Spredningsberegninger for PAH

Transkript

1 Customer: Date: Saint-Gobain Lillesand Reference: Author: DOC-P189-A-1 Dr.ing Knut Wiik, Title: Spredningsberegninger for PAH keywords: Spredningsberegninger, Benzo(a)pyren Summary: Det er gjennomført spredningsberegninger for utslipp av benzo(a)pyren basert på måleresultater fra årene Spredningsberegninger basert på gjennomsnittet viser utslipp over grenseverdiene i forskriften, men det er ikke statistisk signifikant (α < 0.05). De høyeste konsentrasjonene treffer avfallsdeponiet i vest. Det bør gjennomføres ytterligere målinger for å verifisere resultatene. 1

2 Innledning Purenviro har fått i oppdrag å utføre spredningsberegninger for Saint-Gobain i Lillesand. Oppdraget omfatter modellering av utslipp av benzo(a)pyren. Benso(a)pyren, b(a)p, brukes som indikator for PAH. Resultatene er vurdert i samsvar med kravene i forurensningsforskriften. Forurensningsforskriften1 kapittel stiller krav til lokal luftkvalitet. I tillegg til disse kravene har Folkehelseinstituttet (FHI) utformet anbefalinger som er strengere en norm-kravet2. Denne rapporten sammenligner resultatene både med kravet i forskriften og med anbefalingene fra FHI. Bedriften ligger på Fyresmoen i Lillesand kommune. Figur 1: Saint-Gobain Lillesand. UTM koordinater (UTM2): N, E (2N) "Forskrift om begrensning av forurensning... - Lovdata." Nov < > 2 "Luftkvalitetskriterier - Nasjonalt folkehelseinstitutt." Nov < > 1 2

3 Spredningsberegninger Formålet med spredningsberegningene er å estimere hvordan utslippet sprer seg i området rundt anlegget. Spredningsberegninger er utført med Aermod. Modellen er utviklet av US-EPA og er angitt som foretrukket modell. Modellen er også anbefalt brukt i Norge, f.eks i miljødirektoratets veiledere TA-08, TA-019. I tillegg er modellen omtalt på modluft. Det kreves mange ulike værparameter for å gjennomføre spredningsberegninger. Helst skal man ha observasjoner fra bakke-stasjoner i tillegg til vertikale profiler fra radiosonde. Radiosonde-data er normalt ikke tilgjengelig i Norge, med unntak av ved noen få stasjoner. Dette er bakgrunnen for at Blindern eller Sola ofte brukes som datakilder for beregninger. Dersom radiosonde-data ikke er tilgjengelig kan man estimere vertikal stabilitet i atmosfæren basert på værdata fra offisielle værstasjoner dersom det observeres tilstrekkelig antall parameter. Hvis det ikke finnes offisielle værestasjoner i nærheten kan lokale værdata beregnes. Da benyttes 7 gjerne GFS fra NOAA som input. Dette er et globalt D datasett, med timers oppløsning. I spredningsberegningene trenger vi oppløsning på en time. Dette beregnes ved å benytte samme datamodeller som ellers brukes i værmeldingene. 8 I dette prosjektet er det benyttet MM5 for å beregne værdata lokalt for Saint Gobain Lillesand. Figur 2: Beregnede, MM5, værdata for Saint-Gobain Lillesand Terrengdata er hentet ut fra statens kartverk sin digitale terrengdata modell. Denne har oppløsning 10 på 10m. Terrengdata er prosessert og implementert i modellen med bruk av Aermap fra US-EPA. "Preferred/Recommended Models TTN - Support Center for..." Jan < > 4 "Veileder. Beregning av skorsteinshøyde." Dec < > 5 "TA-019." Dec < > 6 "ModLUFT - Luftkvalitet.info - Luftkvalitet in Norge." Dec < > 7 "Global Forecast System (GFS) - National Climatic Data Center - NOAA." Feb < > 8 "MM5 Community Model Homepage - MMM." 1 Feb < > 9 "Kartverket - nedlasting Til synlig nytte for samfunnet." Jan < > 10 "Related Programs TTN - Support Center for Regulatory..." Dec < >

4 Bygninger kan har stor effekt på hvordan et utslipp sprer seg. Når vinden blåser over et bygg blir det et undertrykk på le-siden. Det blir lite fortynning og høye konsentrasjoner. Effekten kalles building 11 downwash. Denne effekten er modellert med BPIP-PRIME. Resultater Konsentrasjoner i utslippet er angitt av kunden. Det er angitt konsentrasjoner av b(a)p i årene Det er stor variasjon i de målte konsentrasjonene. I følge kunden skyldes dette i hovedsak måleusikkerhet. Det er tilsammen 40 vifter som slipper ut luft fra ovnshuset. Luftmengder målt på noen av disse, og anslått på andre. Tallene er usikre. I denne rapporten benyttes m /h som er i samsvar med tidligere rapporter til Miljø-direktoratet. Vi har anslått standardavviket til å være , noe som tilsvarer 7.5%. De store usikkerhetene gjør det nødvendig å estimere usikkerhet i det modellerte resultatet. Usikkerheten vil være en kombinasjon av måleusikkerhet og usikkerhet i algoritmene som bruker til modellering. Samlet usikkerhet for BPIP-PRIME og Aermod er angitt som en Modelling discrepancy 12 factor, MDF, og estimert til MDF=2 av Olesen. Purenviro estimerer da standardavviket av modellert konsentrasjon, x, basert på verdiene { x, 2x, x/2} : s x = 1.5x ( (x ) 2x ) ( ) 2 2.5x + ( 2 + x 2.5x 2 = x 7 2 Standardavviket s x gjelder kun usikkerhet i modellens algoritmer. Endringer i utslippet, φ, vil endre resultatet. Litt forenklet kan vi si at dersom det ikke er kjemiske reaksjoner i modellen og endringer i volumet er små, vil det modellerte resultatet, x i, variere proporsjonalt med fluksen i utslippet: φ x i = x i φ der fluksen er gitt av konsentrasjon, c, multiplisert med volum Q: φ = c Q For å estimere samlet standardavvik i resultatene har vi benyttet følgende, forenklede uttrykk for 1 feilforplantning : s x i = ( δx i δx ) 2 s 2 δx x + ( i ) 2 ) δc s 2 + ( δx i 2 s 2 i c i δq i Q i der s er standardavvik, c er konsentrasjon og Q er volum. 11 "Related Programs TTN - Support Center for Regulatory..." Dec < > 12 "VALIDATION OF OML, AERMOD/PRIME AND... - DMU." Dec < > 1 Ku, HH. "Notes on the use of propagation of error formulas." Journal of Research of the National Bureau of Standards 70.4 (1966). 4

5 w w w. pure nv iro. com Med disse forutsetningene blir resultater og usikkerheter som angitt i tabellen nedenfor. For å vurdere om resultatene signifikant overskrider kravet er det gjort en t-test. Null-hypotesen (H0) er at x <= kravet. Alternativ hypotese er at at x > kravet. Normalt kreves 99%( =0.01) eller 95%( =0.05) sikkerhet for å forkaste H0. Tabell 1: Modellert konsentrasjon av b(a)p på bakkenivå, sammenlignet med krav Beregnet benzo(a)pyren Krav [ng/ m ] min [ng/ m ] maks [ng/ m ] signifikant snitt [ng/ m ] P(H0) =0.01 =0.05 =0.1 Mål i forskriften nei nei nei Nedre vurderingsgrense nei nei nei Øvre vurderingsgrense nei nei nei FHI anbefaling nei nei ja Antall prøver n=14. Midlingstid er 1 år Ref: forurensningsforskriften Ref: / dokumenter/ 5f190bcfa.pdf Gjennomsnittlig konsentrasjon ligger over kravene, men det er stor måleusikkerhet. Måleresultatene er for usikre til å konkludere at bedriften slipper ut for mye b(a)p i forhold til kravene i forurensningsforskriften. Resultatene er også marginalt for usikre til å konkludere at konsentrasjon er over anbefalingen fra FHI. Det bør gjøre flere målinger av både konsentrasjon og luftmengder. Figur : Konsentrasjon av Benso(a)pyren plottet som årsmiddel. De høyeste konsentrasjonene treffer avfallsdeponiet i vest. 5

6 Konklusjon Det er gjennomført spredningsberegninger for utslipp av benzo(a)pyren basert på måleresultater fra årene Spredningsberegninger basert på gjennomsnittet viser utslipp over grenseverdiene i forskriften, men det er ikke statistisk signifikant (α < 0.05). De høyeste konsentrasjonene treffer avfallsdeponiet i vest. Det bør gjennomføres ytterligere målinger for å verifisere resultatene. 6