Nieuwe luchtkwaliteit EU normen in de maak

waltert · 11 mei 2023 om 15:02

In april is er een interessant rapport van het RIVM verschenen,“Gevolgen van de voorgestelde
Europese luchtkwaliteitsrichtlijn voor Nederland”, zie :https://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/2023-0167.pdf

Ik raad eenieder aan om dit document op het gemak te bestuderen, een uitwisseling van ideeen in deze forumthread is welkom !

Het concept van de Europese richtlijnen zelf, waarin diverse detail(en tamelijk lijvige) documenten staan:

De versie datum van deze documenten is 26 oktober 2022.

Verder op internet gevonden:

Een citaat uit deze laatste link:

Stakeholders have had mixed reactions to the proposal. NGOs call for full alignment with the WHO guidelines by 2030 at the latest, and for penalties in case the 2030 deadline is missed. Industry representatives insist on the need to meet current standards first, before aiming for higher ones. In Parliament, the Committee on the Environment, Public Health and Food Safety (ENVI), responsible for the file, aims to adopt its legislative report before the end of June 2023. First edition. The ‘EU Legislation in Progress’ briefings are updated at key stages throughout the legislative procedure.

Er is in het RIVM rapport veel aandacht voor meten:

Er komen extra stations in stedelijk gebied bij
Meetstations moeten aan strenge ijkingseisen vodoen
Vooruitlopend op de richtlijn start het RIVM dit jaar met de ontwikkeling van een UFP-meetnet.

Hieronder enige letterlijke citaten met alinea nummers uit het RIVM rapport in * italic* (met mijn commentaar in het bolt eronder)

*De voorgestelde luchtkwaliteitseisen gaan minder ver dan de WHO advieswaarden. Als ze worden gehaald, dan zou de Nederlandsebevolking wel aan veel minder vervuilende stoffen worden blootgesteld.*Dit is beter voor de gezondheid, vooral voor mensen met aandoeningen aan luchtwegen zoals astma en COPD. Het RIVM heeft voor het ministerie van Infrastructuur en Waterstaat (IenW) berekend of de nieuwe grenswaarden haalbaar zijn.
Uit deze berekeningen blijkt dat in 98 procent van Nederland de nieuwenormen voor de luchtkwaliteit in 2030 met bestaande beleidsmaatregelen kunnen worden gehaald. Op enkele plaatsen (deIJmond, Schiphol en de Maasvlakte) zouden extra maatregelen nodig zijn. *
Over deze maatregelen spreekt de Nederlandse regering al om de klimaatdoelen voor 2030 te kunnen halen.

8.1 Wanneer de grenswaarden verlaagd worden, zullen ook nieuwe kwaliteitseisen aan de metingen worden gesteld. Bij lagere concentratieszal de onzekerheid (als procentuele afwijking) toenemen. De Commissieheeft in de voorstellen de technische haalbaarheid meegenomen en een
toelaatbare onzekerheidsmarge geïntroduceerd die relevant is bij lageconcentraties. Het gaat om +/- 6 µg/m3 voor het jaargemiddelde vanNO2 en +/- 3 µg/m3 voor PM2,5. Metingen binnen deze marges lijk thaalbaar met de huidige in Nederland gebruikte apparatuur.

Een PM2.5 onzekerheid 3 µg/m3 voor een gemiddeld jaarcijfer van officiele meetstations, wat betekent dat voor de onzekerheid in een daggemiddelde,
die zal dan wel groter zijn en hoe verhoudt zich dit tot de dagoverschrijdings normen ?
Is de schatting van 3 µg/m3 experimenteel bepaald door meerdere stations naast elkaar te zetten ?

8.3
Het is aan te bevelen de huidige meetstrategie nog eens onder de loep te nemen.
Staan de huidige meetstations op plekken die representatief zijn voor de gemiddelde bevolkingsblootstelling in die gebieden waar de hoogste
concentraties worden verwacht?

Komt hier de toegevoegde waarde van Samenmeten om de hoek kijken? Waar zijn de grootste correcties op de luchtmeetnet kaarten +RIO tgv citizenscience sensors

waltert · 24 mei 2023 om 18:33

De nieuwste WHO PM2.5 advieswaardes zijn een stuk strenger dan voorgestelde nieuwe EU norm.
De WHO gaat voor een PM2.5 een max jaargemiddelde van 5 ug/m3; het EU voorstel is 10 ug/m3.

Een nieuwe randvoorwaarde tov de oude normen, is het max aantal dagen dat de gemiddelde concentratie hoog mag zijn.
Daarin liggen WHO en EUvoorstel verder uit elkaar dan in het max jaargemiddelde.
Waar de WHO maximaal 4 dagen per jaar een daggemiddelde van 15 ug/m3 als bovengrenslimiet stelt, doet de EU een max daggemiddelde van 25 ug/m3 als bovengrens voor 18 dagen per jaar.

Een poging om te voorspellen, op basis van meetresultaten uit het verleden, of we, de EUvoorstel normen volgend, bij een PM2.5 jaargemiddelde van 10 ug/m3, ook voldoen aan het maximum aantal overschrijdingen van PM2.5 daggemiddeldes, staat in een opmerkelijke grafiek, Figuur 5 uit het RIVM rapport.
Voor alle NL stations is het aantal dagovertredingen (EU voorstelnorm) uitgezet tegen de gemiddelde jaarwaarde, voor het jaar 2021.

Op basis van de steekproef van een enkel jaar, is de voorlopige conclusie in het rapport, met de nodige slagen om de arm( als het net zo gaat als in 2021, geen klimaatverandering), dat we voor PM2.5, bij een jaargemiddelda van 10 ug/m3, met tussen de 8 en 14 overschrijdingen onder de max 18 jaarlijks overschrijdingen blijven.
Dat jaargemiddelde van 10 ug/m3 lijkt op de meeste (niet alle) RIVMmeetlocaties wel haalbaar.

De in het rapport geponeerde stelling dat er wellicht een lineair verband bestaat tussen jaargemiddeldes en aantal dagoverschrijdingen per jaar, lijkt me een interessante, maar ik ben op basis van de gepubliceerde data nog niet overtuigd.

Ik zal op deze plek pogen in de nabije toekomst zelf pogen antwoorden te geven op de volgende vragen:

vergelijk het eu voorstel voor dagmaxima ipv alleen met 2021 data ook met andere jaren tusse 2015 en 2022
a) wat betekent dat voor de spreiding rond 10 ug/m3
b) zien we nog steeds een lineair verband ?
hoe zien de historische getallen eruit als we deze tegen de WHO adviezen houden
citaat "Voor PM2,5 waren er drie stations met te veel overschrijdingen ", in het rapport staat niet welke; eens kijken welke stations wij vinden in 2021

Mochten iemand andere vraagsuggesties hebben, laat het op dit forum in deze thread weten !

Alle data zijn openbaar (https://iq.luchtmeetnet.nl/open_api/measurements) , dus we kunnen zelf ophalen en gaan narekenen

Wat niet openbaar is is welke methodes gehanteerd worden bij de berekeningen.

Een vraag die bij mij opkomt is bv: Welke stations en meetwaardes nemen we mee ?
Nemen we alle data as is, of doen we actief aan dataopschoning:

concentratie waardes die <0 zijn, gooien we weg en nemen we in vervolgberekeningen niet mee ?
alleen stations die per jaar voldoende betrouwbare daggemiddeldes leveren
-per dag zijn er 24 uursmetingen ; een betrouwbaar daggemiddelde als er tenminste 20 dagmetingen zijn ?
-hoeveel betrouwbare daggemiddeldes per jaar moet je hebben om tot een betrouwbaar overschrijdings getal te komen ?
alleen stations die een betrouwbaar jaargemiddelde leveren
-per dag zijn er 24 uursmetingen dwz 24 x 365 =8760 jaarwaardes ; betrouwbaar jaargemiddelde als daarvan 95% daadwerkelijk in de database aanwezig is ?

Het zou in het kader van de transparantie mooi zijn als behalve de ruwe data zelf, ook de data evtschoningsalgoritmes en berekeningen expliciet (in appendix of link), standaard in rapporten gedocumenteerd zouden worden.

Afijn, genoeg uitdagingen om verder te puzzelen.

(Wordt vervolgd)

FransK · 25 mei 2023 om 14:18

Het elimineren van outliers (bijv meetpunten met waardes kleiner dan 0) lijkt me alleen mogelijk als we inderdaad weten dat het echt outliers zijn. Daarvoor moeten we weten wat de meetmethode is.
Om één mogelijke meetmethode bij de hoorns te pakken: we voeren de vervulde lucht door een filter, de filter wordt voor en na de vervuiling geanalizeerd door de absorptie van beta straling te meten. Absorptie is afhankelijk van de elektronendichtheid in het materiaal, en daardoor is het indicatief voor de massa van de vervuiling (en voor de massa van het filter). De vervuiling kan dan worden afgeleid door de metingen op het filter na en voor de blootstelling aan vervuiling af te trekken.
De fout in dit soort verschilmeting is gelijk aan de convolutie van de fouten van de twee onderliggende metingen. Omdat een onderliggende meting zowel te veel als te weinig absorptie te zien kan geven (natuurlijke fluctuatie) is het dus zeer wel mogelijk dat het verschil van de twee metingen negatief is.
Zonder de exacte aard van de meting te kennen zou ik dus zeker de waarden kleiner dan 0 van de metingen meenemen in het berekenen van een gemiddelde.
Er zijn wellicht andere factoren die zorgen dat zo’n verschilmeting een waarde kleiner dan 0 oplevert. In dat geval zou ik meer denken aan een fout die kan optreden omdat de meetomstandigheden bij de individuele metingen niet exact hetzelfde zijn (filtertje niet op dezelfde plaats belicht, stretch of krimp van het filter na de vervuiling). Dit soort factoren leveren gedurende een jaar een ander soort foutengedrag op.

FransK · 25 mei 2023 om 14:40

Ten aanzien van de totale fout in een jaargemiddelde van 3 mmgr / m3 en de vraag wat dan de fout in het daggemiddelde zou zijn. Als je ervan uitgaat dat de enige fout in een dagmeting een random fout is en dat het jaargemiddelde een gemiddelde is van alle daggemiddelden, dan moet de daggemiddelde fout walgelijk groot zijn. Als die fout werkelijk random is, dan is de fout in een uurgemiddelde helemaal onvoorspelbaar.
Rest - we kijken naar een systematische fout, die niet bij de standaard kalibratie procedure van NL stations volledig wordt geëlimineerd. Het lijkt me inderdaad moeilijk om het nulpunt van de metingen te bepalen. Vergelijkingsmateriaal van helemaal schone lucht is wel te organiseren, maar te zorgen dat meetomstandigheden van een vervuild sample en een niet vervuild sample exact hetzelfde zijn lijkt me al wat moeilijker. En die randvoorwaarde (gelijke meetomstandigheden) moet voor elke uurmeting gelden.
Ook al zou de systematische fout afkomstig van verschil in meetomstandigheden niet bij elke meting hetzelfde zijn, dan nog levert zo’n systeem van systematische fouten op de lange duur een ander gemiddelde op.
Een andere foutenbron kan verloop gedurende de dag zijn (tussen de kalibratieprocedures die 's nachts plaatsvinden in).
Het zou helpen als we meer inzicht hebben in de meet- en kalibratie-procedures van de stations. 3 mmgr/m3 fout per jaar lijkt mij te groot, en roept om nauwkeuriger metingen.

waltert · 5 juni 2023 om 18:03

Beste Frans

Dank voor je reacties. Het zou inderdaad mooi zijn als, in het kader van de transparantie, iemand van het RIVM op deze blogs zou reageren over hoe de foutenmarge berekening van jaar en daggemiddeldes tot stand komen. Tot die tijd dolen wij in het donker en moeten wij wat gissen.

Wat de outliers betreft, we zijn het eens, mijn nieuwe inzicht dankzij jou is: dat je niet per definitie
de negatieve concentraties moet weggooien als zijnde “invalid”. Als je in detail kijkt, zie je dat de negatieve concentraties beneden de 10 mmg/m3 nauwelijks meer voorkomen
Zie bv het plaatje hieronder, dat de verdeling van de aantallen uurmetingen van alle NL stations in 2022 voor PM2.5 geeft.

Het is duidelijk uit dit plaatje dat we hier tamelijk scheve verdeling hebben :een kort aanloop
stukje tot het maximum en dan een lange rechter staart.

Als je echter in 2021 kijkt, zie je een piek van 15tal verschillende stations die voor PM2.5 de harde waarde van -99 mmg/m3 geven.
Dit is waarschijnlijk een foutsituatie die dan de “invalid” waarde -99 krijgt.
Als we in detail kijken wanneer die -99 optreden, dan valt op dat ze allemaal in het eerste kwartaal vielen, en dat vooral NL49573 veel foute waardes had.

Een voorlopige manier om de “echte” outliers te bepalen wordt dan dus:

altijd eerst even naar de verdeling kijken
dan bv alle concentraties < 20 mmg/m3 weg te gooien
Andere uitschieters (naar boven of naar beneden), zou je met “onrealistisch” hoge sprongen (naar boven ofnaar beneden ) binnen een uur kunnen identificeren.
Wat onrealistisch is, is voer voor verder onderzoek.

De uurmetingen per station zijn niet onafhankelijk van elkaar, als je PM2.5 om 13:00 meet, dan is
de kans dat we om 14:00 een meting doen die in de buurt van die van 13:00 zit groter dan eentje
die er ver vandaan ligt. Totale fouten mogen we dan ook niet kwadratisch optellen.

Kijk je in detail naar alleen de negatieve concentraties, zie onderstaande plaatje, dan kun je misschien iets zeggen over de foutenmarges.

We doen alsof alle negatieve waardes de random fouten zijn van een meetwaarde 0, daardoor maken we het foutinterval eigenlijk te groot, maar zo hebben we een bovengrens aan de fout marge

Als we eigenwijs zijn en voor de negatieve waardes een curve aannemen met een maximum bij 0, met een sigma definitie dat 99% van de meetwaardes binnen 3*sigma valt dan kom je door de oogharen kijkend op een fout van ongeveer 5 mmg/m3.
Statistisch gezien is dit natuurlijk onverantwoord, maar goed, het geeft een orde van grootte schatting,voor kleine PM2.5 waardes. Voor hogere waardes, kan de fout anders zijn.

Wie er suggesties voor betere chattingen heeft, wees welkom om te reageren !

Een project voor de toekomst zou een analyse per station per jaar kunnen zijn.
De verdeling van systematische en random fout zou best kunnen verschillen per (type) station en wat verlopen in de tijd.

Mooi dat het allemaal publieke, open data betreft, dus iedereen kan erin duiken !

waltert · 26 juni 2023 om 16:56

Het is overigens opmerkelijk dat een aantal RIVM stations voor PM25 de harde meetwaarde -99 hebben.
Dit zou wel eens een hard gecodeerde (een beetje een quick and dirty)“fout” situatie kunnen zijn.

Kijk maar eens in 2021 NL49701, NL49704, NL49703, NL49570 NL49572 NL49573
NL49014 NL49551 NL49014 NL49012: