Fijnstof in alle soorten en maten

In dezelfde week dat door het hele land duizenden ‘burgerwetenschappers’ met hun iPhone metingen deden aan fijnstof, werden ook de resultaten gepubliceerd van het ESCAPE-onderzoek naar de gevolgen van dat fijnstof. Om het verband met gezondheid nog beter te begrijpen, willen de wetenschappers meer weten over de grootte en precieze samenstelling van de allerkleinste zwevende deeltjes.

10 juli 2013

Maar liefst bijna 6000 metingen werden deze week gedaan op de eerste nationale meetdag van iSPEX. Duizenden burgers konden met een simpel opzetstukje op hun mobiel fijnstofmetingen doen in hun eigen woon-, werk- of vakantieomgeving. De metingen zullen onder meer resulteren in een kaart van Nederland met fijnstofeigenschappen erop. De SPEX-methode vindt zijn oorsprong in de sterrenkunde en is nu ook geschikt gemaakt voor gebruik op de iPhone.

Meer longkanker door fijnstof

Deze week werden ook de resultaten bekend gemaakt van een onderzoek naar de gezondheidseffecten van langdurige blootstelling aan fijnstof in The Lancet Oncology. Hieruit kwam naar voren dat een toename van fijnstof leidt tot een sterke toename van de kans op longkanker, ook bij lage concentraties fijnstof.

De resultaten zijn afkomstig uit een grootschalig epidemiologisch onderzoek in Europa, ESCAPE (European Study of Cohorts for Air Pollution Effects). De toename van longkanker is sterker bij een stijging van de concentratie PM2.5, de kleinste fractie van fijnstof die in de EU-landen officieel gemeten wordt. Bij 5 microgram per kubieke meter (µg/m³) méér fijnstof (PM2.5) zou de kans op longkanker met 18% toenemen; bij een toename van de PM10-fractie (deeltjes kleiner dan 10 micrometer) met 10 µg/m³ neemt de kans, ook bij niet-rokers, met 22% toe.

Grootte fijnstofdeeltje — Fijnstofdeeltjes en zandkorrels vergeleken met een haar.
Environmental Protection Agency

Dat is geen goed nieuws voor Nederland, want de Hollandse luchten worden door het Europees Milieuagentschap aangemerkt als één van de vuilste van Europa, samen met onder meer de Italiaanse Povlakte. Noorwegen heeft van alle Europese landen de schoonste lucht. Dat het bij ons zo vuil is hangt samen met de hoge bevolkingsdichtheid, de ligging te midden van andere dichtbevolkte en industriële gebieden en door de vele economische activiteiten op een klein oppervlak. Maar we ademen die lucht wèl in.

Ongezonde limiet

In het persbericht van de Universiteit Utrecht n.a.v. het artikel in The Lancet Oncology wordt geschreven dat “de kans op longkanker verhoogt zelfs bij concentraties lager dan de normen van de Europese Unie”. Saillant detail is dat er in Europa helemaal geen gezondheidsnormen voor fijnstof bestaan. Dat was de boodschap van één van de hoofdonderzoekers van ESCAPE, Bert Brunekreef, hoogleraar epidemiologie aan de Universiteit Utrecht, tijdens een door de KNAW georganiseerd minicollege.

Wat opvalt aan de Europese limiet (uit 2008) is dat er ook ónder de grenswaarde van 25 µg/m³ voor PM2.5 nog steeds aanzienlijke gezondheidseffecten optreden, aldus Brunekreef; het is dus geen veiligheidsnorm. De lacune in epidemiologische kennis over gezondheidseffecten van fijnstof was juist de aanleiding om vijf jaar geleden met het ESCAPE-project van start te gaan.

Verloren levensjaren door fijnstof PM2,5 — Verloren levensjaren door fijnstof (PM2.5). De limiet voor fijnstof (PM2.5) ligt in Europa nu op 25 µg/m³: in de VS is die norm veel strenger: 12 µg/m³. De advieswaarde van de Wereldgezondheidsorganisatie is met 8 µg/m³ het laagst omdat daar geen politieke en economische overwegingen een rol bij spelen. 2013 is uitgeroepen tot het ‘Jaar van de Lucht’ in de EU. Dit jaar zal in Europa het luchtkwaliteitsbeleid worden aangepast.
European Environment Agency (EEA)

Statistische klus

Omdat cohortstudies – waarin de mensen in de onderzoeksgroep die overlijden niet worden ‘vervangen’ – zo duur zijn, is er binnen ESCAPE een groot aantal studies gecombineerd en zijn de resultaten gekoppeld aan nieuwe fijnstofmetingen (400 locaties) en NO_x-metingen (1500 locaties). De metingen werden uitgevoerd in enkele tientallen gebieden in Europa, van noord naar zuid. Zowel de kleine fijnstoffractie (PM2.5) als de grote (PM10) werden gemeten. In de toekomst wil Brunekreef de nog kleinere fijnstofdeeltjes (ultra-fijnstof, kleiner dan 0,1 micrometer) en de samenstelling van fijnstof bij de cohortstudies gaan betrekken.

“Je komt van alles tegen”

Want een verzameling fijnstof is “een bende”, aldus Brunekreef, een rommeltje dus, en daarom lastig te onderzoeken. Heel anders dan een eenvoudige chemische stof. “Bij fijnstof gaat het absoluut niet alleen om bolletjes. Het kúnnen bolvormige deeltjes zijn, maar het zijn ook vezelachtige structuren, kristalstructuren, je komt echt van alles tegen.” De gezondheidseffecten kunnen ook sterk verschillen doordat de bronnen wereldwijd zo anders zijn.

Verstrooiing

De precieze samenstelling van fijnstof is nu precies waar het iSPEX-team, dat deze week duizenden burgers wist te mobiliseren, naar op zoek is. Deze nieuwe methode om fijnstof te meten maakt gebruik van natuurkundige eigenschappen van lichtstralen om licht te meten. De eigenschap van verstrooiing (polarisatie) komt de fijnstofonderzoekers erg goed van pas!

“Blauwe lucht zonder fijnstof erin is maximaal gepolariseerd,” legt Hester Volten van het RIVM uit. “Door naar de kleur van het licht en de afname van polarisatie te kijken, kun je bepalen hoeveel deeltjes er in de lucht moeten zitten en hoe groot ze zijn. Het experimentele instrument SPEX maakt gebruik van deze methode.” Het apparaat is ontwikkeld door sterrenkundigen van de Universiteit Leiden, SRON en het RIVM en is gestationeerd op de CESAR-meetlocatie in het Groene Hart.

Deeltjesgrootte

Voor de fijnstof-onderzoekers opent de SPEX-methode nieuwe mogelijkheden omdat hiermee niet alleen de hoeveelheid, maar ook de samenstelling van fijnstof gemeten kan worden. Volten: “We willen vooral meer te weten komen over wat voor soort fijnstof er in de lucht hangt en de deeltjesgrootte, omdat we met die kennis beter de effecten van fijnstof op de gezondheid kunnen vaststellen”.

Meetmast te Cabauw — De meetmast van het KNMI in de polder van Cabauw bij Lopik, waar de CESAR-site is gevestigd, met rechts de remote sensing apparatuur. In Cabauw wordt al ruim 40 jaar atmosferisch onderzoek gedaan. Tijdens de landelijke iSPEX-metingen op 8 juli jl. werden ook hier fijnstofmetingen uitgevoerd. Deze worden nu in detail vergeleken met de meetresultaten afkomstig van de duizenden iPhones.
KNMI/Apituley

Sociaal experiment

Volten benadrukt behalve de wetenschappelijke, ook de sociale dimensie van het iSPEX-project. “Met iSpex willen we niet alleen fijnstofeigenschappen meten op een nieuwe manier, we willen ook onderzoeken of burgerwetenschap werkt. De tijd dat het RIVM alleen gegevens aanlevert aan het publiek, éénrichtingsverkeer dus, is voorbij. Burgers willen steeds meer weten en het ligt voor de hand ze dan ook bij de metingen te betrekken.”

“We zouden graag een permanent meetnetwerk voor fijnstof voor Nederland opzetten met smartphones. Overal kunnen deelnemers van dat netwerk in principe heel goedkoop fijnstofmetingen doen. Nog een groot voordeel van iSPEX is dat je met dezelfde meettechniek over de hele wereld kunt meten, ook in gebieden waar het standaardnetwerk nog in ontwikkeling is,” aldus Volten.

Meer meten

De afgelopen jaren wordt steeds meer gemeten. Vanuit de politiek zijn vooral fijnstof en NO₂ van belang, omdat er maatregelen genomen kunnen worden om de uitstoot te verminderen en omdat bouwplannen erdoor gedwarsboomd worden. Zo mogen er bijvoorbeeld geen snelwegen worden aangelegd als niet aan de Europese grenswaarden wordt voldaan.

Het meest uitgebreide milieumeetnet in ons land is het Landelijk Meetnet Luchtkwaliteit: op vijftig meetpunten meet het RIVM in ons land zowel de fijnstofconcentratie als stikstofdioxide en daarnaast ook andere gassen zoals ozon (O₃), andere stikstofoxides (NO_x), ammoniak (NH₃), koolmonoxide (CO) en zwaveldioxide (SO₂).

De meetgegevens, die grotendeels automatisch worden geanalyseerd en vanaf de meetlocaties worden doorgeseind naar een centraal punt, plaatst het RIVM direct op het internet. Ook is er een Luchtkwaliteit-app van de meetnetten van RIVM, DCMR (Rijnmond) en de GGD-Amsterdam samen. De zo beschikbare data kunnen van pas komen voor mensen met astma of andere longziektes.

Samenstelling fijnstof (PM10) — Samenstelling van fijnstof (PM10, diameter <10 micrometer). Deze komt grotendeels overeen met de samenstelling van de kleinere fractie: PM2.5 (diameter <2,5 micrometer). Moderne meettechnieken, zoals SPEX, maken het mogelijk een gedetailleerder beeld te krijgen van de samenstelling van fijnstof.
RIVM

Meten volgens Europese norm

RIVM en andere instellingen meten fijnstof op veel verschillende manieren. Deze zijn alle te herleiden tot een basismethode, die beschreven wordt in een Europese norm. Op de vijftig locaties verspreid over Nederland meet het RIVM fijnstof door middel van automatische systemen die direct een resultaat geven. Daarnaast worden fijnstofdeeltjes aangezogen en door filters geleid.

Door ervóór en erná de massa van de filters te bepalen, weten de onderzoekers exact om hoeveel microgram fijnstof het gaat. Een deel van deze filters wordt later geanalyseerd in het lab, om meer te weten te komen over de samenstelling van het fijnstof. Ook de GGD-Amsterdam en Milieudienst Rijnmond meten volgens Europese regels. Daarnaast zijn er ook regionale initiatieven, zoals AiREAS in Eindhoven hebben hun eigen meetsysteem ontwikkeld.

Fijnstoflagen met lidar — Op de iSpex-meetdag keek het KNMI ook naar fijnstof met lidar. De geelgroene banden zijn fijnstoflagen boven ons land. De bovenste stoflagen zijn waarschijnlijk afkomstig van bosbranden in Canada. De onderste laag is afkomstig van dichter bij huis.
KNMI

Fijnstofbronnen in kaart

“Het KNMI maakt gebruik van satellieten voor het meten van luchtkwaliteit vanuit de ruimte en zet vanaf de grond lidar (een optische radar) in om te onderscheiden hoe de totale hoeveelheid stof – de zogenaamde fijnstofkolom – in detail is opgebouwd,” licht Arnoud Apituley van het KNMI toe. Meetinstrumenten op satellieten om atmosferische gassen te meten zijn overigens pas iets van de laatste tien jaar.

Zo werd in 2004 OMI gelanceerd, waarmee onder meer een gedetailleerde wereldkaart van NO₂-concentraties kon worden gemaakt. Apituley: “Een satellietinstrument van de volgende generatie, TROPOMI, is in voorbereiding en zal het mogelijk maken om ook de bronnen van luchtverontreiniging nauwkeuriger in kaart te brengen”.

Bronnen en meer lezen: