Brennisteinsmengun
Mælingar í tugi ára
Súr úrkoma
Mælingar á brennisteini eru hluti af hefðbundnum mælingum aðalefna í lofti og úrkomu. Styrkur brennisteins í andrúmslofti olli súrri úrkomu víða í Evrópu á síðustu öld en hefur verið í rénun. Engu að síður er vöktuninni haldið áfram í velflestum löndum. Brennisteinn umfram sjávarýringu er álitinn koma frá iðnaði.
Daglegum sýnum af úrkomu, andrúmslofti og svifryki hefur verið safnað á Írafossi í Grímsnesi síðan árið 1980 og þar áður á Rjúpnahæð frá 1972 í þeim tilgangi að vakta súra úrkomu. Sýnin eru greind með tilliti til brennisteins en einnig seltu og jarðalkalímálma svo að greina megi hlut sjávarýringar og áfoksefna af landi. Eftirfarandi er efnagreint:
- í úrkomu: styrkur SO4-S, NO3-N, Cl, Na, Mg, K, Ca í mg/l ásamt sýrustigi, leiðni og magni
- í svifryki: styrkur SO4-S, Cl, Na, Mg, K, Ca, Fe í µg/m3
- í andrúmslofti: styrkur SO2-S í µg/m3
Mánaðarsýni úr Reykjavík hafa verið greind á sama hátt frá 1982. Einnig eru til ýmsar eldri raðir mánaðarsýna, allt frá 1958.
Á Íslandi hafa mánaðarsýni sýrustig ómengaðrar úrkomu (pH 5,6 við 25°C) en daglegar mælingar sýna að meðaltali væga súrnun (pH 5,4) því þær eru næmar á einstaka daga með súrri úrkomu sem annars þynnist út í mánaðarsýnum.
Írafoss - bakgrunnsstöð inn til landsins
Sogsstöðvar í Grímsnesi eru með elstu vatnsaflsvirkjunum landsins. Ein þeirra er Írafoss frá 1953 sem er staðsett á vel grónu landssvæði. Hæð yfir sjávarmáli er 65 m, fjarlægð til sjávar er 26 km og fjarlægð til næsta þéttbýlis með yfir 1000 íbúa er um 15 km. Þarna er vakt alla daga ársins og þetta er tilvalin bakgrunnsstöð, vetur jafnt sem sumar.
Landsvirkjun hefur veitt þessum mælingum brautargengi með vinnuframlagi vélstjóra stöðvarinnar hvern einasta dag frá upphafi og á það jafnt við um helgidaga sem virka daga. Starfsmenn Veðurstofunnar sækja sýni austur í hverjum mánuði.
Eins og annarsstaðar í Evrópu hefur styrkur brennisteins lækkað jafnt og þétt síðan mælingar hófust. Styrkurinn er um 0.5 mg/l í úrkomu, um 0.1 µg/m3 í svifryki og um 0.07 µg/m3 í andrúmslofti. Niðurstöðurnar hafa verið gefnar út í röð greinargerða og sú nýjasta kom út árið 2008 (pdf 13,1 Mb).
Gögnin eru send í evrópskan gagnagrunn sem hýstur er hjá norsku loftrannsóknastofnuninni, NILU.
Forsaga mælinganna
Alþjóðlegt samstarf um loftmengunarrannsóknir
Upphafið má rekja til fyrsta nets stöðva sem mældu efnasamsetningu úrkomu í Skandinavíu en það var sett upp í Svíþjóð árið 1947. Á sjötta áratugnum var netið teygt til annarra Evrópulanda og nefndist þá The European Air Chemistry Network, EACN. Um eitthundrað stöðvar voru starfræktar og söfnuðu flestar bæði úrkomu og andrúmslofti einn mánuð í senn en yfirumsjón hafði Veðurfræðistofnun Stokkhólmsháskóla (MISU).
Upphaf slíkra athugana hérlendis má rekja til jarðeðlisfræðiársins 1958. Í byrjun þess árs hóf Veðurstofa Íslands, að frumkvæði prófessors C.G. Rossby í Svíþjóð, mánaðarlega sýnatöku úrkomu og andrúmslofts á Rjúpnahæð við Reykjavík og efnagreining fór fyrst fram á Konunglega landbúnaðarháskólanum í Uppsölum en síðan á MISU. Mánaðarleg söfnun var einnig að Vegatungu í Biskupstungum 1960 til 1973.
Eftir að EACN stöðvanetið hafði verið starfrækt í um það bil áratug kom í ljós að úrkoma á mörgum stöðvanna var að súrna smátt og smátt. Fyrsta greining gagnanna sýndi að ákveðið svæði í mið-Evrópu, þar sem úrkoman var súrust, stækkaði ár frá ári og grunur lék á að þetta tengdist súrnun áa og vatna í Skandinavíu þar sem fiskistofnar voru víða horfnir og skógar urðu fyrir skemmdum.
Þessar niðurstöður voru kynntar fyrir ákveðnum vinnuhópi innan Efnahags- og framfarastofnunarinnar, OECD, í febrúar 1969 en sá hópur hóf mengunarmælingar nokkrum árum fyrr. Stofnunin sem annaðist þetta hét réttu nafni OEEC, Organisation for European Economic Co-operation, en víkkaði starfsvið sitt og endurskilgreindi það í lok sjötta áratugarins og nefndist þá OECD.
Í framhaldi af umræðu innan OECD um norrænu mengunarmælingarnar var Nordforsk, samstarfsstofnun norrænu rannsóknarráðanna, falið að samræma viðbrögð Norðurlandanna við þessu vandamáli og var það að tilhlutan Rannsóknarráðs Íslands sem Veðurstofan hóf daglega sýnatöku á Rjúpnahæð í mars árið 1972. Nordforsk gerði tillögu sem leiddi til formlegrar áætlunar um athuganir á langtborinni loftmengun og var hún samþykkt innan OECD í apríl 1972. Sýni voru tekin daglega til að unnt væri, með veðurfræðilegum aðferðum, að rekja feril loftsins og sjá hvaðan mengunin væri komin hverju sinni. Mánaðarsýnin höfðu reynst gagnleg til að sýna fram á súrnun en þau gátu ekki gefið öruggar vísbendingar um uppruna mengunarinnar.
Sama ár markaði umhverfisráðstefna Sameinuðu þjóðanna í Stokkhólmi tímamót því þar voru mengun og náttúruvernd í fyrsta sinn rædd á fundi helstu ráðamanna heims og sú tilgáta að brennisteinn og önnur mengandi efni gætu flust þúsundir kílómetra áður en þau bærust til jarðar og yllu skaða; vandamálið væri því án landamæra og krefðist alþjóðlegrar samvinnu. Næstu fimm árin staðfestu margar rannsóknir þetta.
Áætlun OECD gekk undir nafninu LRTAP og var sniðin að tæknigetu viðkomandi ríkja. Hvert ríki var ábyrgt fyrir sinni söfnun og mælingum en sérstök miðstöð, CCU, var sett á laggirnar innan Norsku loftrannsóknastofnunarinnar, NILU, til samræmingar og úrvinnslu. Tíu ríki voru virkir þátttakendur: Austurríki, Bretland, Danmörk, Finnland, Frakkland, Holland, Noregur, Sviss, Svíþjóð og Vestur-Þýskaland. Að auki tók Kanada þátt sem athugandi og sérstakt samkomulag var gert við Ítalíu og Ísland um sýnasöfnun. Undirbúningsmælingar höfðu víða verið í gangi meðan á samningum stóð, svo að kerfisbundnar daglegar mælingar gátu hafist strax 1. júlí 1972.
Miklum upplýsingum um loftmengun var safnað næstu árin en "járntjaldið" setti starfseminni nokkrar skorður því að OECD var á þessum tíma fyrst og fremst samstarf vestrænna ríkja. Efnahagsnefnd Evrópu, ECE, er ein af stofnunum Sameinuðu þjóðanna og sérstaða hennar var lengi vel sú að vera samstarfsvettvangur milli ríkja í austur- og vestur Evrópu. Undir hennar verndarvæng var EMEP hleypt af stokkunum árið 1977 en það er samstarfsáætlun um eftirlit með og mat á tilfærslu loftmengunarefna langar leiðir í Evrópu.
Aðeins tveimur árum síðar var stigið stórt skref í átt til umhverfisverndar þegar bindandi alþjóðasamningur um loftmengun sem berst langar leiðir milli landa var gerður í Genf árið 1979. Samningsaðilar lögðu meðal annars áherslu á nauðsyn þess að framfylgja gildandi samstarfsáætlun um loftmengun, nánar tiltekið EMEP.
Við þetta létti ábyrgð OECD á framkvæmd mengunarmælinganna. Aðildarríki Genfarsamningsins voru 34 ásamt Evrópubandalaginu (EC); hann gekk í gildi árið 1983 og alls hafa tæplega fimmtíu ríki fullgilt hann nú rúmum tveimur áratugum síðar. Ísland var eitt af löndunum sem skrifaði undir samninginn strax í upphafi og fullgilti hann eftir fjögur ár. Árið 1979 var líka haldið fyrsta heimsþingið um loftslag en það hvatti eindregið til þess að reynt yrði að spá fyrir um og draga úr loftslagsbreytingum af mannavöldum.
Á vegum Sameinuðu þjóðanna starfaði á þessum árum alþjóðleg nefnd til að fjalla um leiðir og stefnumörkun í umhverfismálum og birti hún álitsgerð sína í ritinu Sameiginleg framtíð vor árið 1987 en rauði þráðurinn í því er hugtakið sjálfbær þróun eða að hagvexti séu settar þær skorður að ekki sé gengið á höfuðstól náttúrunnar. Þessi skýrsla, oft nefnd Brundtland skýrslan, hafði mikil áhrif og hefur víða sett svip sinn á stjórnmála- og efnahagsumræðu.
Ári síðar settu tvær af stofnunum Sameinuðu þjóðanna, Umhverfisstofnunin UNEP og Alþjóðaveðurfræðistofnunin WMO á laggirnar Milliríkjanefnd um loftslagsbreytingar (IPCC) og álit hennar varð til þess að annað heimsþingið um loftslag sem haldið var árið 1990 skoraði á þjóðirnar að gera samning um viðbrögð við loftslagsbreytingum. Rammasamningur Sameinuðu þjóðanna um loftslagsbreytingar (UNFCCC) var undirritaður af 156 ríkjum auk Evrópusambandsins (EU) árið 1992 í Ríó de Janeiro í Brasilíu og gekk í gildi eftir að 50 ríki, Ísland þar á meðal, höfðu staðfest hann tveimur árum síðar. Á þriðja fundi aðildarríkjanna í Kyoto í Japan árið 1997 var gerð bókun um bindandi mörk einstakra aðildarríkja á losun gróðurhúsalofttegunda. Veigamikill fundur aðildarríkjanna verður haldinn í Kaupmannahöfn í desember 2009.
EMEP samstarfsáætlunin
Svo vikið sé aftur að Genfarsamningnum þá var langtíma fjármögnun EMEP tryggð með bókun á fyrsta fundi aðildarríkjanna og gegnir sú samstarfsáætlun veigamiklu hlutverki í framkvæmd samningsins. EMEP aflar upplýsinga fyrir aðildarríkin um styrk og ákomu loftmengandi efna og um að hve miklu leyti þau berast langar leiðir. Starfsemi EMEP er þrenns konar: Að safna gögnum um losun loftmengandi efna, að safna niðurstöðum mælinga á úrkomu- og loftgæðum og að þróa líkön sem lýsa dreifingu og flutningi mengandi efna í lofthjúpnum. Mælingarnar sem Veðurstofan stendur fyrir falla að sjálfsögðu undir annan þáttinn og honum er stýrt af einni af þremur EMEP miðstöðvum, CCC. Hinar miðstöðvarnar eru MSC-W og MSC-E.
Veðurstofan hefur frá upphafi séð um að senda upplýsingar um dagleg loft- og úrkomusýni frá Íslandi í gagnagrunn EMEP. Norska loftrannsóknastofnunin, NILU, er einn aðalþátttakandinn í EMEP verkefninu og þangað eru gögnin send en hún hefur aðalbækistöðvar í Kjeller skammt fyrir norðan Osló og hýsir bæði gagnagrunninn og CCC miðstöðina. Veðurstofan sendi gögnin einnig lengi vel í grunninn BAPMoN á vegum WMO en um 1990 var sá grunnur sameinaður ósongagnagrunni stofnunarinnar og nefndur GAW og niðurstöður daglegra loft- og úrkomumælinga hafa ekki verið sendar í hann þó upplýsingar séu þar um söfnunina á Írafossi.
Mikilvægt er að EMEP söfnunarstöð sé dæmigerð fyrir stórt landssvæði með tilliti til loftgæða og úrkomu. Til að auka áreiðanleika og samræmi er mælt með einföldum, sterklegum og stöðluðum söfnunarbúnaði, einföldum söfnunaraðferðum og þátttöku hlutaðeigandi rannsóknastofa í stöðluðum samanburðarprófum frá EMEP á eins til tveggja ára fresti. Í handbók EMEP koma fram reglur og viðmið, bæði varðandi söfnun og efnagreiningar.
Veðurfræðingarnir Flosi Hrafn Sigurðsson og Hreinn Hjartarson sáu til þess að Ísland legði fram sinn skerf til þessara rannsókna. Torfi Karl Antonsson og Jóhanna M. Thorlacius sáu um úrvinnslu. Hjörleifur Jónsson sótti sýni fyrir Veðurstofuna um árabil og Hörður Þormar annaðist efnagreiningarnar í áraraðir. Nú er þessu sinnt af Eftirlits- og spásviði Veðurstofunnar og efnagreiningarnar eru gerðar á Nýsköpunarmiðstöð Íslands. Árni Sigurðsson, veðurfræðingur, sendir niðurstöðurnar. Mengunarmálin í heild heyra undir Úrvinnslu- og rannsóknasvið en framkvæmdastjóri þess er Jórunn Harðardóttir. Verkefnisstjóri umhverfisrannsókna er Gerður Stefánsdóttir.
