Spredningsberegning av støv

Transkript

1 Wacker Kyrksæterøra Status: Endelig utgave Dato: Utarbeidet av : Stine Belgum Torstensen Oppdrags giver :

2 Rapport Oppdragsgiver: Dato: Prosjektnavn: Skifte av renseanlegg Dok. ID: Tittel.: Deres ref: Utarbeidet av: Kontrollert av: Status: Sammendrag: Herulf Vitsø Stine Belgum Torstensen Dag Borgnes Endelig utgave Norsk Energi har på vegne av Wacker Chemicals AS på Kyrksæterøra gjennomført spredningsberegninger av støv i forbindelse med planlagt ombygging av renseanlegg på avgassen fra ovn 2 høsten Det er i beregningene ikke tatt hensyn til eventuelle andre utslippskilder for støv fra fabrikken. I løpet av tiden det tar å skifte eksisterende renseanlegg vil avgassen fra ovn 2 gå ufiltrert ut av pipen, slik at innholdet av støv i avgassen vil være vesentlig høyere enn normalt. Arbeidet med ombygging er oppgitt å ta cirka 1 måned. Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsmodellen AERMOD. I beregningene med AERMOD er det benyttet meteorologiske data (timemiddelverdier) for Modellen tar hensyn til levirvler bak bygninger. Det er benyttet digital terrengmodell for området. Beregningene er gjennomført for et helt år. Ved å benytte meteorologidata for et helt år, vil resultatene som fremkommer være konservative, da man vil forvente at de høyeste bidragene vil kunne fremkomme ved andre årstider enn det som her er aktuelt. Beregningene viser at med et utslipp av støv på 132 g/s, vil årsmidlet maksimalt bakkekonsentrasjonsbidrag av svevestøv være under 8 µg/m 3. Dette er lavere enn tiltaksgrensen for svevestøv gitt i kapittel 7 i Forurensningsforskriften, og innenfor luftkvalitetskriteriet for årsmiddel. Beregning av døgnmiddelbidrag viser at maksimalt bidrag vil være cirka 2-3 ganger høyere enn grenseverdien. Grenseverdien på 50 µg/m³ for døgnmiddel er i Forurensingsforskriften gitt med maksimalt 30 overskridelser tillatt per år. Spredningsberegninger for et helt år viser at 30. høyeste bidrag vil være godt innenfor grenseverdien, noe som tilsier at antall overskridelser av grenseverdien i perioden med ombygging av filter vil være vesentlig lavere enn forskriftens maksimalantall. HOVEDKONTOR Hoffsveien 13, POB 27 Skøyen, N Oslo Telefon: Telefaks: AVD. GJØVIK Strandgt. 13 A, N Gjøvik Telefon: Telefaks: AVD. BERGEN Damsgårdsveien 131, N Laksevåg Telefon: Org. nr MVA Kto.nr kontakt@energi.no Side 2 av 13

3 Innhold 1 Innledning Beliggenhet Utslippsdata Meteorologi og spredning Meteorologi Spredningsberegningsmodell Grenseverdier og luftkvalitetskriterier Spredningsberegninger Beregningsforutsetninger Resultater og vurderinger Årsmiddel Døgnmiddel Usikkerhet ved modellberegninger Dok ID: Side 3 av 13

4 Oppdragsgiver: 1 Innledning Norsk Energi har på vegne av beregnet bakkekonsentrasjonsbidrag av støv i forbindelse med en planlagt ombygging av renseanlegget på avgassen fra ovn 2 høsten Avgassen vil i en periode på ca 1 måned gå urenset ut til omgivelsene, og dermed ha en høyere støvkonsentrasjon enn normalt. 2 Beliggenhet er lokalisert like utenfor Kyrksæterøra, inntil Hemnefjorden. Aktuell pipe som beregningene er utført for, er vist med pil på figuren under. Figur 1 Lokalisering Dok ID: Side 4 av 13

5 3 Utslippsdata Vi har satt opp utslippsdata etter input fra oppdragsgiver som vist i Tabell 1 nedenfor. Tabell 1 Utslippsdata avgass fra ovn 2 for drift uten filter Parameter Ovn g/s Støvutslipp 475 kg/time 2057 mg/nm³ Avgasstemperatur 265 C Avgasshastighet 8,0 m/s Avgassmengde, våt Nm³/h Innvendig diameter 4,5 m Utslippshøyde 49,5 m Omkringliggende bygninger med høyde av betydning er tatt med i modelleringen og vises på figurene med resultater. I beregningene er det ikke tatt hensyn til eventuelle andre utslippskilder på fabrikkområdet. Dok ID: Side 5 av 13

6 4 Meteorologi og spredning 4.1 Meteorologi Luftas stabilitetsforhold og vindhastighet har betydning for hvordan utslippene spres. Svak vind og ustabil atmosfære gir normalt maksimalkonsentrasjoner nær utslippet. Slike forhold vil det typisk være når det er sol om sommeren. Er atmosfæreforholdene nøytrale vil maksimalkonsentrasjonene forekomme lengre fra utslippet. Svak til moderat vind og stabil atmosfære (inversjon) forekommer om vinteren og om natten på sommeren. Slike forhold gir maksimalkonsentrasjoner lengre fra utslippsstedet. 4.2 Spredningsberegningsmodell Spredningsberegningene er utført ved hjelp av spredningsberegningsprogram bygget på modeller utarbeidet av Environmental Protection Agency, USA (AERMOD). AERMOD er US EPAs anbefalte modell til spredningsberegninger inntil 50 km fra kilden, samt US EPAs «recommended model for most mobile source modeling scenarios» [1]. US EPA har publisert omfattende veiledere med detaljert anvisning av hvordan beregninger med AERMOD av bl.a. NO2 og PM skal utføres, bl.a. i forbindelse med veitrafikkutslipp [2]. Modluft ( angir AERMOD som en av modellene som kan benyttes til modellering av luftforurensning fra bl.a. veitrafikk i forbindelse med planlegging, tillatelser og tiltak. AERMOD er en steady-state Gaussisk plume-modell. Effekter av ulike overflateruheter og andre overflateegenskaper ivaretas. Modellering av kysteffekter er normalt ikke inkludert. Atmosfærekjemi er generelt ikke inkludert. Middelverdier fra 1-time til årlig gjennomsnitt kan beregnes. I AERMOD benyttes normalt meteorologiske timedata fra en målestasjon med data for vindhastighet, retning og omgivelsestemperatur og observert skydekke. I tilfeller hvor det er mangel på representative meteorologiske måledata, kan meteorologiske datasett basert på prognostiske meteorologiske data (WRF) benyttes. AERMOD brukes i USA og flere andre land som myndighetsgodkjent modell. [1] Near-road NO 2 Monitoring Technical Assistance Document By: Nealson Watkins US EPA OAQPS AQAD Research Triangle Park, North Carolina and Dr. Richard Baldauf US EPA ORD NRML Research Triangle Park, North Carolina. January 2012 Transportation Conformity Guidance for [2] Transportation Conformity Guidance for Quantitative Hot-Spot Analyses in PM2.5 and PM10 Nonattainment and Maintenance Areas, EPA-420-B November 2013 Dok ID: Side 6 av 13

7 5 Grenseverdier og luftkvalitetskriterier Myndighetene har angitt grenseverdier, mål og luftkvalitetskriterier for konsentrasjoner av bl.a. svevestøv og NO2 i uteluft. Grenseverdiene er gitt i Forurensningsforskriftens kapittel 7 1. Miljødirektoratet og Folkehelseinstituttet har i rapporten «Virkninger av luftforurensninger på helse» (2013/9) 2 fastsatt luftkvalitetskriterier for ulike luftforurensningskomponenter basert på eksisterende kunnskap om hvilke helseeffekter de gir. Tabell 2 Grenseverdier og luftkvalitetskriterier for svevestøv Parameter Enhet Midlingstid 1 time 24 timer 1 år Forurensingsforskriften kapittel 7 Tiltaksgrense (helse) Luftkvalitetskriterier Svevestøv (PM 10) Svevestøv (PM 2,5) Svevestøv (PM 10) Svevestøv (PM 2,5) ** Grenseverdien må ikke overskrides mer enn 30 ganger pr. år *** Fra 1. januar 2016 µg/m 3 50 ** 40 µg/m 3 15 *** µg/m µg/m Figuren nedenfor viser grenseverdier, nasjonale mål og luftkvalitetskriterier for svevestøv (PM10), døgnmiddel (hentet fra Luftkvalitet.info): 1 Grenseverdier luftkvalitet: Forurensningsforskriften kap Luftkvalitetskriterier: Folkehelseinstitutt og Miljødirektoratet: Virkninger av luftforurensninger på helse. Nasjonalt folkehelseinstitutt Rapport 2013/9. Dok ID: Side 7 av 13

8 6 Spredningsberegninger 6.1 Beregningsforutsetninger I beregningene med AERMOD er det benyttet meteorologiske data (timemiddelverdier) for Dataene er fremskaffet fra målestasjonen Orkdal-Thamshavn, samt supplert med data fra Ørlandet målestasjon. Gridstørrelser er på 50x50 meter i et område på 1x1 km rundt bedriften og 250x250 meter i øvrige områder. Det er benyttet digitale terrengdata i modellen. Utslippet er beregnet som punktkilde. Spredningsberegningene omfatter utslipp fra ovn 2 uten rensing, siden dette er antatt å være hovedkilden til utslippene i den angitte periode. I virkeligheten vil noe av utslippene fra Wacker Kyrksæterøra også gå ut via andre skorsteiner og som diffuse utslipp. Beregningene er utført for konstant gjennomsnittlig timeutslipp. I realiteten varierer timeutslippet. I tillegg til utslippene er det også en generell bakgrunnskonsentrasjon av PM. Dok ID: Side 8 av 13

9 6.2 Resultater og vurderinger Årsmiddel Figur 2 Maksimalt årsmidlet bakkekonsentrasjonsbidrag, i µg/m 3 Som figuren viser er maksimalt årsmidlet bakkekonsentrasjonsbidrag lavere enn 8 µg/m 3, som er innenfor både tiltaksgrensen for svevestøv og luftkvalitetskriteriet for støv, gitt i kapittel 7 i Forurensningsforskriften. De maksimale bidragene vil være i områder uten bebyggelse. Dok ID: Side 9 av 13

10 6.2.2 Døgnmiddel Figuren nedenfor viser maksimalt døgnmiddel beregnet for en periode med antatt lignende meteorologiske forhold som i perioden det søkes om ombygging av renseanlegg (meteorologidata for august, september og oktober 2015). Figur 3 Maksimalt døgnmidlet bakkekonsentrasjonsbidrag, i µg/m 3. Meteorologidata for august, september og oktober Som vi ser av figuren er maksimalt døgnmiddel beregnet til ca 110 µg/m³, dvs drøyt 2 ganger grenseverdien for PM10 døgn på 50 µg/m³. Dersom man benytter meteorologidata for hele året (2015) vil maksimalt døgnmidlet bakkekonsentrasjonsbidrag være som vist under. Dok ID: Side 10 av 13

11 Oppdragsgiver: Figur 4 Maksimalt døgnmidlet bakkekonsentrasjonsbidrag, i µg/m3. Meteorologidata for hele året (2015) Som vi ser av figuren er maksimalt døgnmiddel for hele året beregnet til ca 160 µg/m³, dvs drøyt 3 ganger grenseverdien for PM10 døgn på 50 µg/m³. Grenseverdien på 50 µg/m³ skal i tråd med krav til lokal luftkvalitet ikke overskrides mer enn 30 ganger pr. år. Figuren nedenfor viser 30. høyeste døgnmiddel basert på meteorologidata for hele Figur høyeste døgnmidlete bakkekonsentrasjonsbidrag, i µg/m3. Meteorologidata for hele Dok ID: Side 11 av 13

12 Figuren ovenfor viser at 30. høyeste bidrag er beregnet til 33 µg/m³. Dette betyr at antall overskridelser av grenseverdien på 50 µg/m³ er betydelig lavere enn de tillatte 30 overskridelsene, selv når det benyttes meteorologidata for et helt år. Ved å benytte meteorologidata for et helt år, vil resultatene som fremkommer være konservative, da man vil forvente at de høyeste bidragene vil kunne fremkomme ved andre årstider enn det som her er aktuelt. Dok ID: Side 12 av 13

13 7 Usikkerhet ved modellberegninger Det er knyttet usikkerhet til modellberegningene, hovedsakelig pga meteorologidataene som er benyttet. Dette er tatt høyde for i tolkningen av resultatene. Beregninger med modellerte meteorologidata (WRF) vil kunne redusere usikkerheten noe. Usikkerheten i spredningsberegningsmodeller ved beregning av bakkekonsentrasjonsbidrag er ellers generelt knyttet til følgende forhold: 1. Kvalitet på inputdata. Kildedata, meteorologidata, reseptordata og terrengdata 2. Anvendelsesområde. Høyeste korttidsmiddelverdi, korttidsmiddelverdi på spesifikt sted eller årlig middelverdi på spesifikt sted. 3. Matematiske formler i modellen. Hvor godt beskriver formlene i modellen virkeligheten I tillegg til usikkerhetsfaktorene nevnt ovenfor kommer såkalt inherent uncertainty (iboende usikkerhet), dvs. usikkerhet som skyldes at spredningen reelt varierer ved samme meteorologiske forhold. I US EPA Guideline on Air Quality Models (2005), som omfatter bl.a. AERMOD, refereres resultater fra studier av usikkerhet i modellene: modellene er bedre egnet til å estimere gjennomsnittskonsentrasjoner for lengre perioder enn for estimering av korttidskonsentrasjoner på bestemte steder; modellene er rimelig pålitelige når det gjelder å estimere størrelsen på høyeste konsentrasjoner som forekommer en gang, et sted innenfor et område (feil på høyeste estimerte konsentrasjoner på ± 10 til 40 prosent er funnet å være typisk); beregninger av konsentrasjoner som forekommer på et bestemt tidspunkt, på et bestemt sted er dårlig korrelert med faktisk observerte konsentrasjoner og er mye mindre pålitelige; usikkerhet på fem til ti grader i målt vindretning som transporterer plumen, kan føre til konsentrasjonsfeil på 20 til 70 prosent for bestemt tid og sted, avhengig av stabilitet og stasjonens plassering. Slike usikkerheter betyr ikke at estimert konsentrasjon ikke forekommer, men at tid og sted for denne er usikkert; USEPA har estimert at selv for en perfekt modell kan iboende usikkerhet alene medføre typisk variasjon i konsentrasjoner på så mye som ± 50 %. Dok ID: Side 13 av 13