OR-20-93.pdf (1.198Mb)

(1)

DATO ISBN

JUNI 1993 82-425-0474-1

Luft- og nedbørkjemi i Vest- og Sør-Norge,

januar 1993

J.E. Hanssen og E. Joranger

(2)

Innhold

Side

1. Innledning 2

2. Datagrunnlag 2

3. Resultater 2

3.1 3.2.

3.3.

Værforhold 2

Luft 3

Nedbør 3

4. Konklusjon 4

5. Referanser 4

(3)

Luft- og nedbørkjemi i Vest- og Sør-Norge,

januar 1993

1.

Innledning

I januar 1993 (uke 2 og 3) har Statnett og andre kraftledningseiere opplevd en rekke utkoplinger i nettet pga. kortslutning til jord. De fleste tilfellene skyldes overslag over isolatorene. Dette kan skyldes forurensning og/eller salt på isolatorene. NILU har i denne forbindelse fått i oppdrag å bearbeide målte konsentrasjoner i luft og nedbør for Sør- og Vest-Norge for perioden 10.-25.

januar 1993.

2. Datagrunnlag

Vurderingen av forurensningsnivå er gjort på basis av kjemisk analyse av døgnlige nedbør- og luftprøver på Kårvatn og Haukeland på Vestlandet, Skreådalen og Birkenes på Sørlandet, samt Løken og Osen på Østlandet (figur 1).

I nedbøren analyseres hovedionene fra de vannløselige salter og syrer i luften, som er H+ (pH), sulfat (S042-), nitrat (N03-), ammonium (NH4+), natrium (Na+), klorid (Cr), magnesium (Mg2+), kalsium (Ca2+) og kalium (K+). Na+,

er

^og

Mg2+ og delvis S042-, Ca2+ og K+ i nedbøren stammer fra sjøsalter, mens hydrogenioner (H+), N03-, NH4+ og resten av S042- skyldes antropogene (menneskeskapte) utslipp. Resten av Ca2+ og K+ skyldes hovedsakelig jordstøv.

I døgnlige luftprøver fra alle de nevnte målestedene unntatt Haukeland og Løken, bestemmes middelkonsentrasjonene av S02, SQ42-, N02, sum (N03-+HN03), sum (NH4++NH3), samt sjøsaltkomponentene Na+, Mg2+,

er,

Ca2+ og K+.

Bidraget av sjøsalt-sulfat til luften er beregnet ved hjelp av målt innhold av natrium i luften.

Analysemetodene er beskrevet i rapporter til Statens Forurensningstilsyn (SFT, 1992).

3. Resultater

3.1 Værforhold

Sør- og Vest-Norge var i januar 1993 både nedbørrik og vindfull, og figur 2 viser at Vestlandet var særlig nedbørrik.

Vindretningen på Vestlandet var hovedsakelig fra sør til vest. Ytterøyane fyr i Sogn og Fjordane hadde gjennomgående sterk vind i hele januar med 17 mis (stiv

NILU OR 20/93

(4)

til sterk kuling) som midlere vindstyrke i januar. Høyeste døgnlige middelvind- styrke ble målt 4. januar med 27 mis (full storm) og 17. januar med 26 mis (figur 3).

På Lista fyr var middelvindstyrken 11 mis, og de høyeste døgnlige middelvindstyrker 19 mis (sterk kuling), 18 mis og 17 mis, ble målt henholdsvis 22., 14. og

18. januar (Det norske meteorologiske institutt, 1993).

3.2.Luft

Figur 4 viser de døgnlige middelkonsentrasjonene av total sulfat (SO4-S Tot) og antropogent (sjøsaltkorrigert) sulfat (SO4-S Ant) i luften på fire målesteder i Sør- Norge i januar 1993. Innholdet av SO4Tot var markert størst fra 1. til 6. januar, og antropogen tilførsel (SO4-S Ant) dominerte. Resten av måneden var det totale sulfatinnhold i luften lavere i hele Sør-Norge, men sjøsalt-sulfat utgjorde en større andel. Av figur 5 framgår det at innholdet av Na i luft var høyt på Sør-Vestlandet (Skreådalen) og Sørlandet (Birkenes), mens det nord for Stad (Kårvatn) og på Østlandet (Osen) ble målt lavt sjøsalt-innhold i luften i hele januar.

3.3.Nedbør

Det er antatt at utkoplingene i kraftoverføringsnettet skyldes økt ledningsevne i isbelegg avsatt på isolatorene på grunn av langtransporterte antropogene forurensninger og/eller sjøsalt.

Isbelegget avsettes ved nedbør og avsetning av skydråper. Skydråpene dannes ved kondensasjon av vanndamp på hygroskopiske eller vannløselige partikler. Kon- densasjonskjernene består som oftest av (NH4)2SO4, mens vanligvis bare en liten del består av sjøsalter. Dannelsen av sjøsalter øker ved høye vindstyrker. Ved moderate vindstyrker er dannelsen knyttet til dråper som dannes når luftbobler brister på overflaten. Ved storm rives dråper løs fra bølgekammene. Slike partikler har relativt stor avsetningshastighet, og konsentrasjonene avtar derfor sterkt med avstanden fra kysten. Hovedmengden av sjøsaltpartiklene vil i slike tilfeller ligge i størrelsesintervallet 5-20 µm. A vsetningsmekanismene er sedimentasjon, impaksjon med ruhetselementer som vegetasjon o.l., og utfelling ved nedbør. På grunn av partikkelstørrelsen vil sjøsaltpartiklene også rives med av fallende regndråper, slik at nedbør er en effektiv utfellingsmekanisme. Økende vindstyrker fører også til en større vertikalutveksling, slik at sjøsaltpartiklene kan transporteres i høyere luftlag. Under forhold med meget store vindstyrker, vil høye sjøsaltkonsentrasjoner således kunne opptre i høyder over 1000 m.

Figurene 6-11 viser beregnet ledningsevne, samt %-vis bidrag til ledningsevnen fra forskjellige grupper ioner i nedbøren på 6 målesteder i Sør-Norge. Den beregnede ledningsevne kommer fram ved å multiplisere konsentrasjonen (på ekvivalent-basis) av de forskjellige ionene i nedbøren med deres ekvivalentledningsevne. For Ht-ioner er ekviv./1 satt lik 10 -pH.

Det er antatt at all Na", c1- og Mg²+ kommer fra sjøsalt. I tillegg er sjøsalt-bidraget fra SO4 2-, Ca²+ og K+ lagt til. Disse er regnet ut ved hjelp av kjente forhold mellom Na+ og disse ionene i sjøvann. Ledningsevnebidraget fra det resterende

NILU OR 20/93

(5)

(ikke marine) SO42- er sammen med bidraget fra H+, NO3- og NH4+ antatt å ha antropogen opprinnelse og er i figurene benevnt SUM Ant. Bidraget fra det resterende (ikke-marint) Ca²+ og K+ er slått sammen til en felles gruppe.

Figurene 6-9, som representerer Vestlandet og Sørlandet, viser at i perioden 5.-25. januar var sjøsalter den helt dominerende bidragsyter til ledningsevnen i nedbøren især på Haukeland og Skreådalen. Den 17. januar 1993 hadde høyeste ioneinnhold på Vestlandet og Sørlandet, og den største totale ledningsevnen ble målt i nedbørprøven fra Skreådalen, som ligger 465 m.o.h. og er 70 km fra kysten.

Dette samsvarer godt med at i samme periode var det vind av storm styrke langs hele Vestlandskysten, og det ble observert "svært hav" (bølgehøyde 6-9 m) både på Lista fyr i Vest-Agder og på Ytterøyane fyr i Sogn og Fjordane.

Hoveddelen av lufttransporterte ioner på Vestlandet i denne uværsperioden må derfor i hovedsak tilskrives sjøsaltavsetning, og forurensning av forbrennings- produkter fra antropogene utslipp har bidratt lite.

På Østlandet (figur 10 og figur 11) var også sjøsaltbidragene betydelige, men mindre enn de antropogene bidrag.

4. Konklusjon

Målte konsentrasjoner i luft og nedbør i januar 1993 i Sør-Norge viser at:

1. Luftens innhold av langtransportert, antropogent svovel var lavt i hele Sør- Norge fra 6. januar og ut måneden.

2. Den totale ledningsevnen i nedbør målt på Vestlandet og Sørlandet i perioden 5.-25. januar 1993 var gjennomgående meget høy, med maksimum 17. januar, og sjøsalter var den dominerende bidragsyter til ledningsevnen.

5. Referanser

Det norske meteorologiske institutt ( 1993) Klimatologisk månedsoversikt for januar 1993. Oslo (ISSN 0333-1288).

SFf (1992) Overvåking av langtransportert forurenset luft og nedbør. Årsrapport 1991. Oslo (Statlig program for foruresningsovervåking. Rapp. 506/92).

NJLU OR 20/93

(6)

Figurtekster:

Figur 1: Norske bakgrunnsstasjoner, 1992.

Figur 2: Målte degnlige nedbørmengder i Sør-Norge, januar 1993.

Figur 3: Yttereyane fyr: Observerte middelvindstyrker over JO min. kl. 01, 07, 13 og 19 i januar 1993.

Figur 4: Målte degnlige middelkonsentrasjoner av S02 og SO42- i Sør-Norge, januar 1993.

Figur 5: Innholdet av natrium i luft i Sør-Norge, januar 1993.

Figur 6: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Kårvatn.

Nederst: Prosentvise bidrag fra forskjellige ionegrupper ( se tekst).

Figur 7: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Haukeland.

Nederst: Prosentvise bidrag fra forskjellige ionegrupper ( se tekst).

Figur 8: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Skreådalen.

Figur 9: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Birkenes.

Figur 10: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Løken.

Figur 11: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Osen.

NILU OR 20/93

(7)

Norske

bakgrunnstasjoner

1992

Kårvatn

@ Program for overvåking av langtransportert forurenset luft og nedbør

2

014 Q) 130

3 9

8(§8 ⁰

17 4 5

Skreådalen Birkenes

0

Overvåkingsprogram for skogskader og andre programmer

N

,i\

I

0 200 km

Figur 1: Norske bakgrunnsstasjoner, 1992.

(8)

IKARVATN NEDBØRMENGDE

mm 70

60 50

40 30 20 10

0 ^L.A..^__..._Aa.J..______._.._..,_..__..__.l.alll.J.__

JAN. 19931

6 11 16 21 26 31

!HAUKELAND NEDBØRMENGDE JAN. 19931

mm 70

ro

50

40 30 20

l~ ^L.L_^....._ ...i ... llLaA.&.ll ... 1.I....__. ---

6 11 16 21 26 31

lsKREÅDALEN NEDBØRMENGDE JAN. 19931

mm 70

60 50

40 30 20 10

0 L.____,.._...._..._,..._.._____, ... ..._...__ _ _.11-

6 11 16 21 26 31

!BIRKENES NEDBØRMENGDE

mm 70

ro

50

40 30

20 10

0

~----L..A ...

^LAAJ._.^.......__.__..._

6 11

JAN. 19931

16 21 26 31

LØKEN NEDBØRMENGDE

mm 70

60 50

40 30

JAN. 19931

mm 70

ro

50

40 30

OSEN NEDBØRMENGDE JAN. 19931

10

0 L_____Jllh...a ... _.__..._ _ ___..__...___. __ .._

6 11 16 21 26 31

10

0 .____..._____._...___..___...__..___ __.__ _ _..._

6 11 16 21 26 31

Figur 2: Målte degnlige nedbørmengde ri Sør-Norge, januar 1993.

(9)

Vindstyrker Ytterøyane fyr

35 -r---~

30

25

20

15

10

. 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111 rn 111 111111 rn m ^{11 111111}

■

^Kl.OJ

0 Kl. 07

■

^{Kl. 13}

■

^Kl.19

Jan-93

Figur 3: Ytteroyane fyr: Observerte middelvindstyrker over 10 min. kl. OJ, 07, 13 og 19 i januar 1993.

(10)

IKÅRVATN LUFT JAN.

931

4

SO4-STot.

e

³

...

· · · • • · · SO4-S Ant.

Cl)

..:, 2 0 Cl)

g> l

0

'°

^N

'°

^N ^C"')

jsKREÅDALEN LUFT JAN.

931

4

C")

E ³ _SO4-STot_.

...

Cl)

..:, 2

· · · · - · · SO4-S Ant.

0 Cl)

g> l

0

'° '°

^N

'°

^N ^C"')

IBIRKENES LUFT JAN.

931

4

C") 3.5 E 3

SO4-S Tot.

~ 2.5 _I

~ 2 · · · · · - · SO4-S Ant.

Cl') 1.5

0) 1

:::,

0.5

0 ^,.... .,. ...

'° '°

^N

'°

^N ^C"')

JosEN LUFT JAN.

931

4

SO4-S Tot . . - ,. ,. ,. ...

~

'° '°

^N ^N

'°

^C"')

Figur 4: Målte degnlige middelkonsentrasjoner av S02 og S042- i Sør-Norge, januar 1993.

(11)

' '

... _. _{. .} . . .

-0

C N

(l)

C 0 .,,

... "O ^(l) 0 -0 ^C C

~ ~ ^(l) ^(l)

-0 ~ ~ .,,

~ en co 0

, ,

... .

,

. . . . . _. . . . .

'

' '

I

\

'

^\

'

\

,q- ("')

£W/DN 6n

0

(12)

120

100

80

E 0 a:

C '- _Cl)

::,

40

20

0

I

1

IKÅRVATN NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEON.EVNE!

JBore doger med full onolysel

.I I ^I.II I

6 11 16 21 26 31

KÅRVATN NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG Til LEDNINGSEVNE

100%

80%

60%

::

I

40%

20%

I

D

^{Rest Co,K} ill SUM Sjø

OJ

SUM Ant.

U7o

6 11 16 21 26 31

Figur 6: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Kårvatn.

Nederst: Prosentvise bidrag fra forskjellige tonegrupper ( se tekst).

(13)

600

50J

400 E

~ 300

Cl)

:,

200

100

0

I

1

!HAUKELAND NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEDN.EVNEI

!sore dager med full analyse!

1111 I ■ I.I I.I .• ^I

6 11 16 21 26 31

HAUKELAND NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG TIL LEDNINGSEVNE

100%

80% I

60%

40%

I I

Ii

20% I

I

D

^{Rest Ca,K} ill ^{SUM Sjø}

[ill ^{SUM Ant.}

U%

6 11 16 21 26 31

Figur 7: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Haukeland.

(14)

600

500

400

E

~ 300

Cl) ::,

200

100

0 1

jsKREÅDALEN NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEON.EVNE!

!Bare dager med full analyse!

l.111.1

⁶ ¹¹

11 I

¹⁶

-

²¹

-··

²⁶

^I

³¹

SKREÅDALEN NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG TIL LEDNINGSEVNE

100%

80%

60%

D

RestCa,K

1111 SUM Sjø

0 SUM Ant.

40% ,

::- ,·

20%

>

Fl'

i

U%

1 6 11 16 21 26 31

Figur 8: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Skreådalen.

(15)

250

200

150 E

~ Cl)

:::,

100

50

0

!BIRKENES NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEON.EVNE!

I I •

6 11 ¹⁶ 21 26 31

BIRKENES NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG Til LEDNINGSEVNE

100% ~, ~

D

^{Rest Ca,K}

80% 1111 ^{SUM Sjø}

□

^{SUM Ant}^.

60% ^..

.'., 40%

, ..

;\ :

... .•.

' ·'·

20%

I

i

.,. ,,,

U%

l 6 11 16 21 26 31

Figur 9: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Birkenes.

(16)

120

100

80 E

~ tlJ

en _::,

40

20

0

!LØKEN NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEON.EVNE!

I ^■

6 11 16 21 26 31

!LØKEN NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG TIL LEDNINGSEVNE!

lOO°lo

- - ^- -, ^D

^{Rest Ca,K}

Iii ^{SUM Sjø}

80o/o

□

^{SUM Ant}^.

..

60°1o - 1.

I-. Ii

I I

40"k - 1·•· ..

1••··

1. 1·

••. k

. . .: I\ ^{. .}

20% ^t·••: ^I·.

+

^I·•

·, .

)

U7o

1 6 11 16 21 26 31

Figur 10: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Løken.

(17)

so

40

30

20

10

0

josEN NEDBØR JAN. 1993 TOT. BER. LEDN.EVNEI

!Bare dager m~d full analyse!

I ^I

6 11 16 21 26 31

losEN NEDBØR JAN.1993. %-BIDRAG TIL LEDNINGSEVNE!

100% ~ - ^~-

-

^~ ^~ ^{~ ~}

I ^D

_Ill_{SUM Sjø}^{Rest Ca,K}

80% ^....

"'· L

ii

⁰^{SUM Ant.}

....

< '

^..

60%

.

^.

··: ...

"

. ...

> .

i

40% .. ^•·

i ··•·

•-·

-

...

_I<

:;. ·•·

••

i

^..

} · ..

20% .

... _{1- ••}

uv1o

1 6 11 16 21 26 31

Figur 11: Øverst: Totalt beregnet ledningsevne i nedbørprøver samlet i januar 1993 på Osen.

(18)

Norsk institutt for luftforskning (NILU) Norwegian Institute for Air Research Postboks 64, N-2001 Lillestrøm

RAPPORTIYPE OPPDRAGSRAPPORT

RAPPORT NR. OR 20/93 ISBN-82-425-0474-1

DATO

I I !,b ^-C, ^j

ANSV. SIGN. ANT. SIDER

16

PRIS NOK30,- TITTEL Luft- og nedbørkjemi i

Vest- og Sør-Norge.januar 1993

I

PROSJEKTLEDER

Einar J oranger

NILU PROSJEKT NR.

0-1650 FORFATTE R(E)

J.E. Hanssen og E. Joranger

TILGJENGELIGHET * A

OPPDRAGSGIVERS REF.

93/10057 OPPDRAGSGIVER

Statnett v/Svein Fikke Husebybakken 28B 0379 OSLO STIKKORD

Luftkvalitet Vind Sjøsalt

REFERAT

I januar 1993, uke 2 og 3, forekom en rekke utkoplinger i det elektriske kraftoverføringsnettet i Sør- og Vest- Norge pga. kortslutning til jord. Dette kan skyldes overslag over isolatorer pga. salt og/eller antropogene forurensninger på isolatorene. Været var nedbørrikt og vindfullt i januar. Målingene viser at sjøsalter var den dominerende bidragsyter til den høye totale ledningsevnen i nedbørvannet i Vest-Norge i perioden 5.-25. januar 1993.

TITLE Air and precipitation chemistry in Western- and Southern Norway, January 1993

ABSTRACT

Tn Tnnnnr, 1 QQ".l ,uool, 'J nnrl ".l -, nnmhor r.f fl<>Qh~uorc ~n l-fV t r-o rt c r'rt •,cc;~n J;noc nro ~ •~• in .'sr.nthorn_ ,:,nrl

Western Norway. The flashovers may be due to sea salt nuclei or anthropogeneous pollutants. The weather was stormy and rich in precipitation. The measurements show that the sea salts were the dominating contributors to the high total conductivity in the precipitation in Western Norway during the period 5-25 January 1993.

* Kategorier: A B C

Åpen - kan bestilles fra NILU Begrenset distribusjon Kan ikke utleveres

OR-20-93.pdf (1.198Mb)

Luft- og nedbørkjemi i Vest- og Sør-Norge,

januar 1993

Innhold

Luft- og nedbørkjemi i Vest- og Sør-Norge,

januar 1993

Innledning

2. Datagrunnlag

er

er,

3. Resultater

4. Konklusjon

5. Referanser

Figurtekster:

Norske

bakgrunnstasjoner

1992

Kårvatn

8(§8 0

Skreådalen Birkenes

0

N

ro

ro

~----L..A ...

ro

. 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111 rn 111 111111 rn m 11 111111

■

■

■

931

e

'°

'°

931

'° '°

'°

931

'° '°

'°

931

'° '°

'°

... . . . . . .

... .

. . . . . . . . . .

'

'

I

.I I I.II I

D

OJ

I

1111 I ■ I.I I.I .• I

D

l.111.1

11 I

-

-··

I

D

I I •

D

□

I

I

I ■

- - - -, D

□

I I

+

so

I I

-

I D

ii

< '

.

"

i

8(§8 ⁰

. 11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111 111111 rn 111 111111 rn m ^{11 111111}

... _. _{. .} . . .

. . . . . _. . . . .

.I I ^I.II I

1111 I ■ I.I I.I .• ^I

^I

I ^■

- - ^- -, ^D

I ^I

I ^D

I I !,b ^-C, ^j