Zwarte rook in lucht, jaargemiddelde, 1964-2015

Zwarte rook

Zwarte rook is een stofvormig bestandsdeel van luchtverontreiniging. Het is echter geen duidelijk gedefinieerde fysische grootheid zoals fijnstof. In feite is zwarte rook datgene dat wordt gemeten met de zwarterookmethode. Bij de zwarterookmethode wordt lucht door een (wit)filter gezogen en de mate van zwartkleuring van het filter is een maat voor de hoeveelheid zwarte stofdeeltjes.

Trend

De concentraties van zwarte rook zijn sinds 1990 zowel op regionale stations als op verkeersbelaste stations met ongeveer 70% gedaald. Dit past in het lange termijn beeld waarbij de concentraties van zwarte rook sinds 1965 een gestaag dalende trend laten zien (Buijsman, 2008/2009). De spectaculaire daling aan het eind van de jaren zestig en in het begin van de jaren zeventig is grotendeels toe te schrijven aan de omschakeling van kolen op aardgas voor de verwarming van huizen. Vooral in de stedelijke leefomgeving leidde dit tot een opvallende verbetering van de luchtkwaliteit. Ook is de uitstoot van zwarte rook door voertuigen door de jaren steeds minder geworden. Dit heeft vooral effect op de concentraties gemeten op verkeersbelaste stations en in mindere mate op de achtergrondstations waar door de jaren heen ook een dalende trend te zien is.

Concentraties

De zwarte rook concentratie op regionale en stedelijke achtergrondstations waren in 2015 in de orde van 4 µg/m³ of minder. De concentraties op verkeersbelaste stations lagen rond het dubbele, in de orde van 8 µg/m³ . Dit weerspiegelt de bijdrage van lokale bronnen, met name het verkeer.

Bronnen

Emissie van zwarte rookdeeltjes vindt tegenwoordig voornamelijk plaats door wegverkeer en industrie, als gevolg van onvolledig verlopende verbrandingsprocessen. Aan de deeltjes, die deels bestaan uit elementair koolstof (EC), kunnen andere stoffen, waaronder polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK's), zijn gebonden.

Effecten

Zwarte rook wordt in studies naar de effecten van luchtverontreiniging op de gezondheid van de mens gerelateerd aan verbrandingsprocessen, vooral van verkeer (diesel) (WHO, 2006a, 2006b; Fischer et al., 2009). Een hoog bestanddeel zwarte rook in het fijnstof kan de gezondheidsrisico's van het fijnstof verhogen (Janssen et al., 2011).
Zwarte rook wordt ook in verband gebracht met klimaatverandering. Het absorbeert zonlicht en leidt tot 'vergrijzing' van ijskappen, waardoor deze sneller smelten (UNEP/WMO, 2011).

Historische achtergrond van de normstelling

Ter bescherming van de bevolking tegen de nadelige effecten zijn in het verleden grenswaarden gesteld aan de concentraties van zwarte rook in de lucht. Zo kende de vroegere Europese luchtkwaliteitsregelgeving grenswaarden voor het 98-percentiel (90 μg/m³) en het 50-percentiel (30 μg/m³) van daggemiddelde concentraties. Deze werden gehanteerd als norm voor kortstondige respectievelijk langdurige blootstelling. In 2001 zijn in het Besluit Luchtkwaliteit de normen voor zwarte rook vervangen door normen voor fijn stof (PM₁₀) Fijnstof (PM10) in lucht, 1992-2023.

Meten van zwarte rook

Zwarte rook (en daarvoor standaardrook) is in de jaren vijftig geïntroduceerd als simpel te bepalen maat voor stofvormige luchtverontreiniging (OECD, 1964). Aanvankelijk kon deze fractie als representatief voor het totaal aan (zwarte) zwevende deeltjes worden gezien, omdat de emissie van stofvormige luchtverontreiniging grotendeels voor rekening kwam van het gebruik van kolen bij de energieopwekking. Later is dit veranderd door een verschuiving van het brandstofgebruik naar aardolie en aardgas.
De concentraties zwarte rook zijn beschikbaar tot en met 2015 zoals in de figuren te zien is. Vanaf 2007 worden zwarte stofdeeltjes niet alleen met de zwarterookmethode gemeten maar ook met de Black Carbon (BC) meetmethode. Aan de hand van deze nieuwe meetmethode wordt de concentratie roet gemonitord. De CLO indicator Roet toont de resultaten en duiding van de roetmetingen.

Relatie Zwarte Rook, Black Carbon en Elemental Carbon

Omdat het monitoren van zwarte rook met zwartkleuring van een wit filter onnauwkeurig is en er nieuwe technieken beschikbaar zijn, is naar andere methoden gezocht om de aanwezigheid van zwarte stofdeeltjes afkomstig van verbranding te meten.
'Elemental Carbon' (EC, elementair koolstof) geeft het gehalte pure koolstof in het verzamelde stof. Bij het vaststellen van de EC-concentratie wordt het luchtmonster zo zeer verhit dat andere elementen los komen van de koolstof waarna het koolstofgehalte gemeten kan worden. Dit wordt een thermische of thermisch-optische methode genoemd. Het meetresultaat wordt pas na enige tijd (in het laboratorium) verkregen.
De aanwezigheid van Black Carbon (BC) wordt optisch gemeten (zonder verhitting). Hier wordt de zwarting van het luchtmonster bepaald aan de hand van de hoeveelheid doorgelaten licht (Salako et al. 2012). In BC zitten dus ook andere atomen, als organische koolstofdeeltjes, waterstof (H) en zuurstof (O). Het voordeel is dat ter plekke de meetresultaten vrijwel meteen worden verkregen.
Er is een sterke samenhang vastgesteld tussen meetresultaten van zwarte-rookmetingen, EC en BC. De absolute waarden wijken van elkaar af, zo blijkt de verhouding tussen niveaus van zwarte rook en EC in de orde van een factor 10 te liggen (Keuken et al., 2011, Schaap en Denier van der Gon, 2007). Systematische metingen van BC zijn makkelijker uit te voeren dan die van EC. Rotterdam is in 2006 van start gegaan met het meten van BC, later gevolgd door metingen in Amsterdam en verder verspreid over meerder locaties in het land. Meer over BC is te vinden bij de CLO indicator Roet.
Het RIVM publiceert als onderdeel van de jaarlijkse kaarten van de grootschalige concentraties (GCN) ook een kaart van EC RIVM Geodatasite Grootschalige Concentratie- en Depositiekaarten Nederland (GCN en GDN). Hieruit blijkt duidelijk de belangrijke bijdrage van het verkeer.