Customer: Date: Saint-Gobain Lillesand 14.12.2015 Reference: Author: DOC-P189-A-1 Dr.ing Knut Wiik, kw@purenviro.com 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 2007-2015. 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
www.purenviro.com 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): 645897 N, 46147 E (2N) "Forskrift om begrensning av forurensning... - Lovdata." 2014. 11 Nov. 2015 < https://lovdata.no/dokument/sf/forskrift/2004-06-01-91 > 2 "Luftkvalitetskriterier - Nasjonalt folkehelseinstitutt." 201. 11 Nov. 2015 < http://www.fhi.no/dokumenter/5f190bcfa.pdf > 1 2
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 4 5 6 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 201. 9 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..." 2005. 12 Jan. 2014 < http://www.epa.gov/scram001/dispersion_prefrec.htm > 4 "Veileder. Beregning av skorsteinshøyde." 201. 14 Dec. 2015 < http://www.miljodirektoratet.no/old/klif/publikasjoner/08/ta08.pdf > 5 "TA-019." 201. 14 Dec. 2015 < http://www.miljodirektoratet.no/old/klif/publikasjoner/019/ta019.pdf > 6 "ModLUFT - Luftkvalitet.info - Luftkvalitet in Norge." 2012. 14 Dec. 2015 < http://www.luftkvalitet.info/modluft/modluft.aspx > 7 "Global Forecast System (GFS) - National Climatic Data Center - NOAA." 201. 1 Feb. 2014 < http://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-forcast-system-gfs > 8 "MM5 Community Model Homepage - MMM." 1 Feb. 2014 < http://www.mmm.ucar.edu/mm5/ > 9 "Kartverket - nedlasting Til synlig nytte for samfunnet." 201. 12 Jan. 2014 < http://data.kartverket.no/ > 10 "Related Programs TTN - Support Center for Regulatory..." 2005. 14 Dec. 2015 < http://www.epa.gov/scram001/dispersion_related.htm >
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 2007-2015. 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 1.6 10 6 m /h som er i samsvar med tidligere rapporter til Miljø-direktoratet. Vi har anslått standardavviket til å være 1.2 10 5, 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..." 2005. 14 Dec. 2015 < http://www.epa.gov/scram001/dispersion_related.htm > 12 "VALIDATION OF OML, AERMOD/PRIME AND... - DMU." 2007. 11 Dec. 2015 < http://www2.dmu.dk/atmosphericenvironment/docs/using_thompsons_data.pdf > 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
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 1.004 10.0 1.47.292 nei nei nei Nedre vurderingsgrense 0.4.004 10.0 1.47.11 nei nei nei Øvre vurderingsgrense 0.6.004 10.0 1.47.160 nei nei nei FHI anbefaling 0.1.004 10.0 1.47.064 nei nei ja Antall prøver n=14. Midlingstid er 1 år Ref: forurensningsforskriften Ref: http:/ / www.fhi.no/ 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
Konklusjon Det er gjennomført spredningsberegninger for utslipp av benzo(a)pyren basert på måleresultater fra årene 2007-2015. 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