VITO rapport UFP Brussels Airport 2019

Verspreiding: Beperkt

Monitoring van de UFP-concentratie in de omgeving van Brussels Airport 2018-2019 Eindrapport

Jan Peters, Jo Van laer, Evelien Frijns, Patrick Berghmans

Studie uitgevoerd in opdracht van: BAC 2019/HEALTH/R/1913

VERTROUWELIJK

Alle rechten, waaronder het auteursrecht, op de informatie vermeld in dit document berusten bij de Vlaamse Instelling voor Technologisch Onderzoek NV (“VITO�), Boeretang 200, BE-2400 Mol, RPR Turnhout BTW BE 0244.195.916. De informatie zoals verstrekt in dit document is vertrouwelijke informatie van VITO. Zonder de voorafgaande schriftelijke toestemming van VITO mag dit document niet worden gereproduceerd of verspreid worden noch geheel of gedeeltelijk gebruikt worden voor het instellen van claims, voor het voeren van gerechtelijke procedures, voor reclame of antireclame en ten behoeve van werving in meer algemene zin aangewend worden

Verspreidingslijst

VERSPREIDINGSLIJST Els Heyvaert

BAC

III

Samenvatting

SAMENVATTING

Ultrafijnstof is het bestanddeel van fijnstof met de allerkleinste afmeting: kleiner dan 0,1 micrometer. Emissies van ultrafijn stof is verbonden met alle verkeer op basis van fossiele brandstoffen (weg-, lucht-, waterverkeer). In het algemeen wordt aangenomen dat ultrafijnstof schadelijk is, maar de wetenschappelijke kennis hierover is nog beperkt. Er zijn momenteel geen normen voor UFP in omgevingslucht in de Vlaamse wetgeving omdat deze parameter relatief nieuw is in de discussie over luchtkwaliteit en de eventuele gezondheidseffecten onvoldoende gekend. Ook vanuit de World Health Organisation (WHO) zijn geen richt- of grenswaarden gedefinieerd voor UFP. Er zijn al een aantal studies in Vlaanderen uitgevoerd met als doel om de UFP-concentratie te monitoren en te modelleren. In het kader van het Joaquin-project werden in Antwerpen UFPmetingen uitgevoerd om de UFP-concentratie in stedelijke omgeving in functie van verkeersintensiteit te meten, en aan de hand van een vaste meetpost op een stedelijke achtergrondlocatie voert de Vlaamse Milieumaatschappij UFP metingen uit. Naast monitoring in stedelijke omgeving waar verkeer de belangrijkste bron van UFP is, werden ook een aantal studies uitgevoerd in de omgeving van de luchthaven.

In 2015-2016 werd door VITO een studie uitgevoerd in de omgeving van Brussels Airport specifiek gericht op de parameter UFP1. De metingen gaven aan dat de UFP-concentratie voornamelijk bepaald wordt door de kleinere deeltjes (10 tot enkele 10-tallen nm) en dat de UFP-concentraties op omgevingsniveau vergelijkbaar zijn met die gemeten bij andere internationale luchthavens. Ook werd er recent een modelleerstudie uitgevoerd van de UFP-concentratie door luchtverkeer en wegverkeer rond Brussels Airport2.

In deze studie werd een uitgebreide meetcampagne uitgevoerd om de UFP-concentratie op verschillende locaties, gekozen in functie van afstand tot de luchthaven en positie t.o.v. de start- en landingsbanen, bij een hoge tijdsresolutie (1 meting per 10 seconden), simultaan te monitoren. De gehanteerde meetfrequentie in deze studie is uitzonderlijk hoog om een gedetailleerde analyse te kunnen uitvoeren, tot op het niveau van effecten van landing en vertrek van individuele vliegtuigen.

De hoge meetfrequentie compliceert wel de vergelijking met andere gegevensbronnen waar langere uitmiddelingstijden gebruikt worden, zeker voor de hoge piekconcentraties die door de hoge meetfrequentie een stuk hoger kunnen liggen. Er werd een representatieve, hoog frequente data set opgebouwd, waarmee bijkomende inzichten werden verworven in de dynamiek van UFPconcentraties in de directe omgeving van de luchthaven en bij de beoordeling van de volgende onderzoeksvragen: • • • •

1

Hoe verspreiden de UFP-emissies bij take-off zich naar de ruimere omgeving?

Wat is de bijdrage van UFP-emissies tijdens landing aan de UFP-concentratie op grondniveau?

Wat is de bijdrage van UFP-emissies van opstijgende vliegtuigen aan de UFP-concentratie op grondniveau?

Wat zijn de belangrijkste beïnvloedende factoren op de UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven?

https://www.vmm.be/publicaties/ufp-en-bc-metingen-rondom-de-luchthaven-van-zaventem

2

https://www.vmm.be/publicaties/modellering-van-ultrafijn-stof-door-luchtverkeer-en-wegverkeer-rondbrussels-airport

IV

Samenvatting

De UFP-concentratie werd gemeten als de totale aantalconcentratie van deeltjes (in pt/cm³ of aantal deeltjes per cm³ omgevingslucht) in het meetbereik van de monitoren, die ruimer is dan de strikte UFP definitie van deeltjes < 100 nm. Om dit te realiseren werd een meetnet van verschillende stateof-the-art meetinstrumenten geïnstalleerd, om gedurende twee maanden in de zomer 2018 en twee maanden in de winter 2018-2019, de UFP-concentratie continu te monitoren op in totaal 8 meetlocaties, gespreid over 2 meetnetten.

Enkele van de belangrijkste bevindingen van de studie zijn de volgende: • • • •

• •

• •

• •

•

•

Windrichting en windsnelheid hebben een significante invloed op de UFP concentraties.

De metingen wijzen op een verband tussen het opstijgen en landen van de vliegtuigen en verhoogde UFP concentraties. Deze hoge concentraties zijn van redelijk korte duur en neigen ook snel af te nemen met toenemende afstand tot de luchthaven.

De UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven is verhoogd op alle meetpunten en is op een vergelijkbaar (voor lagere percentielen) of hoger niveau (voor hogere percentielen, piekconcentraties) ten opzichte van deze op een stedelijke achtergrondlocatie.

Het UFP-concentratieprofiel vertoont een grote temporele dynamiek met het typische voorkomen van kortstondige hoge UFP-concentratiepieken en een duidelijk dag-nacht patroon.

Overdag is er een duidelijk bi-modaal patroon met hogere UFP-concentraties tijdens de ochtend en avond. Tijdens de nacht is de UFP-concentratie lager en minder variabel dan overdag.

De seizoensverschillen in UFP-concentratie zijn relatief beperkt.

De UFP-concentratie vertoont grote ruimtelijke verschillen, waarbij de frequentie, intensiteit en duur van UFP-concentratiepieken zorgen voor de grootste verschillen tussen de locaties onderling. Locaties in het verlengde van landings- en startbanen hebben de meest frequente en hoogste UFP-concentratiepieken.

De UFP-concentratie op een locatie wordt bepaald door de UFP-bijdrage van de lokale bronnen (nabij de luchthaven vnl. UFP-emissies van vliegtuigen) en de dispersie van die emissies naar de omgeving, waarbij vooral windrichting bepalend is.

De UFP-pollutierozen vertonen een sterke directionaliteit naar de belangrijkste start- en landingsbanen, waarbij dan op windafwaartse locaties hogere percentielwaarden worden gemeten. Op de kop van de belangrijkste landingsbaan 25L is de windrichting minder bepalend doordat vliegtuigen op geringe hoogte boven het meetpunt passeren, en de vliegtuigemissies tot aan het meetpunt uitgestoten worden, ongeacht de windrichting.

De invloed van windsnelheid en neerslag op de UFP-concentratie in de omgeving is niet duidelijk.

De vertrek- en aankomstfrequentie van op 25R en 19 is positief gecorreleerd met de UFPconcentratie in de directe omgeving (Steenokkerzeel). Voor verder afgelegen locaties en locaties die zich niet in de as van vertrekkend of landend vliegverkeer bevinden, is deze correlatie windrichtingsafhankelijk.

De aankomstfrequentie op 25L is positief gecorreleerd met de UFP-concentratie in het verlengde van de baan. Nabij de kop van 25L is er bij landing een directe bijdrage, ongeacht de windrichting; op verder afgelegen meetpunten is de bijdrage van landende vliegtuigen significant in combinatie met windafwaartse ligging.

Zowel emissies van vertrekkend als landend vliegverkeer hebben een invloed op de UFPconcentraties in de omgeving van de luchthaven, met hogere piekconcentraties bij vertrekkend vliegverkeer (hoger motorbelasting). De uitstoot bij vertrek en het effect op de UFP-concentratie op de kop van de startbaan verschilt tussen vliegtuigtypes, met verhoogde UFP-concentraties bij vertrek van de vliegtuigtypes A333, A332, B788, B763 en A306 en lagere UFP-concentraties bij de meest gebruikte vliegtuigtypes A319 en A320. Bij aankomst zijn de verschillen tussen de vliegtuigtypes minder groot.

V

Samenvatting

• •

•

•

De intensiteit van de UFP-concentratiepieken, gerelateerd aan vertrek, neemt af en de duur van de pieken neemt toe naarmate de afstand tot de bron toeneemt. Voor plaatsen in het verlengde van de startbaan geldt hoe dichter bij de luchthaven hoe intenser en korter de piek.

De tijd die UFP-emissies nodig hebben om windafwaartse locaties te bereiken, is windsnelheid afhankelijk. Na ongeveer 1 tot 3 minuten na vertrek, zijn de UFP-emissies 1 km verder windafwaarts verplaatst en na 5 tot 15 minuten bevinden de UFP emissies zich op 3 km. De meteorologische omstandigheden beïnvloeden dit proces.

Wanneer de vertrekfrequentie van het aantal vliegtuigen hoger is dan de duurtijd van een UFPpiek, kunnen opeenvolgende emissies bijdragen tot de opbouw van de UFP-concentratie gedurende langere tijd. Op verder afgelegen locaties speelt dit effect harder omdat de piekduur daar gemiddeld langer is.

Landende vliegtuigen zorgen voor verhoogde UFP-concentraties in de omgeving van de aanvliegroute, op het moment dat ze zich op geringe hoogte bevinden. Opstijgend vliegverkeer zorgen voor verhoogde UFP-concentraties op locaties in het verlengde van de startbaan tot op een hoogte van 500 m. De impact op de UFP-concentratie neemt sterk af met toenemende afstand tot het punt van vertrek en de hoogte van het vliegtuig.

Conclusie In de omgeving van Brussels Airport zijn de concentraties ultrafijnstof (UFP) verhoogd als gevolg van de luchthavenactiviteiten.

Direct buiten het luchthaventerrein is de gemiddelde bijdrage van de luchtvaartactiviteiten vergelijkbaar met de bijdrage van wegverkeer in straten in binnenstedelijk gebied. De hoogste piekconcentraties doen zich voor op het luchthaventerrein aan de kop van de start- en landingsbanen. Naarmate de afstand tot het luchthaventerrein toeneemt, neemt de concentratie ultrafijnstof af.

De meetresultaten van deze studie bevestigen de resultaten van de eerdere studies en liggen in lijn met deze van andere luchthavens.

VI

Inhoud

INHOUD Verspreidingslijst _______________________________________________________________ III Samenvatting __________________________________________________________________ IV Inhoud ________________________________________________________________________ VII Lijst van tabellen_________________________________________________________________ X Lijst van figuren ________________________________________________________________ XII Lijst van afkortingen ____________________________________________________________ XVI Lijst van symbolen _____________________________________________________________ XVII Inleiding _______________________________________________________ 1 1.1.

Achtergrond

1

1.2.

Motivatie van het onderzoek

1

1.3.

Leeswijzer

2

Parameter UFP __________________________________________________ 3 2.1. Ultrafijn stof 3 2.1.1.

Definitie ____________________________________________________________ 3 2.1.2.

Emissies ____________________________________________________________ 3 2.1.3.

UFP-concentratie op en in de omgeving van luchthavens _____________________ 4 2.1.4.

UFP in stedelijke omgeving _____________________________________________ 6 2.1.5.

Onderscheid tussen UFP-bronnen _______________________________________ 8 2.1.6.

Gezondheidseffecten _________________________________________________ 9 Meetopzet_____________________________________________________ 10 3.1. UFP-monitoren 10 3.1.1.

Particle counters ____________________________________________________ 10 3.1.2.

Toestelspecificaties __________________________________________________ 12 3.1.3.

Kwaliteitsborging van de metingen______________________________________ 13 3.2.

Meetopstelling voor vergelijkende metingen

13

3.3. Meetopstelling UFP monitoring in de omgeving van Brussels Airport 14 3.3.1.

Meetlocaties _______________________________________________________ 14 3.3.2.

Meetperiode _______________________________________________________ 20 3.3.3.

Situering ten opzichte van de luchthaven _________________________________ 21 3.4.

Andere gegevensbronnen

22

3.5. Statistieken en visualisatie 23 3.5.1.

Percentielen _______________________________________________________ 23 3.5.2.

Visualisatie ________________________________________________________ 23 Vergelijkende metingen - zomer ___________________________________ 25

VII

Inhoud

4.1.

Inleiding

25

4.2. Vergelijking CPC’s 4.2.1.

Overzicht__________________________________________________________ 4.2.2.

Vergelijking CPC1 en CPC2 ____________________________________________ 4.2.3.

Vergelijking CPC1 en CPC3 ____________________________________________

26 26 27 27

4.3.

Vergelijking EPC’s

28

4.4.

Vergelijking CPC - EPC

30

4.5. herschalingsmodellen 31 4.5.1.

Concentratiebereik __________________________________________________ 35 Vergelijkende metingen - winter___________________________________ 37 5.1.

Inleiding

37

5.2. Vergelijking CPC’s 37 5.2.1.

Vergelijking CPC1 en CPC2 ____________________________________________ 38 5.2.2.

Vergelijking CPC1 en CPC3 ____________________________________________ 38 5.3.

Vergelijking EPC’s

39

5.4. Herschalingsmodellen 5.4.1.

Herschaling voor verschillende toestellen ________________________________ 5.4.2.

Overzicht__________________________________________________________ 5.4.3.

Afwijkingen ________________________________________________________ 5.4.4.

Concentratiebereik __________________________________________________

41 41 41 43 46

5.5.

49

Samenvatting

Meteorologische omstandigheden _________________________________ 50 6.1. Overzicht weersomstandigheden tijdens de meetcampagne 6.1.1.

Temperatuur _______________________________________________________ 6.1.2.

Relatieve luchtvochtigheid ____________________________________________ 6.1.3.

Luchtdruk _________________________________________________________ 6.1.4.

Windrichting _______________________________________________________ 6.1.5.

Windsnelheid ______________________________________________________ 6.1.6.

Neerslag __________________________________________________________ 6.1.7.

Hoogte wolkendek __________________________________________________

50 50 52 53 54 54 56 59

6.2.

60

Vergelijking weersomstandigheden zomer en winter

Vluchtgegevens ________________________________________________ 61 7.1.

Algemeen

61

7.2.

Vluchtgegevens

61

7.3. Vluchtinformatie tijdens de meetcampagne 62 7.3.1.

Frequentie baangebruik ______________________________________________ 62 7.3.2.

Vliegtuigtype en motortype ___________________________________________ 63 Overzicht meetresultaten ________________________________________ 67 8.1.

Introductie

67

8.2.

Zomercampagne

68

VIII

Inhoud

8.2.1.

8.2.2.

8.2.3.

UFP-tijdreeksen _____________________________________________________ 68 Vergelijking tussen meetlocaties _______________________________________ 68 UFP-concentratie in functie van het uur van de dag ________________________ 72

8.3. Wintercampagne 82 8.3.1.

Vergelijking tussen meetlocaties _______________________________________ 82 8.3.2.

UFP-concentratie in functie van het uur van de dag ________________________ 85 8.4.

Vergelijking zomer en wintercampagne

94

8.5.

Zomer en wintercampagne samen

96

UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden ____ 97 9.1.

Koppelen van gegevens

97

9.2.

Overzicht analyses

97

9.3. Analyse in functie van windrichting 100 9.3.1.

Meetnet 25R ______________________________________________________ 100 9.3.2.

Meetnet 25L ______________________________________________________ 104 9.4.

Analyse in functie van de windsnelheid

108

9.5.

Analyse in functie van de neerslag

108

Analyse in functie van de vluchtgegevens ___________________________ 111 10.1. Analyse van uurlijkse gegevens

111

10.2. Analyse op hoge tijdsresolutie 115 10.2.1. UFP-concentratie nabij kop van de baan in functie van vliegtuigtype __________ 115 10.2.2. Meetlocaties in verlengde van 25R _____________________________________ 117 10.2.3. Meetlocaties in verlengde van 25L _____________________________________ 122 10.2.4. Meetlocatie FuĂŠrisonplaats___________________________________________ 124 10.2.5. Gebruik van banen 19 _______________________________________________ 129 10.2.6. Opstijgen vanop de 07R _____________________________________________ 130 Besluit _______________________________________________________ 136 Literatuurlijst _________________________________________________________________ 140 Begrippenlijst _________________________________________________________________ 141

IX

Lijst van tabellen

LIJST VAN TABELLEN Tabel 1: Gemiddelde UFP-concentratie per meetplaats in Antwerpen met opgave van de verkeersintensiteit op de meetplaats. ____________________________________________ 7 Tabel 2: UFP-concentratie (in pt/cm³, voor verschillende percentielen) op stedelijke achtergrondlocaties in het jaar 2017. ____________________________________________ 7 Tabel 3: Meetresultaten uit het Duitse GUAN netwerk. __________________________________ 8 Tabel 4: Inschatting van vlieghoogte boven meetlocatie en horizontale afstand tot punt van touchdown of take-off. Gegevens aangeleverd door BAC. ________________________________ 16 Tabel 5: Overzicht van de meetlocaties met beschrijving van positionering, typering en aanwezigheid van potentiële UFP-bronnen. ______________________________________ 18 Tabel 6: Overzicht meetperiodes waarop instrumenten op de verschillende meetplaatsen werden ingezet. ___________________________________________________________________ 20 Tabel 7: Overzicht meetperioden van de vergelijkende metingen op locatie 25R. _____________ 25 Tabel 8: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2. _______ 27 Tabel 9: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en3. _______ 27 Tabel 10: Samenvattende statistieken van de simultane metingen EPC monitoren 1 en 2. ______ 28 Tabel 11: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2. ______ 30 Tabel 12: Overzicht herschalingsmodellen. ___________________________________________ 32 Tabel 13: Vergelijking van referentie (CPC1) en herschaalde meetreeksen op basis van simultane metingen van de CPC’s. ______________________________________________________ 34 Tabel 14: Vergelijking van referentie (CPC1) en herschaalde meetreeksen op basis van simultane metingen van de EPC’s. ______________________________________________________ 34 Tabel 15: Aandeel metingen boven bovengrens herschalingsmodel. _______________________ 36 Tabel 16: Overzicht meetperioden van de vergelijkende metingen op locatie 25R. ____________ 37 Tabel 17: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2. ______ 38 Tabel 18: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en3. ______ 38 Tabel 19: Samenvattende statistieken van de simultane metingen EPC monitoren 1 en 2. ______ 39 Tabel 20: Overzicht selectie herschalingsmodel EPC1. __________________________________ 41 Tabel 21: Overzicht herschalingsmodellen. ___________________________________________ 42 Tabel 22: Afwijkingen na herschaling. _______________________________________________ 43 Tabel 23: Aandeel metingen boven bovengrens herschalingsmodel. _______________________ 47 Tabel 24: Overzicht inzet toestellen, concentratiebereik en afwijking. ______________________ 49 Tabel 25: Overzichtstabel weersomstandigheden tijdens de meetcampagnes zomer en winter. _ 60 Tabel 26: Aantal vertrekken en aankomsten in zomer en winterperiode (tijdens meetcampagne). 62 Tabel 27: Aantal vertrekken en aankomsten per runway, opgesplitst voor zomer en winterperiode. _________________________________________________________________________ 63 Tabel 28: Percentielwaarden van de UFP-concentratie in stedelijke omgeving en op de meetlocaties in de omgeving van de luchthaven. _____________________________________________ 96 Tabel 29: Overzicht van P25, mediaan, P75 en P90 UFP-concentratie in functie van de windrichting (aggregatie per 30°). ________________________________________________________ 102 Tabel 30: Overzicht van P25, mediaan, P75 en P90 UFP-concentratie in functie van de windrichting (aggregatie per 30°). ________________________________________________________ 106 Tabel 31: Overzicht van modelperformantie voor de verschillende locaties in meetnet 25R in de zomerperiode. ____________________________________________________________ 112 Tabel 32: Belangrijkste verklarende variabelen (meetnet 25R). __________________________ 113 Tabel 33: Overzicht van modelperformantie voor de verschillende locaties in meetnet 25L in de zomerperiode. ____________________________________________________________ 114

X

Lijst van tabellen

Tabel 34: Percentielwaardes van de UFP-concentratie op meetlocaties in het verlengde van startbaan 07R (boven). In de onderste tabel wordt de P10 waarde als achtergrond referentiewaarde gebruikt (ong. dezelfde voor alle 3 de meetlocaties) en wordt de ratio percentielwaarde/referentiewaarde gegeven. ____________________________________ 134 Tabel 35: Bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer van op 07R (met achtergrondcorrectie). ______ 135

XI

Lijst van figuren

LIJST VAN FIGUREN Figuur 1: Gemiddelde UFP-concentratie (pt/cm³) op het luchthaventerrein en in de omgeving van LAX International Airport.______________________________________________________ 6 Figuur 2: UFP-concentratie in functie van afstand tot een drukke weg (Plantin en Moretuslei, Antwerpen) en tijdstip van de dag (geselecteerde resultaten voor weekdagen waarop de meetplaatsten windafwaarts van de weg lagen) (gereproduceerd uit Frijns et al., 2013). ____ 6 Figuur 3: Foto van de CPC model 3776 en de EPC model 3783. ___________________________ 10 Figuur 4: Weerbestendige geklimatiseerde behuizing met CPC. ___________________________ 11 Figuur 5: Meetopstelling voor vergelijkende metingen in verlengde van de kop van baan 25R. __ 14 Figuur 6: Schets (boven) en luchtfoto (onder) van de verschillende meetlocaties in de omgeving van de luchthaven. Er zijn twee permanente meetlocaties waar gedurende de ganse periode gemeten werd, en drie meetlocaties die tussentijds verplaatste werden (meetnet 25R verplaatst naar meetnet 25L). _________________________________________________ 15 Figuur 7: Situering van de meetlocaties ten opzichte van de luchthaven. ___________________ 22 Figuur 8: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC2 op locatie 25R. De rode lijn geeft de perfecte fit. _________________________________________________________ 27 Figuur 9: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC3 op locatie 25R. __________ 28 Figuur 10: Scatter plot van de simultane metingen van EPC1 en EPC2 op locatie 25R van 16/09/2018 tot 19/07/2018. De rode lijn stelt de 0-1-lijn voor waarop de meetpunten gesitueerd zouden zijn in geval van perfecte vergelijkbaarheid van beide EPC’s. __________ 28 Figuur 11: Scatterplot vergelijking EPC’s. _____________________________________________ 29 Figuur 12: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC2 op locatie 25R. _________ 30 Figuur 13: Scatterplot EPC1 en CPC1 voor concentraties onder en boven 5e+05 pt/cm³. _______ 31 Figuur 14: Scatterplots van de herschaalde UFP-concentratiemetingen t.o.v. de referentie UFPmetingen, (*) als referentie werd CPC1 gebruikt, of (**) als referentie werden de herschaalde EPC1 UFP-metingen gebruikt. De rode lijn in de grafieken is de lijn waarvoor UFP referentie = UFP herschaald. ____________________________________________________________ 33 Figuur 15: Scatterplot vergelijking CPC1 en CPC3. ______________________________________ 38 Figuur 16: Scatterplot vergelijking CPC1 en CPC3. ______________________________________ 39 Figuur 17: Scatter plot van de simultane metingen van EPC1 en EPC2 op locatie 25R. De rode lijn stelt de 0-1-lijn voor waarop de meetpunten gesitueerd zouden zijn in geval van perfecte vergelijkbaarheid van beide EPC’s. ______________________________________________ 40 Figuur 18: Scatterplot vergelijking EPC monitoren in de winter. ___________________________ 40 Figuur 19: Scatterplots van de herschaalde UFP-concentratiemetingen t.o.v. de referentie UFPmetingen, als referentie werd CPC1 gebruikt. De rode lijn in de grafieken is de lijn waarvoor UFP referentie = UFP herschaald. _______________________________________________ 42 Figuur 20: Tijdreeks van herschaalde UFP-concentratiemetingen met de drie CPC’s (boven) en de twee EPC’s (onder). De y-as is in log-schaal. ______________________________________ 45 Figuur 21: Scatterplot van de simultane EPC1 en EPC2 metingen (boven). Tijdreeks van de UFPconcentratie op de kop van 25R simultaan gemeten door EPC1 en EPC2 voor een willekeurig geselecteerde periode (onder). ________________________________________________ 48 Figuur 22: Tijdreeks van de temperatuur tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. __ 51 Figuur 23: Tijdreeks van de relatieve luchtvochtigheid tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. ________________________________________________________________ 52 Figuur 24: Tijdreeks van de luchtdruk tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. _____ 53 Figuur 25: Frequentiedistributie van de windrichting tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. ________________________________________________________________ 54 Figuur 26: Tijdreeks van de windsnelheid tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. __ 55 Figuur 27: Tijdreeksen van de neerslagintensiteit in zomer en winterperiode. _______________ 57 XII

Lijst van figuren

Figuur 28: Histogram van het aantal dagen dat er 0 tot 24 uur neerslag werd geregistreerd. ____ 58 Figuur 29: Tijdreeks van de hoogte van de bewolking tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne. _________________________________________________________________ 59 Figuur 30: Overzicht aantal vliegbewegingen per maand voor de jaren 2015, 2016 en 2017 (info BAC). _____________________________________________________________________ 61 Figuur 31: Overzicht van de 20 vliegtuigtypes (volgens ICAO code) met meest frequente aankomst en vertrek op Brussels Airport (uitgedrukt als percentage van het totaal). Opgesplitst voor de zomer (boven) en de winter (onder). Het aantal aankomsten en vertrekken per type staat in de balkjes weergegeven. ______________________________________________________ 64 Figuur 32: Overzicht van de 20 motortypes met meest frequent gebruik op Brussels Airport (uitgedrukt als percentage van het totaal). Opgesplitst voor de zomer (boven) en de winter (onder). Het aantal aankomsten en vertrekken per motortype staat in de balkjes weergegeven. ______________________________________________________________ 66 Figuur 33: Weergave van enkele percentielwaardes (als aandeel van de tijd) op de verschillende metingen in meetnet 25R en meetnet 25L op basis van simultane metingen in de zomer. De exacte cijfers kunnen in Rapport Bijlage geraadpleegd worden. _______________________ 70 Figuur 34: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25R op basis van de uurlijkse mediaan (boven) en de uurlijkse P95 (onder) (zomer). _________________ 71 Figuur 35: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25L op basis van de uurlijkse mediaan (boven) en de uurlijkse P95 (onder) (zomer). _________________ 72 Figuur 36: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25R. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de “whiskers” lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen. _____________________________________ 74 Figuur 37: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25L. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de “whiskers” lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen. _____________________________________ 75 Figuur 38: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25R en permanente locaties. __________________________________________________________________________ 80 Figuur 39: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25L. __________________ 82 Figuur 40: Weergave van enkele percentielwaardes op de verschillende metingen in meetnet 25R en meetnet 25L op basis van simultane metingen in de winter. De exacte cijfers kunnen in Rapport Bijlage geraadpleegd worden.___________________________________________ 83 Figuur 41: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25R op basis van de mediaan (boven) en het 95ste percentiel (onder). _____________________________ 84 Figuur 42: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25L op basis van de mediaan (boven) en het 95ste percentiel (onder). _____________________________ 85 Figuur 43: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25R. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn XIII

Lijst van figuren

opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de “whiskers” lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen. _____________________________________ 90 Figuur 44: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25L. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de “whiskers” lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen. _____________________________________ 91 Figuur 45: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25R en permanente locaties. _________________________________________________________________________ 93 Figuur 46: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25L. __________________ 94 Figuur 47: Vergelijking van de zomer en winter UFP-concentraties voor meetnet 25R (boven) en meetnet 25L (onder). De percentielwaarden P10, P25, P50, P75, P90, P95 en P99 zijn geplot op x-as (winter) en y-as (zomer). De 1:1 lijn is ook weergegeven. De assen zijn gelimiteerd tot 4e+05 voor de leesbaarheid (enkele waarden hierdoor niet getoond). _________________ 95 Figuur 48: P25 (boven), mediaan (midden) en P95 (onder) UFP-concentraties op de meetlocaties in de omgeving van de luchthaven. Cijfers berekend op basis van meetgegevens van zomer en wintercampagne samen, niet overal simultaan gemeten. ______ Error! Bookmark not defined.

Figuur 49: Hoe moet een UFP-pollutieroos geïnterpreteerd worden? ______________________ 99 Figuur 50: UFP-concentratie (kleurschaal) in functie van windrichting (windroos) en windsnelheid (concentrische cirkels, schaal). ________________________________________________ 100 Figuur 51: UFP-pollutierozen op de verschillende meetlocaties van meetnet 25R. De P25, mediaan, P75 en P90-waarden zijn weergegeven per 10° en volgende de opgegeven schaalverdeling. 101 Figuur 52: UFP-pollutierozen op de verschillende meetlocaties van meetnet 25L. De P25, mediaan, P75 en P90 _______________________________________________________________ 105 Figuur 53: Mediaan UFP-concentratie in functie van windsnelheid-windrichting (bins) voor zomer en winter op meetlocatie 25R. ________________________________________________ 108 Figuur 54: Boxplot van de UFP-concentratie onder windafwaartse condities bij geen (0) neerslag, lichte (1) neerslag en medium (2) neerslag. ______________________________________ 110 Figuur 55: Boxplot van de UFP-concentratie op kop 25R (boven) en kop 25L (onder) bij windafwaartse windcondities gedurende de minuut van respectievelijk vertrek en aankomst.

Aantal vertrekken en aankomsten zijn op de rechter y-as gegeven. ___________________ 116 Figuur 56: UFP-tijdreeks onder windafwaartse condities op meetlocaties kop 25R (blauw), Sterckxstraat (geel) en Torfbroek (groen) (log-schaal) (10-11/08/2018, zomer). Vertrekkende vliegtuigen op de 25R zijn onderaan weergegeven (per reeks van 6 puntjes omdat de tijdlogging hiervan op minuutsbasis is). _________________________________________ 119 Figuur 57: De lag (d.i. duurtijd voor UFP-emissies vanop de kop 25R om tot op meetlocatie te geraken) in functie van de windsnelheid. _______________________________________ 121 Figuur 58: Simultane UFP concentraties op drie meetpunten in het verlengde van 25L (kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg). (metingen op kop 25L zijn begrensd ong. 6e+05 pt/cm³) __________________________________________________________________ 122 Figuur 59: Simultane UFP concentraties op drie meetpunten in het verlengde van 25L op 24/08/2018 tussen 5 en 8 ’s morgens (boven) en tussen 5 en 6 ‘s morgens. ____________ 124

XIV

Lijst van figuren

Figuur 60: (boven) UFP-concentratie op meetlocaties Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat (groen) voor de periode 1-7/01/2019. De windrichting is gegeven op de tweede y-as. (onder) zoom van 3/01/2019 met weergave van aankomst en vertrek op 19 en 25R. ________________ 126 Figuur 61: UFP-concentratie op meetlocaties Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat (groen) op 3/01/2019 tussen 1u30 en 3u ‘s nachts. In die periode waren er drie aankomsten op 25R en een vertrek op 19. __________________________________________________________ 127 Figuur 62: UFP-verloop op de Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat bij wind uit 270°, met aankomst en vertrek van de verschillende vluchten op 25R en 19. Data voor 4/01/2019. __ 128 Figuur 63: UFP-concentratie op drie meetlocaties bij landen en opstijgen vanop de 19 (windrichting 240° en windsnelheid 1,5 m/s). _______________________________________________ 128 Figuur 64: Overzicht UFP-concentraties op 29/07/2018 tussen 8u30 en 10u30 (boven) en 23u en 24u (onder) wanneer vertrek en landing plaats vindt op baan 19. ____________________ 130 Figuur 65: Situatieschets landen op 25L en opstijgen van op 07R._________________________ 131 Figuur 66: UFP tijdreeksen op meetlocaties kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg op 2/09/2018 (boven, log-schaal) en voor de periode tussen 13 en 15u (onder). Wanneer er werd opgestegen vanop 07R is met zwarte bolletjes onderaan weergegeven (in figuur onder is het ICAO vliegtuigtype ook gegeven). ______________________________________________ 132 Figuur 67: Boxplot van de UFP-concentratie op meetlocaties kop van de 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg op momenten van vertrek vanop de 07R. De whiskers omvatten het hele meetbereik per locatie. _______________________________________________ 133

XV

Lijst van afkortingen

LIJST VAN AFKORTINGEN dae PM PNC UFP

Aërodynamische diameter Particulate matter Particle number concentration Ultrafine particles (ultrafijn stof)

CPC EPC SMPS

TSI Ultrafine Condensation Particle Counter (CPC) Model 3776 TSI Ultrafine Environmental Particle Counter (EPC) Model 3783 Scanning mobility particle sizer

25R 25L 01 19 07L 07R

Runway 25R Runway 25L Runway 01 Runway 19 Runway 07L Runway 07R

ICAO

Internationale Burgerluchtvaartorganisatie

XVI

Lijst van symbolen

LIJST VAN SYMBOLEN pt/cm³

Particles per cm³, eenheid waarin de UFP-concentratie wordt uitgedrukt

XVII

HOOFDSTUK 1 - Inleiding

INLEIDING

1.1.

ACHTERGROND

Voor het verder verduurzamen van de activiteiten wil Brussels Airport Company (BAC) extra kennis opbouwen rond de luchtkwaliteit. Door bijkomend inzicht te verwerven in de emissies uit luchthavenactiviteiten en de bijdrage op omgevingsniveau kunnen gefundeerde reductiescenario’s uitgewerkt worden.

Uit nationale en internationale literatuur blijkt dat luchthavens een belangrijke bron van ultrafijn stof (UFP) zijn. In 2015-2016 werd door VITO een studie uitgevoerd in de omgeving van Brussels Airport specifiek gericht op de parameter UFP. Deze metingen gaven aan dat de UFP-concentratie voornamelijk bepaald wordt door de fractie van kleinere deeltjes (10 tot enkele 10-tallen nm) en dat de UFP-concentratie op omgevingsniveau gerelateerd is aan de luchthavenactiviteiten en de meteorologische omstandigheden.

In deze studie wordt een uitgebreide meetcampagne uitgevoerd om de UFP-concentratie op verschillende locaties in functie van afstand tot de luchthaven en meer specifiek de positie t.o.v. de start- en landingsbanen op hoge tijdsresolutie simultaan te monitoren. Om dit te realiseren wordt een meetnet van verschillende state-of-the-art meetinstrumenten geïnstalleerd, om gedurende een periode van twee maanden in de zomer en de winter, de UFP-concentratie continu op te volgen. Op die manier wordt een gevalideerde, hoog frequente dataset opgebouwd van UFP-concentraties, waarmee meer inzicht wordt verkregen in de dynamiek van de UFP-concentraties in de buurt van de luchthaven en de beïnvloedende factoren. Deze inzichten kunnen bijdragen tot het verduurzamen van de activiteiten van BAC. 1.2.

MOTIVATIE VAN HET ONDERZOEK

De motivatie van het onderzoek kan worden ingedeeld aan de hand van de volgende onderzoeksvragen: • • • •

Hoe verspreiden de UFP-emissies bij take-off zich naar de ruimere omgeving?

Wat is de bijdrage van UFP-emissies tijdens landing aan de UFP-concentratie op grondniveau?

Wat is de bijdrage van UFP-emissies van opstijgende vliegtuigen aan de UFP-concentratie op grondniveau, en dit in functie van stijghoogte?

Wat zijn de belangrijkste beïnvloedende factoren op de UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven?

De bekomen resultaten en inzichten kunnen op verschillende manieren bijdragen aan een verduurzaming van de activiteiten op Brussels Airport. De gegevens kunnen gebruikt worden om na te gaan in hoeverre het vliegtuigtype (motortype, belasting) invloed heeft op de UFP-concentraties in de omgeving van de luchthaven, wat een gedifferentieerd beleid op basis van milieubelasting kan ondersteunen. Ook zullen nieuwe inzichten opgedaan worden die transfereerbaar zijn naar een uitbreidingsscenario en toelaten om de impact daarvan beter in te schatten. De bekomen dataset

1

HOOFDSTUK 1 - Inleiding

kan ook gebruikt worden als ondersteuning om een dispersiemodel voor UFP in de buurt van de luchthaven op te stellen. Een dergelijk model laat toe om toekomstscenario’s door te rekenen en hun impact te beoordelen. Tenslotte zal de bekomen data ook gebruikt kunnen worden om genomen reducerende maatregelen, zoals bv. de aanleg van een grondwal aan de kop van de banen, op efficiëntie te beoordelen door toekomstige monitoringsdata te benchmarken tegen de data die in deze studie bekomen worden. Het uitwerken en beoordelen van reductiemaatregelen op basis van de bekomen inzichten uit deze studie maakt geen onderdeel uit van deze studie. Maar dit kan in de toekomst wel verder uitgewerkt worden, bv. in het kader van een bredere samenwerking tussen BAC en VITO rond duurzame ontwikkeling.

1.3.

LEESWIJZER

In dit rapport worden de resultaten van het project Monitoring van de UFP-concentratie in de omgeving van Brussels Airport besproken. In Hoofdstuk 2 wordt de parameter UFP besproken, en in Hoofdstuk 3 de experimentele meetopzet met een beschrijving van het meetinstrumentarium, de meetlocaties en de periode waarin de metingen uitgevoerd werden. In de Hoofdstukken 4 en 5 worden de kalibratie-metingen besproken waarbij alle UFP-monitoren simultaan op dezelfde locatie metingen hebben uitgevoerd. Dit is een essentieel onderdeel van de studie om de vergelijkbaarheid van de meetresultaten van de verschillende meettoestellen te maximaliseren. Naast de UFPmetingen zelf worden ook secundaire datasets gebruikt, met name meteorologische gegevens en vluchtgegevens. Een overzicht van de meteorologische omstandigheden en vluchtgegevens tijdens de meetcampagne, en hun representativiteit wordt vervolgens beoordeeld in de Hoofdstukken 6 en 7. In Hoofdstuk 8 wordt een gedetailleerd overzicht gegeven van de resultaten van de UFPmonitoring. Vervolgens worden een aantal inhoudelijke aspecten uitgewerkt waarbij de resultaten worden geanalyseerd in functie van de beïnvloedende meteorologische factoren (Hoofdstuk 9) en luchthaven activiteiten (Hoofdstuk 10). De belangrijkste conclusies worden herhaald in Hoofdstuk 11.

In aanvulling op dit rapport is er ook een Rapport Bijlage met bijkomende informatie. De UFPmeetgegevens zijn eveneens beschikbaar gesteld aan BAC.

2

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

PARAMETER UFP

2.1.

2.1.1.

ULTRAFIJN STOF DEFINITIE

Ultrafijne deeltjes (UFP: ultrafine particles) zijn deeltjes met een aĂŤrodynamische diameter (dae) kleiner dan 100 nm. De UFP aantalconcentratie (PNC: particle number concentration) is het aantal (en dus niet de massa) van deeltjes kleiner dan 100 nm in de atmosfeer. Ultrafijn stof heeft qua massa geen significant aandeel aan de fijnstofconcentratie (PM, particulate matter), maar bepaalt wel het grootste deel van de deeltjesaantallen.

Binnen de fijn stoffractie wordt er onderscheid gemaakt tussen de nucleatiemode, de Aitken-mode en de accumulatie mode. De nucleatiemode omvat deeltjes tot 10 nm die uit gassen gevormd worden via condensatie. De Aitken-mode zijn deeltjes tussen 10 en 100 nm die gevormd worden uit verbrandingsprocessen. In sommige gevallen worden de nucleatie- en Aitken-mode beide onder de nucleatiemode ondergebracht omdat er geen duidelijk afzonderlijke pieken zijn in de grootteverdeling. De accumulatie-mode bestaat uit deeltjes van 100 nm tot 2,5 Âľm en wordt gevormd door coagulatie van primair gevormde deeltjes en door condensatie. Deeltjes in de accumulatie-mode hebben een langere atmosferische levensduur in vergelijking met nucleatiedeeltjes. Merk op dat de hier beschreven indeling van deeltjes in verschillende modes niet in alle studies op dezelfde manier wordt toegepast.

Ultrafijne deeltjes die worden gevormd in verbrandingsmotoren door onvolledige verbranding bestaan voor een groot deel uit organische koolstofverbindingen (condensaten). Vliegtuigmotoren worden verondersteld ook een belangrijke bron van anorganische sulfaatdeeltjes te zijn, als gevolg van het zwavelgehalte in vliegtuigbrandstof. Deze deeltjes spelen daarom ook een belangrijke rol bij de vorming van ultrafijn stof.

2.1.2.

EMISSIES

UFP-emissies van vliegtuigmotoren zijn niet opgenomen als parameter in de ICAO Aircraft Engine Emission Databank. Door EPA werd een testprocedure opgesteld voor het meten van emissies van vliegtuigmotoren (Kinsey, 2009) gebruik makend van een SMPS of EEPS (engine exhaust particle sizer) voor de bepaling van de aantalconcentratie. In een aantal experimenten werd het effect van brandstofverbruik, brandstoftype, motortype, motorcyclus, motortemperatuur en plaats van de aanzuigapparatuur voor bemonstering op de deeltjesaantallen en de deeltjesgrootteverdeling bestudeerd. De PM aantalconcentraties in de emissies worden hierbij uitgedrukt als een emissieindex die de PM aantalconcentratie per kg brandstofverbruik uitdrukt. Testmatrixen (EPA en NASA) worden gebruikt om vliegtuigemissies te simuleren.

3

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

Enkele conclusies uit deze testen zijn: • •

De PM emissie-index varieerde tijdens de tests van 1015 tot 1017 partikels/kg brandstof, afhankelijk van brandstof- en motortype, motorbelasting en omgevingscondities; De deeltjesgrootteverdeling was meestal uni-modaal tussen 3 en ca. 100 nm. Bij hoge motorlast werd een accumulatiemode geobserveerd van deeltjes met grotere diameter door ofwel homogene nucleatie, groei door condensatie of coagulatie. De geometrische mediaan diameter van de partikeluitstoot ligt tussen 10 en 30 nm.

Voor het volledige overzicht van resultaten wordt verwezen naar het EPA-rapport (Kinsey, 2009).

2.1.3.

UFP-CONCENTRATIE OP EN IN DE OMGEVING VAN LUCHTHAVENS

De concentratie van ultrafijn stof op en in de omgeving van luchthavens werd reeds bestudeerd op een aantal luchthavens wereldwijd. Resultaten van een aantal Europese studies werden gegroepeerd in het rapport “Ultrafine Particles at Airports” (Airports Council International (ACI) Europe, 2012) en recenter in het ACI EUROPE Study: Ultrafine Particles at Airports (2018).

Op basis van studies op en in de omgeving van London Heathrow Airport, Brussels Airport, Zurich Airport, Copenhagen Airport, Frankfurt Airport en Berlin Airport worden volgende conclusies getrokken.

Particle number counting instruments measuring ambient air particle concentrations usually count all UFP particles, irrespective of their origin and physical or chemical composition. UFP are very different in shape, from liquid droplets to solid complex, non-symmetrical structures. Some sizing instruments report the so called “mobility diameter”, which does not take all these characteristics into account. In addition, it is important to distinguish between the measurement of UFP and PM of size ranges including but not limited to UFP. The most recent airport studies have shown results which lead to the following main conclusions: • UFP particle number concentrations are subject to a very high temporal and spatial variability.

• Concentration developments are highly dependent on wind velocity and wind direction.

• Particle number concentration is just one metric; likewise important is the particle mobility diameter at the same time and location.

• Aircraft engines tend to emit short-time high numbers of particles of small diameters while other combustion sources (e.g. fossil fuel combustion vehicles and machinery) show lower peak number at larger diameter and over longer periods of time.

• Furthermore, within the plume chemistry and microphysical processes will form secondary, volatile PM. Therefore, there seem to be considerable differences between total PM and nonvolatile PM numbers with volatile particle numbers being higher in the size range below 50nm. Studying total PM numbers is important for a comprehensive understanding of UFP concentrations and behaviour.

• High numbers of particle concentrations rapidly decrease with increasing distance from the source.

• The further away from direct identifiable sources measurement samples are taken, the more difficult it becomes to associate the results to specific sources. This both applies for horizontal and vertical distances.

• Short-term measurements at single locations may drastically over- or underestimate the true (average) UFP concentrations at airports 4

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

Measurement campaigns and studies covering UFP particle concentrations are not sufficient to relate them to health effects. As particle number counters report total number of particles without any information on chemical composition and without knowledge of health impact of different species, the measured levels of UFP number concentrations are not more than an inventory of the UFP concentrations observed at and near the airport.

Interessante studies op en rond luchthavens buiten Europa werden o.a. uitgevoerd in Los Angeles (Los Angeles International Airport, LAX). Westerdahl et al. (2008) en Zhu et al. (2011) onderzochten de UFP-concentratie en deeltjesgrootte-verdeling (en andere parameters) op en in de omgeving van de luchthaven. Op de luchthaven werden metingen uitgevoerd op 140 m van de take-off positie van de vliegtuigen (blast fence, BF) en op 5 windafwaarts gelegen meetplaatsen op 220, 250, 310, 410 en 610 m van de take-off positie.

De hoogste concentraties met piekwaardes tot > 10 000 000 pt/cm³ werden gemeten ter hoogte van de take-off positie en werden geassocieerd met het opstijgen van vliegtuigen. De dominante deeltjesgrootte was rond de 14 nm in de winter- en 16,3 nm in de zomercampagne. Gemiddelde deeltjesconcentraties van partikels van deze deeltjesgrootte bedroegen respectievelijk 1 400 000 pt/cm³ en 1 300 000 pt/cm³ in beide campagnes op het meetpunt het dichtst bij take-off.

Tijdprofielen van UFP-concentraties op verschillende locaties tonen een sterk gelijklopend patroon, met sterke piekwaardes bij take-off. De gemiddelde concentratie daalt licht met toenemende afstand, maar niet substantieel. Wanneer de hoogste kwartielwaarden (P75) weerhouden worden op de verschillende locaties, dan stel met een uitgesproken daling van de concentratie vast bij toenemende afstand van de luchthaven.

Er werden ook een monitoring uitgevoerd op verschillende locaties in woonzones in de omgeving van de luchthaven, windafwaarts van de belangrijkste start en landingsbanen. Er liggen ook een aantal belangrijke verkeersassen in de omgeving. Op het luchthaventerrein is de gemiddelde UFPconcentratie 530 000 pt/m³. Op een windopwaarts achtergrondstation is de gemiddelde UFPconcentratie 7 000 pt/cm³. De UFP-concentratie in de omgeving was gemiddelde 38 000 pt/cm³, varierend tussen 20 000 en 54 000 pt/cm³.

Gemiddelde UFP concentratie 3 dagen monitoring per site 10-100 nm deeltjes 532 000 pt/cm³

54 000 pt/cm³ 44 000 pt/cm³ 40 000 pt/cm³ 43 000 pt/cm³ 39 000 pt/cm³ 20 000 pt/cm³

ca. 2500 m

5

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

Figuur 1: Gemiddelde UFP-concentratie (pt/cm³) op het luchthaventerrein en in de omgeving van LAX International Airport.

In het rapport Peters et al. (2016) (publiek beschikbaar via VMM website) worden een aantal studies in de omgeving van enkele Europese en Amerikaanse luchthavens verder toegelicht. Doordat verschillende studies vanuit verschillende onderzoeksvragen gedefinieerd worden, is het moeilijk om cijfers één op één te vergelijken. Er is nood aan standardisatie om dit wel te kunnen doen, met voorschriften naar localisatie van de meetpost, gebruikte meettechniek en deeltjesfractie, uitmiddelingstijden e.d.m., maar die is er nu dus niet.

2.1.4.

UFP IN STEDELIJKE OMGEVING

In een meta-studie van Kumar et al. (2014) worden UFP-concentraties van verkeerslocaties in verschillende steden met elkaar vergeleken. Er worden zeer grote verschillen waargenomen tussen steden. Voor Antwerpen wordt een concentratie van ongeveer 1,2 x 104 pt/cm³ opgegeven.

De resultaten van de meetcampagnes en modelleerstudies in het kader van het Joaquin-project, tonen een grote variabiliteit in de UFP-concentratie in stedelijke omgeving. Gradiëntmetingen op verschillende afstand van een drukke weg in bv. Antwerpen tonen grote verschillen in functie van de tijd van de dag en de afstand tot de weg (Figuur 2, Frijns et al., 2013), met de hoogste UFPconcentratie van 35 000 - 40 000 pt/cm³ op weekdagen in de voormiddag dicht bij de straat (10 m).

Figuur 2: UFP-concentratie in functie van afstand tot een drukke weg (Plantin en Moretuslei, Antwerpen) en tijdstip van de dag (geselecteerde resultaten voor weekdagen waarop de meetplaatsten windafwaarts van de weg lagen) (gereproduceerd uit Frijns et al., 2013).

6

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

Op basis van deze metingen kunnen enkele richtcijfers naar voor geschoven worden die helpen bij de interpretatie van de meetresultaten van deze studie: • •

Stedelijke achtergrondconcentratie UFP: tussen 10 000 en 25 000 pt/cm³; Stedelijke concentratie tijdens de dag nabij verkeer: tussen 30 000 en 40 000 pt/cm³.

In de rapportering van de resultaten van de Joaquin studie in Antwerpen (VMM, 2014) is een overzichtstabel opgenomen waarin de gemiddelde UFP concentratie (uitgedrukt als PNC) per type locatie wordt weergegeven samen met de verkeersintensiteiten (Tabel 1). De verkeersintensiteit op de wegen nabij de meetplaatsen varieerde sterk. De belangrijkste conclusies zijn dat: • De gemiddelde UFP-concentratie sterk varieert per meetplaats, met een maximum tot minimum verhouding van 4 tot 5 op weekdagen en van 7 in de weekends; • De gemiddelde UFP-concentratie neemt toe bij een hogere gemiddelde verkeersintensiteit nabij de meetplaat, behalve voor de stedelijke achtergrondmeetplaats en de meetplaats in de street canyon. Het hoge aantal deeltjes in de street canyon kan enerzijds verklaard worden door een hoge blootstelling aan verkeer omwille van het “street canyon”-effect. In smalle straten kan de verontreiniging zich minder goed verspreiden en blijft ze langer hangen. Anderzijds lag de meetplaats vlak naast de weg.

Tabel 1: Gemiddelde UFP-concentratie per meetplaats in Antwerpen met opgave van de verkeersintensiteit op de meetplaats.

Meetplaats

Verkeersintensiteit Deeltjesaantal (10³ voertuigen/dag) (PNC, #/cm³) Voorstedelijk 3 8 000 Stadspark 8 11 000 Stedelijke achtergrond 30 15 000 Street canyon 14 36 000 Ring 255 44 000 Tabel overgenomen uit VMM, 2014 (Metingen uitgevoerd in 2013).

In het Jaarrapport Lucht Emissies 2000-2016 en luchtkwaliteit in 2017 in Vlaanderen (VMM, Vlaamse Milieumaatschappij, 2018) is een overzicht van de UFP-metingen op meetstation Borgerhoutachtergrond (stedelijke achtergrond) gegeven (Tabel 2). Voor de deeltjesgrootte van 7-1000 nm is de gemiddelde concentratie voor kalenderjaar 2017 gelijk aan 9 996 pt/cm³. Op basis van de duurgemiddeldes worden volgende percentielwaardes opgegeven: Tabel 2: UFP-concentratie (in pt/cm³, voor verschillende percentielen) op stedelijke achtergrondlocaties in het jaar 2017.

Station Code Borgerhout- R801 achtergrond UFP-waarden afgerond.

UFP 7-1000 nm

P25 6 500

P50 9 000

P75 12 300

P90 16 000

P95 19 500

P99 27 000

In het Duitse Ultrafine Aerosol Network (GUAN) worden sinds een tiental jaren, lange-termijn UFP metingen simultaan uitgevoerd op 17 locaties verspreid over gans Duitsland, inclusief achtergrond, landelijke locaties, stedelijke achtergrond en langs de weg (Birmili et al. 2016). De deeltjes die hierbij worden bemeten, zijn de deeltjes van 20 tot 800 nm, waardoor de nucleatiemode maar gedeeltelijk

7

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

wordt meegenomen. Op basis van de Joaquin studie in Antwerpen (VMM, 2014) werd vastgesteld dat op weekdagen gemiddeld 26% van het totaal deeltjesaantal, een diameter heeft kleiner dan 20 nm, en in het weekend 20%. De concentraties van ultrafijne deeltjes variëren aanzienlijk in tijd en ruimte en een directe vergelijking van lokale metingen zijn onderhevig aan grote variatie, afhankelijk van het uur, dag en seizoen van de meting evenals de exacte meetlocatie (verkeer, stedelijke achtergrond, regionaal achtergrondsite) (Birmili et al., 2016).

Een samenvatting van de resultaten op basis van de 17 Duitse meetlocaties gedurende meerdere jaren is weergegeven in Tabel 3.

Tabel 3: Meetresultaten uit het Duitse GUAN netwerk.

Meetplaats

Gemiddelde [van…tot] in pt/cm³ Verkeer (3) [9 500 – 10 500] Stedelijke achtergrond (7) [5 000 – 9 500] Landelijk gebied (4) [3 300 – 5 400] In de bergen (3) [1 100 – 2 600] Overgenomen uit Birmili et al., 2016.

2.1.5.

Mediaan [van…tot] in pt/cm³ [8 400 – 9 000] [4 200 – 8 300] [2 900 – 4 800] [900 – 2 300]

P95 [van…tot] in pt/cm³ [19 900 – 22 400] [10 600 – 20 000] [6 600 – 10 900] [2 800 – 5 300]

ONDERSCHEID TUSSEN UFP-BRONNEN

In deze studie werden UFP-concentratiemetingen uitgevoerd op basis van deeltjestelling (PNC, particle number count) in een deeltjesgrootte bereik dat groter is dan de strikte definitie van UFP (bovengrens boven de 100 nm). Eén meetwaarde geeft de totale UFP-concentratie in aantal deeltjes per cm³ (pt/cm³). Dit type van totaal meting geeft geen opsplitsing in functie van partikel diameter.

Voor meer informatie over de deeltjesgrootte-verdeling wordt verwezen naar de studie uit 20152016 (Peters et al., 2016). De reden waarom er geen deeltjesgrootte bepaling werd uitgevoerd heeft te maken met de tijdsresolutie waarmee gemeten kan worden. De tijdsresolutie is in deze studie 10 seconden. In geval er een scanning dient uitgevoerd te worden voor een deeltjesgroottebepaling, zou de tijdsresolutie oplopen tot 5 à 10 minuten. Deze resolutie is regelmatig hoger dan de vluchtfrequentie op Brussels Airport. Omdat de metingen aan individuele vertrek of aankomstgegevens gekoppeld dienden te worden in deze studie, werd geopteerd voor een hoge resolutie meting van de de totale UFP-concentratie.

De deeltjesgrootte verdeling is dus ook niet bruikbaar om een onderscheid tussen bronnen te maken.

Met name UFP-deeltjes uit verkeer zouden iets grover zijn (hoewel de kleinste deeltjes ook voorkomen, 50% heeft diameter < 30 nm, zie jaarrapport VMM) en deeltjes afkomstig uit vliegverkeer voornamelijk in de kleinere diameters voorkomen (ca. 10-30 nm). De deeltjesgrootteverdeling kan zo een indicatie geven over de bron van UFP, maar gezien de overlap is ook deze benadering niet volledig sluitend.

De UFP-metingen uit deze studie zijn bron-onafhankelijk. Dit wil zeggen dat verschillende bronnen kunnen bijdragen tot het meetresultaat, inclusief wegverkeer, vliegverkeer en andere mogelijke bronnen uit de omgeving. Dit is een belangrijk gegeven voor de interpretatie van de gemeten UFPconcentraties, deze zijn niet exclusief toe te wijzen aan vliegtuigemissies.

Echter, het UFP-concentratiepatroon is op sommige plaatsen in de omgeving en op sommige tijdstippen zeer kenmerkend door de kortstondige maar zeer intense bijdrage van vliegtuigemissies.

Voor deze situaties, die veelvuldig voorkomen, is het duidelijk dat vliegverkeer de belangrijkste

8

HOOFDSTUK 2 - Parameter UFP

bijdrage heeft. Ook zijn sommige meetlocaties relatief ver verwijderd van verkeersbronnen waardoor hun bijdrage a-priori als beperkt kan beoordeeld worden.

2.1.6.

GEZONDHEIDSEFFECTEN

Toxicologische en klinische resultaten over gezondheidseffecten zijn nog grotendeels gebaseerd op kortdurende blootstelling aan meestal veel hogere UFP-concentraties dan in de buitenlucht en literatuur over de mogelijke nadelige effecten door langdurige blootstelling aan UFP is nagenoeg afwezig. Internationaal lopen er wel studies om gezondheidseffecten van UFP verder te bestuderen.

Onderzoek naar mogelijke gezondheidseffecten valt buiten de scope van deze studie.

9

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

MEETOPZET

3.1.

3.1.1.

UFP-MONITOREN PARTICLE COUNTERS

Een particle counter wordt beschouwd als de referentie voor het meten van aantal deeltjes en werd vastgelegd als te gebruiken techniek voor het meten van deeltjes in omgevingslucht (zie technische specificaties CEN/TS 16976). In deze studie worden volgende toestellen gebruikt: CPC model 3776 (butanol-based) en EPC model 3783 (water-based CPC). Een foto van elk van de toestellen is weergegeven in Figuur 3.

CPC model 3776

EPC model 3783

Figuur 3: Foto van de CPC model 3776 en de EPC model 3783.

Het meetprincipe van beide toestellen is sterk gelijkaardig. De bemonsterde lucht wordt door een verzadigde damp van butanol (CPC model 3776) of water (EPC model 3783) gestuurd en vervolgens afgekoeld. Hierdoor ontstaat er condensatie op de UFP-deeltjes waardoor ze groeien en een grotere diameter krijgen waardoor ze waarneembaar worden. De gecondenseerde deeltjes worden vervolgens geteld in een optische cel. Op basis van het aantal getelde deeltjes, het bemonsteringsdebiet en de bemonsteringstijd wordt de UFP-aantalconcentratie berekend als: đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x203A;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x2013;đ?&#x2018;&#x2019; =

đ?&#x2018; đ?&#x2018;&#x201E;Ă&#x2014;đ?&#x2018;Ą

waar de concentratie de UFP-deeltjesconcentratie in pt/cmÂł is, N het aantal getelde deeltjes, t de bemonsteringstijd (in seconde) en Q het bemonsteringsdebiet (in cmÂł/seconde).

De CPCâ&#x20AC;&#x2122;s en EPCâ&#x20AC;&#x2122;s werden opgesteld in een weersbestendige en geklimatiseerde behuizing (zie Figuur 4). In de behuizing is een dak doorvoer voorzien waarlangs de aanzuigsonde gemonteerd werd. De aanzuigopening (met regenkapje) bevindt zich ongeveer ĂŠĂŠn meter boven de dak doorvoer.

10

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Op de aanzuigsonde wordt een geleidende siliconen rubber tubing aangebracht die geconnecteerd is met de inlaat van de CPC/EPC. Vlak voor de inlaat werd nog een cycloon bevestigd om grof stof en vuil uit de aangevoerde luchtstroom te verwijderen. De aanzuigleiding is voor alle meetopstellingen van dezelfde lengte en werd tot een minimum lengte beperkt (<1 m). Er werd geen gebruik gemaakt van een droger om de luchtstroom te drogen. Droging kan worden toegepast om condensatie van waterdamp in de CPC te vermijden. Droging zorgt echter voor bijkomende verliezen en om deze verliezen correct in te schatten is een deeltjesgrootteverdeling nodig, welke in deze studie niet gemeten wordt.

kapje

aanzuigsonde

CPC

Figuur 4: Weerbestendige geklimatiseerde behuizing met CPC.

11

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

3.1.2.

TOESTELSPECIFICATIES

De bemonstering wordt uitgevoerd met bemonsteringsapparatuur van het type TSI Ultrafine Condensation Particle Counter (CPC) Model 3776 en de TSI Environmental Particle Counter (EPC) Model 3783. De toestelspecificaties zijn (o.a.):

Bereik deeltjesgrootte: Bereik deeltjesconcentratie: Accuraatheid: Responstijd: Meteo omstandigheden:

CPC Model 3776 2.5 nm tot >3 µm 0 tot 3 x 105 deeltjes/cm³ ±10% <0,8 sec in high flow mode <5sec in low flow mode temperatuur 10-35°C luchtvochtigheid 0-90%

EPC Model 3783 7 nm tot >3µm 0 tot 106 deeltjes/cm³ ±10% <3 sec in low flow mode <5sec in low flow mode 10-38°C 0-90%

De ondergrens van het bereik van de deeltjesgrootte verschilt voor beide toestellen: 2,5 nm en 7 nm voor respectievelijk de CPC en EPC. Het meetbereik is groter voor het EPC model 3783 dan voor CPC model 3776. In de specificaties boven wordt de bovengrens gesteld op 1 x 106 pt/cm³ voor EPC en 3 x 105 pt/cm³ voor CPC. Bij hoge concentraties kan het voorkomen dat partikels elkaar maskeren (particle coincidence) in de optische sensor. Als dat gebeurt kan de optische sensor niet discrimineren tussen verschillende deeltjes en kunnen meerdere partikels als één partikel geteld worden. Hierdoor kan het zijn dat bij hoge concentraties de werkelijke concentratie hoger is dan de gemeten concentratie. Bij de CPC model 3776 wordt 3x105 als bovengrens gebruikt. In de praktijk, op basis van vergelijkende metingen nabij de luchthaven, kan besloten worden dat de bovengrens hoger ligt. Voor de EPC model 3783 treedt hetzelfde fenomeen van maskering (particle coincidence) bij een UFP-concentratie > 106 pt/cm³.

Binnen het meetbereik is de juistheid (accuraatheid) van de UFP-metingen ±10%.

De responstijd van beide toestellen ligt in de grootteorde van <0,8 tot <3 seconden. Dit wil zeggen dat de UFP-meetwaarde binnen de 0,8 en 3 seconden, 95% van de werkelijke UFP-concentratie bereikt. Tijdens de meetcampagne zijn de toestellen zo ingesteld dat één UFP-concentratiewaarde per 10 seconden geven (frequentie van 1 metingen per 10 seconden). De gehanteerde meetfrequentie is uitzonderlijk hoog om een gedetailleerde analyse te kunnen uitvoeren, tot op het niveau van effecten van landing en vertrek van individuele vliegtuigen. De hoge meetfrequentie compliceert wel de vergelijking met andere gegevensbronnen waar langere uitmiddelingstijden gebruikt worden waardoor met name piekconcentraties afgevlakt kunnen worden. Dit houdt in dat de piekconcentraties (bepaald als hoge percentielwaarde, bv. P90 of P95) door de hoge meetfrequentie in deze studie hoger kunnen liggen.

De ideale omstandigheden om UFP-metingen uit te voeren is bij een temperatuur van 10-35/38°C. Op basis van persoonlijke communicatie met de toestelleverancier TSI kan gesteld worden dat het vooral belangrijk is dat de temperatuur niet zakt onder de 10°C. De bovengrens van het temperatuursinterval is minder kritisch, het toestel zal nog correct meten indien die bovengrens overschreden wordt. De klimatisatie in de behuizing zorgt ervoor dat de temperatuur in de winter ongeveer rond de 20° lag. In de zomer lag de temperatuur ook grotendeels in het opgegeven bereik, maar waren er toch enkele events waarbij de temperatuur boven de 38° steeg.

12

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

3.1.3.

KWALITEITSBORGING VAN DE METINGEN

Om kwalitatieve metingen te garanderen werd een QA/QC (quality assurance/quality control) protocol gevolgd.

De gebruikte CPC/EPC-monitoren zijn allen gekeurde toestellen. Dit wil zeggen dat deze toestellen periodiek onderhouden en gevalideerd worden. De toestellen zijn gekalibreerd met een referentietoestel van de toestelproducent TSI. Daarenboven werd er in het veld een wekelijkse kwaliteitscontrole uitgevoerd bij elk van de toestellen en meetopstellingen. Hiervoor dienden de metingen niet onderbroken te worden. De volgende parameters werden wekelijks gecontroleerd: 1.

2.

3.

4.

Verloopt de monitoring zoals voorzien? (Y/N) Is de bemonsteringslijn nog goed gemonteerd? (Y/N) Wat is het aanzuigdebiet (debietsmeting)? Wat is de afwijking t.o.v. het nominaal aanzuigdebiet?

Nul-meting (zero-check door monteren HEPA filter in bemonsteringslijn), valt de meting terug naar 0 pt/cm³? (Y/N) 5. Werd de condensatievloeistof (butanol of water) bijgevuld?

6. Werd de wiek vervangen?

Een overzicht van deze controles is gegeven in Rapport Bijlage.

Tenslotte werden er vergelijkende metingen uitgevoerd om de vergelijkbaarheid van de UFPtoestellen te beoordelen. Er werden toestel-specifieke herschalingsmodellen opgesteld om de vergelijkbaarheid te optimaliseren (zie HOOFDSTUK 4 en HOOFDSTUK 5).

De QA/QC procedure zet in op drie niveaus. Ten eerste worden de toestellen periodiek gecontroleerd, onderhouden en gekalibreerd t.o.v. het referentietoestel bij TSI. Ten tweede wordt tijdens de meetcampagne wekelijks een controle uitgevoerd op alle meetlocaties en toestellen. Ten derde worden toestellen vergeleken met elkaar op basis van vergelijkende metingen op eenzelfde meetlocatie.

3.2.

MEETOPSTELLING VOOR VERGELIJKENDE METINGEN

Voorafgaand aan de eigenlijke meetcampagne werden de verschillende UFP-meetinstrumenten samen geplaatst op één vaste locatie om vergelijkende metingen uit te voeren. Vergelijkende metingen worden uitgevoerd om de monitoren te herschalen t.o.v. elkaar, en hun onderlinge vergelijkbaarheid te beoordelen en desgevallend te verbeteren door toepassing van een herschalingsmodel. De meetwagen Aëromax van VITO werd ingericht om alle toestellen naast elkaar te kunnen plaatsen. De aanzuigsonde voor omgevingslucht bevindt zich boven het dak van de Aëromax. De aangezogen omgevingslucht werd m.b.v. een splitter verdeeld naar de verschillende toestellen. De Aëromax werd geplaatst in het verlengde van de kop van baan 25R ter hoogte van de ringweg (Figuur 5).

13

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Figuur 5: Meetopstelling voor vergelijkende metingen in verlengde van de kop van baan 25R.

3.3.

MEETOPSTELLING UFP MONITORING IN DE OMGEVING VAN BRUSSELS AIRPORT

3.3.1.

MEETLOCATIES

De UFP-metingen werden uitgevoerd op acht verschillende locaties in de omgeving van de luchthaven. De metingen worden geconcentreerd in het gebied ten NO van de luchthaven. Deze keuze houdt in dat: • • • • • •

14

Bij ZW-wind de vliegtuigen die landen op de 25L over het meetnet komen aanvliegen; Bij ZW-wind de vliegtuigen die landen op de 25R over het meetnet komen aanvliegen; Bij ZW-wind de meest vliegtuigen opstijgen via de 25R en zo bij take-off emitteren in de richting van het meetnet; Opstijgende en landende vliegtuigen via de 19 nabij enkele meetposten van het meetnet passeren; Bij NO wind opstijgende vliegtuigen vanop de 07R over het meetnet passeren kort na opstijgen; De invloed van verkeer rond de luchthaven, die zich grotendeels in het Z-W-N van de luchthaven situeert, een beperktere impact heeft op de metingen.

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Er worden twee meetnetten onderscheiden: (1) Meetnet 25R, en (2) Meetnet 25L (Figuur 6). Het is praktisch niet haalbaar om één groot allesomvattend meetnet op te zetten met het beschikbare instrumentarium. Daarom wordt de monitoring uitgevoerd in twee meetnetten die sequentieel operationeel waren. Twee locaties blijven ongewijzigd voor beide meetnetten (“permanent”), de overige drie locaties verschillen voor Meetnet 25R en Meetnet 25L.

Figuur 6: Schets (boven) en luchtfoto (onder) van de verschillende meetlocaties in de omgeving van de luchthaven. Er zijn twee permanente meetlocaties waar gedurende de ganse periode gemeten werd, en drie meetlocaties die tussentijds verplaatste werden (meetnet 25R verplaatst naar meetnet 25L).

15

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

De meetlocaties worden verder beschreven in Tabel 5 met opgave van hun situering t.o.v. de luchthaven en landings- en startbanen, de aanwezigheid van wegverkeer in de nabijheid, typering en inschatting van de UFP-bronnen die potentieel bijdraagt op de meetlocatie.

Meetlocaties 25R, Sterckxstraat en Torfbroek bevinden zich in het verlengde van baan 25R/07L in noordoostelijke richting. Dit houdt in dat vliegtuigen die landen op 25R (ong.) loodrecht boven deze meetlocaties passeren. Meetlocaties 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg bevinden zich in het verlengde van baan 25L/07R in noordoostelijke richting. Vliegtuigen die landen op 25L passeren (ong.) loodrecht boven deze meetlocaties. Een inschatting van de vlieghoogte van landende vliegtuigen boven deze meetlocaties en de horizontale afstand tot het punt van touch-down op 25R en 25L respectievelijk wordt gegeven in Tabel 4(a). Dezelfde meetlocaties worden overvlogen wanneer vliegtuigen opstijgen vanop respectievelijk 07L en 07R. De hoogte waarop vliegtuigen overvliegen is hoger dan bij landing, een inschatting hiervan is gegeven in Tabel 4(b).

Meetlocatie 25R bevindt zich op korte afstand achter vliegtuigen bij opstijgen op 25R. Het vertrekpunt van de vliegtuigen situeert zich op ongeveer 300 tot 600 m van de meetlocatie (Tabel 4(c)). De motoremissies worden bij take-off in de richting van de meetlocatie geblazen. De meetlocaties Sterckxstraat en Torfbroek bevinden zicht op diezelfde as, maar op grotere afstand tot de baan 25R. Meetlocatie Orchideeënlaan bevindt zich op ongeveer 1100 m afstand achter vliegtuigen die opstijgen op baan 19 (Tabel 4(c)). De motoremissies worden bij take-off op been 19 in de richting van de meetlocatie geblazen.

Tenslotte wordt er ook opgestegen vanop de 07L -zij het veel minder frequent. Deze vliegtuigen passeren over de meetposten 25R, Sterckxstraat en Torfbroek (Tabel 4(d)).

Tabel 4: Inschatting van vlieghoogte boven meetlocatie en horizontale afstand tot punt van touchdown of take-off. Gegevens aangeleverd door BAC. Tabel 4(a): Passage boven meetpunten in verlengde van 25R en 25L bij landing.

25R Sterckxstraat Torfbroek

25L Skeyes

Nederokkerzeelsesteenweg

16

Landen op 25R Landen op 25R Landen op 25R Landen op 25L Landen op 25L Landen op 25L

Op basis van analyse BAC (in ft) 200 – 400 ft

Hoogte passage vliegtuig loodrecht boven meetpost (in m) 60 – 120 m

Horizontale afstand tot punt van touch-down op 25R/25L (eigen inschatting) 1200 m

400 – 500 ft

120 – 150 m

2000 m

600 – 1000 ft

180 – 300 m

4600 m

200 – 400 ft

60 – 120 m

750 m

400 – 600 ft soms 200 400 ft 400- 1000 ft

120 – 180 m

1700 m

120 – 300 m

3500 m

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Tabel 4(b): Passage boven meetpunten in verlengde van 07R bij opstijgen.

25L Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg

Opstijgen 07R Opstijgen 07R Opstijgen 07R

Op basis van analyse BAC (in ft) 100 – 1000 ft 400 – 1800 ft 1400 – 2600 ft

Hoogte passage vliegtuig loodrecht boven meetpost 30 – 300 m

Horizontale afstand tot punt van take-off op 07R 750 m

120 – 540 m

1700 m

440 – 780 m

3500 m

Tabel 4(c): Meetlocaties windafwaarts bij take-off.

25R Orchideeënlaan

Opstijgen 25R Opstijgen 19

Hoogte emissies Motorhoogte Motorhoogte

Horizontale afstand tussen meetpunt en vertrekpunt (waar vliegtuig zich klaar zet voor take-off) 300 of 600 m afhankelijk van startpositie op kop of verder op 25R 1100 m

Tabel 4(d): Passage boven meetpunten in verlengde van 07L bij opstijgen.

25R Sterckxstraat Torfbroek

Opstijgen 07L Opstijgen 07L Opstijgen 07L

Op basis van analyse BAC (in ft) 200 – 2200 ft 800 – 2400 ft 600 – 3200 ft

Hoogte passage vliegtuig loodrecht boven meetpost 60 – 670 m 240 – 700 m 180 – 1000 m

Horizontale afstand tot punt van take-off op 07R 1200 m 2000 m 4600 m

In de Bijlage van het rapport staan enkele foto’s van de verschillende meetlocaties.

17

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Tabel 5: Overzicht van de meetlocaties met beschrijving van positionering, typering en aanwezigheid van potentiële UFP-bronnen.

Meetlocatie 25R

Positie t.o.v. de luchthaven Meetlocatie in verlengde van de kop van de 25R aan de andere kant van de ringweg. Op 260m van de kop van 25R.

Orchideeënlaan

Op het dak van de Haachtsesteenweg op 70m Stedelijke achtergrond Orchideeënlaan ten Z Verkeer Op 1000m van de kop 25R/19 In verlengde van baan 19

Wegverkeer Luchtverkeer

Sterckxstraat

Op 1000m van de kop van Geen drukke 25R nabijheid In verlengde van 25R

Luchtverkeer

Fuérisonplaats

Op 820m van kop 25R, op 1400m van kop van 25L Niet in verlengde van banen, situering tussen verlengde 25R en 25L (dichter bij 25R)

Dorpsverkeer in omgeving, Dorpskern op 60m.

Tervuursesteenweg op 350m.

Luchtverkeer Wegverkeer (beperkt)

Torfbroek

Op 3600m van kop 25R In verlengde van been 25R

Afgelegen terrein Weg op 150 ten O

Luchtverkeer

25L

Op 250m achter kop 25L In verlengde van 25L

Tervuursesteenweg (N224) Luchthaventerrein op 30m ten NO

18

Positie t.o.v. wegen Typering Tervuursesteenweg (N224) Luchthaventerrein op 25m ten NO, afgescheiden met volle omheining.

wegen

in Landelijk

Natuurgebied

UFP-bronnen Luchtverkeer Wegverkeer

Luchtverkeer Wegverkeer

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Skeyes

Op 1200m achter kop 25L In verlengde van 25L

Tervuursesteenweg (N224) Landelijk op 900m ten W

Luchtverkeer Wegverkeer (beperkt)

Nederokkerzeelsesteenweg

Op 3000m achter kop 25L In verlengde van 25L

Nederokkerzeelsesteenweg op 175m ten Z

Luchtverkeer

Landelijk

19

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

3.3.2.

MEETPERIODE

De monitoring is opgedeeld in een zomer (maanden jun-jul-aug-sep) en een wintercampagne (maanden nov-dec-jan-feb) om een betere spreiding tijdens het jaar te hebben. De vliegfrequentie, gebruikte banen etc. kunnen aanzienlijk verschillen tussen beide periodes. Op basis van de maandelijkse vliegbewegingen van de afgelopen drie jaren is duidelijk te zien dat de maanden nov t/m feb traditioneel kalmere maanden zijn (ongeveer 20% minder vliegbewegingen), en de maanden mei t/m sep te maanden met het hoogste aantal vliegbewegingen (informatie van BAC).

De monitoring werd opgesplitst in een zomer- en wintercampagne: • Zomer: start eind juni, juli, augustus, begin september; • Winter: start eind november, december en januari.

Een overzicht van de meetperioden tijdens de zomercampagne is gegeven in Tabel 6.

Tabel 6: Overzicht meetperiodes waarop instrumenten op de verschillende meetplaatsen werden ingezet.

Zomer Meetnet

Meetlocatie

CPC1

CPC2

CPC3

EPC1

EPC2

Vergelijkende metingen Permanent

25R

18/06-6/07

18/06-4/07

4/07-6/07

18/0619/07 18/0610/09

16-19/07

Permanent

Torfbroek

25R 25R 25R 25L

Sterckxstraat Orchideeënlaan Fuérisonplaats 25L

25L

Skeyes

25L

Nederokkerzeelsesteenweg

Winter Meetnet

25R

19/0710/09 6/07-13/08 6/07-13/08 6/07-13/08 13/0810/09 13/0810/09 13/0810/09

Meetlocatie

CPC1

CPC2

CPC3

EPC1

EPC2

Vergelijkend e metingen Permanent

25R

19/11/2018 -4/12/2018

19/11/2018 -4/12/2018

19/11/2018 -4/12/2018

19/11/2018 -4/12/2018

19/11/2018 -4/12/2018 4/12/20181/02/2019

Permanent

Torfbroek

25R

Sterckxstraat

25R

Orchideeënlaan

25R

Fuérisonplaats

25L

25L

25L

Skeyes

25L

Nederokkerzeelsesteenwe g

20

25R 4/12/20181/02/2019 4/12/20187/01/2019 4/12/20187/01/2019 4/12/20187/01/2019 7/01/20191/02/2019 7/01/20191/02/2019 7/01/20191/02/2019

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

3.3.3.

SITUERING TEN OPZICHTE VAN DE LUCHTHAVEN

Voor de interpretatie van de meetresultaten is de situering van de meetlocaties t.o.v. de luchthaven van belang. Zoals te zien is in Figuur 7 liggen meetlocaties 25R, Sterckxstraat en Torfbroek in het verlengde van 25R/07L. De kop van de 25R bevindt zich op 240-250° bekeken vanuit deze drie meetlocaties. Voor de meetlocaties in het verlengde van 25L, met name de kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg, situeert de kop van 25L zich op 250°. Dit wil zeggen dat wanneer de wind uit de richting 250° komt, dat dan deze zes meetlocaties pal windafwaarts van de respectievelijke runways gelegen zijn.

Voor meetlocatie Orchideeënlaan bevindt de kop van de 19 en 25R zich op 190-200°. Voor de meetlocatie op de Fuérisonplaats is dit 280-290°.

21

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

Figuur 7: Situering van de meetlocaties ten opzichte van de luchthaven.

3.4.

ANDERE GEGEVENSBRONNEN

Voor de analyse werden extra gegevensbronnen gebruikt, met name: • • • • •

22

Meteorologische gegevens : aangeleverd door BAC Vluchtgegevens : aangeleverd door BAC Radargegevens : niet aangeleverd voor meetperiode, niet verwerkt Geluidsmetingen : niet aangeleverd, niet verwerkt niet gerapporteerd E-nose metingen : uitgevoerd door VITO, nog niet verwerkt, niet gerapporteerd.

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

3.5.

STATISTIEKEN EN VISUALISATIE

Voor elke meetlocatie werd gedurende een periode in de zomer en winter een meetreeks opgebouwd van UFP-concentratiemetingen (in pt/cm³) op een tijdsresolutie van 10 seconden.

Die meetreeksen worden op bepaalde manieren gevisualiseerd en samengevat om een interpretatie mogelijk te maken. Hieronder worden enkele van de meest gebruikte (samenvattende) statistieken en visualisaties besproken.

3.5.1.

PERCENTIELEN

In de statistiek is een percentiel van een dataset een van de in principe 99 punten die de geordende dataset in 100 delen van gelijke grootte verdelen. Het k-de percentiel (Pk) is dan een getal dat de k% kleinere data van de % grotere scheidt. Wanneer percentielen berekend worden van tijdreeksen dan krijgen de percentielen een tijdsdimensie, m.n. het k-de percentiel is dan een getal dat in k% van de tijd niet wordt overschreden (en in (100-k)% van de tijd wel overschreden wordt).

In deze studie wordt er gebruik gemaakt van de P10, P25, P50 (mediaan), P75, P90, P95 en P99. Voor UFP-tijdreeksen geven de lagere percentielen, bv. P10 en P25, de UFP-concentratie die in 10 of 25% van de tijd niet wordt overschreden. De hogere percentielen, bv. P95 en P99, geven de concentratie die slechts in 5% en 1% van de tijd wordt overschreden. De mediaan (of P50) is die UFP-concentratie die de helft van de tijd niet/wel overschreden wordt. Naar interpretatie is het gebruik van percentielen dan ook informatiever dan het gemiddelde omdat die tijdsdimensie gekoppeld is.

In deze studie worden de lage percentielen soms ook omschreven als achtergrondwaarden, terwijl de hogere percentielen omschreven worden als piek-concentraties. De achtergrondwaarde is een lage concentratie die heerst wanneer bronnen inactief zijn (bijvoorbeeld ’s nachts). De piekconcentratie is een hoge concentratie die gedurende korte tijd van de dag heerst, meestal onder specifieke omstandigheden van bronactiviteit en meteorologische omstandigheden.

Percentielen kunnen berekend worden voor de hele meetreeks, maar ook voor bepaalde delen (bijvoorbeeld bij bepaalde windcondities) of om te aggregeren op een tijdresolutie die groter is dan de tijdsresolutie van de metingen (bv. 10 seconden metingen aggregeren per uur als uurlijkse mediaan waarden).

3.5.2.

VISUALISATIE

→ Tijdreeks Twee dimensionale grafiek met de tijd in de x-as en een andere grootheid op de y-as, in deze studie meestal de UFP-concentratie op de y-as. Om de leesbaarheid van de grafiek te verbeteren wordt de y-as soms logaritmisch geschaald (log10). → Scatterplot Puntengrafiek waarbij twee variabelen tegen elkaar worden uitgezet (op de x-as en y-as).

23

HOOFDSTUK 3 - Meetopzet

→ Boxplot Een boxplot is een grafische weergave van de vijf-getallensamenvatting. De box is opgebouwd uit het eerste kwartiel (ondergrens), de mediaan (streep in box), het derde kwartiel (bovengrens). De wiskers zijn indicatief voor de extremen, en worden bepaald als het meest extreme data punt dat binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range ligt. → Boxplot per categorie Verschillende boxplots naast elkaar die op de x-as onderscheiden worden door een bepaalde factor variabele (bijvoorbeeld uur van de dag). → Pollutieroos Locatie-specifieke weergave van de UFP-concentratie in functie van de windrichting (zie 9.2).

24

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

VERGELIJKENDE METINGEN - ZOMER

4.1.

INLEIDING

Tijdens de zomer metingen werden vijf toestellen ingezet. Drie toestellen (CPC1, CPC2 en CPC3) zijn van het type CPC Model 3776 en twee toestellen (EPC1 en EPC2) van het type EPC Model 3783. De toestellen werden voorafgaand aan hun inzet in de meetnetten naast elkaar geplaatst om vergelijkende metingen uit te voeren. Voor de vergelijkingsmetingen werd de meetlocatie 25R geselecteerd. Het UFP-concentratiebereik op deze locatie is het grootst, wat van deze locatie de meest geschikte locatie voor vergelijkende metingen maakt.

Het was de bedoeling om alle vijf de toestellen gelijktijdig in te zetten voor de vergelijkende metingen, maar dat was in de praktijk niet haalbaar. Daarom kan zowel de duur als de periode waarin vergelijkende metingen werden uitgevoerd verschillen tussen toestellen (Tabel 7Tabel 16).

Tabel 7: Overzicht meetperioden van de vergelijkende metingen op locatie 25R.

EPC 1 EPC 2 CPC 1 CPC 2 CPC 3

Locatie simultane metingen 25R 25R 25R 25R 25R

Start datum 18/06/2018 16/07/2018 18/06/2018 18/06/2018 4/07/2018

Stop datum 19/07/2018 19/07/2018 6/07/2018 4/07/2018 6/07/2018

Referentietoestel ja neen ja neen neen

Simultane metingen worden uitgevoerd om de toestellen te herschalen t.o.v. elkaar. In de praktijk komt het er op neer om één van de toestellen als referentie monitor te selecteren. De meetresultaten met de referentie monitor worden beschouwd als de referentiemetingen. De meetresultaten van de overige monitoren worden afgetoetst aan de referentiemetingen. In het ideale geval zouden de meetresultaten perfect dezelfde zijn als de referentiemetingen, maar dat is in de praktijk (bijna) nooit het geval, o.a. door monitor-specifieke ruis op de metingen. Door statistische analyse wordt getoetst hoe goed meetresultaten vergelijkbaar zijn met de referentiemetingen. Hiertoe wordt gebruik gemaakt van volgende statistieken die berekend worden wanneer de simultane metingen van een toestel worden uitgezet t.o.v. de referentiemetingen: •

•

De determinatie-coëfficiënt (of R-kwadraat, R²) is een maat voor de vergelijkbaarheid van de meetresultaten met de referentiemetingen. De R² wordt berekend door simultane referentiemetingen met de metingen van de andere monitor te vergelijken. Indien de metingen perfect identiek zijn, dan is de determinatie- coëfficiënt gelijk aan 1 (100%). De determinatie- coëfficiënt wordt lager naarmate de vergelijking minder goed is; De root-mean-squared-error (of RMSE) is een maat voor het verschil tussen referentie en niet-referentie meting. In geval van een perfecte overeenkomst is de RMSE gelijk aan 0, en de RMSE wordt groter naarmate het verschil op de meetwaardes tussen referentie en andere monitor groter wordt. De RMSE wordt berekend als de vierkantswortel van het gemiddelde kwadratische verschil tussen referentie en niet-referentie meting.

25

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

De vergelijkbaarheid tussen meetresultaten en referentie metingen kan verhoogd worden door een herschalingsmodel op te stellen. Een dergelijk model is een monitor-specifiek model dat ervoor zorgt dat de vergelijkbaarheid met de referentiemetingen na toepassing van deze herschaling verbetert.

De meest gebruikte herschalingsmodellen zijn lineaire regressie modellen zonder intercept (Eq.1) of met intercept (Eq.2), van deze vorm: đ?&#x2018;&#x152; = đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2039; (Eq. 1); of đ?&#x2018;&#x152; = đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2039; + đ?&#x2018;? (Eq. 2).

waarbij X de originele meetwaarde voorstelt (ruwe data), Y de herschaalde meetwaarde (herschaalde data), en a en b de regressie- coĂŤfficiĂŤnt en (richtingscoĂŤfficiĂŤnt a en intercept b). In deze studie werd de variant zonder intercept toegepast.

Het is belangrijk om te benadrukken dat de herschaling op basis van simultane metingen een relatieve herschaling is. Door deze herschaling zijn de meetresultaten van de verschillende monitoren onderling beter vergelijkbaar.

In de volgende paragrafen worden de CPCâ&#x20AC;&#x2122;s onderling vergeleken, met CPC1 als referentie.

Vervolgens worden beide EPCâ&#x20AC;&#x2122;s met elkaar vergeleken met EPC1 als referentie. Tenslotte worden de referentie CPC (CPC1) en de referentie EPC (EPC1) met elkaar vergeleken. De opbouw van deze analyse is steeds dezelfde: â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘

Overzicht van de vergelijkende metingen aan de hand van tijdreeksgrafieken (de meeste zijn te bekijken in Rapport Bijlage) en samenvattende statistieken; Opstellen en beoordeling van herschallingsmodellen.

Om de definitieve herschalingsmodellen op te stellen werd CPC1 geselecteerd als referentie waarnaar de overige 4 toestellen herschaald werden. De modellen die toegepast werden zijn allen van de vorm đ?&#x2018;&#x152; = đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2039; waarbij Y de referentiemetingen voorstellen (CPC1) en X de metingen met een ander toestel (CPC2, CPC3, EPC1, EPC2).

4.2.

4.2.1.

VERGELIJKING CPCâ&#x20AC;&#x2122;S OVERZICHT

Er werden drie CPCâ&#x20AC;&#x2122;s ingezet in deze studie. Het was uiteindelijk door laattijdige levering van ĂŠĂŠn van de CPCâ&#x20AC;&#x2122;s niet mogelijk om alle drie de toestellen tegelijkertijd in te zetten voor vergelijkende metingen. Om de meetcampagne geen vertraging te laten oplopen werd besloten om volgend schema aan te houden: Locatie simultane metingen CPC 1 25R CPC 2 25R CPC 3 25R

26

Start 18/06/2018 18/06/2018 4/07/2018

Stop 6/07/2018 4/07/2018 6/07/2018

Duur Âą20 dagen Âą18 dagen Âą3 dagen

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

Er werd dus een meetreeks van simultane metingen met CPC1 en CPC2 opgebouwd vanaf 18/06/2018 t/m 4/07/2018 (18 dagen). De simultane metingen van CPC1 en CPC3 liep van 4/07/2018 t/m 6/07/2018 (3 dagen). Er zijn geen simultane metingen van CPC2 en CPC3.

4.2.2.

VERGELIJKING CPC1 EN CPC2

De vergelijkbaarheid van CPC1 en CPC2 is zeer goed (Tabel 8 en Figuur 8). Bij concentratie boven de (ong.) 700 000 pt/cmÂł is de vergelijkbaarheid minder goed doordat CPC1 aftopt.

Tabel 8: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. CPC1 137 798 9 955 15 290 39 511 28 160 773 760 CPC2 137 798 9 880 15 111 38 641 27 641 895 460

Figuur 8: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC2 op locatie 25R. De rode lijn geeft de perfecte fit.

4.2.3.

VERGELIJKING CPC1 EN CPC3

De vergelijkbaarheid van CPC1 en CPC3 is goed (Tabel 9 en Figuur 9). Bij concentratie boven de (ong.)

700 000 pt/cmÂł is de vergelijkbaarheid minder goed, en er zijn ook enkele afwijkende metingen (verwaarloosbaar).

Tabel 9: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en3.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. CPC1 16 786 6 612 13 145 17 482 36 255 27 177 678 490 CPC3 16 786 6 688 13 600 18 079 38 476 28 655 813 810

27

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

Figuur 9: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC3 op locatie 25R.

4.3.

VERGELIJKING EPCâ&#x20AC;&#x2122;S

De vergelijkende metingen geven aan dat de meetresultaten voor beide toestellen vergelijkbaar zijn in het lagere meetbereik (Tabel 10), maar dat voor hogere concentraties het verschil tussen beide toestellen sterk toeneemt doordat EPC 1 niet correct doormeet in het hoge concentratiebereik.

Hieronder wordt de vergelijking van beide toestellen opgesplitst in functie van de gemeten UFPconcentraties.

Tabel 10: Samenvattende statistieken van de simultane metingen EPC monitoren 1 en 2.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. EPC1 16 786 4 063 10 150 16 490 75 938 38 608 9 065 000 EPC2 16 786 3 846 9 615 15 570 101 817 36 485 9 990 000

Figuur 10: Scatter plot van de simultane metingen van EPC1 en EPC2 op locatie 25R van 16/09/2018 tot 19/07/2018. De rode lijn stelt de 0-1-lijn voor waarop de meetpunten gesitueerd zouden zijn in geval van perfecte vergelijkbaarheid van beide EPCâ&#x20AC;&#x2122;s.

28

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

UFP-concentratie ≤ 500 000 pt/cm³

UFP-concentratie > 500 000 en ≤ 1 000 000 pt/cm³

UFP-concentratie > 1 000 000 pt/cm³

Figuur 11: Scatterplot vergelijking EPC’s.

29

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

4.4.

VERGELIJKING CPC - EPC

Voor de vergelijking van CPC en EPC worden de simultane metingen met CPC1 en EPC1 gebruikt omdat dit de langste meetreeksen zijn (Tabel 11), en omdat CPC1 toch sterk vergelijkbaar is met de andere CPC’s. EPC2 heeft met geen enkele van de CPC’s simultaan gemeten.

Tabel 11: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. CPC1 118 741 921 9 873 15 364 39 822 27 709 773 760 EPC1 118 741 797 8614 12 720 45 199 22 790 9 990 000

Uit de scatterplot van simultane EPC en CPC metingen (Figuur 12) is een duidelijk lineair verloop te zien tot op een bepaalde concentratie van ongeveer 5 x 105 pt/cm³ waar de CPC metingen aftoppen.

Dit valt samen met het maximale meetbereik van de CPC.

Figuur 12: Scatter plot van de simultane metingen van CPC1 en CPC2 op locatie 25R.

30

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

UFP-concentratie (gemeten met CPC) ≤ 500 000 pt/cm³

UFP-concentratie (gemeten met CPC) > 500 000 pt/cm³

Figuur 13: Scatterplot EPC1 en CPC1 voor concentraties onder en boven 5e+05 pt/cm³.

4.5.

HERSCHALINGSMODELLEN

Uit bovenstaande analyse (samengevat in Tabel 12) wordt besloten dat: • • •

De drie CPC toestellen goed vergelijkbaar zijn zonder herschaling, maar dat een eenvoudig lineair herschalingsmodel zonder intercept de vergelijkbaarheid nog verhoogt; De twee EPC toestellen goed vergelijkbaar zijn in het meetbereik <5x105 pt/cm³. Bij hogere concentraties neemt de vergelijkbaarheid af, boven de 1x106 pt/cm³ is de vergelijkbaarheid niet voldoende; De referentie CPC en EPC goed lineair gecorreleerd zijn in het concentratiegebied tot 5x10 5 pt/cm³.

31

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

Aangezien alle toestellen uiteindelijk simultaan in de meetnetten worden ingezet moet er een gemeenschappelijke vergelijkingsbasis gekozen worden. De twee voor de hand liggende opties hiervoor zijn de referentie CPC of de referentie EPC. Uit voorgaande vergelijking blijkt dat de metingen met beide instrumenten zeer goed vergelijkbaar zijn. Aangezien in voorgaande UFPmonitoring studie in de omgeving van de luchthaven (Peters et al., 2016) gebruik gemaakt werd van CPC’s kiezen we er voor om te herschalen naar CPC1.

Tabel 12: Overzicht herschalingsmodellen.

Toestel CPC1 CPC2 CPC3 EPC1 EPC2

32

Herschalingsmodel / (referentietoestel) 1.03 x CPC2 0.92 x CPC3 1.09 x EPC1 1.13 x EPC2

R² 1 0.998 0.97 0.98 0.99

RMSE 0 3802 11 674 8 501 7 455

Bovengrens meetbereik 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

Figuur 14: Scatterplots van de herschaalde UFP-concentratiemetingen t.o.v. de referentie UFPmetingen, (*) als referentie werd CPC1 gebruikt, of (**) als referentie werden de herschaalde EPC1 UFP-metingen gebruikt. De rode lijn in de grafieken is de lijn waarvoor UFP referentie = UFP herschaald.

In Tabel 12 wordt de bovengrens van het meetbereik van de toestellen gegeven. Voor de CPC’s en is het meetbereik afgetopt op 5 x105 pt/cm³, voor de EPC’s op 1 x106 pt/cm³. Wanneer de UFPconcentratie in de omgevingslucht op de meetlocatie de bovengrens overschrijdt, dan zal het toestel nog wel een meetwaarde registreren maar de onzekerheid op die meetwaarde is groter. Dit heeft uiteraard ook een impact wanneer samenvattende statistieken uitgerekend worden. Met name voor het gemiddelde hebben extreme waardes een grote impact op het verkregen resultaat. De mediaan is veel minder gevoelig hiervoor. Vergelijking tussen meetlocaties zal daarom beter gebeuren aan de hand van de mediaan of andere percentielwaarden dan op basis van het gemiddelde.

Na toepassing van de respectievelijke herschalingsmodellen worden de herschaalde UFP-metingen vergeleken met de referentiemetingen voor de periodes waarin de vergelijkende metingen werden uitgevoerd. Van de referentie en herschaalde meetreeksen werden een aantal statistieken berekend (percentielen P10, P25, mediaan (=P50), P75, P90, en P95, het gemiddelde, het aantal observaties

33

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

en het aantal observaties boven bovengrens van 5 x105 pt/cm³ ) en vergeleken (Tabel 13). De percentielwaarde Pxx is de meetwaarde die in xx% van de observaties niet overschreden werd. Een P10 waarde van 7646 pt/cm³ wil dus zeggen dat bij de simultane metingen gedurende 10% van de tijd een meetwaarde lager dan 7646 pt/cm³ wordt gemeten.

Door de meetreeksen te vergelijken (uitgedrukt als % verschil) bij verschillende percentielwaardes kunnen we een beeld vormen van hoe goed de vergelijking is over het hele meetbereik. In het algemeen zijn de toestellen goed vergelijkbaar, de afwijking is meestal <10%. CPC2 is zeer goed vergelijkbaar met CPC1 en dit over het ganse meetbereik. De maximale afwijking bedraagt 2,1%.

CPC3 is goed vergelijkbaar met de referentie, zeker in het hogere meetbereik. In het lage meetbereik is de afwijking iets groter (rond 5%), wat nog steeds goed is.

Tabel 13: Vergelijking van referentie (CPC1) en herschaalde meetreeksen op basis van simultane metingen van de CPC’s.

CPC1 CPC2* % verschil P10 7793 7640 -2% P25 10148 9930 -2,1% Mediaan 15481 15205 -1,8% P75 28214 27897 -1,1% P90 59003 58563 -0,7% P95 172625 171665 -0,6% Gemiddelde 38553 38324 -0,6% Aantal obs. 134211 134211 * Herschaald volgens model Tabel 21.

CPC1 CPC3* % verschil 11408 10790 -5,4% 13120 12485 -4,8% 17391 16558 -4,8% 26536 25730 -3% 53456 52824 -1,2% 89166 87365 -2% 32479 31556 -2,8% 16661 16661

Er werd een uitgebreide vergelijkende dataset opgebouwd van CPC1 met EPC1. Na toepassing van het herschalingsmodel voor EPC2 liggen de bekomen resultaten tussen de 5% tot 12% lager dan de referentiewaarden (voor herschaling waren de EPC resultaten ook al lager dan de CPC resultaten, zie 4.4). De afwijking is het grootst voor de hogere UFP-concentraties. De afwijking op het gemiddelde bedraagt 6,2%.

Tabel 14: Vergelijking van referentie (CPC1) en herschaalde meetreeksen op basis van simultane metingen van de EPC’s.

CPC1 EPC1* % verschil EPC1** EPC2* % verschil P10 7603 7220 -5% 7670 7456 -2.8% P25 9803 9349 -4,6% 10454 10192 -2.5% Mediaan 15120 13669 -9,6% 16985 16504 -2.8% P75 26794 24034 -10,3% 39766 38674 -2.7% P90 52836 46175 -12,6% 177644 171190 -3.6% P95 123924 111922 -9,7% 317688 313135 -1.4% Gemiddelde 32371 30348 -6,2% 58612 57703 -1.6% Aantal obs. 117039 117039 26242 26242 * Herschaald volgens model Tabel 21. ** Herschaald naar CPC1 volgens model uit Tabel 21.

34

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

EPC2 kon niet rechtstreeks vergeleken worden met CPC1 omdat met beide toestellen geen simultane metingen werden uitgevoerd. Daarom werd de vergelijking gemaakt met de herschaalde EPC1 resultaten, die hier als referentiemetingen beschouwd worden. De afwijking tussen beide is klein, van 1.4% tot 3.6%, waarbij EPC2 steeds lagere ligt dan EPC1. Als het verschil tussen EPC1 en CPC1 in rekening wordt gebracht, dan wordt de afwijking tussen EPC2 en de referentie CPC1 ingeschat op 10 tot -15%, i.e. dat de meetresultaten van EPC2 ongeveer 10 tot 15% lager liggen dan de CPC metingen.

4.5.1.

CONCENTRATIEBEREIK

→ CPC’s De bovengrens van de herschalingsmodellen was 5 x105 pt/cm³ voor alle CPC monitoren. Om na te gaan wat de implicaties van deze bovengrens zijn voor de meetreeksen op de verschillende locaties in het meetnet werden de herschalingsmodellen toegepast op de respectievelijke meetreeksen op locatie. Voor die gegevens werd dan nagegaan welk aandeel van de hele meetreeks de bovengrenswaarde van 5 x105 pt/cm³ overschreed. Dit werd uitgedrukt in minuten t.o.v. de volledige meetduur op locatie uitgedrukt in dagen (Tabel 15). Deze analyse kwantificeert de hoeveelheid metingen die de bovengrens overschrijden.

Voor CPC1 (Fuérisonplaats, Nederokkerzeelsesteenweg) is het aantal metingen boven de bovengrens zeer beperkt t.o.v. de totale meetduur (tot 7 minuten op 28,5 dagen op de Fuérisonplaats).

Voor CPC2 (Orchideeënlaan, Skeyes), en dan vooral wanneer deze opgesteld was op meetplaats Skeyes, werd de bovengrens van 5 x105 pt/cm³ gedurende 395 minuten (= ong. 6,5u) overschreden.

Dit komt overeen met het 99,9ste percentiel.

Voor CPC3 (Sterckxstraat, kop25L) komt de bovengrens van 5 x105 pt/cm³ overeen met de percentielwaarden van respectievelijk het 99,9ste voor meetlocatie Sterckxstraat en het 98,8ste percentiel, voor meetlocatie kop 25L. Op de kop van 25L wordt de bovengrens gedurende 420 minuten op een totaal van 28 dagen overschreden (ongeveer 1% van de tijd).

Er wordt besloten dat de maximale grens van het meetbereik van de toestellen op de meeste meetlocaties zeer uitzonderlijk wordt overschreden. Op de locaties Skeyes en de kop van 25L wordt de bovengrens het meest frequent overschreden, maar niet meer dan 1% van de tijd. → EPC Voor EPC2 die opgesteld stond in Torfbroek is het aantal metingen boven de bovengrens zeer beperkt t.o.v. de totale meetduur.

Op de kop van 25R waar EPC1 opgesteld stond is de UFP-concentratie regelmatig hoger dan 5 x105 pt/cm³. De UFP-concentratie van 5 x105 pt/cm³ komt overeen met de 97,9de percentielwaarde, een UFP-concentratie van 1 x106 pt/cm³ komt overeen met de 99,4de percentielwaarde. Het 99ste percentiel komt overeen met een UFP-concentratie van 760 000 pt/cm³.

35

HOOFDSTUK 4 - Vergelijkende metingen - zomer

Tabel 15: Aandeel metingen boven bovengrens herschalingsmodel.

CPC1 CPC2 CPC3 EPC2 EPC1

36

Meting boven deze waarde Fuérisonplaats > 5e+05 Nederokkerzeelsesteenweg > 5e+05 Orchideeënlaan > 5e+05 Skeyes > 5e+05 Sterckxstraat > 5e+05 kop 25L > 5e+05 Torfbroek > 5e+05 kop 25R > 5e+05 kop 25R > 1e+06

Gedurende … minuten 7 0 24 395 18 420 0 2563 768

Op totaal van … dagen 28,5 28,5 38,5 28 38,5 28 53 84 84

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

VERGELIJKENDE METINGEN - WINTER

5.1.

INLEIDING

Tijdens de beide meetcampagnes worden vijf toestellen ingezet voor simultane UFP-metingen. Drie toestellen (CPC1, CPC2 en CPC3) zijn van het type CPC Model 3776 en twee toestellen (EPC1 en EPC2) van het type EPC Model 3783. De toestellen werden voorafgaand aan hun inzet in de meetnetten naast elkaar geplaatst om vergelijkende metingen uit te voeren. Voor de vergelijkingsmetingen werd de meetlocatie 25R geselecteerd. Een overzicht van de timing van de vergelijkende metingen is gegeven in Tabel 16.

Tabel 16: Overzicht meetperioden van de vergelijkende metingen op locatie 25R.

EPC 1 EPC 2 CPC 1 CPC 2 CPC 3

Locatie Start datum

Stop datum

25R 25R 25R 25R 25R

2018-12-04 07:45 2018-12-04 07:45 2018-12-04 07:45 2018-12-04 07:45 2018-12-04 07:45

2018-11-19 13:00 2018-11-19 13:00 2018-11-19 13:00 2018-11-19 13:00 2018-11-19 13:00

Duur (dagen) 14,5 14,5 14,5 14,5 14,5

Referentietoestel ja neen ja neen neen

Om de definitieve herschalingsmodellen op te stellen werd CPC1 geselecteerd als referentie waarnaar de overige 4 toestellen herschaald werden. De modellen die toegepast werden zijn allen van de vorm đ?&#x2018;&#x152; = đ?&#x2018;&#x17D;đ?&#x2018;&#x2039; waarbij Y de referentiemetingen voorstellen (CPC1) en X de metingen met een ander toestel (CPC2, CPC3, EPC1, EPC2).

De herschalingsmodellen zijn opgesteld voor een bepaald concentratiebereik. Er wordt tenslotte nog nagegaan hoe representatief dit bereik is voor de uiteindelijke meetlocatie waar de monitor wordt ingezet.

5.2.

VERGELIJKING CPCâ&#x20AC;&#x2122;S

De vergelijking van de CPC metingen wordt uitgevoerd over het volledige concentratiebereik (exploratief) om vervolgens de bovengrens naar beneden bij te stellen. Hiervoor wordt niet de waarde van 3x105 pt/cmÂł gebruikt, welke als bovengrens is opgegeven in de toestelspecificaties, maar een toestel specifieke bovengrens gehanteerd die uit de analyse volgt (tot 6x105 pt/cmÂł, zie later). Door vergelijking met de EPC, die een bovengrens van het concentratiebereik van 1x106 heeft volgens de specificaties, wordt een lineair verband waargenomen (zie Figuur 19) in het meetbereik tot 6x105 pt/cmÂł (niet voor CPC2). Op basis hiervan wordt geargumenteerd dat een bijstelling van het meetbereik tot maximaal 6x105 pt/cmÂł in de praktijk mogelijk kan zijn.

37

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

5.2.1.

VERGELIJKING CPC1 EN CPC2

De bovengrens van de metingen met CPC1 situeert zich rond 7 x 105 pt/cm³, voor CPC2 rond de 4 x 105 pt/cm³ (zie Rapport Bijlage). Het herschalingsmodel werd opgesteld voor metingen < 4 x 105 pt/cm³. De vergelijkbaarheid van beide monitoren, samengevat in Tabel 17 is zeer goed (R² van 0.997 en RMSE van 4 863).

Tabel 17: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en 2.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. CPC1 127 449 1 589 7 523 13 677 62 402 44 718 887 500 CPC2 127 449 1 555 7 566 13 783 56 095 45 155 463 480

Figuur 15: Scatterplot vergelijking CPC1 en CPC3.

5.2.2.

VERGELIJKING CPC1 EN CPC3

De bovengrens van de metingen met CPC1 en CPC3 situeert zich rond 7 x 10 5 pt/cm (zie Rapport Bijlage). De vergelijking van beide monitoren werd gemaakt voor metingen < 6 x 105 pt/cm³. De vergelijkbaarheid van beide monitoren, samengevat in Tabel 18, is zeer goed (R² van 0.998 en RMSE van 4 029).

Tabel 18: Samenvattende statistieken van de simultane metingen CPC monitoren 1 en3.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. CPC1 16 786 6 612 13 145 17 482 36 255 27 177 678 490 CPC3 16 786 1 499 7 200 13 065 60 744 42 667 999 980

38

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Figuur 16: Scatterplot vergelijking CPC1 en CPC3.

5.3.

VERGELIJKING EPC’S

De vergelijkende metingen geven aan dat de meetresultaten voor beide toestellen vergelijkbaar zijn in het lagere meetbereik (zie Tabel 10 en Rapport Bijlage), maar dat voor hogere concentraties het verschil tussen beide toestellen sterk toeneemt (en de metingen onbetrouwbaar worden). Hieronder (Tabel 19 en Tabel 20) wordt de vergelijking van beide toestellen opgesplitst in functie van de gemeten UFP-concentraties. Onder de 500 000 pt/cm³ is de vergelijkbaarheid goed (R² van 0.992, rmse van 9 020 op 124 733 metingen).

Tabel 19: Samenvattende statistieken van de simultane metingen EPC monitoren 1 en 2.

Aantal metingen Min. 1ste Q Mediaan Gemiddelde 3de Q Max. EPC1 127 449 1 103 5 557 9 818 59 720 32 340 8 669 000 EPC2 127 449 1 192 6 072 10 700 82 369 34 830 7 623 000

39

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Figuur 17: Scatter plot van de simultane metingen van EPC1 en EPC2 op locatie 25R. De rode lijn stelt de 0-1-lijn voor waarop de meetpunten gesitueerd zouden zijn in geval van perfecte vergelijkbaarheid van beide EPC’s.

UFP-concentratie ≤ 500 000 pt/cm³

UFP-concentratie > 500 000

Figuur 18: Scatterplot vergelijking EPC monitoren in de winter.

40

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Tabel 20: Overzicht selectie herschalingsmodel EPC1.

UFP-concentratie (pt/cm³) ≤ 500 000 EPC2 = 0.97 x EPC1 > 500 000 EPC2 = 1.07 x EPC1

5.4.

Model Y = aX a=0.97 a=1.07

R² (-) 0.992 -1.7

RMSE (pt/cm³) 9 020 894 684

Aantal metingen 124 733 16 324

HERSCHALINGSMODELLEN

Uit bovenstaande analyse wordt besloten dat: • •

De drie CPC toestellen reeds goed vergelijkbaar zijn (binnen een bepaald concentratiebereik) zonder herschaling, maar dat een eenvoudig lineair herschalingsmodel zonder intercept de vergelijkbaarheid nog verhoogt; De twee EPC toestellen goed vergelijkbaar zijn in het meetbereik <5x105 pt/cm³. Bij hogere concentraties neemt de vergelijkbaarheid af, boven de 1x106 pt/cm³ is er een groot verschil tussen de metingen van beide monitoren;

Aangezien alle toestellen uiteindelijk simultaan in de meetnetten worden ingezet moet er een gemeenschappelijke vergelijkingsbasis gekozen worden. Hier werd CPC1 als referentie gekozen.

5.4.1.

HERSCHALING VOOR VERSCHILLENDE TOESTELLEN

Het is niet voor de hand liggend om een herschaling toe te passen voor verschillende types van toestellen, in dit geval de EPC en de CPC. Beide toestellen meten wel dezelfde parameter UFP, maar het UFP-deeltjesgrootte bereik verschilt toch tussen beide toestellen. Met name de ondergrens van het deeltjesgrootte bereik is voor de CPC met 2,5 nm kleiner dan de ondergrens voor de EPC van 7 nm. Het is niet mogelijk de impact van dit verschil op de concentratiemeting van beide type toestellen te kwantificeren. Indicatief kan gesteld worden dat voor UFP uit vliegtuigmotoren ongeveer 19% van de deeltjes een diameter < 10 nm heeft (zie Figuur 40 in ACI, 2018). Exacte waarden van het aandeel deeltjes < 7 nm en < 2.5 nm (en het aandeel ven deeltjes met 2,5 nm < dae < 7 nm) zijn niet bekend, maar op basis van de figuur kunnen we veronderstellen dat de EPC ongeveer 10% van de deeltjes niet meetelt omdat ze een dae hebben die lager is dan de ondergrens van het detectiebereik.

5.4.2.

OVERZICHT

In Tabel 21 worden de herschalingsmodellen van de verschillende monitoren gegeven, alsook het concentratiebereik waarvoor deze werden opgesteld.

41

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Tabel 21: Overzicht herschalingsmodellen.

Toestel CPC1 CPC2 CPC3 EPC1 EPC2

Herschalingsmodel / (referentietoestel) 1.02 x CPC2 1.04 x CPC3 1.24 x EPC1 1.19 x EPC2

R² 1 0.99 0.99 0.96 0.97

RMSE 0 4 867 4 029 16 636 14 377

Bovengrens meetbereik 5 x105 pt/cm³ 4 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³

Figuur 19: Scatterplots van de herschaalde UFP-concentratiemetingen t.o.v. de referentie UFPmetingen, als referentie werd CPC1 gebruikt. De rode lijn in de grafieken is de lijn waarvoor UFP referentie = UFP herschaald.

Voor de CPC’s onderling is de vergelijkbaarheid goed, voor de EPC’s minder goed. Hieronder wordt een inschatting gemaakt van de afwijkingen tussen de verschillende monitoren.

42

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

5.4.3.

AFWIJKINGEN

De herschalingsmodellen, zoals hoger beschreven in 5.4.2, werden toegepast op de simultane meetreeksen van de monitoren. De absolute (in pt/cm³) en relatieve (percentuele) afwijkingen tussen de herschaalde metingen per monitor en referentie monitor werd bepaald voor een aantal percentielwaarden, nl. P5, P10, P25, P50 (mediaan), P75, P90, P95 en P99 (Tabel 22). De percentielwaarden worden ook weergegeven.

Voor CPC2 ligt de percentuele afwijking tussen de -5% en +3%. Voor de P99 is de afwijking veel groter, -31%, doordat de CPC2 in het hogere concentratiebereik boven 4 x105 pt/cm³ aftopt. De CPC2 metingen boven deze concentratie is niet betrouwbaar.

Voor CPC3 is de afwijking maximaal 6% voor de P99. Voor lagere percentielen is de percentuele afwijking tussen de -1% en 0%.

Voor beide EPC’s liggen de metingen altijd lager dan voor de referentie. De afwijking van EPC1 bedraagt rond de -10% voor percentielen t/m de P90. Voor deP95 (+4%) en P99 (+36%) is de afwijking veel groter en positief omdat de EPC een groter meetbereik heeft dan de referentie CPC. Voor EPC2 is de afwijking rond de -3% tot -9% voor percentielen t/m de P95. De afwijking op de P99 (+153%) is groter en positief omwille van het groter meetbereik van de EPC. In het algemeen kan er gesteld worden dat de vergelijkbaarheid tussen CPC’s zeer goed is (meestal < 5% afwijking). De afwijking tussen EPC en CPC is groter, rond de 5 a 10% waarbij de EPC metingen steeds lager liggen dan de CPC metingen, behalve voor de extreem hoge waarden (P99) die buiten het meetbereik van de CPC liggen. In volgende paragraaf wordt hier verder op in gegaan.

Tabel 22: Afwijkingen na herschaling.

Percentiel Aantal (overbodig)

Percentielwaarde referentie

Percentielwaarde monitor CPC2

Absolute afwijking (pt/cm³)

5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% 99%

3689.0 4867.0 7522.0 13675.5 44715.5 190782.5 355197.5 602404.0

3783.18 4985.76 7716.30 14053.56 46046.88 194080.91 336528.60 417928.27

94.180 118.760 194.300 378.060 1331.380 3298.408 -18668.900 -184475.728

6478.2 12956.4 32391.0 64782.0 97173.0 116607.6 123085.8 128268.4

Relatieve afwijking (% t.o.v. ref) +3% +2% +3% +3% +3% +2% -5% -31%

43

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Percentiel Aantal (overbodig)

Percentielwaarde referentie

Percentielwaarde monitor CPC3

Absolute afwijking (pt/cm³)

5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% 99%

3689.0 4867.0 7522.0 13675.5 44715.5 190782.5 355197.5 602404.0

3664.96 4844.32 7486.96 13581.36 44358.34 190548.28 354460.60 638511.64

-24.04 -22.68 -35.04 -94.14 -357.16 -234.22 -736.90 36107.64

Percentiel Aantal (overbodig)

Percentielwaarde referentie

Percentielwaarde monitor EPC1

Absolute afwijking (pt/cm³)

5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% 99%

3689.0 4867.0 7522.0 13675.5 44715.5 190782.5 355197.5 602404.0

3401.32 4471.44 6890.68 12171.84 40101.60 188976.00 367837.63 821041.20

-287.68 -395.56 -631.32 -1503.66 -4613.90 -1806.50 12640.13 218637.20

Percentiel Aantal (overbodig)

Percentielwaarde referentie

Percentielwaarde monitor EPC2

Absolute afwijking (pt/cm³)

5% 10% 25% 50% 75% 90% 95% 99%

3689.0 4867.0 7522.0 13675.5 44715.5 190782.5 355197.5 602404.0

3590.23 4698.12 7225.68 12733.00 41459.60 173609.10 331104.35 1526354.69

-98.77 -168.88 -296.32 -942.50 -3255.90 -17173.40 -24093.15 923950.69

6478.2 12956.4 32391.0 64782.0 97173.0 116607.6 123085.8 128268.4

6478.2 12956.4 32391.0 64782.0 97173.0 116607.6 123085.8 128268.4

6478.2 12956.4 32391.0 64782.0 97173.0 116607.6 123085.8 128268.4

Relatieve afwijking (% t.o.v. ref) -1% 0% 0% -1% -1% 0% 0% +6% Relatieve afwijking (% t.o.v. ref) -8% -8% -8% -11% -10% -1% +4% +36% Relatieve afwijking (% t.o.v. ref) -3% -3% -4% -7% -7% -9% -7% +153%

Een vergelijkende grafiek van de herschaalde meetreeksen tijdens een willekeurig geselecteerde periode is gegeven in Figuur 20. Het bereik op de y-as is niet beperkt tot het concentratiebereik waarvoor de herschalingsmodellen zijn opgesteld. Zoals hoger aangegeven is de vergelijkbaarheid van de CPC’s goed, in de vergelijking van de EPC’s met de CPC valt het hogere meetbereik van de EPC op.

44

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Figuur 20: Tijdreeks van herschaalde UFP-concentratiemetingen met de drie CPC’s (boven) en de twee EPC’s (onder). De y-as is in log-schaal.

45

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

5.4.4.

CONCENTRATIEBEREIK

→ CPC’s De bovengrens van de herschalingsmodellen was 5 x105 pt/cm³ voor alle CPC monitoren behalve voor CPC2 waar de grens lager lag, op 4 x105 pt/cm³. Om na te gaan wat de implicaties van deze bovengrens zijn voor de meetreeksen op de verschillende locaties in het meetnet werden de herschalingsmodellen toegepast op de respectievelijke meetreeksen op locatie. Voor die gegevens werd dan nagegaan welk aandeel van de hele meetreeks de bovengrenswaarde van 5 x105 pt/cm³ (4 x105 pt/cm³ voor CPC2) overschreed. Dit werd uitgedrukt in minuten t.o.v. de volledige meetduur op locatie uitgedrukt in dagen (Tabel 23). Deze analyse kwantificeert de hoeveelheid metingen die de bovengrens overschrijden.

Voor CPC1 (Fuérisonplaats, Nederokkerzeelsesteenweg) is het aantal metingen boven de bovengrens zeer beperkt t.o.v. de totale meetduur (ongeveer 12 minuten op 25 tot 34 dagen).

Voor CPC2 (Orchideeënlaan, Skeyes), en dan vooral wanneer deze opgesteld was op meetplaats Skeyes, werd de bovengrens van 4 x105 pt/cm³ gedurende 2046 minuten (= ong. 34u) overschreden.

Dit komt overeen met het 99,8ste percentiel. De werkelijke concentratie kan op momenten dat de meetwaarde > 4 x105 pt/cm³ is in realiteit hoger zijn dan de gemeten waarde. Hiermee wordt rekening gehouden in de verdere analyse, zie later.

Voor CPC3 (Sterckxstraat, kop25L) komt de bovengrens van 5 x105 pt/cm³ overeen met de percentielwaarden van respectievelijk het 99,9ste (Sterckxstraat) en het 98,9ste percentiel (kop 25L).

Er werd nagegaan of het herschalingsmodel kon toegepast worden wanneer de bovengrens van het meetbereik wordt verhoogd tot 6 x105 pt/cm³ (hoger was niet mogelijk doordat de referentie CPC1 rond de 6.5 x105 pt/cm³ cumuleert). Dit bleek het geval te zijn, met een R² van 0.998 en een RMSE van 4876. Op basis van deze analyse kunnen we besluiten dat CPC3 tot 6 x105 pt/cm³ zeer goed overeenkomt met de referentie. De waarde van 6 x105 pt/cm³ komt overeen met het 99,9ste en het 99,95ste percentiel op locaties Sterckxstraat en kop 25L respectievelijk.

Er wordt besloten dat de maximale grens van het meetbereik van de toestellen op de meeste meetlocaties zeer uitzonderlijk wordt overschreden. Op de locaties Sterckxstraat, Skeyes en vooral de kop van 25L wordt de bovengrens frequenter overschreden, maar niet meer dan 0,2% van de tijd. → EPC Voor EPC1 die opgesteld stond in Torfbroek is het aantal metingen boven de bovengrens zeer beperkt t.o.v. de totale meetduur.

Op de kop van 25R waar EPC2 opgesteld stond is de UFP-concentratie regelmatig hoger dan 5 x105 pt/cm³. De UFP-concentratie van 5 x105 pt/cm³ komt overeen met de 97,4de percentielwaarde. Het 99ste percentiel komt overeen met een UFP-concentratie van 1 069 000 pt/cm³. De EPC heeft een hoger concentratiebereik, de meetwaarden van EPC2 lopen op tot 8 x106 pt/cm³. Echter, de EPC2 metingen in het hoge concentratiebereik konden niet vergeleken worden met de meetreeksen van andere toestellen. Ook met de EPC1 is een vergelijking in het hele hoge concentratiebereik niet mogelijk. De scatterplot van de EPC1 en EPC2 metingen is op te splitsen in twee delen op basis van de EPC1 metingen: (i) voor meetwaarden van EPC1 van kleiner dan ca. 8 x105 pt/cm³, en (ii) voor meetwaarden van EPC1 van > 8 x105 pt/cm³ tot ca. 1.3 x106 pt/cm³. Voor dit eerste deel werd de

46

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

vergelijking hoger gemaakt. In dit tweede gebied zijn de metingen van EPC1 en EPC2 nog wel gecorreleerd, maar de EPC2 metingen liggen significant hoger dan de EPC1 metingen (zie ook Figuur 21). De EPC1 metingen zijn “afgetopt” op momenten van piekconcentraties, in tegenstelling tot EPC2. Op basis van deze vergelijking wordt verondersteld dat de EPC2 metingen het meest betrouwbaar zijn, ook voor concentraties tot 1.3 x106 pt/cm³ wat overeen komt met de 99ste percentielwaarde. Voor hogere concentraties neemt de onzekerheid toe.

Tabel 23: Aandeel metingen boven bovengrens herschalingsmodel.

CPC1 CPC2 CPC3 EPC1 EPC2

Meting boven deze waarde Fuérisonplaats > 5e+05 Nederokkerzeelsesteenweg > 5e+05 Orchideeënlaan > 4e+05 Skeyes > 4e+05 Sterckxstraat > 6e+05 kop 25L > 6e+05 Torfbroek > 5e+05 kop 25R > 5e+05 kop 25R kop 25R

> 1e+06 > 1.3e+06

Gedurende … minuten 0 0 3 57 3 155 1 2289 (=1,6 dagen) 930 (=15,5 uur) 739 (=12,3 uur)

Op totaal van … dagen 33.9 24.9 33.7 24.9 33.9 24.9 59.2 59.2 59.2 59.2

47

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

Figuur 21: Scatterplot van de simultane EPC1 en EPC2 metingen (boven). Tijdreeks van de UFPconcentratie op de kop van 25R simultaan gemeten door EPC1 en EPC2 voor een willekeurig geselecteerde periode (onder).

48

HOOFDSTUK 5 - Vergelijkende metingen - winter

5.5.

SAMENVATTING

Om de vergelijkbaarheid tussen monitoren te maximaliseren werden simultane metingen uitgevoerd voorafgaand aan de meetcampagne (zie Tabel 24). Op basis van de simultane metingen werden herschalingsmodellen opgesteld voor elke individuele monitor. De herschaling werd uitgevoerd op de meetreeksen vanop de verschillende meetlocaties.

De afwijking tussen monitoren was beperkt (max. 5-6%) voor de CPC’s. Voor de EPC’s is de afwijking groter, tussen de 5 en 10%, met algemeen een lagere concentratie gemeten door de EPC. Tabel 24: Overzicht inzet toestellen, concentratiebereik en afwijking.

Toestel

Meetlocatie

CPC1

Fuérisonplaats, Nederokkerzeelsesteenweg Orchideeënlaan, Skeyes Sterckxstraat, kop 25L Torfbroek Kop 25R

CPC2 CPC3 EPC1 EPC2

Maximum UFP Maximale afwijking concentratiebereik t.o.v. referentie 5 x105 pt/cm³ referentie 4 x105 pt/cm³ 6 x105 pt/cm³ 5 x105 pt/cm³ 1.3 x106 pt/cm³

5% 6% 10% 10% (voor hoge concentraties niet gekend)

In het algemeen kan gesteld worden dat de afwijking tussen de monitoren maximaal 10% bedraagt.

49

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

METEOROLOGISCHE OMSTANDIGHEDEN

6.1.

OVERZICHT WEERSOMSTANDIGHEDEN TIJDENS DE MEETCAMPAGNE

Op basis van lokaal gemeten meteorologische gegevens die door BAC ter beschikking werden gesteld, wordt in de volgende paragrafen een overzicht gegeven van de belangrijkste meteorologische parameters tijdens de zomer en wintercampagne. Deze parameters zijn: temperatuur, relatieve luchtvochtigheid, luchtdruk, windrichting, windsnelheid, neerslag en hoogte van het wolkendek.

6.1.1.

TEMPERATUUR

De temperatuur profielen tonen een duidelijk dag-nachtpatroon (Tabel 23). De temperatuurverschillen tussen dag en nacht zijn groter tijdens de zomer. In de winter waren er een viertal perioden met daggemiddelde temperaturen rond het vriespunt.

50

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

Figuur 22: Tijdreeks van de temperatuur tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

51

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.1.2.

RELATIEVE LUCHTVOCHTIGHEID

De relatieve luchtvochtigheid is minder variabel tijdens de wintermaanden (Figuur 23).

Figuur 23: Tijdreeks van de relatieve luchtvochtigheid tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

52

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.1.3.

LUCHTDRUK

Figuur 24: Tijdreeks van de luchtdruk tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

53

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.1.4.

WINDRICHTING

De windrichting wordt per 10° opgemeten. De frequentiedistributie is samengevat in Figuur 25 (en per 30° in tabelvorm). Tijdens de zomercampagne komt de wind meestal uit het N, en in mindere mate uit het NW en ZW. Het grote aandeel wind uit N en NW is atypisch in deze periode van het jaar waar meestal ZW wind domineert. In de winterperiode is er een piek te zien naar N, en ook in het Z tot NW segment (180-330°). In beide periodes deed wind uit oostelijke richting zich beperkt voor. zomer

winter

Windrichting [0° – 30°[ [30° – 60°[ [60° – 90°[ [90° – 120°[ [120° – 150°[ [150° – 180°[ [180° – 210°[ [210° – 240°[ [240° – 270°[ [270° – 300°[ [300° – 330°[ [330° – 360°[

NNO NO ONO OZO ZO ZZO ZZW ZW WZW WNW NW NNW

Frequentie zomer 22,0 5,9 4,4 1,6 2,8 2,6 7,7 10,9 11,5 6,9 12,6 10,9

Frequentie winter 5,4 2,4 2,9 3,3 3,8 5,5 12,5 19,4 18,0 11,2 12,2 3,4

Figuur 25: Frequentiedistributie van de windrichting tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

6.1.5.

WINDSNELHEID

De windsnelheid was hoger tijdens de winter dan tijdens de zomercampagne. In de zomercampagne was de windsnelheid meestal tussen 1 tot 4 m/s. In de winter waren er regelmatig perioden met hogere windsnelheden.

54

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

Figuur 26: Tijdreeks van de windsnelheid tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

55

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.1.6.

NEERSLAG

De neerslag wordt geregistreerd in 4 intensiteitsklassen: geen neerslag, light, medium en strong (Figuur 27). De zomer was grotendeels droog (Figuur 28), en in de winter viel er op 11 dagen na elke dag een aantal uren neerslag.

56

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

Figuur 27: Tijdreeksen van de neerslagintensiteit in zomer en winterperiode.

57

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

Figuur 28: Histogram van het aantal dagen dat er 0 tot 24 uur neerslag werd geregistreerd.

58

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.1.7.

HOOGTE WOLKENDEK

De wolkenbasis bevindt zich in de zomer gemiddeld hoger dan in de winter (Figuur 29).

Figuur 29: Tijdreeks van de hoogte van de bewolking tijdens zomer (boven) en winter (onder) campagne.

59

HOOFDSTUK 6 - Meteorologische omstandigheden

6.2.

VERGELIJKING WEERSOMSTANDIGHEDEN ZOMER EN WINTER

In Tabel 25 wordt de vergelijking gemaakt van de weersomstandigheden tussen zomer en wintercampagne. De temperatuur en hoogte van de bewolking is lager in de wintermaanden. De luchtvochtigheid, windsnelheid en regendagen zijn hoger in de winterperiode. De gemiddelde luchtdruk is goed vergelijkbaar tussen zomer en winter. De windrichting ZW kwam meer voor in de winterperiode.

Tabel 25: Overzichtstabel weersomstandigheden tijdens de meetcampagnes zomer en winter.

Temperatuur Relatieve luchtvochtigheid Luchtdruk Windrichting Windsnelheid Neerslag Hoogte wolkendek * 2u arbitrair gekozen

60

zomer 19,6 66,7

winter 4,2 86,6

°C %

Gemiddelde Gemiddelde

hPa ° m/s /

Gemiddelde 1017 1017 Meest voorkomend N/NW/ZW ZW/W/WNW Gemiddelde 2,8 4,1 Aantal dagen met > 2u* neerslag / 17/67 44/60 totaal aantal dagen Gemiddelde 840 532

m

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

VLUCHTGEGEVENS

7.1.

ALGEMEEN

De vliegfrequentie kent een typisch verloop tijdens het jaar, met het grootste aantal vliegbewegingen in de maanden mei t/m augustus en het laagste aantal vliegbewegingen in de maanden december, januari en februari (Figuur 30).

Movements per month 2015

2016

2017

25.000

20.000

15.000

10.000

5.000

0 jan

feb

mrt

apr

mei

jun

jul

aug

sep

okt

nov

dec

Figuur 30: Overzicht aantal vliegbewegingen per maand voor de jaren 2015, 2016 en 2017 (info BAC).

Het aantal vertrekkende en landende vliegtuigen ligt in de winter ongeveer 25% lager dan in de zomer. Om dit verschil mee in rekening te brengen, werd de meetcampagne opgesplitst in een zomer en wintercampagne.

7.2.

VLUCHTGEGEVENS

De vluchtgegevens van vertrek en aankomst van vliegtuigen en helikopters tijdens de zomer en wintercampagne werd door BAC ter beschikking gesteld. De tabel met vluchtgegevens bevat 41 kolommen.

61

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

De meest relevante voor deze studie zijn: -

Actual.date.time: actuele uur van vertrek of aankomst (lokale tijd) ArrivalDeparture.Code: A voor arrival, D voor departure (factor) Runway: 01, 07L, 07R, 19, 25L, 25R (factor) ICAO.Aircraft.Type: ICAO vliegtuigtype (factor) IATA.Aircraft.Type and IATA.Aircraft.subtype: IATA benaming (factor) Engine.type: type motor (factor) IATA.Aircraft.full.name (factor) ICAO.Aircraft.full.name (factor)

Van elk landend of vertrekkend toestel worden de gegevens in deze tabel gelogd. De tijdsnotatie is afgerond op minuut basis.

7.3.

7.3.1.

VLUCHTINFORMATIE TIJDENS DE MEETCAMPAGNE FREQUENTIE BAANGEBRUIK

Tijdens de meetcampagne waren er in totaal 47 330 vliegbewegingen in de zomerperiode en 33 652 vliegbewegingen tijdens de winterperiode (Tabel 26) (29% minder in de winter).

Tabel 26: Aantal vertrekken en aankomsten in zomer en winterperiode (tijdens meetcampagne). zomer winter Aankomst A 23661 16809 Vertrek D 23669 16843 Het overgrote deel van de aankomsten gebeurt via runways 25L en 25R (frequentie hier ongeveer de helft van aantal aankomsten via 25L) en in mindere mate via de 01 in de zomerperiode (Tabel 27).

De meeste vliegtuigen stijgen op vanop runway 25R, en ook -zij het veel minder frequent- via runways 07R en 19 in de zomer. De overige banen hebben een veel lagere frequentie van gebruik voor vertrek of aankomst.

62

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

Tabel 27: Aantal vertrekken en aankomsten per runway, opgesplitst voor zomer en winterperiode.

Zomer Winter Aankomst/vertrek Runway Frequentie Frequentie Arrival 01 2214 481 07L 436 166 07R 3 128 19 230 315 25L 13897 10001 25R 6881 5718 Departure 07L 268 221 07R 2500 496 19 962 525 25L 35 25 25R 19904 15572

7.3.2.

VLIEGTUIGTYPE EN MOTORTYPE

Op basis van de ICAO aircraft type gegevens worden 145 en 124 verschillende vliegtuigtypes onderscheiden die minstens 1 keer op Brussels Airport geland en (of) vertrokken zijn gedurende respectievelijk de zomer- en winterperiode. De twintig meest frequente types vertegenwoordigen 87% en 83% van alle vliegbewegingen in respectievelijk de zomer en de winterperiode. De drie meest frequent gebruikte toestellen zijn de Airbus A319, de Airbus A320 en de Boeing 737-800 (B738) (samen meer dan 50%).

63

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

Figuur 31: Overzicht van de 20 vliegtuigtypes (volgens ICAO code) met meest frequente aankomst en vertrek op Brussels Airport (uitgedrukt als percentage van het totaal). Opgesplitst voor de zomer (boven) en de winter (onder). Het aantal aankomsten en vertrekken per type staat in de balkjes weergegeven.

64

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

Een vergelijkbare figuur werd opgesteld op basis van het motortype (Figuur 32). De 20 meest gebruikte motortypes zijn samen goed voor ongeveer 65% van het totaal. De meest gebruikte motoren zijn de CFMI CFM56-5B4-P en de CFMI CFM56-5B6-2P.

65

HOOFDSTUK 7 - Vluchtgegevens

Figuur 32: Overzicht van de 20 motortypes met meest frequent gebruik op Brussels Airport (uitgedrukt als percentage van het totaal). Opgesplitst voor de zomer (boven) en de winter (onder).

Het aantal aankomsten en vertrekken per motortype staat in de balkjes weergegeven.

66

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

OVERZICHT MEETRESULTATEN

8.1.

INTRODUCTIE

Hieronder wordt een overzicht gegeven van de meetgegevens UFP per individuele meetlocatie voor de zomer en wintercampagne op basis van tijdreeksgrafieken. De gegevens zijn de herschaalde UFPconcentraties na toepassing van bovengenoemde herschalingsmodellen. De tijdreeksen worden voorgesteld op drie verschillende tijdsresoluties als: • • •

UPC concentratie op 10-sec resolutie (geen aggregatie); Minuutsmediaan waarden (mediaan van 6 metingen per minuut); Uurmediaan waarden (mediaan van 360 metingen per uur).

Op basis van de 10-sec metingen worden ook samenvattende statistieken per meetlocatie gegeven, met opgave van datum meetperiode, duur meetperiode, aantal metingen, aantal metingen > 5 x105 pt/cm³ en de P10, P25, P50 (mediaan), P75, P90 en P95 percentielwaarden. Het gemiddelde is hier niet bij in opgenomen. De reden hiervoor is drieledig: (i) het gemiddelde wordt erg beïnvloed door extreme waarden, meer dan de mediaan. Nabij de luchthaven is de UFP-concentratie erg dynamisch, met soms kortstondige maar extreem hoge pieken. Deze zouden aanleiding geven tot een buitenproportioneel hoge gemiddelde waarde, die niet te interpreteren valt. (ii) De meetonzekerheid op hoge concentraties is groter, zeker wanneer deze zich nabij of boven het concentratiebereik van de toestellen liggen. Bij het gemiddelde worden deze waarden (numeriek) in rekening gebracht, terwijl dat voor de mediaan berekening enkel de ranking in rekening wordt gebracht, niet de numerieke waarde zelf. Zo kan er met de mediaan, maar zeker ook met hogere percentielwaarden zoals de P95 concentraties, waarden vergeleken worden tussen locaties en in de tijd zonder dat deze waarden beïnvloed zijn door onzekere hoge meetwaarden; (iii) De mediaan heeft een rechtstreekse relatie met de tijd, de mediaan concentratie voor periode t is namelijk die concentratie die gedurende de helft van de tijd (t/2) overschreden wordt. Dit is niet het geval voor het gemiddelde.

In tweede instantie worden de metingen van de verschillende meetlocaties per meetnet met elkaar vergeleken. Voor deze analyse werden enkel de periodes waarop op de verschillende meetpunten simultaan metingen beschikbaar weerhouden worden. Op die manier kan er vergeleken worden tussen locaties.

Vervolgens worden de UFP-concentraties per meetlocatie geaggregeerd per uur van de dag om inzicht te bekomen over de dynamiek tijdens de dag (piekperiodes, uren met lage concentraties e.d.m.). Er wordt ook een vergelijking gemaakt tussen meetlocaties in functie van uur van de dag.

Tenslotte worden de meetresultaten (a.h.v. percentielwaarden) van de zomer- en wintercampagne met elkaar vergeleken.

In dit overzicht worden de meetresultaten weergegeven zonder verdere analyse. De analyse van de UFP-dynamiek in de omgeving van de luchthaven in functie van beïnvloedende factoren wordt in de volgende hoofdstukken besproken.

67

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

8.2.

ZOMERCAMPAGNE

8.2.1.

UFP-TIJDREEKSEN

Een overzicht van de UFP-meetreeksen op de verschillende meetlocaties is gegeven in Rapport Bijlage 7.1.

8.2.2.

VERGELIJKING TUSSEN MEETLOCATIES

In Figuur 33 worden de meetreeksen samengevat op basis van percentielwaarden en weergegeven voor meetnet 25R en meetnet 25L. Deze grafieken moeten als volgt gelezen worden:

De verschillende meetlocaties zijn op de horizontale x-as gegeven (hier 5 locaties). De UFPconcentatie is geplot op de vertikale y-as. Pet meetlocatie kan men de percentielwaardes aflezen op de y-as. Percentielwaardes komen overeen met “het aandeel van de tijd (%) dat een bepaalde concentratie (aflezen op y-as) niet overschreden wordt”. Dooer deze manier van voorstellen worden de verschillen tussen maatlocaties inzichtelijker gemaakt.

De weerhouden periodes zijn deze waarvoor data beschikbaar zijn op alle meetlocaties van de meetnetten 25R en 25L respectievelijk.

De belangrijkste observaties zijn: • •

68

De achtergrond UFP-concentratie (P10, P25) op de verschillende meetlocaties vergelijkbaar is. Dit zijn hoofdzakelijk de nachtelijke UFP-concentraties; De grote verschillen tussen meetlocaties zich voornamelijk situeren in de hogere percentielen;

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

•

Daarbij is een duidelijke gradiënt in functie van de afstand tot de luchthaven te zien: de meetlocaties nabij de kop van de baan op het luchthaven terrein hebben duidelijk hogere UFP-concentraties dan de locaties die op ongeveer 1km liggen, en de UFP-concentraties nemen verder af naar de meetlocaties op ongeveer 3 km; • Dit komt doordat de bronnen van UFP aanleiding geven tot kortstondige maar intense UFPemissies, die met toenemende afstand meer verdunnen; Voor de afzonderlijke meetnetten zijn er nog een aantal vaststellingen te doen. Voor meetnet 25R is het duidelijk dat de kop van de baan de hoogste piekconcentraties kent, en dat die pieken sterk afnemen met de afstand tot de luchthaven. Het is wel opmerkelijk dat ter hoogte van de Fuérisonplaats het de P50 en de P75 waarden vrij hoog zijn in vergelijking met bv. Sterckxstraat dat op dezelfde afstand van de luchthaven gelegen is, terwijl de P25 vergelijkbaar laag is en de P95 lager is dan op de locaties in het verlengde van de 25R nabij de luchthaven (kop 25R en Sterckxstraat). Dit wil zeggen dat in de omgeving van de Fuérisonplaats de achtergrond-waarden even laag zijn als op de andere locaties, en dat de piekwaarden minder extreem zijn dan in de omgeving van de kop van de 25R, maar dat de UFP-concentratie gedurende langere periode vrij hoog blijft. Dat kan bijvoorbeeld doordat piekconcentraties minder snel dalen, of indien er andere meer constante bronnen een bijdrage leveren. Dit wordt verder bekeken in HOOFDSTUK 10.

Voor meetnet 25L is de dalende gradiënt in functie van de afstand tot de luchthaven duidelijk zichtbaar door vergelijking van kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg. De piekconcentraties worden afgevlakt met toenemende afstand. Het is opmerkelijk dat de hoogste percentielwaarde (P95) op de kop van 25L en 25R niet zo veel verschillen (330 000 en 370 000 pt/cm³). Het verschil zit in de UFP-concentraties in de percentielen daarboven. Bijvoorbeeld voor de P99-waarde ligt wel significant hoger op de kop van 25R t.o.v. de kop van 25L (ong. 1 000 000 t.o.v.

500 000 pt/cm³ respectievelijk op kop 25R en 25L). Gezien de baanverdeling van landing en vertrek is dit een indicatie dat vertrekkende vliegtuigen aanleiding geven tot kortstondige extreme pieken en dat deze extremen bij landing niet voorkomen.

69

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 33: Weergave van percentielwaardes (als aandeel van de tijd) op de verschillende metingen in meetnet 25R en meetnet 25L op basis van simultane metingen in de zomer.

Om de UFP-concentratie dynamiek te visualiseren werden de metingen op uurlijks niveau geaggregeerd (

70

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 34). De aggregatie werd uitgevoerd op basis van de mediaan en het 95ste percentiel (P95), waarbij deze laatste visualisatie een beeld geeft van het voorkomen van pieken op de verschillende meetlocaties doorheen de tijd. De enorme variabiliteit van de UFP-concentratie is opvallend, en des te groter als er gekeken wordt naar piekconcentraties (P95) op locaties nabij de luchthaven. In Torfbroek is er ook nog aanzienlijke variatie in de UFP-concentratie, maar toch veel minder groot dan op de nabij gelegen locaties. Het is alsof de concentratie op Torfbroek een soort van baseline concentratie is waarboven de concentraties op andere locaties af en toe bovenuit springen. Voor zover dit met de resolutie van de figuur mogelijk is lijken heel wat pieken op de meetlocaties min of meer samen te vallen, maar dat is zeker niet altijd het geval. Het is dus niet zo dat de UFPconcentratie in de ruimere omgeving van de luchthaven altijd op dezelfde manier fluctueert, er komen frequent lokale verlagingen of verhogingen voor. Op de locaties van meetnet 25L lijkt het voorkomen van pieken beter vergelijkbaar tussen de drie meetlocaties, met minder grote pieken met toenemende afstand tot de luchthaven (Figuur 35).

Figuur 34: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25R op basis van de uurlijkse mediaan (boven) en de uurlijkse P95 (onder) (zomer).

71

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 35: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25L op basis van de uurlijkse mediaan (boven) en de uurlijkse P95 (onder) (zomer).

8.2.3.

UFP-CONCENTRATIE IN FUNCTIE VAN HET UUR VAN DE DAG

De UFP-concentraties op locaties van meetnet 25R vertonen een duidelijk patroon in functie van het uur van de dag. Op de kop van 25R worden de hoogste concentraties waargenomen tussen 8 en 9 ’s morgens. Daarenboven is er een duidelijk bimodaal patroon met hogere waarden in tijdens de voormiddag (6-13u) en avond (20-23u). De nachtelijke UFP-concentratie is laag, voornamelijk tussen 3 en 5u.

Een vergelijkbaar bimodaal patroon is waarneembaar op alle andere locaties van meetnet 25R. Enkele verschillen zijn wel dat de ochtendpiek tussen 8 en 9u niet aanwezig is ter hoogte van de Orchideeënlaan en Torfbroek, en dat er in de omgeving van de Fuérisonplaats hoge UFPconcentraties waargenomen worden tussen 22 en 2u ’s nachts op momenten dat op de andere locaties de concentraties dalen. Dit is zeer opmerkelijk, zeker omdat de concentratie echt significant verhoogd is tijdens die nachtperiode, vergelijkbaar met de piek die tussen 8 en 9u ’s ochtends wordt waargenomen.

72

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

73

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 36: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25R. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de â&#x20AC;&#x153;whiskersâ&#x20AC;? lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen.

Op de locaties van meetnet 25L is een duidelijk bimodaal patroon met verhoogde UFP-concentraties in de voormiddag en avond (Figuur 37).

74

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 37: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25L. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de â&#x20AC;&#x153;whiskersâ&#x20AC;? lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen.

75

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Daar waar voorgaande Figuur 36 en Figuur 37 de UFP-concentratie in functie van het uur van de dag voor elke meetlocatie afzonderlijk gaven, worden in Figuur 38 en

76

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 39 de verschillende meetlocaties per meetnet tegelijk weergegeven. En dit voor het 25ste percentiel, de mediaan, de 75ste en 95ste percentiel, opnieuw geaggregeerd voor elk uur van de dag.

De inkleuring van de balkjes is overeenkomstig de meetlocatie. Op die manier kunnen de meetlocaties voor een bepaald uur van de dag en een bepaalde percentielwaarde eenvoudig(er) vergeleken worden.

De UFP-achtergrondconcentratie situeert zich tussen 10 000 pt/cm³ en 15 000 pt/cm³, met iets lagere waarden tijdens de nacht. De laagste waarden worden meestal in Torfbroek en Sterckxstraat en Orchideeënlaan waargenomen. Het feit dat de P25-concentratie redelijk stabiel is doorheen de dag wil zeggen dat piekconcentraties relatief snel verdwijnen en dat de UFP-concentratie dan opnieuw daalt tot de achtergrondconcentratie. De achtergrondconcentratie is het hoogste nabij de kop van 25R tijdens het grootste deel van de dag en op de Fuérisonplaats ’s avonds tussen 19u en 1u.

De laagste uurlijkse mediaan waarden worden waargenomen in Torfbroek en Sterckxstraat. De hoogste op de kop van de 25R en op de Fuérisonplaats tijdens avond en deel van de nacht.

Voor de hogere percentielen P75 en P95 zien we dat de laagste waarden genoteerd worden in Torfbroek. De UFP-concentratie op de kop van 25R wordt extremer t.o.v. de andere meetlocaties, met uitzondering van de Fuérisonplaats waar de P75-concentratie ’s avonds en ’s nachts het hoogste is. Voor de P95 worden er ook hoge waarden gemeten op Sterckxstraat, dus in het directe verlengde

77

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

van de baan 25R. Dit is een indicatie dat vliegtuigactiviteit op de 25R kortstondige maar hoge piekconcentraties veroorzaakt in het verlengde van de baan.

78

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

79

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 38: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25R en permanente locaties.

De uurlijkse UFP-achtergrondwaarden situeren zicht tussen de 6000 en 16 000 pt/cm³ op de locaties van meetnet 25L. Tussen 0 en 6u ’s n is de UFP-concentratie vergelijkbaar laag op alle meetlocaties (rond de 6 000 tot 8 000 pt/cm³). Er is wel een verhoging waarneembeer tijdens de ochtend (6-10u) en tijdens de avond (18-23u). In de namiddag zijn de achtergrondconcentraties nog vrij laag. Op basis van de hogere percentielwaarden is het duidelijk dat UFP-concentratie in de omgeving van de kop van de 25L systematisch hoger is dan op de verder afgelegen locaties. Ter hoogte van de Nederokkerzeelsesteenweg is de concentratie het laagst. Voor de uurlijkse piekconcentraties is de UFP-concentratie ongeveer 1/3de tot 1/2de lager op 1 km van de kop (Skeyes), en 2/3de tot 3/4de lager op 3 km (Nederokkerzeelsesteenweg).

80

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

81

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 39: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25L.

8.3.

WINTERCAMPAGNE

Een overzicht van de UFP-meetreeksen op de verschillende meetlocaties is gegeven in Supplement 6.2.

8.3.1.

VERGELIJKING TUSSEN MEETLOCATIES

De verhoudingen tussen de meetlocaties voor de verschillende percentiel-waarden is over het algemeen vergelijkbaar met de resultaten van de zomer, hoewel de absolute waarden wel wat verschillen (Figuur 40). De belangrijkste verschillen met de bespreking van de resultaten van de zomer zijn dat: • Voor meetnet 25R: de concentraties van de P75 en hoger op de Orchideeënlaan minder sterk verhoogd zijn in vergelijking met Sterckxstraat en Fuérisonplaats, waardoor het verschil tussen deze locaties toeneemt;

82

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

â&#x20AC;˘

Voor meetnet 25L: de concentratie van de mediaan en hogere percentielen ligt hoger in Torfbroek dan op de Nederokkerzeelsesteenweg (in de zomer was dat omgekeerd).

Figuur 40: Weergave van percentielwaardes op de verschillende metingen in meetnet 25R en meetnet 25L op basis van simultane metingen in de winter.

De tijdreeksen (Figuur 41 en Figuur 42) tonen de grote temporele en ruimtelijke variabiliteit in de UFP-concentraties. Enkele opvallende vaststellingen zijn de hoge UFP-concentratie aan de OrchideeĂŤnlaan van 16 tot 21/12/2018 en op 25-26/12/2018, en de hoge concentraties op de

83

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

FuĂŠrisonplaats voor 21-23/12/2018 en van 1/01 tot 5/01/2019 op momenten dat er geen hoge waarden worden gemeten op de andere locaties behalve dan op de kop van 25R. De UFPconcentratie op de meetlocaties van 25L volgen een zeer vergelijkbaar patroon.

Figuur 41: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25R op basis van de mediaan (boven) en het 95ste percentiel (onder).

84

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 42: Tijdreeksen van de uurlijkse geaggregeerde UFP-concentratie in meetnet 25L op basis van de mediaan (boven) en het 95ste percentiel (onder).

8.3.2.

UFP-CONCENTRATIE IN FUNCTIE VAN HET UUR VAN DE DAG

Tijdens de nachtelijke uren 0 tot 5 uur is de concentratie het laagst en varieert de UFP-concentratie het minst (minimum rond 3-4 uur â&#x20AC;&#x2122;s nachts) (Figuur 43 en Figuur 44). Tijdens de rest van de dag is er een duidelijk patroon waarneembaar met de hoogste concentraties tijdens ochtend (8-11u) en avond (19-21u). In de namiddag liggen de concentratie over het algemeen lager. De atypische verhoging in de late avond ter hoogte van de FuĂŠrisonplaats wordt in de wintermetingen niet vastgesteld.

85

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

86

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

87

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

88

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

89

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 43: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25R. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de â&#x20AC;&#x153;whiskersâ&#x20AC;? lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen.

90

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 44: Boxplot in functie van het uur van de dag op basis van de simultane metingen op 10-sec resolutie op de vijf locaties van meetnet 25L. De schaal van de y-as kan verschillen afhankelijk van de gemeten UFP-concentratie op de betreffende locatie. De individuele boxen zijn opgebouwd als volgt: ondergrens box is het 25ste percentiel, bovengrens van de box is het 75ste percentiel, de dikke streep in de box is de mediaan, en de â&#x20AC;&#x153;whiskersâ&#x20AC;? lopen tot het meest extreme meetpunt dat zich binnen het bereik van 1,5x de interkwartiel range onder of boven de box bevindt. Whiskers lopen dus niet tot het meest extreme datapunt, maar worden begrensd om de leesbaarheid te bevorderen.

In Figuur 45 en Figuur 46 worden de percentielwaardes (P25, P50, P75 en P95) per uur van de dag berekend per meetlocatie en overlappend geplot. Op die manier kan een vergelijking gemaakt worden tussen de meetlocaties. Alle beschikbare data werden meegenomen, er werd ook geen onderscheid gemaakt tussen week en weekend, of andere differentiatie.

Het typische verloop van de UFP-concentratie in functie van het uur van de dag (zie boven) komt ook in deze grafieken naar voor. Voor meetnet 25R worden de laagste P25-concentraties steeds waargenomen in Torfbroek. De P25-concentratie kan toch behoorlijk verschillen van uur tot uur en ook tussen de meetlocaties. Opvallend bij de grafiek van de mediaan (ook P25, en P75 in mindere mate) is dat de concentraties op de FuĂŠrisonplaats regelmatig hoger zijn dan op de andere locaties.

91

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

De piekconcentraties (uitgedrukt als P95) zijn het hoogste op de kop van 25R en Sterckxstraat, dus in het verlengde van de baan 25R.

92

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 45: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25R en permanente locaties.

Voor meetnet 25L nemen de verschillen tussen locaties met toenemende afstand tot de luchthaven toe. Voor de P25-waarden â&#x20AC;&#x2122;s nachts (achtergrond) zijn de concentraties op alle locaties bijna identiek.

Overdag liggen deze op de kop van 25L ongeveer 1/4de hoger dan op Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg (die beide goed vergelijkbaar zijn). Voor de hogere percentielen loopt het verschil in UFP-concentratie tussen de kop van 25L en de andere meetlocaties verder op.

93

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 46: UFP-concentratie (uitgedrukt als 25ste, 50ste, 75ste en 95ste-percentiel) in functie van het uur van de dag voor de verschillende meetlocaties van meetnet 25L. 8.4.

VERGELIJKING ZOMER EN WINTERCAMPAGNE

De UFP-concentratie tijdens de winter en de zomerperiode is goed vergelijkbaar voor de lagere percentielen. Voor de hogere percentiel-waarden (P90 en hoger) zijn de waarden in de winter hoger voor meetnet 25R, en lager voor 25L. Het lagere aantal vliegbewegingen in de winter geeft blijkbaar geen aanleiding tot een daling van de UFP-concentratie in de omgeving. Dit kan verklaard worden door het feit dat er naast vliegfrequentie nog andere belangrijke beĂŻnvloedende factoren zijn die de UFP-concentratie in de omgeving bepalen, bijvoorbeeld meteorologie (zie HOOFDSTUK 9).

94

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

Figuur 47: Vergelijking van de zomer en winter UFP-concentraties voor meetnet 25R (boven) en meetnet 25L (onder). De percentielwaarden P10, P25, P50, P75, P90, P95 en P99 zijn geplot op x-as (winter) en y-as (zomer). De 1:1 lijn is ook weergegeven. De assen zijn gelimiteerd tot 4e+05 voor de leesbaarheid (enkele waarden hierdoor niet getoond).

95

HOOFDSTUK 8 - Overzicht meetresultaten

8.5.

ZOMER EN WINTERCAMPAGNE SAMEN

De UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven vertoont een grote ruimtelijke en temporele variabiliteit. Aan de hand van percentielwaarden op de meetlocaties (en op een stedelijk achtergrond station zonder invloed van luchthavenactiviteiten) krijgen we inzicht in het voorkomen van bepaalde concentratieniveaus in functie van de tijd van voorkomen (Tabel 28).

Tabel 28: Percentielwaarden van de UFP-concentratie in stedelijke omgeving en op de meetlocaties in de omgeving van de luchthaven.

De UFP-concentratie (pt/cm³) is 25% 50% 75% 90% 95% van de tijd kleiner dan…

 Meetlocaties Meetperiode 6 500 9 000 12 300 16 000 19 500 Stedelijk, kalenderjaar 2017 Stedelijke achtergrond 9 600 16 000 41 000 155 400 307 300 Kop 25R Zomer + winter, 127d 9 600 14 600 28 100 63 000 94 300 Orchideeënlaan Zomer + winter, 71d 8 400 12 500 23 100 54 800 126 100 Sterckxstraat Zomer + winter, 68d 10 700 19 700 40 300 72 400 102 100 Fuérisonplaats Zomer + winter, 61d 6 700 9 900 15 700 28 800 43 400 Torfbroek Zomer + winter, 108d 7 800 14 000 42 600 162 000 296 900 Kop 25L Zomer + winter, 51d 7 300 10 900 22 300 58 000 129 900 Skeyes Zomer + winter, 55d 6 900 9 700 17 000 35 000 58 600 Nederokkerzeelsesteenweg Zomer + winter, 55d * metingen vonden niet allemaal gelijktijdig plaats. ** uitgevoerd door de VMM op meetplaats Borgerhout-achtergrond, op ca. 50 m van de straat.

Gegeven de grote ruimtelijke verschillen in de UFP-concentraties, o.a. door de ruimtelijke variabiliteit van de bronnen, meteorologische invloed, bijdrage wegverkeer, etc., is het niet mogelijk om de meetresultaten te extrapoleren naar een ruimer gebied zonder de beïnvloedende factoren expliciet in rekening te brengen. Een extrapolatie op basis van afstand tussen meetlocaties, zoals toegepast in eenvoudige geo-spatiale extrapolatietechnieken om tot een gebiedsdekkende kaart te komen is niet zinvol wegens de grote onzekerheid op et eindresultaat.

De bekomen meetresultaten kunnen wel op een kaart voorgesteld worden om de ruimtelijk verschillen in UFP-concentratie inzichtelijker te maken (Error! Reference source not found.). Er is een sterk dalende concentratiegradiënt met toenemende afstand tot de luchthaven. De verschillen zijn het grootst voor de piek-concentraties.

96

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

UFP-CONCENTRATIE IN FUNCTIE VAN DE METEOROLOGISCHE OMSTANDIGHEDEN

9.1.

KOPPELEN VAN GEGEVENS

De UFP-concentratie op een bepaalde plaatst in de omgeving wordt mee bepaald door de meteorologische omstandigheden. Met name de windcondities zijn bepalend, maar ook andere meteorologische parameters zoals neerslag, temperatuur, hoogte van de menglaag kunnen invloed hebben op de UFP-concentratie.

Voor onderstaande analyse werden de UFP metingen gekoppeld aan de meteorologische gegevens (aangeleverd door BAC, voor overzicht zie HOOFDSTUK 6). De volgende methode werd hiervoor gevolgd: Input: Output:

Methode:

9.2.

tijdreeks van UFP-concentratie tijdreeks van meteorologische omstandigheden gecombineerde tijdreeks van UFP-concentratie en meteorologische omstandigheden 1. interpolatie van meteorologische gegevens naar 10 seconden resolutie (identieke tijd (datum/tijd) als de UFP-tijdreeks) 2. merge van de geïnterpoleerde meteorologische gegevens met de UFP-tijdreeks op basis van tijd

OVERZICHT ANALYSES

Op basis van de gecombineerde tijdreeksen werden de volgende analyses uitgevoerd: • • •

Analyse van de UFP-concentratie in functie van windrichting Analyse van de UFP-concentratie in functie van windsnelheid en windrichting Analyse van de UFP-concentratie in functie van de neerslag

Voor de analyse in functie van de windrichting worden zogenaamde UFP-pollutierozen opgesteld.

Dit zijn radiaalplots waar voor elke windrichting (hier elke 10° van 0 tot 360°) een bepaalde statistiek van de UFP-concentratie geplot wordt. Deze statistiek kan de mediaan zijn, of een bepaalde percentiel (of nog een andere functie). In het voorbeeld onder wordt de mediaan van de UFPconcentratie gegeven die op een bepaalde meetlocatie waargenomen wordt bij een welbepaalde windrichting. De windrichting wordt gegeven op een 0:360° cirkel. 0° komt overeen met N, 90° is O, 180° is Z en 270° is W. Uit de gecombineerde datasets worden subsamples genomen per windrichting. Voor elk van deze 36 subsamples3 wordt de mediaan (of andere functie) UFPconcentratie berekend en geplot als lijnen die vanuit de oorsprong (middelpunt) naar de 3

Het aantal waarnemingen is niet noodzakelijk hetzelfde voor de verschillende subsamples want is afhankelijk van de waargenomen windrichting. Op basis van het overzicht in 6.1.4 zien we dat windrichtingen 10-180° (oostelijk segment) veel minder frequent voorkomen dan wind uit westelijk segment.

97

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

overeenkomstige windrichting lopen. De lengte van die lijnen is proportioneel met de UFPconcentratie. Door middel van enkele concentrische cirkels wordt de schaalverdeling weergegeven.

In het voorbeeld onder zou een lijn die tot aan de buitenste cirkel loopt een mediaan UFPconcentratie van 60 000 pt/cm³ weergeven. In het voorbeeld onder worden de hoogste UFPconcentraties van iets minder dan 60 000 pt/cm³ waargenomen bij wind uit ZW (200-210°). Wanneer de wind uit W (270-300°) kwam was de mediaan concentratie lager dan 10 000 pt/cm³. Dit wil zeggen dat er zich een UFP-bron situeert ten ZW van de meetlocatie, en dat deze wanneer de meetlocatie windafwaarts van deze bron bevindt een belangrijke bijdrage levert aan de UFP-concentratie op de meetlocatie.

De UFP-pollutieroos laat toe om na te gaan onder welke windcondities hoge UFP-concentraties worden waargenomen, en in welke richting de belangrijkste bron(nen) zich situeren/situeert. De samenvattende statistiek (in dit voorbeeld de mediaan) laat toe inzicht te verwerven in bepaalde tijdsaspecten. Bij de mediaan bijvoorbeeld wordt de UFP-concentratie geplot die gedurende 50% van de tijd niet wordt overschreden wordt. Bij andere percentielen wordt de concentratie die gedurende 25% (P25 eerste kwartielwaarde), 75% (P75, derde kwartielwaarde) of 90%4 (P90, 90ste percentielwaarde) van de tijd niet wordt overschreden weergegeven (dit is identiek aan de concentratie die gedurende 75%, 25% en 10% van de tijd wel wordt overschreden).

4 In de context van de luchthaven is het interessant om naar

bronemissies en UFP-piekconcentraties.

98

de hogere percentielen te kijken vanwege relatief kortstondige

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

UFP-concentratie op concentrische cirkels volgens schaalverdeling

windrichting in ° (0° = N, 90° = O, 180° = Z, 270° = W) wanneer de wind uit 210° dan is de mediaan UFP-conc op deze meetlocatie bijna 60000 pt/cm³ Figuur 48: Hoe moet een UFP-pollutieroos geïnterpreteerd worden?

Aangezien de windrichting een erg bepalende factor is voor de UFP-concentratie (zie onder) wordt windrichting steeds meegenomen in de analyse van de overige meteorologische parameters.

Voor de analyse in functie van de windsnelheid worden pollutierozen opgesteld op basis van windrichting-windsnelheidscombinaties (bins) waarvoor dan mediaan (of andere statistiek) UFPconcentratie berekend en geplot wordt (inkleuring bin). Wanneer windsnelheid een bepalende factor is dan zou dat zichtbaar moeten zijn in het kleurenpatroon. In onderstaand voorbeeld zien we dat de hoogste UFP-concentratie waargenomen wordt bij ZW wind. Binnen dit ZW-segment is er wel geen duidelijk kleurenpatroon in functie van de windsnelheid, die via concentrische cirkels per 2 m/s wordt gegeven. De hoge UFP-concentraties komen voor bij windsnelheden van 0 tot 8 m/s, dit is het hele snelheidsbereik bij ZW-wind tijdens de metingen.

99

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Figuur 49: UFP-concentratie (kleurschaal) in functie van windrichting (windroos) en windsnelheid (concentrische cirkels, schaal).

Voor de analyse in functie van neerslag worden momenten met en zonder neerslag met elkaar vergeleken, maar waarvoor de weersomstandigheden voor het overige vergelijkbaar zijn.

9.3.

ANALYSE IN FUNCTIE VAN WINDRICHTING

Voor de situering van de meetlocaties t.o.v. de start en landingsbanen wordt verwezen naar Sectie 3.3.3.

9.3.1.

MEETNET 25R

Op basis van Figuur 50 worden volgende waarnemingen gedaan: • • • • • •

100

De pollutierozen vertonen een sterke directionaliteit, zeker deze in het verlengde van 25R, met name de kop van 25R, Sterckxstraat en Torfbroek, met de hoogste UFP-concentraties die waargenomen worden wanneer de meetlocatie zich windafwaarts van 25R bevindt.

Directionaliteit is het meest uitgesproken voor hogere percentielen (P90 en P75) in de richting van de kop van 25R. Op meetlocaties Orchideeënlaan en Fuérisonplaats die niet in het verlengde van de 25R liggen, zijn de UFP-concentraties verhoogd wanneer de wind vanuit de richting van de kop van banen 25R en 19 komt.

De UFP-pollutierozen in de zomer en winterperiode zijn goed vergelijkbaar qua vorm. De UFP-concentratie zijn (beperkt) hoger in de winterperiode.

In de winter worden op de kop van 25R ook verhoogde concentraties waargenomen bij NO wind.

Op sommige plaatsen is er een piek te zien bij wind uit N (in winter: kop 25R, Orchideeënlaan en Sterckxstraat, in zomer: kop 25R).

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Figuur 50: UFP-pollutierozen op de verschillende meetlocaties van meetnet 25R. De P25, mediaan, P75 en P90-waarden zijn weergegeven per 10째 en volgende de opgegeven schaalverdeling.

De UFP-pollutierozen voor elk van de meetlocaties afzonderlijk worden in Rapport Bijlage gegeven.

In Tabel 29 zijn de UFP-rozen vereenvoudigd door aggregatie naar 30째-segmenten. De windrichting waarbij de meetlocatie windafwaarts gelegen is van de kop van de 25R/19 is [240째-270째[ voor kop

101

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

25R, Sterckxstraat en Torfbroek, [180°-210°[ voor Orchideeënlaan en [270°-300°[ voor de Fuérisonplaats.

Om de impact van windrichting verder te bekijken werden per meetlocatie de maximale UFPconcentratie genomen (dit is bij windafwaartse condities, zie Figuur 50) en berekend hoeveel keer hoger deze concentratie hoger ligt dan de minimale concentratie bij een andere windrichting.

• •

De mediaan ligt tussen de 2 en 5x hoger wanneer de meetlocatie zicht windafwaarts van de luchthaven bevindt; De piekconcentraties (P90) liggen: o In omgeving van de kop van de baan ong. 20x hoger bij windafwaartse condities; o Op 1 km van de kop en in het verlengde van de baan 7 tot 16x hoger; o Op de overige locaties (Orchideeënlaan, Fuérisonplaats en Torfbroek) tussen de 5 en 8x hoger.

Uit deze analyses blijkt dat de windrichting een bepalende factor is voor de UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven.

Tabel 29: Overzicht van P25, mediaan, P75 en P90 UFP-concentratie in functie van de windrichting (aggregatie per 30°).

P25-waarden zomer Fuérison Orchideeën plaats laan

Kop 25R

Sterckx straat

[0° - 30°[

11000

7000

10000

[30° - 60°[

10000

7000

9000

[60° - 90°[

10000

7000

[90° - 120°[

10000

[120° - 150°[

windrichting

Sterckx straat

winter Fuérison plaats

Orchideeën laan

Torfbroek

Kop 25R

9000

7000

12000

11000

12000

13000

5000

7000

6000

13000

10000

10000

10000

9000

8000

9000

8000

13000

8000

9000

12000

8000

7000

8000

9000

7000

8000

8000

8000

12000

8000

12000

9000

11000

12000

8000

9000

8000

9000

13000

7000

[150° - 180°[

13000

9000

10000

14000

7000

9000

7000

7000

10000

6000

[180° - 210°[

11000

9000

11000

18000

9000

9000

11000

7000

19000

8000

[210° - 240°[

15000

16000

16000

19000

10000

12000

14000

11000

20000

7000

[240° - 270°[

11000

11000

21000

9000

9000

11000

12000

23000

8000

6000

[270° - 300°[

9000

9000

15000

9000

7000

7000

6000

9000

5000

3000

[300° - 330°[

8000

8000

14000

10000

7000

6000

7000

11000

7000

4000

[330° - 360°[

11000

10000

14000

11000

7000

11000

10000

12000

10000

5000

102

Torfbroek

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Mediaan-waarden zomer Fuérison Orchideeën plaats laan

Kop 25R

Sterckx straat

[0° - 30°[

16000

11000

18000

[30° - 60°[

13000

10000

12000

[60° - 90°[

14000

8000

[90° - 120°[

14000

9000

[120° - 150°[

22000

12000

[150° - 180°[

25000

[180° - 210°[

winter Fuérison Orchideeën plaats laan

Torfbroek

Kop 25R

Sterckx straat

12000

9000

21000

13000

15000

20000

9000

10000

8000

21000

11000

12000

12000

10000

9000

10000

9000

20000

10000

12000

16000

10000

11000

12000

8000

14000

10000

12000

17000

9000

17000

19000

9000

16000

13000

17000

22000

9000

15000

20000

24000

10000

16000

14000

12000

19000

9000

21000

14000

17000

35000

13000

21000

19000

14000

47000

13000

[210° - 240°[

35000

27000

25000

39000

16000

38000

33000

20000

42000

13000

[240° - 270°[

34000

20000

39000

12000

14000

45000

32000

49000

12000

13000

[270° - 300°[

12000

11000

28000

12000

9000

10000

10000

32000

9000

6000

[300° - 330°[

11000

10000

25000

12000

9000

9000

10000

24000

10000

6000

[330° - 360°[

16000

13000

22000

15000

11000

16000

14000

19000

14000

6000

windrichting

Torfbroek

P75-waarden zomer Fuérison Orchideeën plaats laan 33000 17000

[0° - 30°[

Kop 25R 29000

Sterckx straat 17000

[30° - 60°[

20000

13000

21000

14000

[60° - 90°[

24000

11000

12000

[90° - 120°[

28000

14000

[120° - 150°[

39000

winter Fuérison Orchideeën plaats laan 24000 33000

13000

Kop 25R 41000

Sterckx straat 22000

12000

38000

13000

15000

14000

12000

15000

12000

44000

12000

14000

21000

12000

19000

18000

11000

25000

12000

15000

27000

11000

21000

31000

31000

11000

29000

24000

32000

41000

11000

[150° - 180°[

43000

25000

37000

40000

13000

30000

21000

25000

39000

13000

[180° - 210°[

42000

23000

28000

70000

23000

51000

33000

29000

93000

21000

[210° - 240°[

101000

55000

38000

66000

26000

99000

81000

39000

78000

22000

[240° - 270°[

183000

52000

68000

19000

31000

206000

113000

92000

17000

32000

[270° - 300°[

19000

16000

59000

15000

12000

15000

13000

85000

12000

9000

[300° - 330°[

14000

13000

48000

15000

11000

13000

15000

54000

15000

9000

[330° - 360°[

24000

19000

37000

21000

18000

24000

19000

32000

19000

10000

Sterckx straat 37000

winter Fuérison Orchideeën plaats laan 42000 50000

Torfbroek

20000

Kop 25R 118000

windrichting

Torfbroek

Torfbroek 14000

P90-waarden zomer Fuérison Orchideeën plaats laan 56000 27000

[0° - 30°[

Kop 25R 87000

Sterckx straat 29000

[30° - 60°[

59000

23000

46000

18000

16000

104000

18000

24000

18000

14000

[60° - 90°[

62000

27000

21000

21000

17000

118000

17000

17000

29000

13000

[90° - 120°[

76000

31000

35000

29000

12000

59000

14000

20000

41000

14000

[120° - 150°[

65000

32000

45000

44000

13000

54000

40000

50000

58000

14000

[150° - 180°[

80000

34000

52000

63000

19000

53000

31000

37000

64000

19000

[180° - 210°[

88000

34000

43000

119000

34000

121000

45000

45000

139000

30000

[210° - 240°[

281000

143000

60000

99000

42000

249000

195000

61000

114000

37000

[240° - 270°[

453000

146000

111000

28000

61000

453000

224000

145000

28000

76000

[270° - 300°[

83000

32000

112000

20000

16000

34000

19000

146000

17000

12000

[300° - 330°[

23000

21000

73000

21000

15000

19000

20000

88000

20000

13000

[330° - 360°[

40000

28000

63000

30000

28000

33000

21000

52000

22000

12000

windrichting

Torfbroek

21000

103

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

9.3.2.

MEETNET 25L

Op basis van Figuur 51 worden volgende waarnemingen gedaan: • •

• • •

104

De pollutierozen vertonen een sterke directionaliteit, met pieken naar NO (70°) en ZW (250°) dit is in het verlengde van baan 25L; In de winter is dit patroon duidelijker dan in de zomer (behalve op de verste locatie Nederokkerzeelsesteenweg). Vraag is of de (winter)piek op 70° veroorzaakt wordt door landende vliegtuigen op 25L of door opstijgende vliegtuigen op 07R. Bij NO wind wordt er opgestegen via 07R, maar dit was voornamelijk het geval in de zomer, en dit is de periode waarin die NO piek minder duidelijk maar ook wel aanwezig is; Op de kop van de 25L voor de P90-waarden is er naast de piek naar ZW ook verhoging naar andere windrichtingen (vnl. NO en ZO); Er zijn ook enkele pieken zichtbaar bij wind uit N in de winterperiode op de drie locaties; Er zijn ook pieken in de richting van ZO (opvallend op locatie Skeyes in de zomer), deze windrichting komt voor gedurende 2u tijdens de meetperiode (outliers?).

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Figuur 51: UFP-pollutierozen op de verschillende meetlocaties van meetnet 25L. De P25, mediaan, P75 en P90 De UFP-pollutierozen voor elk van de meetlocaties afzonderlijk worden in Rapport Bijlage gegeven.

Deze werden vereenvoudigd door aggregatie naar 30°-segmenten (Tabel 30). Om de impact van windrichting verder te bekijken werden per meetlocatie de maximale UFP-concentratie genomen (dit is bij windafwaartse condities, zie Figuur 51) en berekend hoeveel keer hoger deze concentratie hoger ligt dan de minimale concentratie bij een andere windrichting. â&#x20AC;˘ â&#x20AC;˘

De mediaan ligt tussen de 2,5 en 5x hoger wanneer de meetlocatie zicht windafwaarts van de luchthaven bevindt (zeer vergelijkbaar resultaat met zomer metingen); De piekconcentraties (P90) liggen: o In omgeving van de kop van de baan ong. 6 tot 9x hoger bij windafwaartse condities (deze verhoging is veel minder dan de verhoging die op de kop van 25R waargenomen wordt, 20x); o Op 1 km van de kop en in het verlengde van de baan 9 tot 12x hoger; o Op 3 km van de kop en in het verlengde van de baan tussen de 4 tot 8x hoger.

105

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Tabel 30: Overzicht van P25, mediaan, P75 en P90 UFP-concentratie in functie van de windrichting (aggregatie per 30°).

windrichting [0° - 30°[ [30° - 60°[ [60° - 90°[ [90° - 120°[ [120° - 150°[ [150° - 180°[ [180° - 210°[ [210° - 240°[ [240° - 270°[ [270° - 300°[ [300° - 330°[ [330° - 360°[

windrichting [0° - 30°[ [30° - 60°[ [60° - 90°[ [90° - 120°[ [120° - 150°[ [150° - 180°[ [180° - 210°[ [210° - 240°[ [240° - 270°[ [270° - 300°[ [300° - 330°[ [330° - 360°[

106

kop25L 9000 8000 10000 13000 10000 7000 7000 5000 5000 17000 13000 10000

kop25L 17000 14000 14000 27000 14000 12000 9000 8000 15000 32000 26000 19000

Skeyes 8000 7000 9000 10000 9000 7000 7000 6000 6000 16000 10000 8000

P25-waarden zomer Nederokkerzeelsesteenweg 7000 7000 9000 8000 7000 8000 6000 6000 6000 11000 8000 7000

kop25L 11000 9000 9000 8000 7000 7000 8000 6000 6000 18000 10000 13000

Skeyes 8000 8000 7000 8000 6000 6000 8000 6000 6000 17000 6000 8000

winter Nederokkerzeelsesteenweg 9000 7000 8000 8000 7000 8000 8000 6000 6000 10000 5000 8000

Skeyes 11000 10000 12000 13000 11000 10000 9000 8000 15000 28000 16000 13000

Mediaan-waarden zomer Nederokkerzeelsesteenweg kop25L 9000 20000 9000 11000 11000 12000 11000 10000 9000 10000 10000 9000 8000 10000 8000 9000 13000 10000 20000 43000 12000 28000 12000 20000

Skeyes 14000 10000 10000 10000 8000 9000 9000 8000 9000 35000 10000 12000

winter Nederokkerzeelsesteenweg 13000 10000 10000 10000 9000 10000 11000 8000 9000 22000 7000 10000

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

windrichting [0° - 30°[ [30° - 60°[ [60° - 90°[ [90° - 120°[ [120° - 150°[ [150° - 180°[ [180° - 210°[ [210° - 240°[ [240° - 270°[ [270° - 300°[ [300° - 330°[ [330° - 360°[

windrichting [0° - 30°[ [30° - 60°[ [60° - 90°[ [90° - 120°[ [120° - 150°[ [150° - 180°[ [180° - 210°[ [210° - 240°[ [240° - 270°[ [270° - 300°[ [300° - 330°[ [330° - 360°[

kop25L 61000 29000 33000 99000 29000 24000 13000 17000 117000 65000 51000 35000

kop25L 232000 114000 138000 222000 247000 193000 52000 214000 295000 234000 106000 57000

Skeyes 24000 16000 17000 30000 16000 17000 12000 12000 73000 49000 28000 24000

P75-waarden zomer Nederokkerzeelsesteenweg 14000 14000 15000 16000 14000 13000 11000 10000 43000 33000 19000 22000

kop25L 63000 19000 115000 16000 13000 16000 17000 15000 59000 75000 54000 35000

Skeyes 29000 12000 14000 12000 11000 12000 15000 12000 25000 58000 24000 19000

Skeyes 70000 33000 33000 174000 24000 24000 19000 19000 229000 98000 49000 38000

P90-waarden zomer Nederokkerzeelsesteenweg 26000 24000 20000 26000 17000 18000 14000 15000 118000 55000 28000 42000

kop25L 200000 69000 273000 80000 31000 74000 48000 55000 256000 124000 89000 59000

Skeyes 134000 16000 119000 19000 15000 16000 22000 20000 134000 85000 43000 27000

winter Nederokkerzeelsesteenweg 19000 15000 12000 13000 11000 14000 17000 11000 15000 40000 12000 15000

winter Nederokkerzeelsesteenweg 58000 19000 14000 20000 16000 19000 26000 18000 54000 60000 20000 19000

Samenvattend kan gesteld worden aan de hand van enkele indicatieve cijfers dat de UFP concentratie onder windafwaartse condities op de verschillende meetlocaties zo’n 2 tot 5 keer hoger ligt. Wanneer we kijken naar de piekconcentraties (10% van de tijd overschreden) dan stellen we vast dat deze onder windafwaartse condities -

op de kop van 25R die voornamelijk gebruikt wordt voor vertrek 20 x hoger liggen op de kop van 25L die voornamelijk gebruikt wordt voor landing 10 x hoger liggen op 1 km van de luchthaven 10 x hoger liggen en op 3 km 5 x hoger liggen.

De windrichting is een bepalende factor voor de UFP-concentratie in de omgevingslucht nabij de luchthaven.

107

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

9.4.

ANALYSE IN FUNCTIE VAN DE WINDSNELHEID

De analyse in functie van de windrichting is beperkt voor een aantal meetlocaties, nl. de kop van 25R (Figuur 52) en 25L en Torfbroek (Rapport Bijlage). Het effect van windrichting is duidelijk, maar voor wat betrekt de windsnelheid wordt op basis van deze figuren geen duidelijk patroon vastgesteld.

Kop 25R zomer

winter

Figuur 52: Mediaan UFP-concentratie in functie van windsnelheid-windrichting (bins) voor zomer en winter op meetlocatie 25R. 9.5.

ANALYSE IN FUNCTIE VAN DE NEERSLAG

Deze analyse wordt uitgevoerd op basis van de wintermetingen. In de zomer was de neerslag te beperkt. Als locatie wordt Sterckxstraat en Skeyes geselecteerd. Beide meetlocaties liggen in de directe invloed van de luchthaven, maar toch niet te dicht om een mogelijks effect van neerslag op de concentraties te kunnen zien. Tenslotte werden enkel metingen meegenomen in de analyse die onder windafwaartse (i.e. windsegment van 240-260°) omstandigheden gemaakt werden.

108

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Voor de metingen ter hoogte van Sterckxstraat is lichte neerslag ondervertegenwoordigd (

Figuur 53). Tussen geen neerslag en medium neerslag is er geen significant verschil. Op Skeyes zijn de datahoeveelheden per categorie beter in evenwicht bij lichte en medium neerslag. Geen neerslag is wel oververtegenwoordigd. Hier wordt een afname van de UFP-concentratie vastgesteld bij neerslag. Dit verschil is significant (op basis van Kruskal-Wallis-test). Ondanks het feit dat de data in functie van windrichting geselecteerd werden, is het niet uit te maken of er daadwerkelijk een causaal verband is tussen neerslag en de UFP-concentratie op die locatie. Het is ook mogelijk dat het aantal vluchten of een andere parameter deze statistiek beĂŻnvloedt.

109

HOOFDSTUK 9 - UFP-concentratie in functie van de meteorologische omstandigheden

Figuur 53: Boxplot van de UFP-concentratie onder windafwaartse condities bij geen (0) neerslag, lichte (1) neerslag en medium (2) neerslag.

110

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

ANALYSE IN FUNCTIE VAN DE VLUCHTGEGEVENS

10.1. ANALYSE VAN UURLIJKSE GEGEVENS De UFP, meteo en vluchtgegevens werden geaggregeerd tot uurlijkse waarden: • • •

UFP: P25, P50, P75 en P90 concentratie per uur (pt/cm³) Meteo: uurlijks gemiddelde Baangebruik: o Totaal aantal arrivals per uur (gesommeerd per baan) o Totaal aantal departures per uur (gesommeerd per baan) o Voor alle banen: ▪ Totaal aantal arrivals per uur ▪ Totaal aantal departures per uur

Met deze uurlijkse gegevens werd m.b.v. een regressie-model nagegaan in welke mate de variabiliteit in UFP-concentratie kan verklaard worden door meteo en baangebruik, en welke dan de meest verklarende variabelen zijn. Door te aggregeren op uurlijks niveau wordt een eventuele tijdvertraging (time lag) tussen baangebruik en concentratieschommelingen op de receptorplaatsten gereduceerd. Er werd gebruik gemaakt van een lineair regressie-model zonder intercept, met de UFP-concentratie (uurlijkse mediaan en P90) als afhankelijke variabele en als onafhankelijke variabelen de interactie tussen windrichting en windsnelheid, en windrichting en baangebruik (waarbij windrichting een factor variabele is, 0 t/m 350° met stappen van 10°). Aangezien de windrichting een bepalende factor is (zie HOOFDSTUK 9) wordt deze als interactieterm meegenomen met de andere onafhankelijke variabelen.

De performantie van het model werd beoordeeld met de R² statistiek. De determinatie-coëfficiënt (R²) geeft de mate waarmee de variabiliteit (afwisseling van pieken en dalen) in de UFP-concentratie wordt verklaard door het model. De meest verklarende onafhankelijke variabelen (hier, deze die significant zijn op < 0.001 niveau) zijn de variabelen die de variabiliteit in de UFP-concentratie het best verklaren. Het is niet de bedoeling om deze modellen te gebruiken om de UFP-concentratie op een bepaald punt in de omgeving te gaan voorspellen. Daarvoor zijn andere modellen beter geschikt.

De opgestelde modellen verklaren tussen de 55% en 89% van de variatie in de UFP-concentratie (Tabel 31) op de meetlocaties in meetnet 25R. Het model scoort over het algemeen beter voor de piekconcentraties dan voor de mediaan (al zijn de verschillen meestal vrij beperkt, uitzondering kop 25R in de winter). Dit wil zeggen dat de hogere piekconcentraties beter verklaard kunnen worden door de combinatie van meteo en baangebruik. Dit is een extra bevestiging van de bevindingen uit voorgaande analyses dat de pieken die voorkomen onder windafwaartse condities gerelateerd zijn aan de luchthavenactiviteiten.

111

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Tabel 31: Overzicht van modelperformantie voor de verschillende locaties in meetnet 25R in de zomerperiode.

Locatie

ZOMER

kop 25R

Onafhankelijke variabele UFP concentratie

P50 (mediaan) P90 (piek) Sterckxstraat P50 (mediaan) P90 (piek) Orchideeënlaan P50 (mediaan) P90 (piek) Fuérisonplaats P50 (mediaan) P90 (piek) Torfbroek P50 (mediaan) P90 (piek) WINTER kop 25R P50 (mediaan) P90 (piek) Sterckxstraat P50 (mediaan) P90 (piek) Orchideeënlaan P50 (mediaan) P90 (piek) Fuérisonplaats P50 (mediaan) P90 (piek) Torfbroek P50 (mediaan) P90 (piek)

Afhankelijke variabelen

R²

Windrichting Windsnelheid Banen (arrival + departure) + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19 + + 25R, 19

0,63 0,72 0.66 0.69 0.85 0.86 0.80 0.83 0.72 0.73 0.74 0.55 0.78 0.83 0.85 0.89 0.86 0.89 0.74 0.76

De belangrijkste verklarende variabelen zijn (Tabel 32): • arrival op 25R in combinatie met een bepaalde windrichting, voornamelijk de windrichting uit N(O) en ZW; • departure op 25R in combinatie met een bepaalde windrichting, voornamelijk de windrichting waarbij de meetlocatie windafwaarts gelegen is van de kop van 25R (ZW); • arrival op de 19 voor meetlocatie Orchideeënlaan bij wind uit Z. Aankomst op 19 heeft geen significant effect op de UFP-concentraties op de andere (zijdelings gesitueerde) meetlocaties; • departure op de 19 in combinatie met windafwaartse ligging meetlocatie (uitz.

Sterckxstraat, hier niet significant op 0.001 niveau); • windsnelheid onder windafwaartse condities (positief verband: hoe hoger de windsnelheid hoe hoger de UFP-concentratie).

Een opvallende vaststelling in deze analyse is dat voor de combinatie vertrek op de 25R en windrichting onder windafwaartse condities, de UFP-concentratie op de meetlocaties worden beïnvloed. Bij landen op 25R is er een verband bij meer variabele windcondities. Dit kan te maken hebben met het feit dat sommige locaties overvlogen worden op geringe hoogte en er mogelijks een directe bijdrage is, onafhankelijk van de windrichting.

112

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Vertrek vanop de 19 heeft een invloed op de UFP-concentratie op de meeste meetpunten onder windafwaartse condities. Het feit dat dit bij Sterckxstraat niet zo is merkwaardig. Aankomst op de 19 heeft enkel een significante invloed op locatie Orchideeënlaan in het verlengde van de baan.

Tabel 32: Belangrijkste verklarende variabelen (meetnet 25R).

25R arrival Kop 25R 350°-80° 140° Sterckxstraat 10-60° 210°-280° Orchideeënlaan 190°-250° Fuérisonplaats 0°-10° 210°, 260° 300°-350° Torfbroek 200°-260° 350°

departure 210°-260°

19 arrival /

departure 340°

240°

200°-250°

/

/

240°-250°

160°-250° 220°-340°

170°-200° /

180°, 220° 230°-260°

180-230° 170°, 250°280°, 300°

220°-260°

240°

0°, 200°-250°, / 330°

windsnelheid

Voor meetnet 25L werden het aantal vertrekken en landingen op runways 25L, 01 en 07R als onafhankelijke variabelen opgenomen (Tabel 33). Het model verklaart tussen 66% tot 83% van de variabiliteit in de UFP-concentratie op de meetposten. De belangrijkste verklarende variabele is het aantal landingen op 25L, in combinatie met windrichting, waarbij de windrichting significant is in een smaller windafwaarts segment naarmate de afstand tot de luchthaven toeneemt. Dus, nabij de kop van 25L is er bij landing waarschijnlijk een directe bijdrage, ongeacht de windrichting; op meetpunten Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg is die bijdrage van landende vliegtuigen significant in combinatie met wind uit ZW tot W (en ook uit N, nog geen verklaring voor).

113

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Tabel 33: Overzicht van modelperformantie voor de verschillende locaties in meetnet 25L in de zomerperiode.

Locatie

ZOMER

kop 25L Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg

WINTER

kop 25L Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg

Onafhankelijke variabele UFP concentratie

Afhankelijke variabelen WR

WS

P50 (mediaan) P90 (piek) P50 (mediaan) P90 (piek) P50 (mediaan) P90 (piek) P50 (mediaan) P90 (piek) P50 (mediaan) P90 (piek) P50 (mediaan) P90 (piek)

+ + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + +

R² Banen (arrival + departure) 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R 25L, 01, 07R

0,73 0,83 0.66 0.72 0.70 0.70 0.72 0.79 0.66 0.68 0.70 0.69

WR : windrichting, WS : windsnelheid Op basis van deze regressie-analyse wordt er besloten dat er een positief verband is tussen de UFPconcentratie in de omgeving van meetnet 25R en het baangebruik van de 25R onder bepaalde windrichting. Ter hoogte van de Orchideeënlaan heeft het baan gebruik van de 19 ook een belangrijke impact op de UFP-concentratie. De UFP-concentratie in het verlengde van landingsbaan 25L wordt beïnvloed door de landingsfrequentie en de windrichting.

114

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

10.2. ANALYSE OP HOGE TIJDSRESOLUTIE 10.2.1.

UFP-CONCENTRATIE NABIJ KOP VAN DE BAAN IN FUNCTIE VAN VLIEGTUIGTYPE

In de volgende analyse werden periodes geselecteerd in zomer en winter waarbij de meetopstelling windafwaarts gesitueerd is van de luchthaven. Uit de meetreeksen (samengesteld uit UFP metingen, meteo en vluchtgegevens) van de kop van 25R en de kop van 25L werden de metingen geselecteerd bij wind uit de richting 240° t/m 260° (ZW).

Uit de data subset van de kop 25R werden de metingen geselecteerd die in dezelfde minuut als het vertrek op 25R gedaan werden, en voor de data subset van de kop 25L werden die metingen geselecteerd die gemaakt werden in dezelfde minuut als de landingen op 25L. Voor deze datasubsets werden vervolgens boxplots opgesteld in functie van (ICAO) vliegtuigtype (hier selectie van de 20 meest voorkomende types, zie analyse boven).

Er zit nog wel variatie in deze data subsets. Met name de windsnelheid kan variëren, maar ook het punt op de startbaan 25R waar het vliegtuig vertrekt en eventueel het punt van touch-down op de 25L. De windsnelheid heeft een effect op de snelheid waarmee de pollutiepluim zich verplaatst (maar hier, zeker bij vertrek, gaan we ervan uit dat binnen de minuut de UFP emissies de nabij gelegen meetpost op de kop bereikt zullen hebben). Het punt van vertrek bepaald de afstand tot de meetlocatie, en dit kan wel een invloed hebben (meer verdunning mogelijk op grotere afstand).

Bij vertrek zijn de verschillen tussen vliegtuigtypes het grootst (Figuur 54). De meest gebruikte vliegtuigtypes A319 en A320 zitten aan de lage kant van het spectrum. De uitschieters naar hoge UFP-concentraties zijn de A333, A332, B788, B763 en A306. Bij aankomst zijn de verschillen tussen vliegtuigtypes minder groot. De B763, B764, B737 en B738 zijn hier beperkt hoger. De meest gebruikte toestellen A319 en A320 zijn vergelijkbaar met de meeste andere toestellen.

115

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 54: Boxplot van de UFP-concentratie op kop 25R (boven) en kop 25L (onder) bij windafwaartse windcondities gedurende de minuut van respectievelijk vertrek en aankomst. Aantal vertrekken en aankomsten zijn op de rechter y-as gegeven.

116

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

10.2.2.

MEETLOCATIES IN VERLENGDE VAN 25R

In de volgende analyse werden periodes geselecteerd in zomer en winter waarbij de meetopstelling windafwaarts gesitueerd is van de luchthaven. Uit de meetreeksen ( samengesteld uit UFP metingen, meteo en vluchtgegevens) werden de dagen geselecteerd waarop de wind uit de richting 240° t/m 260° (ZW) blies. Voor elk van de dagen in die selectie werd vervolgens nagegaan wat het aandeel wind uit 240° t/m 260° was op dag basis. De dagen met de langste periodes wind uit die richting werden weerhouden voor deze analyse. Dit zijn: •

Voor meetnet 25R: o 10-11/08/2018 o (6-8/12), 17/12, 21-22/12

In eerste instantie werden de meetposten 25R, Sterckxstraat en Torfbroek geselecteerd omdat deze in het verlengde van baan 25R liggen. Op basis van de windafwaartse metingen werd een analyse uitgevoerd waarbij de individuele departures en arrivals op 25R aangegeven zijn, samen met de UFPmeetreeksen op deze drie locaties.

De vragen die we met deze analyse trachten te beantwoorden zijn: • • • • •

Is er een verband te zien tussen een verhoogde UFP-concentratie en de landing of vertrek van een vliegtuig op de 25R; Hoe zien die pieken er uit: intensiteit en duur; Kunnen bijdrages van individuele vliegtuigen onderscheiden worden; Is er een tijdsverschuiving waarneembaar in de UFP concentratiereeksen met toenemende afstand tot de luchthaven; Indien dat het geval is, kan er dan een inschatting gemaakt worden van de duur waarmee UFP emissies de verder afgelegen meetposten bereiken.

Voor deze laatste twee vragen wordt gebruik gemaakt van de cross-correlatie tussen twee UFPmeetreeksen, waarbij de ene meetreeks verschoven wordt t.o.v. de andere meetreeks, uitgedrukt als timelag (1 lag = 10 seconden, d.i. de tijdsresolutie van de UFP-metingen). Bij lag 0 is dit de normale (pearson) correlatie tussen UFP-concentratiemetingen op locaties a en b. De correlatie wordt vervolgens berekend wanneer de ene reeks t.o.v. de andere verschoven wordt. Dus, cor(x[t+lag], y[t]), met x de meetreeksen vanop locaties Sterckxstraat of Torfbroek, en y de meetreeks op de kop van de 25R.

→ Voorkomen van piekconcentratie In onderstaande wordt de UFP-concentratie gegevens op meetlocaties kop 25R, Sterckxstraat en Torfbroek op 10-11/08/2018 ( Figuur 55) en 21-22/12/2018 (Rapport Bijlage), onder windafwaartse meetcondities. Ook het vertrek en aankomst van vliegtuigen op 25R is weergegeven.

Voor de tijdreeksen van twee dagen valt op dat de dynamiek op de drie meetlocaties een vergelijkbaar patroon vertoont. Op dit patroon (de ‘baseline’) komen pieken voor die hoger in absolute waarde zijn voor de meetlocatie op de kop van de 25R en afnemen in intensiteit voor de verder afgelegen meetlocaties. Om de intensiteit en duur van pieken verder te bestuderen werden

117

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

er momenten geselecteerd in de tijdreeksen waarin voornamelijk vluchten arriveerden en vertrokken. Ondanks het feit dat niet alle pieken geconnecteerd kunnen worden met vertrek of landing op de 25R, kunnen op basis van die figuren toch volgende vaststellingen worden gedaan: • • • • • • • •

118

Zowel landing als vertrek geeft aanleiding tot verhoogde UFP-concentratie (zie ook regressieanalyse); Bij vertrek kan de intensiteit van de piek (absolute waarde) hoger oplopen dan bij landing; dit is niet altijd het geval en ook afhankelijk van plaats van vertrek op de runway, vliegtuigtype e.d.m.; Individuele pieken worden gekarakteriseerd door een plotse en zeer sterke stijging van de concentratie en een meer geleidelijk maar toch nog relatief snelle daling; Sommige individuele pieken starten en eindigen op achtergrondniveau; Andere Individuele pieken kunnen elkaar versterken (additief effect) door bij te dragen op momenten dat er nog verhoging is uit eerdere emissies. Het voorkomen hiervan hangt samen met de vliegfrequentie; In functie van toenemende afstand tot de kop van de baan zien we dat de intensiteit van de pieken afneemt, en dat de duurtijd toeneemt; hierdoor kunnen additieve effecten ook meer frequent voorkomen; Er is een tijdverschuiving (time lag) in functie van de afstand, dit is de duurtijd waarop de emissies het receptorpunt bereiken; die tijdverschuiving is functie van de windsnelheid (korter bij hogere windsnelheid); Bij aankomst passeren de landende vliegtuigen eerst nabij Torfbroek, dan over Sterckxstraat om dan op de kop van 25R te landen. Indien de emissies van een landend toestel direct zouden bijdragen aan de UFP-concentratie op het moment van passage boven het meetpunt, dan zouden de UFP-tijdreeks van Torfbroek ‘voorlopen’ op deze van Sterckxstraat, en die van Sterckxstraat zou voorlopen op die van de kop van 25R. Dit is niet het geval. Integendeel, de UFP-concentraties op verder af gelegen locaties lopen achter. Dit kan verklaard worden door het feit dat emissies uit landende vliegtuigen pas bijdragen aan de UFP-concentratie op grondniveau wanneer het vliegtuig zich ‘voldoende laag’ bevindt. Op basis van de metingen bij landing op 25L zal een inschatting gemaakt worden van wat ‘voldoende laag’ betekent.

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Kop 25R Sterckxstraat Torfbroek

Figuur 55: UFP-tijdreeks onder windafwaartse condities op meetlocaties kop 25R (blauw), Sterckxstraat (geel) en Torfbroek (groen) (log-schaal) (10-11/08/2018, zomer). Vertrekkende vliegtuigen op de 25R zijn onderaan weergegeven (per reeks van 6 puntjes omdat de tijdlogging hiervan op minuutsbasis is).

Specifiek voor de verst afgelegen meetlocatie Torfbroek zien we dat landende vliegtuigen geen aanleiding geven tot verhoogde UFP-concentratie op het moment dat ze boven de meetpost passeren, maar wel dat de emissies die lager tegen de grond dichter bij de luchthaven uitgestoten worden getransporteerd worden tot in Torfbroek en op die manier met een tijdsverschuiving (timelag, zal functie zijn van de windsnelheid) aanleiding geven tot een verhoogde concentratie. UFPemissies uit vertrekkend vliegverkeer draagt ook op deze manier bij tot de UFP-concentratie in Torfbroek op momenten dat de meetlocatie windafwaarts gelegen is.

119

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

â&#x2020;&#x2019; Tijdsverschuiving

Vertrekkend vliegverkeer vanop 25R heeft een impact op de UFP-concentratie in het verlengde van de baan, zoals blijkt uit voorgaande analyses. Dit wil dus zeggen dat UFP-emissies die plaatsvinden bij vertrek zich verspreiden naar de ruimere omgeving onder invloed van de windcondities. Om een inschatting te maken van de tijd die UFP-emissies nodig hebben om waargenomen te worden op verder afgelegen meetlocaties in het verlengde van de startbaan, werd voor de dagen 8/08 t/m 11/08/2018 per uur de gemiddelde windsnelheid, het aandeel wind uit 240-260° segment (percentueel), het aantal landingen op 25R en de cross-correlatie tussen de UFP-metingen vanop de drie locaties berekend. Vervolgens werd de tijdsverschuiving (lag) bepaald bij maximale crosscorrelatie. De tijdsverschuiving is een indicatie in minuten van de tijd die UFP-emissies er over doen om de verder afgelegen meetlocaties te bereiken.

De tijdsverschuiving is windsnelheidsafhankelijk. Als indicatieve richtcijfers kunnen we stellen dat de UFP-emissies ongeveer 1 tot 3 minuten na vertrek, 1 km windafwaarts (Sterckxstraat) verplaatst zijn, en na 5 tot 15 minuten tot 3 km ver (Torfbroek).

120

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 56: De lag (d.i. duurtijd voor UFP-emissies vanop de kop 25R om tot op meetlocatie te geraken) in functie van de windsnelheid.

121

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

10.2.3.

MEETLOCATIES IN VERLENGDE VAN 25L

In de volgende analyse werden periodes geselecteerd in zomer en winter waarbij de meetopstelling windafwaarts gesitueerd is van de luchthaven. Uit de meetreeksen ( samengesteld uit UFP metingen, meteo en vluchtgegevens) werden de dagen geselecteerd waarop de wind uit de richting 240° t/m 260° (ZW) blies. Voor elk van de dagen in die selectie werd vervolgens nagegaan wat het aandeel wind uit 240° t/m 260° was op dag basis. De dagen met de langste periodes wind uit die richting werden weerhouden voor deze analyse. Dit zijn: •

Voor meetnet 25L: o 13-15/08, 18-20/08, 23-28/08/2018 o 7/01, 12/01, 15/01

→ Voorkomen van piekconcentratie De overzichtsfiguur (Figuur 57) toont een vergelijkbare variabiliteit in UFP-concentratie op de drie meetlocaties in het verlengde van de landingsbaan 25L wanneer de wind uit ZW komt en de landingsbaan dus windopwaarts van de meetlocaties gelegen is. Periodes zonder landing op 25L zijn duidelijk te onderscheiden, vooral door het ontbreken van piekconcentraties op de kop van 25L. Op die momenten tonen de UFP-concentraties op Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg ook geen piekconcentraties. De windrichting is ook bepalend voor het voorkomen van pikconcentraties. Op momenten dat de meetlocaties niet meer volledig windafwaarts van de 25L liggen is de concentratie minder variabel en zijn de pieken veel minder hoog.

Figuur 57: Simultane UFP concentraties op drie meetpunten in het verlengde van 25L (kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg). (metingen op kop 25L zijn begrensd ong. 6e+05 pt/cm³)

122

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

In Figuur 58 wordt ingezoomd op een korte periode uit de meetreeks (wind uit 250°, windsnelheid van 4-5 m/s). De vier aankomsten tussen 5 en 6u resulteren in UFP-pieken op de drie locaties, waarbij de piek vermindert in hoogte maar langer aanhoudt bij toenemende afstand tot de luchthaven. Ter hoogte van de kop van de 25L duurt een piek ongeveer 10 minuten onder de meetomstandigheden.

De pieken vertonen een typisch patroon van plotse stijging en meer geleidelijke afname. Tijdens de fase van afname komst er soms een tweede verhoging voor, enkele minuten na het maximum. Het is niet duidelijk wat daar de oorzaak van zou kunnen zijn. Vanaf 6u30 verhoogt de landingsfrequentie.

Die pieken volgen elkaar dan sneller op, een nieuwe piek bereikt de meetlocatie nog voor de achtergrondconcentratie UFP bereikt is. Er is een additief effect waardoor de concentratie verhoogd blijft over langere periode. Als de landingsfrequentie terug daalt, daalt de UFP concentratie terug tot achtergrondniveau.

Als naar de individuele pieken gekeken wordt dan wordt vastgesteld dat deze qua intensiteit verminderen met toenemende afstand tot de luchthaven (in dit voorbeeld, ca. 5e+05 pt/cm³, 3e+05 en 1e+05 pt/cm³ op de kop, op Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg). De duurtijd dat de verhoging in UFP-concentratie optreedt neemt wel toe met toenemende afstand tot de luchthaven (van 5 à 10 minuten op de kop van de landingsbaan tot 15 minuten op 3 km voor de kop van de landingsbaan).

Tenslotte valt het op dat in de periode na de piek, wanneer de UFP-concentratie daalt, dat er zich een tweede beperkte stijging voordoet (beperkt qua intensiteit en duur). Op de kop van de 25L gebeurt dit ong. 5 minuten na landing. Het is niet duidelijk wat de oorzaak hiervan is.

123

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 58: Simultane UFP concentraties op drie meetpunten in het verlengde van 25L op 24/08/2018 tussen 5 en 8 ’s morgens (boven) en tussen 5 en 6 ‘s morgens.

10.2.4.

MEETLOCATIE FUÉRISONPLAATS

→ Bijdrage door vertrek/aankomst De UFP-roos in functie van de windrichting vertoont een pieken in de richting van de kop van 25R en 19 en startpunt via B3 op de 25R op 270 tot 290°. Deze pieken kunnen worden toegeschreven aan vertrekkend en aankomend vliegverkeer (zie regressie analyse, Tabel 32) op 25R. Gegeven de hogere

124

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

uitstoot bij vertrek kan verondersteld worden dat de belangrijkste piekbijdrage afkomstig is van vertrekkend vliegverkeer. Het is moeilijk om dat te verifiëren omdat vertrek en aankomst vaak alternerend gebeurt, en er tijdsvertraging zit tussen de emissie en de meting op het receptorpunt.

Er werd een poging gedaan door een “gemiddelde” tijdsvertraging van zeven minuten in rekening te brengen (in interval bepaald hieronder) en uitsluitend metingen bij wind uit 270-290° in rekening te brengen tijdens de uren 22 tot 5u ’s morgens omdat dan de wegverkeersbijdrage minimaal is.

Vervolgens werd de (tijdsverschoven) UFP-concentratie opgedeeld tussen aankomst en vertrek op 25R op basis van de vluchtgegevens. De boxplots zijn opvallend gelijkend. Dit zou willen zeggen dat in de omgeving van de Fuérisonplaats bij wind uit W de bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer ongeveer even groot is als uit aankomend vliegverkeer (mediaan UFP-concentratie van 43 000 en 48 000 pt/cm³ respectievelijk bij vertrek en aankomst).

→ Specifieke situatie De UFP-tijdreeksen op de Fuérisonplaats tonen aan dat de concentratie daar soms hoger is dan op de andere meetpunten van meetnet 25R. De periode 1-7/01/2019 bijvoorbeeld, is zo’n periode.

• • • •

Windrichting: NW (rond 300°) Windsnelheid: 2,5-4,5 m/s Vertrek van op 25R en 19 Aankomst vanop 25R, 19 en 25L.

De invloed van de windrichting op de UFP-concentratie ter hoogte van Sterckxstraat en de Fuérisonplaats is duidelijk op basis van de tijdreeks voor periode 1/01/2019 tot 7/01/2019 8u (Figuur 59). Wanneer de wind uit NW-richting komt is de UFP-concentratie op de Fuérisonplaats verhoogd, terwijl ze op Sterckxstraat laag is. Wanneer de wind verruimd naar ZW dan is de UFP-concentratie op Sterckxstraat hoger dan op de Fuérisonplaats (zie begin en einde van grafiek). Onder die omstandigheden is Sterckxstraat windafwaarts gelegen van 25R.

125

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 59: (boven) UFP-concentratie op meetlocaties Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat (groen) voor de periode 1-7/01/2019. De windrichting is gegeven op de tweede y-as. (onder) zoom van 3/01/2019 met weergave van aankomst en vertrek op 19 en 25R. Als er verder wordt ingezoomd op een nachtelijke periode met beperkt vliegverkeer en beperkt wegverkeer (aanname, zie lage achtergrondwaarde op Sterckxstraat) dan zien we dat de piekconcentraties voordoen “nabij” vertrek en aankomst op 25R en 19. Er is een tijdsverschuiving tussen aankomst of vertrek en het voorkomen van de daaropvolgende piekconcentratie op de Fuérisonplaats. Aan de hand van drie landingen op 25R gedurende de nacht (Figuur 60) kan afgeleid worden dat die tijdsverschuiving ongeveer 5 minuten bedraagt. De piekconcentratie houdt

126

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

gedurende ongeveer 5 minuten aan. Op meetlocatie Sterckxstraat is er weinig variatie in de UFPconcentratie omdat de UFP-pluim bij overvliegen van de meetlocatie niet op grondniveau geraakt of “afdraaien” voor de meetlocatie bereikt wordt. Deze analyse bevestigt opnieuw hoe sterk variabel de lokale UFP-concentratie kan zijn. Deze waarnemingen wordt bevestigd op andere dagen onder vergelijkbare omstandigheden. Wanneer er onder vergelijkbare weersomstandigheden geen vluchten landen of vertrekken dan is de UFP-concentratie laag (zie Rapport Bijlage).

Figuur 60: UFP-concentratie op meetlocaties Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat (groen) op 3/01/2019 tussen 1u30 en 3u ‘s nachts. In die periode waren er drie aankomsten op 25R en een vertrek op 19. → Taxiën Sommige vliegtuigen taxiën via sectoren W3, W4, W41 en W42 (P3) naar de kop van 25R om op te stijgen. Bij wind uit W ligt de meetlocatie Fuérisonplaats windafwaarts van deze taxiweg. De langste periode met stabiele wind uit W (270°) in de winter was van 4/01/2019 20u20 tot 5/01/2019 2u20 (zie ook Figuur 59).

Deze analyse laat niet toe om een onderscheid te maken tussen de UFP-bijdrage uit taxiën en vertrek (en aankomst). Bij Westen wind is een deel van 25R (wanneer vliegtuigen opdraaien via B3 dan is het startpunt pal op 270° t.o.v. de Fuérisonplaats) immers ook windopwaarts van het meetpunt gelegen, waardoor emissies in dit segment ook kunnen bijdragen aan de UFP-concentratie ter hoogte van de Fuérisonplaats. Bovendien is het zeer moeilijk om in te schatten hoe lang het duurt alvorens emissies resulteren in piekconcentraties in de omgeving, en dus is het moeilijk om de periode van taxiën af te lijnen in de meetreeksen.

Een oplossing zou kunnen zijn dat op basis van vluchtgegevens en grondradar gegevens, periodes onder bepaalde windcondities gevonden worden waarbij op de taxiweg vliegtuigen opgelijnd staan wachten op een landend vliegtuig. Deze analyse werd hier niet uitgevoerd.

127

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 61: UFP-verloop op de Fuérisonplaats (rood) en Sterckxstraat bij wind uit 270°, met aankomst en vertrek van de verschillende vluchten op 25R en 19. Data voor 4/01/2019. → Dwars 19 De meetreeksen werden gescreend naar situaties waarbij baan 19 gebruikt werd, geen aankomst of vertrek van op 25R plaats vond en dit bij wind uit ZW (en tijdens de late avond nacht om bijdrage van verkeer te beperken). Er is een effect meetbaar op de drie punten. Nabij de baan is het effect het grootste, voor de verder afgelegen locaties is het effect meer afgevlakt.

Figuur 62: UFP-concentratie op drie meetlocaties bij landen en opstijgen vanop de 19 (windrichting 240° en windsnelheid 1,5 m/s).

128

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

→ Samenvatting: • •

•

Vliegbewegingen op de 25R hebben de grootste invloed op de UFP-concentratie in de omgeving van de Fuérisonplaats bij wind uit 270-290° (W). Landend en vertrekkende vliegtuigen hebben een vergelijkbare bijdrage; Bij wind uit NW (300-320°) kan de UFP-concentratie ter hoogte van de Fuérisonplaats verhoogd zijn tot 50 000 tot 100 000 pt/cm³ door UFP emissies van landend en vertrekkend vliegverkeer van op runways 25R en 19 terwijl de concentratie in het verlengde van de 25R constant laag blijft; de piek-concentraties doen zich ongeveer 5 minuten na vertrek of landing voor en houden ongeveer 5 minuten aan bij wind van 2,5 m/s; Landen en opstijgen via de 19 resulteert in een UFP bijdrage in de omgeving van de Fuérisonplaats bij ZW wind.

10.2.5.

GEBRUIK VAN BANEN 19

→ Runway 19 De impact van UFP-emissies bij vertrek en aankomst van op runway 19 op de UFP-concentratie in de ruimere omgeving, m.n. op de meetlocaties Orchideeënlaan, kop25R, Sterckxstraat en Fuérisonplaats wordt verder geanalyseerd op basis van de metingen van 29/07/2018 ( Figuur 63). Op die dag werd runway 19 gebruikt voor vertrek met wind uit Z. Tussen 23u en 24u waren er ook enkele aankomsten op de 19. Ook de 25R werd gebruik voor landing en vertrek.

De hoogste concentraties komen voor in het verlengde van de runway 19, ter hoogte van de sprothal.

Op de meetlocaties die zich ten W van de 19 bevinden zijn er ook fluctuaties waarneembaar, maar veel geleidelijker en ook veel minder intens dan in het verlengde van de baan. Er zijn enkele uitzonderingen, bv. tussen 10 en 10u30 op de kop 25R, maar dat heeft waarschijnlijk meer te maken met vertrek via de 25R. Tussen 23 en 24u ’s nachts waren er een aantal landingen en vertrekken op baan 19. Ook hier contrasteert de hoge UFP-concentratie in het verlengde van de baan t.o.v. de zijdelings gesitueerde meetposten. Er zijn wel twee extreme pieken waarneembaar op de kop van de 25R die in verband kunnen gebracht worden met vertrek van op de 19. Deze pieken zijn niet waarneembaar op verder afgelegen meetlocaties van de Sterckxstraat en de Fuérisonplaats.

129

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Figuur 63: Overzicht UFP-concentraties op 29/07/2018 tussen 8u30 en 10u30 (boven) en 23u en 24u (onder) wanneer vertrek en landing plaats vindt op baan 19.

10.2.6.

OPSTIJGEN VANOP DE 07R

In de zomer werd er 2500 keer opgestegen vanop de 07R (Figuur 64) . Een aantal (621) van die vertrekken vonden plaats op het moment dat meetnet 25L operationeel was. Dit was op de dagen 29/08, 31/08, 1-2/09/2018 (vooral op 2/09). Hierbij werden de meetlocaties kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg overvlogen met toenemende tijd en hoogte na opstijgen (Tabel 4(b)).

Hier bekijken we verder in detail of er een bijdrage van opstijgende vliegtuigen meetbaar is op locaties met toenemende afstand tot het punt van take-off op basis van de metingen van 2/09/2018.

130

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Er werd toen niet geland op de 25L. Door de meetopstelling ten oosten van de luchthaven te situeren en de belangrijkste verkeersassen zich aan de andere kant van de luchthaven bevinden kan verondersteld worden dat de bijdrage uit wegverkeer relatief beperkt is.

Hoogte passage vliegtuig loodrecht boven meetpost na opstijgen vanop 07R kop 25L Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg

30 – 300 m 120 – 540 m 440 – 780 m

Horizontale afstand tot punt van take-off op 07R 750 m 1700 m 3500 m

Nederokkerzeelsesteenweg kop25L

skeyes

Figuur 64: Situatieschets landen op 25L en opstijgen van op 07R. Op 2/09/2018 kwam de wind uit NO richting met lage windsnelheid tussen 0 en 4 m/s. Er waren geen wolken of neerslag die dag. Er werd voornamelijk opgestegen via de 07R en geland via de 01.

aankomst vertrek

332 351

01 267 0

07L 62 30

07R 0 318

19 0 0

25L 0 0

25R 3 3

De UFP-concentratie vertoont de eerste pieken op kop 25L op het moment dat de vluchten van start gaan rond 6 uur ’s morgens (Figuur 65). Op de verder afgelegen meetlocaties blijft de UFPconcentratie langer op achtergrondniveau. Omstreeks 13u zijn er ook op meetlocatie Skeyes pieken meetbaar. Op de Nederokkerzeelsesteenweg zijn er vanaf dat moment ook af en toe zeer beperkte verhogingen meetbaar. Er is wel een stijging van de UFP-achtergrond (baseline) tussen 14 en 16u op alle meetlocaties. Bovenop die baseline zijn op de meetlocaties 25L en Skeyes UFP-pieken meetbaar, op meetlocatie Nederokkerzeelsesteenweg ontbreken die pieken of zijn ze zeer beperkt. De achtergrond verhoging is hoogstwaarschijnlijk niet toe te wijzen aan vertrekkend vliegverkeer vanop

131

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

07R omdat dit een atypisch (niet-gepiekt) patroon is en er al ruime tijd voorafgaand aan deze achtergrond verhoging vluchten opstegen op de 07R. Ook in de Torfbroek die op dat moment als achtergrond locatie kan beschouwd worden (geen vertrek van op 25R, wel een beperkt aantal vertrekken van op 07L) is eenzelfde fluctuatie waarneembaar.

Figuur 65: UFP tijdreeksen op meetlocaties kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg op 2/09/2018 (boven, log-schaal) en voor de periode tussen 13 en 15u (onder). Wanneer er werd opgestegen vanop 07R is met zwarte bolletjes onderaan weergegeven (in figuur onder is het ICAO vliegtuigtype ook gegeven).

132

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

De meeste, maar niet alle, individuele pieken zijn te relateren aan vertrek vanop 07R. Om de bijdrage van vertrek via de 07R zo goed mogelijk uit te splitsen werd een subset genomen van metingen die gemaakt werden in de minuut van vertrek van op baan 07R en de minuut erna, en dit in de periode van 6u tot 23u. De boxplot analyse toont dat bij vertrek de UFP-concentratie stijgt op plaatsen die in het verlengde van de baan liggen, maar dat die stijging afneemt met de afstand tot het punt van vertrek.

Kort bij de startbaan geven kortstondige hoge pieken aanleiding tot een verhoging van de UFPconcentratie gedurende een kort deel van de dag (Tabel 34). Gedurende 10% van de tijd is de UFPconcentratie er minstens 5x hoger dan de achtergrondconcentratie. De helft van de tijd is de UFPconcentratie 1,8x hoger dan de achtergrond. Op 1 km van de startbaan is gedurende 10% van de tijd is de UFP-concentratie er minstens 3x hoger dan de achtergrondconcentratie. De helft van de tijd is de UFP-concentratie 1,6x hoger dan de achtergrond. Op 3 km van de startbaan is gedurende 10% van de tijd is de UFP-concentratie er minstens 2,3x hoger dan de achtergrondconcentratie. De helft van de tijd is de UFP-concentratie 1,5x hoger dan de achtergrond.

Wanneer de percentielwaardes op de kop van 25L op momenten dat een opstijgend vliegtuig de meetpost overvliegt met de percentielwaardes op de kop van de 25R wanneer er via de 25R wordt opgestegen en de meetpost zich windafwaarts bevindt, dan valt het op dat de voor percentielen boven de P75 de UFP-concentratie op de kop van 25R veel hoger liggen dan deze op de 25L. Met andere woorden, de UFP-concentratie op plaatsen die vlak na opstijgen overvlogen worden ligt veel lager dan de concentratie achter een vertrekkend vliegtuig.

Figuur 66: Boxplot van de UFP-concentratie op meetlocaties kop van de 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg op momenten van vertrek vanop de 07R. De whiskers omvatten het hele meetbereik per locatie.

133

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Tabel 34: Percentielwaardes van de UFP-concentratie op meetlocaties in het verlengde van startbaan 07R (boven). In de onderste tabel wordt de P10 waarde als achtergrond referentiewaarde gebruikt (ong. dezelfde voor alle 3 de meetlocaties) en wordt de ratio percentielwaarde/referentiewaarde gegeven.

Kop 25L

Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg Op 1 km Op 3 km 10% 7600 7500 7600 25% 8800 8600 8500 50% 13700 11900 11500 75% 20600 15300 14700 90% 35500 23200 17800 95% 53400 27700 24300 99% 128200 36800 28400 * Ter vergelijking, op momenten van vertrek op 25R bij wind uit 240-260°.

Aantal minuten op totaal van Percentage 1020 min. kop van 1 km van de tijd (17 uur) de baan verder 10% achtergrond x1,0 x1,0 25% x1,2 x1,1 765 50% x1,8 x1,6 510 75% x2,7 x2,0 255 90% x4,7 x3,1 102 95% x7,0 x3,6 51 99% x16,9 x4,8 10 * deels te wijten aan achtergrondverhoging

Kop 25R* 6700 9200 13200 21600 45100 125200 777700

3 km verder x1,0 x1,1 x1,5 x1,9 x2,3 x3,2 x3,7

Als de concentratie op Torfbroek als achtergrond (UFPbg) wordt beschouwd (i.e. zonder bijdrage van de luchthaven, kan verondersteld worden bij NO wind) dan kan de bijdrage van opstijgende vluchten (UFPvertrek) berekend worden door de achtergrondconcentratie van de reĂŤel gemeten concentratie (UFPomg) af te trekken (Eq.(1)). De zogenaamde â&#x20AC;&#x153;background correctedâ&#x20AC;? tijdreeksen geven dan voor de drie meetpunten in het verlengde van de 07R de bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer (Tabel 32). đ?&#x2018;&#x2C6;đ??šđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;&#x153;đ?&#x2018;&#x161;đ?&#x2018;&#x201D; = đ?&#x2018;&#x2C6;đ??šđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;?đ?&#x2018;&#x201D; + đ?&#x2018;&#x2C6;đ??šđ?&#x2018;&#x192;đ?&#x2018;Łđ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;Ąđ?&#x2018;&#x;đ?&#x2018;&#x2019;đ?&#x2018;&#x2DC; Eq.(1)

134

HOOFDSTUK 10 - Analyse in functie van de vluchtgegevens

Tabel 35: Bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer van op 07R (met achtergrondcorrectie).

Hoogte Horizontale passage afstand tot vliegtuig punt van loodrecht take-off op boven 07R meetpost na opstijgen vanop 07R kop 25L Skeyes Nederokkerzeelsesteenweg

30 – 300 m 120 – 540 m 440 – 780 m

750 m 1700 m 3500 m

Bijdrage aan de UFP concentratie (pt/cm³) door vertrekkend vliegverkeer (UFPvertrek)

P50 P75 P90 P95 P99 0 3700 17500 39100 115100 0 800 1600 5700 23600 0 500 1200 1700 4700

Aangezien er niet continu (318 vluchten op 17u, is ong. 30% van de tijd als voor vertrek 1 minuut wordt gerekend) vluchten vertrekken van op 07R en de bijdrage van individuele vliegtuigen relatief kortstondig is, is de bijdrage groter dan nul vanaf de P75 dus voor de hogere percentielen. De bijdrage uit vertrekkend verkeer gedurende 25% van de tijd +3700 pt/cm³ op 750m, +800 pt/cm³ op 1700m en +500 pt/cm³ op 3500m, en voor 5% van de tijd +39100 pt/cm³ op 750m, +5700 pt/cm³ op 1700m en +1700 pt/cm³ op 3500m.

Op alle locaties in het verlengde van 07R, waarvan het verst afgelegen locatie zich op 3,5 km bevindt, kan een bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer gemeten worden. De bijdrage van vertrekkende vliegtuigen op locaties die kort na opstijgen overvlogen worden is veel lager dan de bijdrage van vertrekkend vliegverkeer op locaties achter het punt van vertrek. Er is ook een sterke daling van de bijdrage uit vertrekkend vliegverkeer met de afstand. Op korte afstand van het punt van vertrek wanneer de vliegtuigen op geringe hoogte passeren is er een rechtstreekse bijdrage van emissies die grondniveau bereiken, op grotere afstand is de bijdrage beperkt en sporadisch.

In het algemeen kan gesteld worden dat de bijdrage van vertrekkende vliegtuigen op locaties die kort na opstijgen overvlogen worden veel lager is dan de bijdrage van vertrekkend vliegverkeer op locaties achter het punt van vertrek.

135

HOOFDSTUK 11 - Besluit

BESLUIT

In deze studie werd de UFP-concentratie op strategisch gekozen punten in de omgeving van de luchthaven gemeten. De UFP-concentratie werd gemeten als de totale aantalconcentratie van deeltjes (in pt/cm³ of aantal deeltjes per cm³ omgevingslucht) in het meetbereik van de monitoren, die ruimer is dan de strikte UFP definitie van deeltjes < 100 nm. Om dit te realiseren werd een meetnet van verschillende state-of-the-art meetinstrumenten geïnstalleerd om gedurende ongeveer twee maanden in de zomer 2018 en twee maanden in de winter 2018-2019, de UFP-concentraties continu te monitoren. Op die manier werd een gevalideerde dataset opgebouwd, waarmee nieuwe inzichten kunnen worden opgebouwd over het dynamisch verloop van de UFP-concentratie nabij de luchthaven en de impact van de belangrijkste beïnvloedende factoren hierop. Deze inzichten kunnen bijdragen tot het verduurzamen van de activiteiten van BAC. De monitoring werd uitgevoerd in twee meetnetten (meetnet 25R en meetnet 25L) die sequentieel operationeel waren. Twee locaties blijven ongewijzigd voor beide meetnetten (“permanent”, de kop van 25R en Torfbroek), de overige drie locaties verschillen voor Meetnet 25R (Orchideeënlaan, Sterckxstraat en Fuérisonplaats) en Meetnet 25L (kop 25L, Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg).

Op basis van simultane metingen werden de verschillende meetinstrumenten met elkaar vergeleken.

Eén van de monitoren werd als referentie geselecteerd, en op basis van vergelijkende metingen werden voor de andere monitoren heschalingsmodellen opgesteld en toegepast. Op die manier werd de vergelijkbaarheid tussen monitoren gemaximaliseerd. Uit analyse bleek dat de afwijking tussen de monitoren maximaal 10% bedraagt.

De belangrijkste besluiten uit deze studie zijn: •

De UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven is verhoogd.

Percentieelwaarden van de UFP-concentratie liggen op alle meetpunten in de omgeving van de luchthaven op een vergelijkbaar (voor de lagere lage percentielen) of hoger niveau (voor de hogere percentielen, piekconcentraties) ten opzichte van deze op een stedelijke achtergrondlocatie.

•

De UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven vertoont een grote temporele dynamiek.

De UFP-concentratie fluctueert sterk doorheen de tijd met het typische voorkomen van kortstondige hoge UFP-concentratiepieken. Dit resulteert in een groot verschil tussen de lage percentielwaarden en de hoge percentielwaarden. Op een stedelijke achtergrondlocatie is de P90 ongeveer 2,5x hoger dan de P10, in de omgeving van de luchthaven is die factor 4x tot 21x.

•

Er is een duidelijk dag-nacht patroon in de UFP-concentraties.

Tijdens de nacht is de UFP-concentratie lager en minder variabel dan overdag. De ruimtelijke verschillen zijn dan ook veel minder groot. Ook in de onmiddellijke nabijheid van de luchthaven valt de UFP-concentratie terug naar achtergrondniveau tijdens de nacht. Overdag is er een duidelijk bimodaal patroon met hogere UFP-concentraties tijdens de ochtend en avond. De UFPconcentratie is het hoogst in de ochtend.

136

HOOFDSTUK 11 - Besluit

•

De seizoen verschillen in UFP-concentratie zijn relatief beperkt.

Ondanks het verschil in vluchtfrequentie (ong. 28% hoger in de zomer) is het niet zo dat de UFPconcentratie in de zomer systematisch hoger ligt dan in de winter. In meetnet 25L werden wel hogere UFP-concentraties vastgesteld in de zomer, maar niet in meetnet 25R.

•

De UFP-concentratie in de omgeving van de luchthaven vertoont grote ruimtelijke verschillen.

De UFP-concentratie kan sterk verschillen in de omgeving van de luchthaven. In het algemeen is er een afname van de UFP-concentratie met toenemende afstand tot de luchthaven.

•

De frequentie, intensiteit en duur van UFP-concentratiepieken zorgen voor de grootste verschillen tussen locaties.

Locaties in het verlengde van landings- en startbanen hebben de meest frequente en hoogste UFP-concentratiepieken.

De UFP-concentratie (pt/cm³) is 25% 50% 75% 90% 95% van de tijd kleiner dan…

 Meetlocaties 6 500 9 000 12 300 Stedelijke achtergrond 9 600 16 000 41 000 Kop 25R 9 600 14 600 28 100 Orchideeënlaan 8 400 12 500 23 100 Sterckxstraat 10 700 19 700 40 300 Fuérisonplaats 6 700 9 900 15 700 Torfbroek 7 800 14 000 42 600 Kop 25L 7 300 10 900 22 300 Skeyes 6 900 9 700 17 000 Nederokkerzeelsesteenweg * metingen vonden niet allemaal gelijktijdig plaats.

16 000 155 400 63 000 54 800 72 400 28 800 162 000 58 000 35 000

19 500 307 300 94 300 126 100 102 100 43 400 296 900 129 900 58 600

Meetperiode Stedelijk, kalenderjaar 2017 Zomer + winter, 127d Zomer + winter, 71d Zomer + winter, 68d Zomer + winter, 61d Zomer + winter, 108d Zomer + winter, 51d Zomer + winter, 55d Zomer + winter, 55d

•

De spatio-temporele dynamiek van de UFP-concentraties in de omgeving van de luchthaven kan voor een groot deel verklaard worden door windrichting en vluchtgegevens.

De UFP-concentratie op een locatie wordt bepaald door de UFP-bijdrage van bronnen (nabij de luchthaven vnl. UFP-emissies van vliegtuigen) en de dispersie van die emissies naar de omgeving, waarbij vooral windrichting bepalend is.

•

De UFP-pollutierozen vertonen een sterke directionaliteit naar de belangrijkste start- en landingsbanen.

De windrichting bepaalt in welke mate de UFP-emissies van de luchthaven op een locatie terecht komen. Op momenten dat een locatie windafwaarts gelegen is van de luchthaven, kan de UFPconcentratie verhoogd zijn. De hoogste piek-concentraties worden waargenomen onder windafwaartse condities.

•

De directionaliteit neemt toe voor hogere percentielwaarden van de UFP-concentraties.

Er zijn dagelijks perioden waarop de UFP-concentratie laag is in de omgeving van de luchthaven (nacht), ongeacht de heersende windrichting. Ook onder windafwaartse condities t.o.v. de luchthaven zijn er dagelijks perioden van lage UFP-concentratie. Als gevolg is de directionaliteit van de UFP-pollutieroos voor lage percentielen niet/beperkter gepiekt in de richting van de luchthaven. Er zijn dagelijks perioden van lage UFP-concentratie, ongeacht de windrichting.

Anderzijds komen periodes van sterk verhoogde UFP-concentraties voornamelijk voor wanneer de locatie zich windafwaarts van de luchthaven bevindt. De UFP-emissies van de luchthaven resulteren in verhoogde concentraties op plaatsten in de omgeving die windafwaarts gesitueerd zijn.

137

HOOFDSTUK 11 - Besluit

•

Op de kop van de belangrijkste landingsbaan is de windrichting minder bepalend.

Op de kop van de 25L zijn de verschillen in UFP-concentratie in functie van de windrichting veel minder duidelijk. Dit komt waarschijnlijk doordat vliegtuigen op geringe hoogte boven het meetpunt passeren, en de vliegtuigemissies tot aan het meetpunt uitgestoten worden, ongeacht de windrichting.

•

De invloed van windsnelheid op de UFP-concentratie in de omgeving is niet duidelijk.

De windcondities (combinatie van windsnelheid en windrichting) zijn bepalende factoren voor de dispersie van UFP-emissies naar de ruimere omgeving. Hoe hoger de windsnelheid hoe sneller het UFP getransporteerd wordt (dus verder afgelegen locaties ondervinden sneller invloed) maar ook de verdunning neemt toe en de vorm van de UFP-pluim kan veranderen (hypothese: minder snelle stijging bij hoge windsnelheid, “plattere” pluim, en dus hogere concentratie op grondniveau). Deze potentiële effecten werden niet verder in detail onderzocht.

•

Er zijn indicaties dat de UFP-concentratie bij neerslag lager is.

Het is niet duidelijk of er een causaal verband is, of dat er andere parameters zijn die hier invloed op hebben.

•

De vertrek- en aankomstfrequentie van op 25R en 19 is positief gecorreleerd met de UFPconcentratie in de omgeving.

Voornamelijk vertrek en aankomst op de 25R dragen bij tot de UFP-concentratie in de omgeving (noordelijk meetnet 25R, Steenokkerzeel). Voor verder afgelegen locaties en locaties die zich niet in de as van vertrekkend of landend vliegverkeer bevinden, is de correlatie windrichtingsafhankelijk.

•

De aankomstfrequentie op 25L is positief gecorreleerd met de UFP-concentratie in het verlengde van de baan.

De uurlijkse landingsfrequentie op 25L, in combinatie met windrichting, waarbij de windrichting significant is in een smaller windafwaarts segment naarmate de afstand tot de luchthaven toeneemt, is gecorreleerd met de heersende UFP-concentraties. Dus, nabij de kop van 25L is er bij landing een directe bijdrage, ongeacht de windrichting. Op de verder gelegen meetpunten is de bijdrage van landende vliegtuigen significant in combinatie met windafwaartse ligging.

•

Zowel emissies van vertrekkend als landend vliegverkeer hebben een invloed op de UFPconcentraties in de omgeving van de luchthaven.

De hoogste piek UFP-concentraties worden wel gerelateerd aan vertrekkend vliegverkeer, doordat motorbelasting en brandstofverbruik dan het hoogst is.

•

De uitstoot bij vertrek en het effect op de UFP-concentratie op de kop van de startbaan verschilt tussen vliegtuigtypes.

De meest gebruikte vliegtuigtypes A319 en A320 zitten aan de lage kant van het spectrum. De uitschieters naar hoge UFP-concentraties zijn de A333, A332, B788, B763 en A306. Bij aankomst zijn de verschillen tussen vliegtuigtypes minder groot. De B763, B764, B737 en B738 zijn hier beperkt hoger. De meest gebruikte toestellen A319 en A320 zijn vergelijkbaar met de meeste andere toestellen.

•

De UFP-concentratiepieken gerelateerd aan vertrek verschillen in intensiteit en duur naarmate de afstand tot de bron toeneemt.

138

HOOFDSTUK 11 - Besluit

Op momenten met lage vertrekfrequentie onder windafwaarts condities worden de UFP-pieken gekenmerkt door een plotse sterke stijging tot een maximum, gevolgd door een meer geleidelijke afname. De duur van een UFP-piek bedraagt enkele minuten. Voor plaatsen in het verlengde van de startbaan geldt hoe dichter bij de luchthaven hoe intenser en korter de piek.

De intensiteit neemt af en de duur neemt toe met toenemende afstand.

•

De tijd die UFP-emissies nodig hebben om windafwaartse locaties te bereiken is windsnelheid afhankelijk.

Als indicatieve richtcijfers kunnen we stellen dat de UFP-emissies ongeveer 1 tot 3 minuten na vertrek 1 km windafwaarts verplaatst zijn, en na 5 tot 15 minuten tot 3 km ver. De emissies worden met hoge snelheid horizontaal uitgestoten, en zullen in functie van afstand en tijd vertragen en stijgen. De meteorologische omstandigheden beïnvloeden dit proces.

•

Er is een additief effect in functie van vertrekfrequentie.

Wanneer de vertrekfrequentie hoger is dan de duurtijd van een UFP-piek kunnen opeenvolgende emissies bijdragen tot de opbouw van de UFP-concentratie gedurende langere tijd. Op verder afgelegen locaties speelt dit effect harder omdat de piekduur daar gemiddeld langer is. De additieve piek is wel veel minder hoog dan op locaties dichter bij de luchthaven.

•

Landende vliegtuigen zorgen voor verhoogde UFP-concentraties in de omgeving van de aanvliegroute op het moment dat ze zich op geringe hoogte bevinden.

De emissies van een landend vliegtuig geeft aanleiding tot verhoogde UFP-concentraties op het moment dat het zich op geringe hoogte bevindt (kort voor en na touch-down). De UFP-piek wordt dus later waargenomen op verder afgelegen locaties, en dat onder windafwaartse condities.

•

De UFP piek-karakteristieken bij aankomst zijn gelijkaardig als bij vertrek.

De intensiteit van de piek is minder dan bij vertrek, maar de sterke stijging en meer geleidelijke concentratiedaling zijn vergelijkbaar. Er wordt een tweede lokaal maximum opgemerkt maar de oorzaak hiervan is niet gekend. Er is eveneens sprake van een additief effect.

•

Op plaatsen in het verlengde van de startbaan die bij opstijgen overvlogen worden verhoogde UFP-concentraties waargenomen die gerelateerd worden aan de emissies van het opstijgend vliegtuig.

De impact op de UFP-concentratie neemt sterk af met toenemende afstand tot het punt van vertrek en de hoogte van het vliegtuig. Boven de 500 m is de directe impact slechts sporadisch meetbaar. De UFP-concentratie op plaatsen die vlak na opstijgen overvlogen worden, ligt veel lager dan de concentratie achter een vertrekkend vliegtuig.

Conclusie In de omgeving van Brussels Airport zijn de concentraties ultrafijnstof (UFP) verhoogd als gevolg van de luchthavenactiviteiten. Direct buiten het luchthaventerrein is de gemiddelde bijdrage van de luchtvaartactiviteiten vergelijkbaar met de bijdrage van wegverkeer in straten in binnenstedelijk gebied. De hoogste piekconcentraties doen zich voor op het luchthaventerrein aan de kop van de start- en landingsbanen. Naarmate de afstand tot het luchthaventerrein toeneemt, neemt de concentratie ultrafijnstof af.

De meetresultaten van deze studie bevestigen de resultaten van de eerdere studies en liggen in lijn met deze van andere luchthavens.

139

Literatuurlijst

LITERATUURLIJST Birmili, W., et. al., 2016. Long-term observations of tropospheric particle number size distributions and equivalent black carbon mass concentrations in the German Ultrafine Aerosol Network (GUAN).

Earth Syst. Sci. Data, 8, 355â&#x20AC;&#x201C;382.

Frijns, E., Van Laer, J., Berghmans, P., 2013. Short-term intra-urban variability of UFP number concentration and size distribution. Joaquin report, 2013/MRG/R/173.

Kinsey, J.S., 2009. Characterization of emissions from commercial aircraft engines during the aircraft particle emissions experiment (APEX) 1 to 3. EPA-600/R-09/130.

Kumar, P., Lidia Morawska, Wolfram Birmili, Pauli Paasonen, Min Hu, Markku Kulmala, Roy M. Harrison, Leslie Norford, Rex Britter, 2014. Ultrafine particles in cities, Environment International, 66, 1-10.

Peters J., Berghmans, P., Vna Laer, J., Frijns, E., 2016. UFP-en BC metingen rondom de luchthaven van Zaventem. Studie in opdracht van de VMM en BIM. Vlaamse Milieumaatschappij, 2014. Intra-urban variability of ultrafine particles in Antwerp (February and October 2013).

Vlaamse Milieumaatschappij, 2018. Jaarrapport Lucht. Emissies 2000-2016 en luchtkwaliteit 2017.

140

Begrippenlijst

BEGRIPPENLIJST Achtergrondconcentratie Reeds aanwezige concentratie op een plaats zonder de bijdrage uit lokale bronnen. Er zijn geen UFPmetingen op achtergrondlocatie beschikbaar. Daarom wordt in deze studie de term achtergrondconcentratie gebruikt om de concentratie aan te duiden zonder of bij beperkte lokale (lucht)verkeersbronnen (bijvoorbeeld â&#x20AC;&#x2122;s nachts, bepaald als lage percentiel-waarde), of de concentratie op de meest afgelegen meetlocatie onder condities waarvoor de bijdrage van lokale bronnen verwaarloosbaar kan verondersteld worden.

Percentielwaarde Een bepaald percentiel berekend op basis van UFP-concentratie metingen.

Piek-concentraties Hoge UFP-concentratie die slecht gedurende beperkte tijd (uitzonderlijk) voorkomt. Hoge percentielwaarden kunne gebruikt worden om de piek-concentratie te kwantificeren.

Receptorpunt Locatie waar UFP-concentratie gemeten wordt.

UFP-pollutieroos Manier om de UFP-concentratie grafisch weer te geven in functie van de windrichting.

Verlengde van de baan Lijn die op de runway getrokken wordt naar de ruimere omgeving, ongeacht de richting.

Bijvoorbeeld, met verlengde van de 25L wordt ook de lijn aangeduidt waarop meetlocaties Skeyes en Nederokkerzeelsesteenweg liggen.

141