
Medel 2013 (0820 – 1231)
Medel 2015 (0425 – 0810)
Medel vinter (dec – feb)
Medel vår (mars – maj)
TEOM
1400AB
4,6
3,0
5,1
5,7
5,4
Grimm
EDM180
5,6
4,9
4,3
8,0
4,3
35
Kvotmedel
Grimm/TEOM
1,50
1,78
0,86
2,04
0,80
R2-värde
0,93
0,97
0,71
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
Medel sommar (juni – aug)
Medel höst (sep – nov)
4,8
3,4
SLB 7:2015
4,4
4,9
0,93
1,61
0,43
0,79
Tabell 18. Percentiler för TEOM- och Grimm-data, baserade på PM2.5 timmedelvärden, på Torkel under 2013 –
2015.
95 percentil
75 percentil
50 percentil
12,7
5,8
3,2
13,7
6,0
4,0
40
250%
35
200%
PM2.5 (µg/m3)
30
25
150%
Frisk Luft mål
100%
20
50%
15
0%
10
-50%
5
-100%
0
-150%
-5
-200%
-10
-250%
Skillnad
Grimm
Skillnad mellan Grimm och TEOM
Under några dagar i början av februari 2014 ses mycket höga halter, förmodad intransport av högt förorenad luft från Centraleuropa, vilket resulterar i 3 överskridanden av dygnsmedelvärdet 25 µg/m3 (miljökvalitetsmålet Frisk Luft) för TEOM respektive Grimm under den gemensamma mätperioden. De grå
staplarna som illustrerar den procentuella skillnaden mellan Grimm och TEOM visar tydligt hur förhållandet mellan instrumenten skiftar mellan de två längre sammanhängande mätperioderna. Under 2013
mäter TEOM även en del negativa dygnsvärden vilket också påverkar medelvärdet.
TEOM
Figur 29. Tidsserie för parallell partikelmätning av dygnsmedel PM2.5 på Torkel under 2013 – 2015 (vänster
axel) tillsammans med procentuell skillnad mellan Grimm och TEOM (höger axel). Gränsvärde för miljömålet
Frisk Luft på 25 µg/m3 (mörkblå linje) är också markerad.
Skillnaden mellan TEOM och Grimm illustreras i figur 30. De blå staplarna är när all mätdata har använts och de röda staplarna är skillnaden endast för dygn med halter högre än 5 µg/m3 (28 % av totala
dygn). När de lägsta halterna tas bort ser man att antal dygn med hög procentuell skillnad minskar kraftigt.
36
Andel av alla dygn (%)
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
80
70
60
50
40
30
20
10
0
>20
>30
>40
>50
>60
>70
>80
>90
>100
Skillnad mellan Grimm och TEOM (%)
Alla dygn
Dygn >5 ug/m3
Figur 30. Andel av alla dygn (%) då skillnaden mellan PM2.5-halter uppmätta med Grimm respektive TEOM
skiljer sig åt mer än 20 – 100 %. Blå staplar = alla dygn (226 st), röda staplar = dygnshalter >5 µg/m3 (64 st).
Figur 31 visar förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM2.5 på Torkel. R2-värdet är
0,93, lutningen 1,02 ± 0,02 (97,5 % konfidensintervall) och skärningen 0,01 ± 0,12. Om den räta linjen
tvingas genom origo blir lutningen 1,02 ± 0,01, vilket innebär att Grimm i genomsnitt ger 2 % högre
värden än TEOM. Dock visar medelvärde och median (50 percentil) att skillnaden i genomsnitt är betydligt större. Linjens lutning påverkas starkt av höga värden som faller nära ett 1:1-förhållande och i
detta fall kan detta vara en förklaring till att lutningen blir nära 1 då skärningen sätts till 0.
PM2.5 (µg/m3) Grimm
30
y = 1,02±0,02x + 0,01±0,12
R² = 0,93
25
20
15
10
5
0
-5
-5
0
5
10
15
PM2.5
(µg/m3)
20
25
30
TEOM
Figur 31. Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM2.5 på Torkel under 2013 – 2015. Den röda
linjen markerar ett 1:1 förhållande och de svarta linjerna ± 50 % skillnad mellan PM2.5-data uppmätt med Grimm
jämfört med TEOM.
Resultaten från årstidsuppdelningen för PM2.5 på Torkel (figur 32 A-D) får ses som väldigt osäker då
datamängden under vissa månader är mycket bristfällig. Mycket bra korrelation ses under vintern då
halterna är som högst.
37
50 (A) Vinter
40
30
20
y = 0,96±0,02x + 2,53±0,19
R² = 0,97
10
0
-10
(B) Vår
10
5
y = 0,93±0,10x - 0,78±0,57
R² = 0,71
0
-10
0
10
20
PM2.5
10
30
(µg/m3)
40
50
0
PM2.5
8
6
4
2
y = 1,38±0,14x - 2,27±0,72
R² = 0,43
0
2
10
(µg/m3)
15
TEOM
15 (D) Höst
(C) Sommar
0
5
TEOM
PM2.5 (µg/m3) Grimm
PM2.5 (µg/m3) Grimm
SLB 7:2015
15
PM2.5 (µg/m3) Grimm
PM2.5 (µg/m3) Grimm
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
4
PM2.5
6
(µg/m3)
8
10
5
0
y = 1,00±0,05x + 1,56±0,21
R² = 0,79
-5
-5
10
0
5
10
15
PM2.5 (µg/m3) TEOM
TEOM
Figur 32 (A-D). Förhållandet mellan TEOM och Grimm för dygnsmedel PM2.5 på Torkel under 2013 – 2015
uppdelat mellan årstider ((A) vinter = dec – feb, (B) vår = mars – maj, (C) sommar = juni – aug, (D) höst = sep
– nov). Tidsteckningen för de olika årstiderna är ej densamma.
38
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Jämförelsetester mellan TEOM och Grimm
Nedan genomförda jämförelsetester är identiskt genomförda som det ekvivalenstest som tidigare gjordes
för PM10 på Hornsgatan och PM2.5 och PM10 på Torkel. Det som skiljer dessa tester åt är att jämförelsetestet inte innefattar något referensinstrument, utan detta test syftar endast till att se huruvida TEOM
och Grimm kan anses likvärdiga sinsemellan. Jämförelsetestet säger därför ingenting om de två instrumentens likvärdighet med referensmetoden eller huruvida den ena metoden är att föredra framför den
andra. Dock kan detta test ses som indikativt för att korrigera uppmätta halter utifrån mätdata från det
andra instrumentet. Detta scenario skulle vara tänkbart om ett beslut skulle tas att t.ex. byta ut TEOM
mot Grimm och man vill räkna om TEOM-data till Grimm-data för att erhålla kontinuitet i mätserier. I
samtliga jämförelsetester har TEOM satts till referensinstrument och Grimm till kandidatinstrument,
men beräkningarna går naturligtvis att göra med ombytta förhållanden. Beräkningarna har utförts vid
normgränsvärdet för dygn, 50 µg/m3 för PM10 och vid normgränsvärdet för år, 25 µg/m3, för PM2.5.
Tabell 19 (PM10) och 20 (PM2.5) ger sammanfattande resultat från jämförelsetesterna. I bilaga 2 finns
mer detaljerade resultat.
För alla PM10-data kan Grimm inte anses likvärdig TEOM utan att korrigering görs (osäkerhet 25,4 %).
Bäst överrensstämmelse mellan Grimm och TEOM erhålls om Grimm korrigeras enligt 0,97 x Grimm
+ 4,83. Vid denna korrigering av Grimm-data är osäkerheten 21,1 % och de två instrumenten kan anses
likvärdiga. Det är denna korrigering som ska användas för att kunna korrigera alla Grimm-data med en
och samma formel.
Tabell 19. Sammanfattning av jämförande mätningar och resultat av jämförelsetest av PM10 mellan TEOM och
Grimm för samtliga parallella mätperioder.
Dataurval
N1
Lutning (b)
Skärning (a)
Korrektion2
Relativ osäkerhet3
Hornsgatan
1152
0,92 x Grimm + 6,63 22,0 %
1,09 ± 0,01
-7,25 ± 0,32
Torkel
320
1,08 x Grimm + 1,86 9,1 %
0,92 ± 0,02
-1,72 ± 0,23
Brännkyrka
118
0,24 ± 0,66
1,20 x Grimm
21,5 %
0,82 ± 0,03
Friberga
40
1,00 ± 0,04
-0,22 ± 0,64
1,00 x Grimm + 0,22 10,7 %
Alla data
1630
0,97 x Grimm + 4,83 21,1 %
1,03 ± 0,01
-4,99 ± 0,23
Lutning och skärning i fet stil anger att värdet är statistiskt signifikant skilt från 1 (lutning) resp. 0 (skärning).
1. Antal gemensamma datapunkter under den parallella mätperioden.
2. Den korrektion som ger bäst överensstämmelse vid gränsvärdet för dygn, 50 µg/m³.
3. Relativ osäkerhet vid angiven korrektion.
För PM2.5 är Grimm likvärdig TEOM utan korrigering med en osäkerhet på 13,7 %. Osäkerheten kan
minskas till 8,2 % om Grimm korrigeras enligt 1,07 x Grimm - 0,34.
Tabell 20. Sammanfattning av jämförande mätningar och resultat av jämförelsetest av PM2.5 mellan TEOM och
Grimm för samtliga parallella mätperioder.
Dataurval
N1
Lutning (b)
Skärning (a)
Korrektion2
Relativ osäkerhet3
Hornsgatan
559 0,96 ± 0,02
-0,30 ± 0,16
1,04 x Grimm + 0,31 7,8 %
Torkel
226 1,00 ± 0,02
1,00 x Grimm – 1,10
6,9 %
1,10 ± 0,16
Alla data
785 0,93 ± 0,02
1,07 x Grimm – 0,34
8,2 %
0,32 ± 0,12
Lutning och skärning i fet stil anger att värdet är statistiskt signifikant skilt från 1 (lutning) resp. 0 (skärning).
1. Antal gemensamma datapunkter under den parallella mätperioden.
2. Den korrektion som ger bäst överensstämmelse vid gränsvärdet för år/Frisk Luft målet för dygn, 25
µg/m³.
3. Relativ osäkerhet vid angiven korrektion.
39
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
SLUTSATS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Grimm ger generellt lägre värden än TEOM, och även lägre än mätningar med referensmetod.
För PM10 ger Grimm omkring 10 – 20 % lägre värden än TEOM, medan halterna är mer lika
för PM2.5.
Den procentuella skillnaden mellan instrumenten är hög under stora delar av perioden, men
minskar kraftigt vid separat analys av endast höga halter, vilket tyder på att instrumenten ger
mer likvärdiga halter då partikelkoncentrationen är hög.
Låg procentuell skillnad (4 %) mellan instrumenten i intervallet ± 25 % av gränsvärdet (37,5 –
67,5 µg/m3), för halter inom intervallet för både TEOM och Grimm.
För kraftigt förhöjda koncentrationer ses ett skifte där Grimm mäter högre halter än TEOM.
Årstidsuppdelning visar en tendens att perioder med högre PM10-koncentrationer under våren
(mer vägdamm) ger bättre korrelation mellan instrumenten.
Andelen lättflyktiga ämnen, vars massa utgör en större del av aerosolens totala massa under
perioder då grova partiklar ej dominerar, verkar ge upphov till mätskillnader i större utsträckning än skillnaden i partikelavskiljning.
Det verkar som korrektionen av PM10 mätt med Grimm (sänkningen med 26 % av PM2.5) leder
till en ökad skillnad mellan instrumenten för PM10.
Sänkningen av PM10 mätt med Grimm påverkar PM10-halterna stort under perioder med lågt
PM10 men högt PM2.5, och kan därmed vara en förklaring till de lägre korrelationerna som ses
under perioder med låga koncentrationer av PM10.
Separat analys av partiklar > 2,5 µm (endast grovfraktionen) visar inte på någon ökad skillnad
mellan instrumenten när det gäller mätning av de största partiklarna.
Ekvivalenstestet på Hornsgatan visar att både TEOM och Grimm kan anses som likvärdiga referensinstrumentet (Leckel) utan att någon korrigering av mätdata görs. Dock är osäkerheten för
TEOM lägre (16,5 %) än för Grimm (24,2 %).
För alla PM10-data är Grimm inte likvärdig TEOM utan korrigering (osäkerhet 25,4 %). Bäst
överrensstämmelse mellan Grimm och TEOM erhålls om Grimm korrigeras enligt 0,97 x
Grimm + 4,83. Vid denna korrigering av Grimm-data är osäkerheten 21,1 % och de två instrumenten kan anses likvärdiga.
För PM2.5 är Grimm likvärdig TEOM utan korrigering med en osäkerhet på 13,7 %. Osäkerheten kan minskas till 8,2 % om Grimm korrigeras enligt 1,07 x Grimm - 0,34.
Det faktum att Grimm mäter högre halter än TEOM vid kraftigt förhöjda koncentrationer är ett
viktigt konstaterande som kan ha många tänkbara orsaker, såsom nedsmutsning i huvudet eller
den optiska kammaren, felaktig korrigering med VCM p.g.a. volatila ämnen kopplade till de
större partiklarna eller felaktigt antagande av densiteten i algoritmen för massberäkningen hos
Grimm-instrumentet. Troligtvis kan ingen enskild orsak pekas ut, utan flera orsaker samverkar
och skapar dessa skillnader.
40
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
DISKUSSION
Då det i de allra flesta fall föreligger en signifikant skillnad mellan PM10-halter mätta med TEOM och
Grimm, samt i några fall även för PM2.5, bör de två mätmetoderna inte anses som likvärdiga. Även då
genomfört ekvivalenstest på mätplatsen (Hornsgatan) klassar båda mätmetoderna som likvärdiga med
referensmetoden fås en lägre osäkerhet då mätningarna utförs med TEOM-instrumentet. Detta resultat
kan dock endast användas som indikativt (då det baseras på korrigerad data) och eventuellt föranleda ett
nytt ekvivalenstest baserat på rådata, vilket är ett krav för eventuell ny korrigering av uppmätta halter.
Det faktum att två individuellt godkända mätinstrument för PM10 inte sinsemellan kan anses likvärdiga,
talar för att betydelsefulla skillnader uppkommer p.g.a. de olika mätmetoderna. Tydligt är att mycket
höga koncentrationer påverkar instrumenten olika mycket, vilket kan leda till en förstärkning eller
minskning av skillnaderna. Vid höga koncentrationer skulle TEOM kunna underskatta halterna p.g.a.
nedsmutsning i huvudet ifall det blir en ansamling av partiklar i flödesintaget som därmed hindrar de
något mindre partiklarna att passera (som enligt definitionen av PM10 ska kunna passera). Ytterligare
en osäkerhet är fuktigheten som kan påverka VCM-korrigeringen av TEOM. Idag mäter FDMS-instrumentet den volatila delen av PM10 på Aspvreten, vilket är en bakgrundsstation. Även de större, lokalt
producerade partiklarna kan dock innehålla en viss del volatila ämnen (t ex organiska ämnen), vars
massförlust då inte kommer att korrigeras med VCM (eftersom VCM baseras på mätning i bakgrundsluft). Detta gör att den faktiska massan som TEOM väger kommer att underskattas. Grimm har ett TSPhuvud som tillåter alla partikelfraktioner att passera, vilket inte bör innebära samma risk vid nedsmutsning av huvudet som för TEOM. Dock kan det inte uteslutas att nedsmutsning i TSP-huvudet också kan
påverkas av den stora mängden partiklar och därmed förhindra mindre partiklar från att passera. Mer
troligt är att den optiska mätprincipen kan påverkas av det höga antalet partiklar genom att partiklarna
inte kan urskiljas en och en (samt ev. nedsmutsning inne i den optiska kammaren) och därmed påverkas
ljusspridningen som bestämmer partiklarnas storlek. Om storleksbestämningen hos de allra största partiklarna blir fel kommer det att påverka den uträknade massan mycket mer än om detsamma sker för de
mindre partiklarna. Vid mycket höga koncentrationer är det en hög förekomst av stora partiklar vilket
till en del kan förklara att Grimm mäter högre halter än TEOM under de perioder där koncentrationen
är väldigt hög. Även antagandet om densiteten hos partiklarna i Grimms massberäkning kan ge upphov
till antingen under- eller överskattningar beroende på hur densiteten överensstämmer med den verkliga
densiteten.
Det finns flera rapporter som visar på stora osäkerheter gällande optiska mätinstruments förmåga att
korrekt beräkna partikelmassan, mestadels relaterat till svårigheten att bedöma storleken rätt [12] eller
att räkna antalet små partiklar [13, 14]. Partiklarnas optiska egenskaper avgörs till stor del av partiklarnas
tvärsnittsarea (den yta av partikeln som kan sprida eller absorbera ljus), som i sin tur beror av aerosolernas kemiska sammansättning. En faktor som leder till ökad osäkerhet är att beräkningarna av tvärsnittsarean antar sfäriskt formade partiklar, vilket är en förenkling av verkligheten. Om tvärsnittsarean
inte beräknas korrekt kommer detta leda till att partiklarnas storlek felberäknas och därmed även partikelmassan. I och med skiftande luftmassor med partiklar från olika källor (framför allt gäller detta
PM2.5) kommer den kemiska sammansättningen att variera och de optiska egenskaperna kommer därför
också att variera. Detta innebär i princip att Grimm inte kan kalibreras på samma sätt som TEOM, utan
kommer att vara mer eller mindre korrekt beroende på rådande aerosolsammansättning. Man kan dock
tänka sig att en mätstation som Hornsgatan, som influeras av relativt konstanta källor (framför allt trafiken), skulle påverkas mindre av partiklar med skiftande optiska egenskaper.
Det är lite av ett moment 22 att korrigering av data som leder till högre överenstämmelse inte kan göras
då detta skulle innebära att instrumentet inte längre klassas som godkänt enligt de föreskrifter som gäller
för likvärdighet. Ett instrument som klassats som likvärdig referensmetoden är endast godkänd då de
inställningar och korrigeringar som låg till grund för godkännandet bibehålls. Därför kan inte ovan uppdagade skillnader ligga till grund för en direkt förändring. Något som däremot är möjligt att förändra är
den sänkning som idag görs för PM10 mätt med Grimm. Då denna ger upphov till en ökad skillnad
mellan instrumenten skulle det vara fördelaktigt att inte korrigera PM10 mätt med Grimm då detta inte
är nödvändigt för att uppnå ett godkännande. Dock skulle detta föranleda icke konsistens mellan PM2.5
och PM10.
41
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
REFERENSER
[1] http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUr Serv.do?uri=OJ:L:2008:152:0001:0044:en:PDF
[2] Naturvårdverket ärende NV-04811-13. Beslut om godkännande av mätinstrument för kontroll av
miljökvalitetsnormer i utomhusluft. Gällande TEOM 1400AB, Naturvårdverket, juni 2013.
[3] Naturvårdsverket ärende Dnr 769-2737-08/Me. Angående rekommendation av likvärdig metod för
kontroll av miljökvalitetsnormer i utomhusluft, Naturvårdsverket, januari 2011.
[4] Referenslaboratoriets bedömning angående godkännande av mätinstrumentet TEOM 1400 AB som
likvärdigt med referensmetoden (SS-EN 1234) för mätning av PM10. Institutionen för tillämpad miljövetenskap (ITM) Referenslaboratoriet för tätortsluft, maj 2013.
[5] Referenslaboratoriets rekommendation angående likvärdig metod; GRIMM Environmental Dust
Monitor 180 för mätning av PM10 och PM2.5. Institutionen för tillämpad miljövetenskap (ITM) Referenslaboratoriet för tätortsluft, november 2010.
[6] Equivalence of PM10 Instruments at a Road Traffic Site – A study in Stockholm Spring 2012, Department of Environmental Science and Analytical Chemistry, Atmospheric Science Unit, Stockholm
University, 2015.
[7] Areskoug, H., 2007. Bestämning av PM10 – En jämförelse av de vanligaste mätmetoderna använda
i Sverige och den europeiska referensmetoden, ITM-rapport 168, Institutionen för tillämpad miljövetenskap, Stockholms Universitet.
[8] Environmental Dust Monitor (EDM180) manual, GRIMM Aerosol Technik, Tyskland, 2012.
[9] Guide to the Demonstration of Equivalence of Ambient Air Monitoring Methods, Report by an EC
Working Group on Guidance for the Demonstration of Equivalence, 2010.
[10] Waldén, J., Hillamo, R., Aurela, M., Mäkelä and Laurila, S., 2010. Demonstration of the equivalence of PM2.5 and PM10 measurement methods in Helsinki 2007 – 2008, Finnish Meteorological Institute, Helsinki.
[11] Reprocessing the PM2.5 and PM10 Grimm-180 Equivalence Trials Data as per the January 2010
version of the GDE, Bureau Veritas Air Quality, AGGX04215423/BV/AQ/DH/2665, 2010.
[12] Bukowiecki, N., Zieger, P., Weingartner, E., Jurányi, Z., Gysel, M., Neininger, B., Schneider, B.,
Hueglin, P., Ulrich, A., Wichser, A., Henner, S., Brunner, D., Kaegi, R., Schwikowski, M., Tobler, L.,
Wienhold, F. G., Engel, I., Buchmann, B., Peter, T. and Baltensperger, U., 2011. Ground-based and
airborne in-situ measurements of the Eyjafjallajökull volcanic aerosol plume in Switzerland in spring
2010. Atmospheric Chemistry and Physics, 11, s 10011 – 10030.
[13] Heim, M., Mullins, B. J., Umhauer, H. and Kasper, G., 2008. Performance evaluation of three
optical particle counters with an efficient “multimodal” calibration method. Journal of Aerosol Science
39, s 1019 – 1031.
[14] Mullins, B. J., Kampa, D. and Kasper, G., 2012. Comment on “Performance evaluation of three
optical particle counters with and efficient multimodal calibration method” (Heim et al., 2008) – Performance of improved counter. Journal of Aerosol Science 49, s 48 – 50.
42
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
APPENDIX
Figur A1. Avskiljningskurva för standardinsug vid luftkvalitémätning av PM10. Den svarta, blå och rosa kurvan
är för olika versioner av EU-insuget. Thorakal fraktion innebär definitionen för avskiljningskurvan för de partiklar
som når till thoraxregionen. Separationseffektivitet (%) betyder hur stor del av partiklarna som stannar kvar i
insuget.
43
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
BILAGA 1 – RESULTAT AV EKVIVALENSTESTER
Beräkningarna presenterade i denna bilaga är gjorda med hjälp av ett Exceldokument som tillhandahållits från Referenslaboratoriet, ACES, och som också kan fås från en av EU:s hemsidor:
http://ec.europa.eu/environment/air/quality/legislation/pdf/RIVM_PM_equivalence_v2.9.xls
Kontroll av testmetodens likvärdighet med referensmetoden görs genom regressionsanalys där man antar att sambandet mellan resultaten från de båda metoderna kan uttryckas som
yi = a + bxi
där yi är resultat från testmetoden och xi från referensmetoden. a är en konstant för den räta linjens
skärning med y-axeln och b är linjens lutning. Regressionsanalysen grundas på ortogonal regression,
vilket innebär att bästa möjliga anpassning görs utifrån antagandet att det finns fel i båda variablerna x
och y. Den räta linjens lutning är statistiskt signifikant skild från 1 om |b-1| > 2 · ub, där b är lutningen
(slope b) och ub är lutningens osäkerhet (uncertainty of b). Skärningen är statistiskt signifikant skild från
0 om |a| > 2 · ua, där a är skärningen (intercept a) och ua är skärningens osäkerhet (uncertainty of a).
Ortogonala korrelationer kan göras både före och efter korrigering av mätdata. Om de jämförda instrumenten klassas som likvärdiga anges det som ”pass” i rutan för ”expanded relative uncertainty at LV”
(LV = limit value). ”Random term” kan ses som ett mått på hur väl regressionsekvationen beskriver
sambandet mellan de två variablerna, där ett lågt tal innebär ett bra samband.
Använda inställningar:
- Limit value: har satts till gränsvärdet för dygn 50 µg/m3
- Reference method uncertainty: ett mått på referensmottagarens osäkerhet. Detta ska beräknas
genom att två referensprovtagare mäter samtidigt. Detta värde ska vara ≤ 2 µg/m3 (enligt EUguiden). Då parallella mätningar inte gjorts under denna period har detta värde satts till 0,67
µg/m3, ett värde som används som standard då endast en referensmottagare används.
44
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Referensinstrument: Leckel US-EPA
Kandidatinstrument: TEOM 1400AB
Mätperiod: 28 mars – 8 maj 2014
Mätstation: Hornsgatan
Partikelfraktion: PM10
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,04
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,05
Uncertainty of b
0,05
Intercept a
0,04
Uncertainty of a
1,63
Intercept a
Uncertainty of a
-1,92
1,69
EQUIVALENCE TEST RESULTS
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
4,12 µg/m³
-0,08 µg/m³
4,12 µg/m³
16,5%
pass
0,67 µg/m³
Random term
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
0,97±3,00y + 1,85
4,98 µg/m³
-0,03 µg/m³
4,98 µg/m³
19,9%
Slope b
1,05
Slope b
1,04
Uncertainty of b
0,05
Uncertainty of b
0,05
Intercept a
Uncertainty of a
-1,96
Intercept a
1,71
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
pass
0,67 µg/m³
-0,07
1,69
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,02±1,06y + 0
Calibration
1,00±1,69y + 1,85
Random term
4,32 µg/m³
Random term
4,45 µg/m³
Bias at LV
0,65 µg/m³
Bias at LV
1,76 µg/m³
Combined uncertainty
4,37 µg/m³
Combined uncertainty
4,79 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
17,5%
pass
0,67 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
19,2%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: TEOM 1400AB är likvärdig Leckel utan korrektion. Den kombinerade osäkerheten och
relativa osäkerheten vid gränsvärdet 50 µg/m³ minskar inte vid korrektion utan är lägst för de okorrigerade värdena.
45
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Referensinstrument: Leckel US-EPA
Kandidatinstrument: Grimm EDM180
Mätperiod: 28 mars – 8 maj 2014
Mätstation: Hornsgatan
Partikelfraktion: PM10
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,21 significant
Slope b
0,99
Uncertainty of b
0,07
Uncertainty of b
0,06
Intercept a
0,33
Uncertainty of a
1,98
Intercept a
Uncertainty of a
-9,54 significant
2,40
EQUIVALENCE TEST RESULTS
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
5,96 µg/m³
Random term
Bias at LV
1,05 µg/m³
Bias at LV
Combined uncertainty
6,06 µg/m³
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
24,2%
pass
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
0,83±4,27y + 7,87
6,49 µg/m³
-0,21 µg/m³
6,49 µg/m³
26,0%
fail
0,67 µg/m³
Slope b
1,26 significant
Slope b
1,21 significant
Uncertainty of b
0,07
Uncertainty of b
0,07
Intercept a
Uncertainty of a
-9,99 significant
2,49
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Intercept a
-1,67
2,40
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,04±1,72y + 0
Calibration
1,00±2,40y + 7,87
Random term
6,44 µg/m³
Random term
6,43 µg/m³
Bias at LV
3,09 µg/m³
Bias at LV
8,92 µg/m³
Combined uncertainty
7,14 µg/m³
Combined uncertainty
11,00 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
44,0%
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
28,6%
fail
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
fail
0,67 µg/m³
Kommentar: Grimm EDM180 är likvärdig Leckel utan korrektion. Den kombinerade osäkerheten
och relativa osäkerheten vid gränsvärdet 50 µg/m³ är dock precis under det maximala värdet 25 %.
Osäkerheten går inte att minska genom korrektion. Referensinstrumentet var utrustat med ett US-EPA
insug och det skulle varit fördelaktigt att även jämföra med ett referensinstrument med EU-insug.
46
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
BILAGA 2 – RESULTAT AV JÄMFÖRELSETESTER
Jämförelsetesterna har genomförts på samma sätt som ekvivalenstestet med den skillnaden att TEOM
har satts till referensinstrument. För PM10 har testerna genomförts vid gränsvärdet för dygn, 50 µg/m³,
medan det för PM2.5 är gjort vid det årliga gränsvärdet, 25 µg/m³.
Hornsgatan 2012 – 2015, PM10 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,09 significant
Slope b
0,99
Uncertainty of b
0,01
Uncertainty of b
0,01
Intercept a
0,16
Uncertainty of a
0,30
Intercept a
Uncertainty of a
-7,25 significant
0,32
EQUIVALENCE TEST RESULTS
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
5,98 µg/m³
Random term
-2,58 µg/m³
5,49 µg/m³
Bias at LV
6,52 µg/m³
26,1%
0,92±0,67y + 6,63
-0,18 µg/m³
Combined uncertainty
fail
5,49 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
22,0%
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
0,67 µg/m³
Slope b
1,26 significant
Slope b
1,09
Uncertainty of b
0,01
Uncertainty of b
0,01
Intercept a
Uncertainty of a
-8,57 significant
0,37
Calibration
Intercept a
-0,62
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
pass
0,32
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,14±0,35y + 0
Calibration
1,00±0,32y + 6,63
Random term
6,90 µg/m³
Random term
5,99 µg/m³
Bias at LV
4,54 µg/m³
Bias at LV
4,05 µg/m³
Combined uncertainty
8,26 µg/m³
Combined uncertainty
7,23 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
33,0%
fail
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
Kommentar: Grimm är likvärdig TEOM då korrektion för både skärning och lutning görs.
47
28,9%
fail
0,67 µg/m³
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Torkel 2013 – 2015, PM10 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,92 significant
Slope b
1,01
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
Uncertainty of a
-1,72 significant
0,23
Intercept a
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
0,25
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
-0,06
1,88 µg/m³
-5,57 µg/m³
5,88 µg/m³
23,5%
pass
0,67 µg/m³
SLOPE CORRECTION
1,08±0,95y + 1,86
Random term
2,27 µg/m³
Bias at LV
0,22 µg/m³
Combined uncertainty
2,28 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
9,1%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
pass
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,17 significant
Slope b
0,92 significant
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
0,14
Uncertainty of a
0,23
Intercept a
Uncertainty of a
-2,33 significant
0,29
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,25±0,46y + 0
Calibration
Random term
2,46 µg/m³
Random term
Bias at LV
6,07 µg/m³
Bias at LV
Combined uncertainty
6,55 µg/m³
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
26,2%
fail
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
1,00±0,23y + 1,86
1,90 µg/m³
-3,71 µg/m³
4,17 µg/m³
16,7%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: Grimm är likvärdig TEOM utan att någon korrektion måste göras. Bäst överensstämmelse fås om korrektion för både lutning och skärning görs.
48
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Brännkyrka 2012, PM10 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,82 significant
Slope b
1,02
Uncertainty of b
0,03
Uncertainty of b
0,04
Intercept a
0,24
Intercept a
Uncertainty of a
0,66
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
0,81
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
-0,31
4,34 µg/m³
-8,72 µg/m³
9,74 µg/m³
38,9%
fail
Random term
5,62 µg/m³
Bias at LV
0,61 µg/m³
Combined uncertainty
5,65 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
1,22±1,70y – 0,29
22,6%
pass
0,67 µg/m³
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,01
Slope b
0,82 significant
Uncertainty of b
0,04
Uncertainty of b
0,03
Intercept a
Uncertainty of a
-0,002
Intercept a
0,80
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
-0,05
0,66
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,20±0,95y + 0
Calibration
1,00±0,66y – 0,29
Random term
5,37 µg/m³
Random term
Bias at LV
0,29 µg/m³
Bias at LV
-9,01 µg/m³
Combined uncertainty
5,38 µg/m³
Combined uncertainty
10,02 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
40,1%
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
21,5%
pass
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
4,39 µg/m³
fail
0,67 µg/m³
Kommentar: Grimm är likvärdig TEOM om korrektion för lutning eller både lutning och skärning
görs. Bäst överensstämmelse fås om korrektion för endast lutning görs.
49
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Friberga 2012, PM10 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,00
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,04
Uncertainty of b
0,04
Intercept a
Uncertainty of a
-0,22
Intercept a
0,64
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
0,64
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
-0,001
2,60 µg/m³
-0,31 µg/m³
2,61 µg/m³
10,5%
pass
Random term
3,28 µg/m³
Bias at LV
0,00 µg/m³
Combined uncertainty
3,28 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
1,00±1,99y + 0,22
13,1%
0,67 µg/m³
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,01
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,04
Uncertainty of b
0,04
Intercept a
0,00
Uncertainty of a
0,64
Intercept a
Uncertainty of a
-0,23
0,65
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,01±1,22y + 0
Calibration
Random term
2,90 µg/m³
Random term
Bias at LV
0,29 µg/m³
Bias at LV
Combined uncertainty
2,91 µg/m³
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
pass
11,7%
pass
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
1,00±0,64y + 0,22
2,67 µg/m³
-0,09 µg/m³
2,68 µg/m³
10,7%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: Grimm är likvärdig TEOM utan att någon korrektion måste göras. Osäkerheten minskas
inte vid korrektion.
50
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM10 dygnsmedel, alla data.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,03 significant
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,01
Uncertainty of b
0,01
Intercept a
0,05
Uncertainty of a
0,22
Intercept a
Uncertainty of a
-4,99 significant
0,23
EQUIVALENCE TEST RESULTS
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
5,44 µg/m³
Random term
-3,28 µg/m³
Bias at LV
6,35 µg/m³
25,4%
Combined uncertainty
fail
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
SLOPE CORRECTION
0,97±0,52y + 4,83
5,27 µg/m³
-0,08 µg/m³
5,27 µg/m³
21,1%
pass
0,67 µg/m³
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,20 significant
Slope b
1,03 significant
Uncertainty of b
0,01
Uncertainty of b
0,01
Intercept a
Uncertainty of a
-5,98 significant
0,27
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Intercept a
-0,17
0,23
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,15±0,29y + 0
Calibration
1,00±0,23y + 4,83
Random term
6,30 µg/m³
Random term
5,44 µg/m³
Bias at LV
4,05 µg/m³
Bias at LV
1,55 µg/m³
Combined uncertainty
7,49 µg/m³
Combined uncertainty
5,66 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
30,0%
fail
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
22,6%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: Sett till alla dygn på Hornsgatan, Torkel, Brännkyrka och Friberga tillsammans är
Grimm likvärdig TEOM då korrektion för lutning eller korrektion för både lutning och skärning görs.
Bäst överensstämmelse fås då korrektion görs för både lutning och skärning. Det är denna korrigering
som ska användas för att kunna korrigera all Grimm-data med en och samma formel.
51
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Hornsgatan 2012 – 2015, PM2.5 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,96 significant
Slope b
1,01
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
Uncertainty of a
-0,30
Intercept a
0,16
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
1,60 µg/m³
-2,25 µg/m³
2,76 µg/m³
11,0%
pass
0,67 µg/m³
SLOPE CORRECTION
1,05
Uncertainty of b
0,02
-0,40
significant
significant
0,17
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
1,94 µg/m³
Bias at LV
0,24 µg/m³
Combined uncertainty
1,96 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
7,8%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
Slope b
0,96 significant
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
0,01
Uncertainty of a
0,16
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,08±0,44y + 0
Calibration
Random term
1,81 µg/m³
Random term
Bias at LV
1,93 µg/m³
Bias at LV
Combined uncertainty
2,64 µg/m³
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
pass
REGRESSION RESULTS
Slope b
Uncertainty of a
1,04±0,98y + 0,31
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
Intercept a
0,17
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
-0,03
10,6%
pass
Expanded relative uncertainty at LV
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
1,00±0,16y + 0,31
1,60 µg/m³
-1,93 µg/m³
2,51 µg/m³
10,0%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: Grimm är likvärdig med TEOM utan någon korrektion. Osäkerheten minskar vid korrektion, mest då korrektion görs för lutning och skärning.
52
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
Torkel 2013 – 2015, PM2.5 dygnsmedel.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
1,00
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
1,10 significant
Intercept a
Uncertainty of a
0,16
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
-0,01
0,16
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
1,00±1,23y - 1,10
Random term
1,71 µg/m³
Random term
2,11 µg/m³
Bias at LV
0,91 µg/m³
Bias at LV
0,01 µg/m³
Combined uncertainty
1,94 µg/m³
Combined uncertainty
2,11 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
7,8%
Expanded relative uncertainty at LV
8,5%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
pass
SLOPE CORRECTION
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,88 significant
Slope b
1,00
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
1,01 significant
Intercept a
Uncertainty of a
0,14
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
pass
-0,004
0,16
EQUIVALENCE TEST RESULTS
0,89±1,04y + 0
Calibration
1,82 µg/m³
Random term
-4,83 µg/m³
Bias at LV
5,16 µg/m³
20,6%
pass
0,67 µg/m³
1,00±0,16y - 1,10
1,72 µg/m³
-0,19 µg/m³
Combined uncertainty
1,73 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
6,9%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
pass
Kommentar: Grimm är likvärdig TEOM utan någon korrektion. Bäst överenstämmelse uppnås om
korrektion görs för skärning.
53
Jämförelse mellan TEOM 1400AB och Grimm EDM180
SLB 7:2015
PM2.5 dygnsmedel, alla data.
UNCORRECTED DATA
INTERCEPT AND SLOPE CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,93 significant
Slope b
1,01
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
0,32 significant
Intercept a
Uncertainty of a
0,12
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Bias at LV
Combined uncertainty
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
0,13
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
-0,07
1,74 µg/m³
-2,96 µg/m³
3,44 µg/m³
13,7%
pass
0,67 µg/m³
SLOPE CORRECTION
1,07±0,77y - 0,34
Random term
2,03 µg/m³
Bias at LV
0,33 µg/m³
Combined uncertainty
2,06 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
8,2%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
INTERCEPT CORRECTION
REGRESSION RESULTS
REGRESSION RESULTS
Slope b
0,97 significant
Slope b
0,93
Uncertainty of b
0,02
Uncertainty of b
0,02
Intercept a
0,31 significant
Intercept a
Uncertainty of a
0,12
Uncertainty of a
EQUIVALENCE TEST RESULTS
Calibration
Random term
Bias at LV
pass
significant
-0,02
0,12
EQUIVALENCE TEST RESULTS
1,03±0,43y + 0
Calibration
1,85 µg/m³
Random term
-1,35 µg/m³
Combined uncertainty
2,29 µg/m³
Expanded relative uncertainty at LV
9,2%
Ref sampler uncertainty
0,67 µg/m³
Bias at LV
Combined uncertainty
pass
Expanded relative uncertainty at LV
Ref sampler uncertainty
1,00±0,12y - 0,34
1,74 µg/m³
-3,31 µg/m³
3,74 µg/m³
14,9%
pass
0,67 µg/m³
Kommentar: Sett till alla dygn på Hornsgatan och Torkel tillsammans är Grimm likvärdig TEOM
utan någon korrektion. Lägst osäkerhet fås om data korrigeras för lutning och skärning.
54
är en enhet vid Miljöförvaltningen i Stockholm som
•
•
•
•
utreder
mäter
beräknar
informerar
avseende kvalitet på utomhusluft. SLB-analys genomför även externa
uppdrag vad gäller luftkvalitet.
ISSN 1400-0806
SLB-analys
Miljöförvaltningen i Stockholm
Tekniska nämndhuset, Fleminggatan 4. Box 8136, 104 20 Stockholm
Tel 08-508 28 800, dir. SLB-analys 08-508 28 880
URL: http://www.slb.null
55