Effectiviteit van mechanische ventilatie met filtertoepassing in woningen langs de snelweg auteurs: Saskia van der Zee Marieke Dijkema Jaap Visser datum: 5 september 2012 met medewerking van: Henke Groenwold Peter Koopman Peter Wallast Pavlos Panteliadis Harald Helmink Ben Kool
Inhoudsopgave Samenvatting 1 1. Inleiding 3 1.1 Achtergrond 3 1.2 Doelstelling 3 2. Methoden 4 2.1 Studie-opzet 4 2.2 Ventilatiesysteem en woningkenmerken 5 2.3 Meetmethoden 7 2.4 Data-analyse 7 3. Resultaten en interpretatie 8 3.1 Klimaat en gebruiksvriendelijkheid filtersysteem 8 3.2 PM10 metingen 9 3.3 PM2,5 metingen 12 3.4 Roetmetingen 15 3.5 Effectiviteit van het filtersysteem 18 4. Conclusies 20 Referenties 21
SAMENVATTING Toepassing van mechanische ventilatiesystemen met filtertoepassing in woningen langs drukke (snel)wegen zou een effectieve manier kunnen zijn om de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging binnenshuis te verlagen. Hierbij wordt de buitenlucht actief aangezogen en over een fijnmazig filter geleid, dat in de lucht zwevende fijn stofdeeltjes afvangt. Uit eerder door de GGD Amsterdam uitgevoerd onderzoek in een leegstaande woning langs een drukke weg is een dergelijk systeem effectief gebleken. Het is echter nog niet onderzocht in hoeverre deze systemen ook in de praktijk toepasbaar zijn. Dan spelen immers ook andere factoren een rol, zoals het geluid van het systeem. Ook zal in bewoonde woningen altijd een deel van de buitenlucht via natuurlijke ventilatie de woning binnenkomen (bijvoorbeeld door het openen van deuren bij het binnenkomen). Het doel van dit onderzoek is om na te gaan of : 1) de filtersystemen ook in bewoonde woningen zorgen voor een relevante verlaging van verkeersgerelateerde luchtverontreiniging binnenshuis en 2) de filtersystemen in de praktijk toepasbaar zijn zonder daarbij hinderlijk te zijn voor bewoners. Het onderzoek is gefinancierd door het R&D fonds van de GGD Amsterdam. Het onderzoek is uitgevoerd in de periode december 2010 tot mei 2011 in 3 woningen in de Max Havelaarflat. De Max Havelaarflat staat pal langs de A10-West. Voor de flat bevindt zich het bij de GGD Amsterdam in beheer zijnde vaste meetstation A10-West (Einsteinweg). In elke woning zijn, voorafgaand aan de meetperiode, Sonair F+systemen voorzien van F9 filters aangebracht in de volledig geisoleerde- gevel aan snelwegzijde. In elke woning is gedurende 8 opeenvolgende weken de luchtkwaliteit gemeten. De meetperiode werd opgedeeld in vier meetperioden van 2 weken, waarbij het F9 filter afwisselend wel en niet in het (continu in werking zijnde) ventilatiesysteem aanwezig was. In de woning is de PM10 en PM2,5 concentratie gemeten. Daarnaast is de zwarting van het PM2,5 stof bepaald. Dit is een maat voor de concentratie van het gezondheidsrelevante roet. Het CO 2 gehalte en klimaatparameters in de woning werden continu gemeten. De ervaringen van de bewoners met betrekking tot het ventilatiesysteem (geluidhinder, tocht) en ventilatie (aanwezigheid, toepassing van natuurlijke ventilatie) werden geregistreerd in een dagboekje. De gebruikerservaringen met het Sonair F+ systeem waren positief. Er werd geen geluidhinder of tocht ervaren door de bewoners. Ook de ventilatie, gemeten aan de hand van het CO 2 gehalte in de woning, was ruim voldoende, evenals temperatuur en luchtvochtigheid. Als eerste stap in de analyse is de verhouding tussen in de binnenlucht en in de buitenlucht gemeten op het meetstation A10-West voor de flat concentratie berekend voor de meetdagen met en zonder filter in het ventilatiesysteem. De gemiddelde en mediane binnen/buiten ratio was voor elke component (PM10, PM2,5 en roet) en in elke woning lager in de 2x2 meetweken met filter, dan in de meetweken zonder filter. Zonder F9 filter in het ventilatiesysteem was de binnen/buiten ratio voor PM10, PM2,5 en roet, gemiddeld over de 3 woningen: 0,76 (PM10), 0,62 (PM2,5) en 0,72 (roet). Met 1
F9 filter in het systeem was de binnen-buiten ratio gemiddeld: 0,65 (PM10), 0,47 (P0M2,5) en 0,55 (roet). Vervolgens is de invloed van het filtersysteem gekwantificeerd door middel van lineaire regressieanalyse, waarbij de binnenluchtconcentratie de afhankelijke variabele was en de binnenluchtconcentratie en de aanwezigheid van het filter (ja/nee) de onafhankelijke variabelen. Toepassing van het F9 filter leidde, gecorrigeerd voor de buitenluchtconcentratie tot een significante afname van de PM10 concentratie in de binnenlucht met gemiddeld 3,4 µg/m 3 (95% btbhi: 1,9-4,8 µg/m 3 ). Dit komt overeen met een procentuele afname van gemiddeld 15% (95% btbhi: 8-21%). De afname in PM2,5 concentratie bedraagt gemiddeld 2,8 µg/m 3 (95% btbhi: 1,4-4,2 µg/m 3 ), hetgeen overeenkomt met een procentuele afname van 20% (95% btbhi: 10-29%). Toepassing van het F9 filter leidde ook tot een significante afname in de concentratie van het gezondheidsschadelijke roet binnenshuis. De afname in roetconcentratie bedraagt gemiddeld 18% (95% btbhi: 10-26%). Toepassing van de onderzochte ventilatiesystemen met F9 filter in woningen langs de snelweg kan de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging van de bewoners dus verlagen. Op deze manier kunnen de systemen, mits juist toegepast en mits de filters regelmatig worden vervangen, een bijdrage leveren aan het beperken van gezondheidseffecten langs drukke wegen. De afname in PM10 en PM2,5 concentratie van, gemiddeld, respectievelijk 3,4 en 2,8 µg/m 3 is een goed resultaat. Tegelijkertijd is de reductie in de concentratie van het gezondheiddschadelijke roet met 20% weliswaar winst, maar de roetuitstoot op de snelweg is nog steeds bepalend voor de concentraties binnenshuis. Metingen uit het Luchtmeetnet van de GGD laten zien dat de roetconcentratie in de buitenlucht langs de A10-West 4x zo hoog is als in het Vondelpark. De afname van 20% binnenhuis die de filtersystemen bereiken wegen hier niet tegen op, met andere woorden: het roetgehalte in een woning met filtersysteem langs de snelweg, is nog altijd fors hoger dan het roetgehalte in een woning in een rustige straat. Afstand houden tot de (snel)weg heeft dus altijd de voorkeur. Niettemin kan toepassing van filtersystemen de luchtkwaliteit in bestaande woningen langs drukke wegen, mits juist toegepast, verbeteren. 2
1. INLEIDING 1.1 Achtergrond Wetenschappelijk onderzoek heeft aangetoond dat langdurige blootstelling aan luchtverontreiniging van het verkeer nabij drukke wegen nadelig is voor de gezondheid, vooral voor: kinderen, ouderen en mensen met al bestaande luchtwegklachten en hart- en vaataandoeningen. Gezondheidseffecten die kunnen optreden zijn: levensduurverkorting, longfunctiedaling en verergering en vaker voorkomen van hart- en vaatziekten en luchtwegaandoeningen In Amsterdam woont ca 12% van de bevolking langs een drukke weg. Hoewel de gemeente Amsterdam hard werkt aan verbetering van de kwaliteit van de buitenlucht is de lucht in Amsterdam, met name langs drukke wegen en nabij van snelwegen, nog lang niet schoon te noemen. Toepassing van mechanische ventilatie met filtersystemen zou een effectieve manier kunnen zijn om de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging in woningen langs drukke wegen te verlagen. Metingen van de afdeling Luchtkwaliteit van de GGD Amsterdam, in opdracht van de provincie Noord-Brabant in 2008, hebben aangetoond dat toepassing van een filtersysteem goed werkt om de concentratie fijn stof (PM10 en PM2,5) en roet terug te dringen in een leegstaande woning langs een drukke weg. Onderzoek van onze afdeling op een (in gebruik zijnde) basisschool nabij de A10-West heeft aangetoond dat dergelijke filtersystemen de concentratie PM2,5 in de klas verlagen, maar niet het roetgehalte. Er is tot dusverre niet goed onderzocht in hoeverre filtersystemen in woningen in de praktijk effectief en toepasbaar zijn. Dan spelen ook andere factoren een rol, zoals het geluid van het systeem, en ook zal een deel van de buitenlucht via natuurlijk ventilatie de woning binnenkomen (bijvoorbeeld door het openen van deuren bij het binnenkomen). Ook (inter)nationaal is er weinig wetenschappelijk onderzoek gepubliceerd over de effectiviteit van filtersystemen in bewoonde woningen (Jamriska, Morawska et al., 2003; Stranger, Potgieter-Vermaak et al., 2008). Dit onderzoek is gefinancierd door het Research en Development fonds van de GGD Amsterdam. 1.2 Doelstelling Het doel van dit onderzoek is om na te gaan 1) of de filtersystemen ook in bewoonde woningen zorgen voor een relevante verlaging van verkeersgerelateerde luchtverontreiniging binnenshuis en 2) of de filtersystemen in de praktijk toepasbaar zijn zonder daarbij hinderlijk te zijn voor de bewoners. 3
2. METHODEN 2.1 Studie-opzet Het onderzoek is uitgevoerd in 3 woningen gelegen in de pal langs de A10-West gelegen Max Havelaarflat. Pal voor deze flat bevindt zich een vast meetstation van de GGD Amsterdam. De (koop)flats waren al voorzien van verouderde- ventilatiesystemen met filtertoepassing. In de geselecteerde woningen zijn deze systemen vervangen door nieuwe ventilatiesystemen met F9+ filters. Om te kunnen beoordelen of het F9+ filter de binnenluchtkwaliteit verbetert, zijn in elke woning metingen uitgevoerd met en zonder het filter in het systeem. Dit was niet van invloed op de werking van het ventilatiesysteem zelf; die was gedurende de hele meetperiode in bedrijf. In elke woning is gedurende 8 opeenvolgende weken de luchtkwaliteit gemeten in het aan de snelweg grenzende woonvertrek. De metingen zijn uitgevoerd in vier 2-weekse perioden, waarbij om en om het filter wel en niet in het systeem aanwezig was. Er zijn metingen uitgevoerd van PM10 (continu), PM2.5 en roet (24-uursgemiddelden). Deze componenten worden eveneens gemeten op het voor de flat gelegen GGD meetstation A10- West. De luchtkwaliteit in de binnenlucht wordt sterk beïnvloed door de kwaliteit van de buitenlucht. De binnenshuis gemeten concentraties zijn daarom steeds afgezet tegen de in de buitenlucht gemeten concentraties. Daarnaast zijn continu het CO 2 gehalte en klimaatparameters in de woning gemeten. Daarnaast werd aan het begin van elke 2-weekse meetperiode zowel in de woonkamer als op het balkon dat aan de snelwegzijde lag, het aantal ultrafijne stofdeeltjes gemeten (continu, gedurende ca 6 uur). De bewoners hebben gedurende 8 weken een dagboekje ingevuld met informatie over mogelijke bronnen in huis, en over geluidshinder en tocht. Het onderzoek is uitgevoerd in de periode 9 december 2010 26 mei 2011. Tabel 1 geeft een overzicht van de 2-weekse meetperioden. 4
Tabel 1. Overzicht meetperioden Woning Met / zonder filter Van Tot 1 Zonder 10-12-2010 21-12-2010 1 Met 22-12-2010 3-1-2011 1 Zonder 4-1-2011 17-1-2011 1 Met 18-1-2011 31-1-2011 2 Zonder 31-1-2011 14-2-2011 2 Met 14-2-2011 28-2-2011 2 Zonder 28-2-2011 14-3-2011 2 Met 14-3-2011 28-3-2011 3 Zonder 28-3-2011 8-4-2011 3 Met 11-4-2011 27-4-2011 3 Zonder 27-4-2011 11-5-2011 3 Met 11-5-2011 25-5-2011 2.2 Ventilatiesysteem en woningkenmerken De woningen in de Max Havelaarflats zijn koopwoningen die in 2005 al zijn voorzien van (inmiddels verouderde) ventilatiesystemen met filtertoepassing. In elke woning zijn toen, in het kader van een geluidsisolatieproject, twee units aangebracht in de aan de snelweg grenzende woonkamer. In de hoekwoningen zijn 3 units aangebracht. Daarnaast is de gevel aan snelwegzijde (en op de hoeken) zeer goed geïsoleerd. De ramen aan snelwegzijde en de deur naar het balkon kunnen open, maar dat gebeurt niet vaak vanwege geluidshinder. Wanneer ramen en deuren aan de snelwegzijde gesloten zijn is het verkeer op de snelweg niet of nauwelijks hoorbaar. De achterzijde van de flats is niet geisoleerd. Deze is voorzien van ventilatieroosters, ramen en klapraampjes en enkel glas. Er is geen centrale mechanische afzuiging aanwezig in de flats, de lucht wordt dus op natuurlijke wijze afgevoerd. De woningen zijn geselecteerd op basis van bereidheid van de bewoners om mee te werken aan het onderzoek, en op de afwezigheid van bronnen van luchtverontreiniging in de binnenlucht (niet-rokers, niet koken op gas, geen afvoerloze verbrandingstoestellen, geen huisdieren). Voor aanvang van het onderzoek zijn de woningen voorzien van zogeheten Sonair F+ units van de fa Innosource. Deze systemen zijn uitgerust met fijnmazige F9 filters. De Sonair unit is een decentrale luchttoevoer die permanent en gecontroleerd buitenlucht toevoert. Via een ventilator wordt door een geveldoorvoer buitenlucht aangezogen en over het F9 filter geleid. De ventilator bevindt zich in een geluidsabsorberend compartiment. Zie figuur 1. 5
De Sonair F+ units zijn door de GGD Amsterdam aangeschaft en betaald, de bewoners mochten de systemen na afloop van het onderzoek behouden. De nieuwe Sonair units zijn voor aanvang van het onderzoek geïnstalleerd door de leverancier. Het F9 filter op eenvoudige wijze in en uit het systeem te halen). Figuur 1. Principe van de Sonair F+ ventilatiesystemen (links), in gevel aangebracht systeem in een van de 3 woningen (rechts). De luchttoevoer kan door middel van druktoetsen worden gereguleerd en varieert van 19 m 3 /h tot 179 m 3 /h. Na installatie werden beide systemen op de middelste stand ingesteld (26 m 3 /h). De totale luchttoevoer in de woonkamer (2 units) was dus ca 52 m 3 /h; het volume van de woonkamer was ca 62 m 3. De bewoners werd gevraagd om de systemen op deze stand te laten staan, maar konden de luchttoevoer desgewenst reguleren. Dit kon dan worden genoteerd in het dagboekje. In de praktijk is dat slechts enkele malen gedurende een beperkt aantal uren gebeurd. Tabel 2 geeft de kenmerken van de 3 woningen waarin het onderzoek is uitgevoerd. De geselecteerde woningen zijn gelegen op respectievelijk de 4 e, 2 e en 6 e verdieping. Alle luchtmetingen zijn uitgevoerd in de woonkamer. In woning 1 en 2 is de woonkamer gelegen aan de volledig geisoleerde voorgevel aan de snelwegzijde van de flat. De 3 e woning, gelegen op de hoek van de Max Havelaarflat is iets anders ingedeeld dan de beide andere flats. De woonkamer in woning 3 is gesitueerd aan de eveneens volledig geisoleerde - zijgevel van de flat. Aan de voorgevel in woning 3 bevindt zich een slaapkamer waar een 3 e unit aanwezig was. 6
Tabel 2. Kenmerken woningen Woning Verdieping Bewoond door: Type woning Aantal Sonair F+units 1 4 e 2 volwassenen Tussenwoning 2 (woonkamer) 2 2 e 2 volwassenen en Tussenwoning 2 (woonkamer) 1 baby 3 6 e 3 volwassenen Hoekwoning 3 (2 in woonkamer, 1 in slaapkamer) 2.2 Meetmethoden PM10 is continu gemeten met TEOM-50 C. De concentr aties (uurgemiddelden) zijn gecorrigeerd met een factor 1,3 om te corrigeren voor onderschatting van het aandeel vluchtige componenten (Roemer en van Wijnen, 2001). PM2,5 is gemeten op 37 mm kwartsfilters (Whatman QMA, 37 mm) met low volume samplers (Klein Filter Geräte) volgens NEN EN 14907. De KFG was voorzien van een filtercassette voor maximaal 14 filters. De filters werden automatisch gewisseld om 0:00. Aan het begin van elke 2-weekse meetperiode werden de filters in de cassette gewisseld, en werd de flow gecontroleerd. Het roetgehalte in het PM2,5 stof is bepaald door de zwarting (reflectie) van de PM2,5 filters te meten volgens de methodiek zoals ontwikkeld door het IRAS (Hoek et al., 2002). Uit de reflectie is de absorptiecoefficient berekend (in 10-5 /m). De absorptiecoefficient correleert hoog met metingen van elementair koolstof (EC) en is een goede maat voor het gezondheidsrelevante roet. Deeltjesaantallen werden gemeten met draagbare Condensation Particle Counters (CPC model 3007, TSI, MN, USA). Deze CPC gebruikt 1-propanol als condensatievloeistof en telt deeltjes met een diameter vanaf 0,01 µm tot >1 µm. De meetwaarden werden per minuut geregistreerd en opgelagen in het intern geheugen. De CPC werkt op batterijen en kan gedurende ca 6 uur betrouwbare meetwaarden produceren; na die tijd begint de 1-propanol als gevolg van verdamping op te raken. CO 2, temperatuur en relatieve luchtvochtigheid is continu gemeten in de binnenlucht in 5 minuut interval, met een Q-Track 8551, TSI. 2.3 Data-analyse De effectiviteit van de filtersystemen is gekwantificeerd op basis van de relatie tussen binnenen buitenluchtconcentratie. Dit is gedaan op basis van de verhouding tussen de op elke dag (uur) gemeten concentratie in de binnenlucht en de buitenlucht (Indoor/Outdoor ratio ofwel I/O-ratio). Daarnaast is de invloed van de buitenluchtconcentratie op de 7
binnenluchtconcentratie onderzocht met multipele regressie-analyse. Daarbij was de binnenluchtconcentratie de afhankelijke variabele en de gelijktijdig gemeten buitenluchtconcentratie en de aanwezigheid van het F9 filter (ja/nee) de onafhankelijke variabele. Alle analyses zijn uitgevoerd met SAS versie 9.2. 3. RESULTATEN EN INTERPRETATIE 3.1 Klimaat en gebruiksvriendelijkheid van het systeem De deelnemers aan het onderzoek hebben gedurende 8 weken een dagboekje bijgehouden waarin het optreden van geluidhinder en hinder als gevolg van toch werd geregistreerd. De bewoners konden de geluidhinder indelen als negatief (hinder), neutraal, en positief (geen hinder). De bewoners van de 1 e en 2e woning hebben in het geheel geen hinder ervaren van het Sonair systeem. Daarbij moet worden opgetekend dat de Sonair systemen bij hen alleen in de woonkamer aanwezig waren. Wel werd enkele malen geluidhinder gerapporteerd van de pompen van de GGD, die (ook) buiten op het balkon aan de achterzijde waren opgesteld. De bewoners van de 3 e woning, gelegen op de hoek hebben wel enkele malen geluidhinder van het Sonair systeem gerapporteerd. Hier waren 3 systemen aanwezig waarvan 1 in de slaapkamer. Het is begrijpelijk dat het Sonair systeem in de slaapkamer eerder tot geluidhinder leidt. Toch is ook in deze woning het overgrote deel de geluidhinder als neutraal aangemerkt. Tochtklachten werden niet gerapporteerd, behalve in woning 3 tijdens de meetweken dat het F9 filter uit het systeem verwijderd was, voor wat betreft de unit in de slaapkamer. Tabel 3 geeft de verdeling van de CO 2 concentraties zoals gemeten in de woonkamer, continu, in 5-minuutsintervallen. De CO 2 concentratie is een maat voor de ventilatie Perioden met en zonder filter zijn samengenomen omdat aanwezigheid van het filter niet van invloed was op het CO 2 gehalte. De ventilatie, gebaseerd op gemiddelde en percentielen van het CO 2 gehalte, kan als goed worden beoordeeld. 8
Tabel 3. Verdeling van 5-minuutsgemiddelde CO 2 concentraties in ppm in de 3 woningen. Woning 1 Woning2 Woning3 Gemiddelde (range) 633 (361-1443) 621 (366-829) 582 (276-1899) 50-percentiel 620 592 541 95-percentiel 883 943 958 Percentage van de 11,2% 11,8% 12,3% tijd > 800 ppm Percentage van de tijd > 1200 ppm 0,03% 0,8% 0,9% Tabel 4 geeft de gemiddelde en range van de in de 3 woningen gemeten temperatuur en relatieve luchtvochtigheid. Tabel 4. Verdeling van temperatuur (in C) en relat ieve luchtvochtigheid (in %) in de 3 woningen. Woning Filter Temperatuur RH (range) (range) 1 Nee 17,7 (14,7-20,6) 37 (25-54) Ja 17,6 (14,0-20,8) 39 (29-54) 2 Nee 21,8 (16,7-24,5) 33 (14-43) Ja 21,6 (17\6,8-34 (22-48) 24,8) 3 Nee 20,5 (16,7-27,7) 51 (25-71) ja 23,3 (17,9-29,3) 41 (27-64) De relatieve luchtvochtigheid bevindt zich in de aanbevolen range tussen de 30-70%. De gemiddelde temperatuur verschilt per woning, onder als gevolg van persoonlijke voorkeur en de mate van aanwezigheid in de woning. In woning 3 was de buitentemperatuur in de laatste meetweken van het onderzoek (mei) hoog, hetgeen van invloed was op de gemiddelde temperatuur in de woonkamer. 3.2 PM10 metingen Tabel 5 geeft een samenvatting van de uurgemiddelde PM10 concentraties zoals die tijdens de meetperioden met en zonder filter in het ventilatiesysteem in de binnen- en buitenlucht zijn gemeten. 9
Tabel 5. Gemiddelde, range en 50-percentiel van uurgemiddelde PM10 concentraties (µg/m 3 ) in binnen- en buitenlucht tijdens meetperioden met en zonder filter in het ventilatieysteem; en gemiddelde (met s.e.) en 50-percentiel van de uurgemiddelde ratio binnen/buiten (I/O ratio). PM10 binnen PM10 buiten I/O ratio Woning Filter N Gem (max) P50 Gem (max) P50 Gem (s.e.) P50 1 t/m 3 Nee 1880 22,5 (2-378) 16,4 31,5 (4-117) 27,3 0,76 (0,02) 0,61 1 t/m 3 Ja 1910 20,7 (1-377) 15,8 34,9 (3-378) 30,4 0,65 (0,02 0,49 1 Nee 589 17,7(2-378) 13,7 24,1 (4-72) 23,0 0,78 (0,04) 0,59 1 ja 635 18,8 (2-377) 11,6 28,8 (6-378) 25,5 0,68 (0,04) 0,49 2 Nee 651 29,5 (2-187) 22,6 38,5 (10-117) 31,2 0,81 (0,03) 0,69 2 Ja 592 26,0 (3-272) 21,7 38,8 (7-138) 35,0 0,74 (0,03) 0,56 3 nee 640 19,9 (2-376) 16,3 31,0 (8-81) 28,9 0,69 (0,03) 0,54 3 Ja 683 17,8 (1-202) 14,8 37,1 (3-103) 34,1 0,53 (0,02) 0,39 Tabel 5 laat zien dat gemiddeld over de hele meetperiode, de PM10 concentratie in de binnenlucht lager is dan de concentratie in de buitenlucht. Tegelijkertijd worden binnenshuis beduidend hogere piekconcentraties gemeten, dit heeft te maken met stpf opwervelende activiteiten binnenshuis, bijvoorbeeld stofzuigen. De maximale uurgemiddelde concentratie van 378 µg/m 3 buiten werd gemeten tijdens de jaarwisseling, in het eerste uur van 2011. Uit tabel 5 blijkt ook dat in alle 3 de woningen de verhouding binnen/buiten lager is bij aanwezigheid van het F9 filter. Gemiddeld over de hele onderzoeksperiode is de I/O ratio in de meetwerken zonder F9 filter 0,76 (95% btbhi: 0,72-0,80), in de meetweken met filter 0,65 (95% btbhi: 0,61-0,69). Figuur 2 toont de relatie tussen binnen- en buitenluchtconcentratie PM10 tijdens de meetweken zonder en met F9 filter. De helling van de regressievergelijking geeft de infiltratiecoefficient. Wanneer er geen filter in het ventilatiesysteem zit, bedraagt de infiltratiecoefficient 0,53. Dat betekent dat bij verhoging van de buitenluchtconcentratie met 1 microgram/m 3 PM10, de binnenluchtconcentratie met 0,53 microgram/m 3 toeneemt. Met F9 filter is er nog steeds sprake van een duidelijke, maar wel kleinere invloed van de buitenluchtop de binnenluchtconcentratie. De infiltratiecoefficient is dan afgenomen tot 0,36. 10
Zonder filter, alle woningen 400 350 y = 0,5328x + 5,7677 R 2 = 0,1449 300 PM10 binnen 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 PM10 buiten Met filter, alle woningen 400 350 y = 0,3619x + 8,0363 R 2 = 0,094 300 PM10 binnen 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 PM10 buiten Figuur 2. PM10 concentraties (uurgemiddelden, in µg/m 3 ) in binnen-en buitenlucht tijdens de meetweken zonder F9 filter in het ventilatiesysteem (boven) en met F9 filter in het ventilatiesysteem (onder). 11
3.3 PM2,5 metingen Tabel 6 geeft een samenvatting van de etmaalgemiddelde PM2,5 concentraties zoals die tijdens de meetperioden met en zonder filter in het ventilatiesysteem in de binnen- en buitenlucht zijn gemeten. Tabel 6 laat zien dat in elke woning de gemiddelde PM2.5 concentratie in de binnenlucht lager is dan de concentratie in de buitenlucht. De hoogste daggemiddelde concentraties worden in de buitenlucht gemeten. Dit in tegenstelling tot PM10, waar de hoogste concentraties in de woning worden gemeten. Activiteiten in de woning zoals stofzuigen leiden tot opwervelend stof dat zich vooral in de grovere fractie (tussen 2,5 en 10 µm) van het fijn stof bevindt. Overigens worden voor PM2,5 ook lagere piekconcentraties gemeten omdat deze component op daggemiddelde basis is gemeten en PM10 op uurgemiddelde basis. Uit tabel 6 blijkt dat in alle 3 de woningen de verhouding van de concentratie binnen/buiten voor PM2,5, net als voor PM10, lager is bij aanwezigheid van het F9 filter. Gemiddeld over de hele onderzoeksperiode is de I/O ratio in de meetweken zonder F9 filter 0,62 (95% btbhi: 056-0,68), in de meetweken met filter 0,47 (95% btbhi: 0,43-0,51). 12
Tabel 6. Gemiddelde, range en 50-percentiel van 24 uursgemiddelde PM2.5 concentraties (µg/m 3 ) in binnen- en buitenlucht tijdens meetperioden met en zonder filter in het ventilatieysteem; en gemiddelde (met s.e.) en 50-percentiel van de 24-uursgemiddelde ratio binnen/buiten (I/O ratio). PM2.5 binnen PM2.5 buiten I/O ratio Woning Filter N Gem (max) P50 Gem (max) P50 Gem (s.e.) P50 1 t/m 3 Nee 70 13,2 (4-50) 11,6 23,7 (8-88) 18,2 0,62 (0,03) 0,56 1 t/m 3 Ja 70 12,4 (5-32) 10,0 28,9 (6-70) 26,7 0,47 (0,02) 0,45 1 Nee 22 11,2 (6-18) 11,3 19,5 (8-45) 16,2 0,65 (0,04) 0,62 1 ja 24 11,9 (5-32) 9,8 24,4 (6-70) 18,0 0,55 (0,04) 0,53 2 Nee 26 17,6 (6-50) 12,5 31,1 (8-88) 20,0 0,64 (0,05) 0,59 2 Ja 26 14,6 (7-27) 13,1 35,1 (11-57) 31,0 0,43 (0,02) 0,42 3 nee 22 10,0 (4-17) 8,2 19,2 (8-41) 14,6 0,57 (0,05) 0,52 3 Ja 20 10,1 (5-27) 8,3 26,3 (8-48) 25,7 0,42 (0,03) 0,44 Figuur 3 geeft de relatie tussen PM2.5 buiten- en binnenluchtconcentratie in de meetperioden met en zonder filter in het ventilatiesysteem. Evenals voor PM10 neemt de infiltratiecoefficient (de helling) duidelijk af wanneer het F9 filter in het systeem aanwezig is. Ook de sterkte van de associatie tussen concentatie in binnen- en buitenlucht, gemeten als R 2 is lager bij aanwezigheid van het filter. 13
Zonder filter, alle woningen, PM2.5 60 50 y = 0,4455x + 2,6161 R 2 = 0,7985 PM2.5 binnen (ug/m3) 40 30 20 10 0 0 20 40 60 80 100 PM2.5 buiten (ug/m3) Met filter, alle woningen, PM2.5 60 PM2.5 binnen (ug/m3) 50 40 30 20 y = 0,3202x + 3,1209 R 2 = 0,5783 10 0 0 20 40 60 80 100 PM2.5 buiten (ug/m3) Figuur 3. PM2,5 concentraties (uurgemiddelden, in µg/m 3 ) in binnen-en buitenlucht tijdens de meetweken zonder F9 filter in het ventilatiesysteem (boven) en met F9 filter in het ventilatiesysteem (onder). 14
3.4 Roet metingen Van alle PM2,5 filters is de zwarting bepaald als maat voor het gehalte elementair koolstof (roet). Figuur 4 geeft de relatie tussen de PM2,5 concentratie en het roetgehalte in de binnen- en buitenlucht. Figuur 4 laat zien dat de correlatie tussen PM2,5 en roet, gebaseerd op de R 2 van het model in de binnen- en buitenlucht ongeveer even groot is, ondanks het feit dat de range in PM2,5 concentratie in de buitenlucht een stuk hoger is. Relatie PM2,5 en roet, buiten, hele periode 3,50 3,00 reflectiecoefficient *10(-5) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 y = 0,021x + 1,2639 R 2 = 0,3243 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PM2,5 Relatie PM2,5 en roet, binnen, alle woningen 3,50 3,00 y = 0,0345x + 0,6648 R 2 = 0,3334 reflectiecoefficient *10(-5) 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PM2,5 Figuur 4. Relatie tussen PM2,5 concentratie en roetgehalte (gemeten als absorptie van het PM2,5 filter) in de buitenlucht (boven) en de binnenlucht. 15
Tabel 7 geeft een samenvatting de etmaalgemiddelde roetconcentraties zoals die tijdens de meetperioden met en zonder filter in het ventilatiesysteem in de binnen- en buitenlucht zijn gemeten. Tabel 7 laat zien dat in elke woning de roetconcentratie in de binnenlucht gemiddeld lager is dan de concentratie in de buitenlucht. In alle 3 de woningen is de verhouding van de concentratie binnen/buiten voor roet, net als voor PM2,5 en PM10, lager is bij aanwezigheid van het F9 filter. Gemiddeld over de hele onderzoeksperiode is de I/O ratio in de meetweken zonder F9 filter 0,74 (95% btbhi: 0,64-0,84), in de meetweken met filter 0,56 (95% btbhi: 0,52-0,60). Tabel 7. Gemiddelde, range en 50-percentiel van 24 uursgemiddelde roetgehalte (absorptie x 10-5 m -1 ) in binnen- en buitenlucht tijdens meetperioden met en zonder filter in het ventilatieysteem; en gemiddelde (met s.e.) en 50-percentiel van de 24-uursgemiddelde ratio binnen/buiten (I/O ratio). Reflectie binnen Reflectie buiten I/O ratio Woning Filter N Gem (max) P50 Gem (max) P50 Gem (s.e.) P50 1 t/m 3 Nee 69 1,14 (0,32-2,07) 1,09 1,65 (0,33-2,84) 1,57 0,74 (0,05) 0,71 1 t/m 3 Ja 69 1,11 (0,60-2,25) 1,01 1,98 (0,80-3,22) 1,98 0,56 (0,02) 0,54 1 Nee 22 1,26 (0,54-1,93) 1,21 1,79 (0,75-2,84) 1,84 0,70 (0,01) 0,71 1 ja 23 1,15 (0,56-2,25) 1,08 1,94 (0,80-3,22) 1,83 0,59 (0,04) 0,59 2 Nee 26 1,26 (0,33-2,07) 1,32 1,58 (0,33-2,70) 1,55 0,93 ),12) 0,77 2 Ja 26 1,24 (0,55-1,88) 1,31 2,07 (1,45-2,75) 2,11 0,59 (0,02) 0,62 3 nee 21 0,87 (0,32-1,58) 0,90 1,59 (0,87-2,56) 1,49 0,55 (0,04) 0,56 3 Ja 20 0,90 (0,50-1,31 0,86 1,92 (0,94-2,69) 1,98 0,48 (0,02) 0,47 Figuur 4 geeft de relatie tussen de concentratie roet in de buiten- en binnenlucht in de meetperioden met en zonder filter in het ventilatiesysteem. De associatie is, evenals voor PM10 en PM2,5, minder sterk wanneer het F9 filter in bedrijf is (R 2 neemt af van 0,67 naar 0,53). Net als voor PM10 en PM2,5 is er echter, ook met filter, nog steeds een duidelijke invloed van de buitenlucht- op de binnenluchtconcentratie. 16
Zonder filter, alle woningen, roet 3,50 3,00 2,50 y = 0,5856x + 0,1715 R 2 = 0,6167 binnen 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 buiten 3,50 Met filter, alle woningen, roet 3,00 2,50 y = 0,5738x - 0,0284 R 2 = 0,5281 binnen 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 buiten 17
3.5 Effectiviteit van het filtersysteem Tabel 8 geeft de resultaten van de regressie-analyse: Concentratie binnen = b 0 + b 1 *(concentratie buiten)+ b 2 *filter aanwezig (ja/nee) voor de componenten PM10, PM25 en roet (reflectie). Ook wordt het 95% betrouwbaarheidinterval van de regressiecoefficienten gegeven, deze zijn berekend op basis van de bij de regressiecoefficient behorende standaarderror (2*s.e.). Tabel 8. Invloed van buitenluchtconcentratie en aanwezigheid van het filter (als dummy variabele) op de concentratie in de binnenlucht. Regressiecoefficienten met 95% betrouwbaarheidsinterval in µg/m 3 voor PM10 en PM2,5 en aborptie *10-5 m -1 Intercept Buitenluchtconcentratie Filter (ja/nee) Binnenluchtconcentratie: PM10 8,8 (7,2-10,4)** 0,44 (0,40-0,48))** -3,4 (-4,8 tot -1,9)** PM2,5 4,0 (2,6-5,4)** 0,39 (0,35-0,43)** -2,8 (-4,2 tot -1,4)** Roet 0,18 (0,02-0,34)** 0,58 (0,50-0,66))** -0,22 (-0,32 tot -0,12)** ** p<0,001 De effectiviteit van het filtersysteem om luchtverontreiniging buiten de woning te houden kan uit deze regressiecoefficienten worden berekend. Bijvoorbeeld, de vergelijking die de relatie tussen PM10 buiten en PM10 binnen beschrijft, luidt: PM10 concentratie binnen = 8,8 + 0,44*(PM10 concentratie buiten) -3,4*(filter aanwezig) Bij een gemiddelde PM10 concentratie in de buitenlucht van 33,2 µg/m 3 is de PM10 concentratie wanneer er geen filter aanwezig is (filter aanwezig=0): 8,8 + 0,44*33,2=23,4 µg/m 3. Met filter in het systeem (filter aanwezig=1) is deze concentratie 3,4 µg/m 3 lager, wat overeenkom met een procentuele afname van 15%. Op dezelfde manier is het 95% betrouwbaarheidsinterval te berekenen: een afname van 4,8 µg/m 3 komt overeen met 21% en een afname van 1,4 µg/m 3 met een procentuele afname van 8%. Op dezelfde manier kan de effectiviteit van het filter om PM2,5 en roet buiten de woning te houden worden berekend. De effectiviteit wordt, uitgedrukt per component, samengevat in tabel 9. 18
Tabel 9. Effectiviteit van het Sonair F+ systeem per component (uitgedrukt als procentuele afname met 95% betrouwbaarheid) Afname in binnenluchtconcentratie PM10 15% (8 tot 21%) PM2,5 20% (10 tot 29%) Roet 18% (10 tot 26%) Toepassing van de onderzochte ventilatiesystemen met F9 filter in woningen langs de snelweg kan de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging van de bewoners dus verlagen. Op deze manier kunnen de systemen, mits juist toegepast en mits de filters regelmatig worden vervangen, een bijdrage leveren aan het beperken van gezondheidseffecten langs drukke wegen In eerder onderzoek van de GGD Amsterdam in een leegstaande woning langs een drukke weg (Helmink, 2008) werd bij toepassing van een ventilatiesysteem met filter een afname in de PM10, PM2,5 en roetconcentratie bereikt van meer dan 80%. In dat onderzoek waren systemen van een andere producent getest (Storckair), maar het systeem was gebaseerd op hetzelfde principe, met mechanische afvoer en uitsluitend natuurlijke afvoer, en hetzelfde type filter (F9). In dit onderzoek, in bewoonde woningen, is de effectiviteit een stuk lager, omdat daar een (beduiden) groter deel van de toegevoerde lucht via natuurlijke ventilatie wordt aangevoerd. In dit onderzoek is gekozen voor een relatief eenvoudig, en relatief goedkoop (ca 1000 euro per unit) systeem dat lucht alleen mechanisch aanvoert. De onderzochte woningen waren (evenals overigens de eerder onderzochte leegstaande woning) alleen aan de wegzijde volledig geisoleerd. Wellicht zal in een volledig geisoleerde woning, waar bovendien de lucht mechanisch toe en afgevoerd wordt, een hogere effectiviteit kunnen worden bereikt. Dat heeft echter als belangrijk nadeel (afgezien van de kosten) dat bewoners niet meer zelf kunnen ventileren, hetgeen door bewoners als een belangrijk nadeel wordt ervaren. De in dit onderzoek gemeten afname in PM10 en PM2,5 concentratie in de woning van, gemiddeld, respectievelijk 3,4 en 2,8 µg/m 3 is een goed resultaat. Tegelijkertijd is de reductie in de concentratie van het gezondheiddschadelijke roet met 18% weliswaar winst, maar de roetuitstoot op de snelweg is nog steeds bepalend voor de concentraties binnenshuis. Metingen uit het Luchtmeetnet van de GGD laten zien dat de roetconcentratie in de buitenlucht langs de A10-West 4x zo hoog is als op achtergrondlocaties, zoals bijvoorbeeld op meetstation Vondelpark. De afname van 18% binnenhuis die de filtersystemen bereiken wegen hier niet tegen op, met andere woorden: het roetgehalte in een woning met filtersysteem langs de snelweg, is nog altijd fors hoger dan het roetgehalte in een woning in een rustige straat. Afstand houden tot de (snel)weg heeft dus altijd de voorkeur. Niettemin kan toepassing van filtersystemen de luchtkwaliteit in bestaande woningen langs drukke wegen, mits juist toegepast, verbeteren. 19
Conclusies Toepassing van een ventilatiesysteem met F9 filter in bewoonde woningen langs de A10- West heeft geleid tot een significante afname van de PM10 concentratie in de binnenlucht met gemiddeld 3,4 µg/m 3 (95% btbhi: 1,9-4,8 µg/m 3 ). Dit komt overeen met een procentuele afname van gemiddeld 15% (95% btbhi: 8-21%). Voor PM2,5 werd eveneens een significante afname gevonden van gemiddeld 2,8 µg/m 3 (95% btbhi: 1,4-4,2 µg/m 3 ), hetgeen overeenkomt met een procentuele afname van 20% (95% btbhi: 10-29%). Toepassing van het F9 filter leidde ook tot een significante afname in de concentratie van het gezondheidsschadelijke roet binnenshuis. De afname in roetconcentratie bedraagt gemiddeld 18% (95% btbhi: 10-26%). Toepassing van de onderzochte ventilatiesystemen met F9 filter in woningen langs de snelweg kan de blootstelling aan verkeersgerelateerde luchtverontreiniging van de bewoners dus verlagen. Op deze manier kunnen de systemen, mits juist toegepast en mits de filters regelmatig worden vervangen, een bijdrage leveren aan het beperken van gezondheidseffecten langs drukke wegen. De afname in PM10 en PM2,5 concentratie van, gemiddeld, respectievelijk 3,4 en 2,8 µg/m 3 is een goed resultaat. Tegelijkertijd is de reductie in de concentratie van het gezondheiddschadelijke roet met 20% weliswaar winst, maar de roetuitstoot op de snelweg is nog steeds bepalend voor de concentraties binnenshuis. Metingen uit het Luchtmeetnet van de GGD laten zien dat de roetconcentratie in de buitenlucht langs de A10-West 4x zo hoog is als in het Vondelpark. De afname van 18% binnenhuis die de filtersystemen bereiken wegen hier niet tegen op, met andere woorden: het roetgehalte in een woning met filtersysteem langs de snelweg, is nog altijd fors hoger dan het roetgehalte in een woning in een rustige straat. Afstand houden tot de (snel)weg heeft dus altijd de voorkeur. Niettemin kan toepassing van filtersystemen de luchtkwaliteit in bestaande woningen langs drukke wegen, mits juist toegepast, verbeteren. 20
Referenties Dijkema M, R van Strien, R. Jonker, S. van der Zee. Effectiviteot van mechanische ventilatie met filtertoepassing in een klaslokaal. GGD Amsterdam, juni 2009. Hoek G, Meliefste K, Cyrys, J., de Hartog JJ, et al. Spatial variablity of fine particle concentrations in three European areas. Atmospheric Environment 2002;36:4077-4088. Roemer W.H., van Wijnen J.H. Differences among Black Smoke, PM10 and PM1 levels at urban measurement sites. Environmental Health Perspectives 2001;109:151-154. Helmink, H. Validatiemetingen PM10 en PM2,5 in een woning aan de Ringbaan Oost te Tilburg. GGD/LO 08-1147, november 2008. 21