Nieuwe BelAQI index

 Inleiding

Om de luchtkwaliteit op de korte termijn (uurlijks/dagelijks) op een eenvoudige manier te beoordelen, wordt gebruikgemaakt van een luchtkwaliteitsindex. Een luchtkwaliteitsindex aggregeert de concentraties van verschillende verontreinigende stoffen in de omgevingslucht tot één representatief getal. Sinds 1 augustus 2017 gebruiken de drie gewesten in België de BelAQI index.

BelAQI tot november 2022

De basis voor de BelAQI index die tot november 2022 werd gebruikt waren de advieswaarden en de interim targets van de WGO (Wereldgezondheidsorganisatie) voor PM2.5 uit 2005. Meer informatie over BelAQI index die gebruikt werd tot november 2022 vindt u hier: https://www.irceline.be/nl/luchtkwaliteit/metingen/belaqi-luchtkwaliteitsindex/informatie

Nieuwe BelAQI vanaf november 2022

In september 2021 publiceerde de WGO nieuwe, strengere, advieswaarden voor zowel de lange als korte termijn. Samen met de strengere advieswaarden werden ook nieuwe interim-targets en relatieve risico’s (RR) gepubliceerd: zie https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK574591/

Het was dus nodig de schalen voor de BelAQI index aan te passen in functie van de nieuwe advieswaarden, interim targets en relatieve risico’s.

Verder is het opportuun om de actuele luchtkwaliteit niet langer te baseren op een index die (glijdende) 24-uurgemiddelde concentraties gebruikt voor fijn stof (PM2.5 en PM10), maar over te stappen op uurgemiddelde concentraties. Het gebruik van 24-uurgemiddelden heeft immers als nadeel dat een snelle stijging (of snelle daling) van de concentraties niet onmiddellijk zichtbaar is in de index. Het is dan ook logischer dat de “actuele” luchtkwaliteit gebaseerd is op de meest recente (uurgemiddelde) concentraties in plaats van op de gemiddelde concentraties van de voorbije 24 uur.  Een moeilijkheid hierbij is dat de WGO geen uurgemiddelde advieswaarden heeft voor fijn stof. Dat geldt sinds de herziening van de WGO advieswaarden eveneens voor NO₂. De nieuwe WGO advieswaarde voor NO₂ is eveneens een 24-uurgemiddelde (noot: de oude uurgemiddelde NO₂ advieswaarde blijft ook nog gelden, deze werd destijds gebaseerd op luchtkwaliteitstudies voor de binnenlucht)

Om de actuele index te berekenen op uurbasis wordt de relatie gebruikt die bestaat tussen daggemiddelde en de dagelijkse maximum uurgemiddelde concentraties. Voor O₃ wordt dezelfde methodologie gebruikt als bij de opmaak van de BelAQI index in 2017, namelijk de relatie tussen de maximum 8-uur en maximum 1-uur gemiddelde concentraties (zie verder).

De index van de voorbije dagen en de index voor de voorspellingen van de komende dagen wordt wel op basis van de daggemiddelde (PM2.5, PM10 en NO₂) en dagelijkse maximum 8-uurgemiddelde (O₃) concentraties berekend.

Nieuwe indexschalen op basis van de nieuwe advieswaarden en interim targets WGO 2021

Voor de nieuwe BelAQI index worden de nieuwe WGO jaargrens (zomergemiddelde voor ozon), daggrens (max 8-uur voor ozon) en de interim target 2 voor de individuele polluenten vastgelegd op eenzelfde indexcijfer. De BelAQI wordt minstens index 3 van zodra de jaargrens voor PM2.5, PM10 of NO₂ of het zomergemiddelde voor O₃ wordt overschreden. Als de WGO daggrens voor PM2.5, PM10 en NO₂ of het max-8 uurgemiddelde voor O₃ wordt overschreden, wordt de index minstens 6 (ondermaats).
Voor PM2.5, PM10 en NO₂ wordt de hoogste index (10) bereikt van zodra de interim target 2 wordt overschreden. Voor ozon wordt index 8 bereikt wanneer interim target 1 (160 µg/m³) als maximum 8-uurgemiddelde wordt overschreden. Een maximum 8-uurgemiddelde van 160 µg/m³ komt overeen met de EU informatiedrempel van 180 µg/m³ als uurwaarde. De klassegrenzen voor de andere indexen worden verder op een pragmatische manier ingevuld. Deze benadering leidt dan tot de index zoals voorgesteld in tabel 1.

tabel 1: nieuwe BelAQI-dagindex klassen op basis van de nieuwe WGO advieswaarden

Het voordeel van deze methode is dat de keuze voor een indexklasse rechtstreeks kan gelinkt worden aan de WGO advieswaarden (voor zowel korte- als langetermijn). De luchtkwaliteit wordt immers ondermaats van zodra de WGO daggrenzen (max 8-uurgemiddelde voor ozon) overschreden worden. Het nadeel in vergelijking met de vroegere BelAQI  is dat bij eenzelfde index, de impact op de vervroegde sterfte niet meer (helemaal) synchroon verloopt (zie figuur 1). In figuur 1 wordt de toename getoond van de dagelijkse mortaliteit per indexklasse (t.o.v. index 3). Vanaf index 3 worden de concentraties hoger dan de WGO jaaradvieswaarde (PM2.5, PM0 en NO₂) of het zomergemiddelde (O₃). Volgens de WGO zijn de korte termijn effecten op de dagelijkse sterfte niet significant wanneer de daggemiddelde (max-8 uurgemiddelde voor O₃) concentraties lager zijn dan de jaaradvieswaarden (zomergemiddelde voor O₃. Dit betekent dus dat er voor index 1 en 2 geen (significante) toename is van de mortaliteit.

Figuur 1. Toename van de dagelijkse mortaliteit (%) per toename van een (sub)index klasse

Uit figuur 1 blijkt ook dat voor NO₂ en PM2.5 de toename van de dagelijkse mortaliteit per (sub)index vrijwel synchroon verloopt.  Een gelijke (sub)index voor PM2.5 en NO₂ zorgt dus voor een gelijkaardige impact op de dagelijkse toename van de mortaliteit. Voor O₃ en PM10 is de de impact bij een gelijke (sub)index hoger. Hierbij kan wel opgemerkt worden dat het verschil klein is: bij (sub)index 8 voor PM2.5 of NO₂ is de toename ongeveer 2%, voor PM10 3.5% en voor O₃ 4%.

De nieuwe indexindeling gebaseerd op de daggemiddelde PM2.5, PM10 en NO₂ concentraties en het max-8 uurgemiddelde per dag voor O₃ wordt gebruikt voor het bepalen van de luchtkwaliteitsindex van de voorbije dagen en voor de voorspellingen van de volgende dagen.

Indexschalen voor actuele luchtkwaliteit op basis van uurgemiddelde concentraties

De tot november 2022 gebruikte BelAQI luchtkwaliteitsindex was gebaseerd op de meest recente beschikbare glijdende 24-uurgemiddelde concentraties  voor PM2.5 en PM10 en meest recent beschikbare uurgemiddelde concentraties voor NO₂ en O₃. Het nadeel van het gebruik van 24-uur gemiddelden is dat een snelle stijging (of snelle daling) van de concentraties niet onmiddellijk zorgt voor een toename (of afname) van de index. De uurgemiddelde concentraties kunnen zeer hoog zijn, terwijl de luchtkwaliteitsindex nog gedurende verschillende uren “goede” luchtkwaliteit zal aangeven. Omgekeerd zal de luchtkwaliteit als “slecht” worden gekwalificeerd op het einde van een smogepisode wanneer de uurgemiddelde concentraties reeds gevoelig gedaald zijn.

Omdat de WGO geen advieswaarden heeft voor uurgemiddelde concentraties kan niet zomaar een uurindex gebaseerd op uurgemiddelde concentraties bepaald worden. Om dit op te lossen werd het verband berekend tussen de hoogste uurgemiddelde concentraties in een dag en het daggemiddelde (max 8-uur per dag voor O₃) voor een “virtueel” (Belgisch) telemetrisch meetstation en voor alle dagen in de periode 2017-2019.

De verhouding van het max uurgemiddelde en het daggemiddelde (max 8-uur voor O₃) wordt getoond in figuur 2.

Figuur 2: Boxplot met verhouding max-1u/daggemiddelde concentraties (max 8-uur voor ozon) per polluent een Belgisch virtueel telemetrisch station (alle dagen in de periode 2017-2019).

De mediaan van de verhouding tussen de maximum uurgemiddelde en de daggemiddelde (max-8 uur voor O₃) concentraties voor alle dagen in de periode 2017-2019 is de volgende:

PM2.5: 1.51
PM10: 1.38
NO₂: 1.51
O₃: 1.10

Deze verhoudingen worden vervolgens gebruikt om de BelAQI-uur concentratieklassen voor de verschillende polluenten vast te leggen door de concentratieklassen voor de dagindex (tabel 1) te vermenigvuldigen met deze verhoudingen. Dit leidt dan (afgerond) tot de klassen in tabel 2.

tabel 2: BelAQI-uurindex klassen op basis van de relatie tussen max 1-uur en daggemiddelde (max 8-uur voor O₃) concentraties.

De bedoeling is om deze BelAQI uurindex te gebruiken voor o.a. de BelAIR app.

Frequentiedistributie van de nieuwe BelAQI index in 2021

In figuur 3 wordt de frequentie getoond (%) per dagindex voor 4 meetstations in 2021. De figuur toont dus op hoeveel % van de dagen in 2021 een bepaalde BelAQI index voorkwam. In stedelijke omgeving en op verkeersrijke plaatsen zit de index, niet onverwacht, op meer dagen in de hogere klasses. In het Ardense meetstation zit de index, ook niet onverwacht, in de lagere index klassen. De index in het stedelijke station was in 2021 gedurende 54% van de dagen hoger of gelijk aan 6 (ondermaats) en op 21% van de dagen hoger of gelijk aan 8 (slecht). In het meetstation aan de kust is dat respectievelijk 18 en 0%. In het Ardense meetstation respectievelijk 8 en 0%.

 Figuur 3: frequentiedistributie van de nieuwe BelAQI index in 4 meetstations (stedelijk Brussel, verkeersgericht Mechelen, landelijk Kust en Ardennen).

Conclusie

De nieuwe BelAQI-index die vanaf de eerste week van november 2022 wordt ingevoerd, is gebaseerd op de nieuwe WGO advieswaarden (2021). Naast een index die gebruikt wordt voor het classificeren van de luchtkwaliteit de voorbije dagen en voor de volgende dagen, zal ook een uurindex gehanteerd worden die om de actuele luchtkwaliteit op basis van de laatst beschikbare uurwaarden te beoordelen. Via de uurindex worden discussies over het te traag reageren van de BelAQI index op stijgende of dalende concentraties vermeden.