| Indhold |

Serietitel nr. Miljøprojekt, 648; Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening

Metode til risikovurdering af gasproducerende lossepladser

Indholdsfortegnelse

Forord

Denne rapport beskriver et projekt under Teknologipuljen for jord- og grundvandsforurening vedrørende opstilling af en metode til risikovurdering af gasproducerende lossepladser.

Grundlaget for rapporten har været et oplæg fra Miljøstyrelsen. Oplægget er udarbejdet på baggrund af et forprojekt udarbejdet i 1995 /1/. Et resume af forprojektet er givet i bilag 4.

Det er Miljøstyrelsens opfattelse, at rapporten repræsenterer, hvad der kan opnås ved implementering af en risikovurderingsmetode for industrielle anlæg i vurderingen af risiko fra lossepladsgas. Projektet er primært rettet mod amternes undersøgelser og afværgeforanstaltninger af nedlagte lossepladser i medfør af Jordforureningsloven. Rapporten indeholder en grundig redegørelse for dannelse og spredning af lossepladsgas, og kan bidrage til en bedre forståelse heraf. Det er således håbet, at amter, konsulenter og eventuelt andre finder at rapporten er en hjælp til deres håndtering af denne type sager.

Sammenfatning og konklusioner

Indledning

Igennem de sidste ca. 10 år har vi i Danmark haft fokus på de risici, som lossepladsgas kan udgøre for bygninger og andre menneskeskabte konstruktioner, der er beliggende på og omkring såvel de idriftværende affaldsdeponier som de nu nedlagte lossepladser. Erfaringerne har vist, at det er vanskeligt at foretage en kvalificeret vurdering af risikoen for gaseksplosion og andre risikoaspekter, som er forbundet med udsivning af lossepladsgas til omgivelserne. Vanskelighederne består bl.a. i, at der er tale om akutte risici, hvorfor det er nødvendigt at foretage risikovurderingen udfra nogle ekstreme situationer, dvs. under værst tænkelige forhold, og ikke ud fra en gennemsnitsbetragtning. En eventuel gasindtrængning i bygninger o. lign. vil ikke sker med konstant flow, men vil derimod kunne variere meget i løbet af få timer. Da de mekanismer, der styrer gasmigrationen og gasindsivningen i bygninger, ikke kendes i detaljer, er det vanskeligt at opstille en præcis beskrivelse af de værst tænkelige forhold. Risikovurderingen af lossepladsgas adskiller sig således på væsentlige punkter fra risikovurderingen af traditionelle jord- og grundvandsforureninger. Danske erfaringer med risikovurdering af lossepladsgas viser da også, at det ikke umiddelbart er muligt at overføre koncepter fra f.eks. risikovurderinger af miljøfremmede stoffer i poreluften til lossepladsgas.

Både blandt de regionale miljømyndigheder og de rådgivende ingeniører har der været et behov og ønske om, at der blev udarbejdet et koncept for risikovurdering af lossepladsgas. I 1995 fik Miljøstyrelsen udarbejdet et forprojekt til at belyse mulighederne for udarbejdelse af et sådant risikovurderingskoncept, se bilag 4. På baggrund af anbefalingerne i forprojektet iværksatte Miljøstyrelsen et projekt under Teknologiudviklingsprogrammet til udvikling at et risikovurderingskoncept for lossepladsgas. Hovedformålet er primært at udvikle et værktøj til risikovurdering af faren for gaseksplosioner ved bygninger på eller omkring gamle nedlagte lossepladser. Projektet blev iværksat i juni 1999 og afsluttes med denne rapport.

Videnindsamling

Indledningsvis i projektet er der indsamlet oplysninger om dels danske og udenlandske gasulykker, dels erfaringer med risikovurdering af gasmigration (gasudsivning) fra lossepladser. Der er således rettet henvendelse til de 14 amter samt Frederiksberg og Københavns Kommune for at indhente deres erfaringer og strategier med lossepladsgas og herunder også om deres kendskab til ulykker forårsaget af lossepladsgas. Resultaterne fra dataindsamlingen viste bl.a., at der kun foreligger oplysninger om ganske få ulykker i Danmark, og at de faktuelle oplysninger om hver ulykke er meget begrænsede.

Der er søgt indhentet tilsvarende oplysninger hos ca. 70 internationale samarbejdspartnere og kontakter. Besvarelserne viste, at der stadig sker ulykker, specielt på igangværende lossepladser, men at der også sker ulykker i forbindelse med nedlukkede lossepladser. Ligesom i Danmark er der oftest kun meget begrænsede oplysninger om hver ulykke.

Ulykkerne kan på baggrund af oplysningerne opdeles i små og store ulykker. De store ulykker er f.eks. ulykker som gaseksplosionsulykker med varige personskader eller stor materiel skade, medens små ulykker typisk er ulykker, der sker i forbindelse med vedligeholdelsesarbejder, hvor f.eks. håndværkernes værktøj laver en gnist, som antænder en mindre gasmængde. Ved de små ulykker vil der oftest kun ske mindre personskader som f.eks. forbrændinger. Tidligere har der især været fokus på de store ulykker, men de små ulykker forekommer oftere end de store. Materialet har ikke givet mulighed for at foretage en detaljeret analyse af ulykkesårsagerne, og der er derfor givet en kvalitativ beskrivelse af de registrerede ulykkesscenarier.

Af det indsamlede materiale fremgår det, at der er relativt få erfaringer med risikovurderinger i relation til lossepladsgas, og der er hverken nationalt eller internationalt modtaget oplysninger om, at andre har udarbejdet et egentligt koncept for risikovurdering. Arbejdet med at indsamle og bearbejde det indsamlede materiale er detaljeret beskrevet i bilag 5.

Basal viden om lossepladsgas

Der findes meget lidt samlet viden i litteraturen om lossepladsgas, om hvordan den dannes og spredes i miljøet. Det er derfor valgt i forbindelse med udarbejdelse af rapporten, at sammenfatte den grundlæggende viden, der er relevant i forbindelse med risikovurdering af lossepladsgas. Der er i hovedrapporten givet en grundlæggende introduktion til hvilke faktorer, der er af afgørende betydning ved risikovurderingen af lossepladsgas, mens der i bilag 1 er givet en mere detaljeret behandling af de enkelte faktorer. De fysisk-kemisk karakteristika for lossepladsgas og forhold vedrørende gasproduktion og gasmigration er gennemgået. Der findes praktisk talt ingen oplysninger i den tilgængelige litteratur om, hvilke mekanismer der styrer lossepladsgassens indtrængning i huse, men i Danmark er der i forbindelse med radon forskningen også forsket i jordgassers indtrængning i bygninger. I forbindelse med nærværende projekt har det derfor været nærliggende, at anvende viden fra radon forskningen ved vurderingen af indtrængen af lossepladsgas i huse. Der henvises til bilag 1 for detaljerede oplysninger.

Risikovurderingskoncept

Det risikovurderingskoncept, der traditionelt anvendes i forbindelse med jord- og grundvandsforureninger, kan som nævnt i indledningen ikke anvendes ved risikovurdering i forbindelse med lossepladsgas, da risikovurderingen af lossepladsgas på en række områder adskiller sig væsentligt fra de risikovurderings principper, der anvendes i forbindelse med traditionelle forureninger. Den grundlæggende ide med nærværende projekt var derfor at anvende en anden indfaldsvinkel til risikovurderingen og i stedet anvende nogle af de værktøjer, som benyttes i forbindelse med f.eks. risikovurdering af kemiske industrier, off-shore og større trafik anlæg. Et af disse værktøjer er barrierediagrammetoden, som er fagligt funderet og udmærker sig ved på en overskuelig form at visualisere selv meget komplicerede risikovurderinger.

På baggrund af en gennemgang af de grundlæggende forhold, der har indflydelse på gasproduktion, gasmigration og gasindtrængen i bygninger, har det vist sig, at der er en lang række sammenfaldende forhold der gør, at der kan opstå en gaseksplosionsrisiko. Dette er med udgangspunkt i barrierediagrammetoden beskrevet i et koncept til risikovurdering af de gasproducerende lossepladser. På baggrund af konceptet foretages der en systematisk gennemgang og analyse af hændelsesforløbet, hvor der foretages en vurdering af hver enkelt hændelse og de parametre, der kan stoppe hændelsesforløbet, inden ulykken sker. Der er i rapporten givet forslag til point for de enkelte årsager/forudsætninger.

De barrierer, der kan forhindre eller begrænse hændelsesforløbet, er gennemgået, og der er givet forslag til tildeling af barrierepoint. Barrierer kan være fysiske foranstaltninger som f.eks. etablering af afværgeforanstaltninger, men det kan også være begrænsning af gasindtrængen i bygninger, begrænsning af gaskoncentration i bygningen eller en kombination af de fysiske og ikke-fysiske foranstaltninger.

Slutteligt foretages der en vurdering af den risiko, hændelsesforløbet udgør. Dette kan ideelt gøres på baggrund af en vurdering af omfanget af mulige konsekvenser af en given hændelse. Det anbefales, at der anvendes konsekvensklasser ved vurdering af sikkerhedsniveauet for en given losseplads. De anbefalede krav til sikkerhed skal være opfyldt for hver bygning, der vurderes i den givne sag. Hvis bygningen anvendes til meget følsomme formål kan der stilles skærpede krav til sikkerhedsforanstaltningerne.

I bilag 3 er der givet en uddybende beskrivelse af barrierediagrammetoden samt pointgivning og vurdering af sikkerhedsniveau. Der er foretaget en verificering af konceptets anvendelighed via udførligt beskrevne eksempler på anvendelse af barrierediagrammetoden på et antal lossepladser.

Undersøgelsesmetoder

For at kunne foretage den risikovurdering, der er givet forslag til i nærværende koncept, et det nødvendigt at indhente oplysninger, der gør, at det er muligt at vurdere, om gassen udgør en risiko for mennesker eller miljøet.

I lighed med andre undersøgelser inden for jord- og grundvandsforurening opdeles undersøgelsesaktiviteterne for lossepladsgas i 3 faser. Der skal indhentes oplysninger til brug for vurdering af gasproduktionen og gastransporten ud af lossepladsen, og dette sikres via data om deponeringsforhold, geologi og arealanvendelse af lossepladsen samt området umiddelbart omkring denne. Ved en indledende undersøgelse undersøges det, om der sker en dannelse af lossepladsgas og om der sker gasmigration ud af pladsen.

Ved de supplerende undersøgelser foretages der de uddybende undersøgelser, der er nødvendige for at foretage en vurdering af gasmigrationen og om der sker gasindtrængning i bygninger på/ved lossepladsen. Jo bedre datagrundlag der foreligger, jo bedre bliver risikovurderingen. Der er givet en detaljeret beskrivelse af de enkelte delelementer, der indgår i en gasundersøgelse i rapportens bilag 2.

Konklusion

Sammenfattende kan det konkluderes, at der er blevet udarbejdet et koncept for risikovurdering af lossepladsgas i relation til både eksisterende og nedlagte lossepladser. Konceptet gør det muligt for myndighederne og andre at foretage risikovurdering af lossepladsgas på et ensartet grundlag og dermed også mulighed for en målrettet indsats, hvor de største problemer er konstateret. På grund af den manglende viden om lossepladsgassens spredning og indtrængen i bygninger er der nogle usikkerheder i konceptet.

Summary and conclusions

During the last ten years in Denmark focus has been put on the risk landfill gas constitutes to houses and other man made constructions situated on, or nearby, landfills.

Experiences have shown that it is very difficult to make a qualified risk assessment concerning gas explosion due to leakage of landfill gas to the surroundings. In Denmark risk assessments is an important and highly integrated part of dealing with soil and ground water contamination. A procedure for risk assessment has been developed for heavy metals, oil, chlorinated solvents etc. The risk related to the traditional soil and groundwater contamination is frequently caused due to long-term exposure. Therefore, risk assessment is often based on average conditions. The risk related to landfill gas is acute and, therefore the risk has to be estimated from worst-case situations and not average conditions.

Risk assessment concerning landfill gas differs from risk assessments made in relation to soil and ground water contamination. Gas migration and gas escape from the ground into houses is governed by mechanisms not yet known in detail. Therefore, it is very difficult to give a description of what can be considered as worst-case.

Among authorities and consulting engineers there has been a need and a desire for a concept for risk assessment in relation to landfill gas. Therefore, in 1995 the Danish Environmental Protection Agency (Danish EPA) decided to develop a concept for risk assessment of landfill gas. Preliminary studies were made and on this background the Danish EPA under "Teknologiprogrammet" (The Technology Program) started the development of a concept for risk assessment of landfill gas. Primarily the purpose is to develop a tool for risk assessment in relation to gas explosions in buildings, houses nearby, or at closed down landfills. This project was started in June 1999 and completed with this report.

Data collection

In the beginning of the study, information was collected concerning Danish and foreign landfill gas explosions and experience of gas migration from landfills in Denmark. All Danish counties including the capital of Copenhagen were asked for information in relation to experiences and strategies with landfill gas and furthermore about accidents as a consequence of landfill gas. The data collection showed that there is only information about a few accidents caused by landfill gas explosions, and that information about each accident is limited.

Information from 70 international corporate business partners and environmental authorities showed that accidents still happen, especially in connection with current on going landfills. With respect to the amount of information on the accidents, the data showed the same limitations as in Denmark.

Based on the collected information, the accidents are divided into major and minor accidents. Major accidents include accidents such as explosions where people are permanently injured or, where there is significant material damage. Minor accidents normally take place in connection with maintenance for examples of landfill installations. Minor accidents are those at which people are not permanently injured. The collected data have not clarified the causes for the accidents.

The data collected showed that there is relatively little experience with risk assessments in relation to landfill gas-induced accidents. Information has not been received either from national or international corporate business partners and environmental authorities about concepts for risk assessments.

Basic knowledge concerning landfill gas

In the available literature the knowledge about production and migration of landfill gas is dispersed. Therefore, we have summarised the basic knowledge relevant to risk assessment. This report gives a basic introduction to factors of importance to risk assessment with respect to landfill gas. In appendix 1 a detailed description of the different factors is given. The physical-chemical characteristics of landfill gas and conditions concerning gas production and gas migration are described.

We have not come across information in the available literature concerning mechanisms governing the escape of landfill gas into houses. Migration of radon into houses has been fully investigated in connection with radon research in Denmark. We have used the results from this research in our project to evaluate the escape of landfill gas into houses.

Concept for risk assessment

As mentioned earlier, it is not possible to employ the risk assessment methods normally used for soil and ground water contamination for landfill gas. The fundamental idea for this project, therefore, has been to use a barrier diagram method as approach for the risk assessment. Instead of employing the concept for risk assessment normally used in the chemical industry, off-shore and larger traffic installation, a barrier diagram method has been used. It visualises in a well-arranged way even very complicated risk assessments.

It turns out that there are several identical factors that cause a gas explosion when going through the conditions that influence gas production, gas migration and gas escape from the ground. This is all described in the concept of risk assessment where you systematically go through and analyse the sequence of events, evaluating each event and those parameters (barriers) which can stop the event before the accident (gas explosion) happens.

Barriers able to reduce, or prevent, the sequences of events are described, and for each barrier points are suggested. Barriers can be physical arrangements for example remedial actions, but can also be reduction of gas escape from the ground into the houses; reduction of gas concentration in the house, or a combination of the two types.

Finally, the risk the event causes, has to be evaluated. It is recommended to use classes of consequences in the evaluation of the safety level for a specific landfill. The recommended requirement for the safety level has to be met for each building/house assessed.

The barrier diagram method and the point score system has been given, along with the safety level is describes thoroughly in appendix 3. The method has been verified, by applying it to a number of landfills.

Investigations

In order to go through the risk assessment, it is necessary to collect the appropriate information to ensure that it is possible to evaluate whether or not the landfill gas poses a risk to humans or the environment.

Like for other soil and ground water investigations, the investigation of a landfill is split into 3 phases. In the first phase information to be used in the evaluation of the gas production and gas transport from the landfill has to be collected. In the second phase, a preliminary investigation at the site has to be conducted to find out whether or not gas production and gas migration are taking place.

Finally, the necessary supplementary investigations are carried out to evaluate the gas migration and whether or not gas escapes from the ground to the houses/buildings on, or nearby, the landfill. A detailed description of each element of the investigation is given in appendix 2.

Conclusions

A concept for risk assessment of landfill gas in relation to both existing and closed down landfills has been designed. The concept makes it possible for the authorities to conduct landfill gas risk assessments on a uniform basis and thereby to function as a tool for selecting where to aim efforts for investigations and remediation.

1 Indledning

Der findes i Danmark ca. 2.000 nedlagte fyld- og lossepladser. På en stor del af disse pladser vil der produceres lossepladsgas som følge af den mikrobielle nedbrydning, der foregår. Lossepladsgassens hovedkomponenter er metan, kuldioxid og i visse tilfælde kvælstof. På grund af gassens indhold af metan udgør gassen under visse kritiske omstændigheder en eksplosionsrisiko, f.eks. ved indtrængning i bygninger, der ligger tæt på det gasproducerende fyld. Lossepladsgas ofte høje indhold af kuldioxid, og lave indhold af ilt, bevirker at gassen ligeledes under visse kritiske forhold kan udgøre en sundhedsmæssig risiko.

Siden gaseksplosionsulykken i Skellingsted i 1991 har de danske amter udført undersøgelser og risikovurderinger for lossepladsgas på en række lossepladser. På en del af de undersøgte lokaliteter er der udført afværgeprojekter med henblik på at afhjælpe eller imødegå indtrængningen af lossepladsgas i nærliggende bygninger. Hovedparten af foranstaltningerne er udført af amterne, men enkelte er udført af private bygherrer i forbindelse med nybyggeri eller ombygninger.

De gennemførte undersøgelser og risikovurderinger er foretaget på meget forskelligt grundlag, afhængigt af såvel det opdragsgivende amt, som det udførende rådgivende ingeniørfirma. Dette giver stor variation i vurderingen af risikoen fra lokalitet til lokalitet, hvilket bl.a. besværliggør prioriteringen af på hvilke lokaliteter, der skal iværksættes afværgeforanstaltninger.

Den store variation i vurderingerne skyldes bl.a., at undersøgelse og risikovurdering af lossepladsgas adskiller sig væsentligt fra undersøgelser og vurderinger af traditionelle jord- og grundvandsforureninger som f.eks. forureninger med tungmetaller og VOC'er. Forskellene skyldes både forhold omkring produktionen af lossepladsgas, og de risici som gassen udgør.

I modsætning til traditionelle jord- og grundvandsforureninger vil gaskoncentrationerne i det samme målepunkt kunne variere meget over forholdsvis kort tid, og specielt i lossepladser, hvor der sker en svag/langsom gasproduktion, vil gaskoncentrationerne have stor geografisk variation. Dette skyldes, at lossepladsgas er et produkt af den mikrobielle aktivitet i lossepladsfylden. Produktionen af lossepladsgas er således både afhængig af, hvad der er deponeret og af de fysiske, kemiske og biologiske processer i fylden.

Risikovurderingen af traditionelle jord- og grundvandsforureninger foretages normalt ud fra en betragtning om, at der sker en længerevarende eksponering af mennesker og miljø. Dette betyder, at risikovurderingen kan foretages ud fra en vurdering af gennemsnitseksponeringen. Ved risikovurderingen af lossepladsgas er det nødvendigt at tage udgangspunkt i en akut risiko, hvilket betyder, at risikovurderingen skal foretages ud fra en vurdering af "worst case". Vurderingen af "worst case" scenariet foretages ud fra ikke-stationære forhold, hvilket ofte bevirker, at vurderingen foretages udfra en række konservative skøn, som formentlig medfører, at risikoen i mange tilfælde bliver overvurderet.

På grund af usikkerhederne omkring undersøgelse og risikovurdering af lossepladsgas, er der et udbredt ønske fra både myndigheder og rådgivende ingeniører om at få ensartede retningslinier om undersøgelser og risikovurdering af lossepladsgas. I et forprojekt udført for Miljøstyrelsen i 1995 foreslås det, at risikovurderingen kan baseres på en kombination af de traditionelle risikovurderinger, der bl.a. kendes fra kemisk industri og transportsektoren, og den viden der er opbygget omkring lossepladsgassens dannelse og spredning samt viden om gassens indtrængning i bygninger.

1.1 Formål

Formålet med nærværende projekt har således været at udarbejde et koncept for risikovurdering af eksplosions- og sundhedsfare i huse, som ligger på eller nær gasproducerende lossepladser. Konceptet skal anvendes af amterne i deres arbejde med nedlagte lossepladser, hvorfor det både skal kunne anvendes over for eksisterende byggeri samt overfor påtænkt nybyggeri. Projektet har ligeledes haft til formål at udarbejde retningslinier for hvilke undersøgelser, der er nødvendige som grundlag for risikovurderingen.

Den opstillede metode til risikovurdering af lossepladser er udarbejdet, så den så vidt muligt dækker alle de forhold, som kan influere på gasrisikoen fra lossepladser.

Fysiske og kemiske forhold vedrørende lossepladsgas, gasproduktion, gasmigration og gasindtrængen i bygninger er beskrevet. På baggrund heraf er der udarbejdet et pointsystem til vurdering af risikoen for ulykke, der skyldes gas fra lossepladser. Pointsystemet er baseret på vurderinger af danske forhold, både med hensyn til lossepladsteknologi, geologi og bygningsteknik. Pointsystemet er dog behæftet med en vis usikkerhed, idet der i litteraturen kun er beskrevet et meget begrænset antal undersøgelser, hvoraf de fleste beskrivelser ikke indeholder ret mange af de oplysninger, der er nødvendige for at foretage en risikovurdering. Tildelingen af point kan derfor være behæftet med en usikkerhed, som vurderes at være i størrelsesordenen 1-2 point. Arbejdsgruppen har dog bestræbt sig på ikke at være optimistiske ved vurdering af de enkelte parametres indflydelse på sikkerheden.

1.2 Rapportens opbygning

Rapporten består af en hoveddel samt en bilagsdel.

I nærværende kapitel 1 er baggrunden givet for, hvorfor projektet vedrørende opstilling af koncept for både undersøgelser og risikovurderinger er blevet igangsat.

I rapportens kapitel 2 er der givet en grundlæggende introduktion til de forhold og faktorer, der vil indgå ved risikovurdering af lossepladsgas.

I rapportens kapitel 3 er der beskrevet et koncept for risikovurdering på gasproducerende lossepladser baseret på barrierediagrammetoden. Det er beskrevet, hvordan, der med udgangspunkt i generelle barrierediagrammer, kan foretages en risikovurdering af en lokalitet på en gasproducerende losseplads.

Der er i kapitel 4 foretaget en gennemgang af de undersøgelser, det som minimum er nødvendige at gennemføre på en losseplads for at kunne foretage en risikovurdering. Kapitlet er udarbejdet på baggrund af bilag 2, Undersøgelsesstrategi, hvor der gives en detaljeret beskrivelse af undersøgelsesmetodikker og undersøgelsesomfang.

I kapitel 5 er angivet referencer anvendt i rapporten.

I rapportens bilag 1, Lossepladsgas, er givet en beskrivelse af lossepladsgassens fysisk-kemiske karakteristika (bilag 1 afsnit 1). Der er tillige givet en beskrivelse af gasproduktionen i en losseplads, fra affaldet deponeres til nedbrydningsprocesserne er tilendebragt (bilag 1 afsnit 2). I bilag 1 afsnit 3 er beskrevet forholdene vedrørende gasmigration, herunder migrationsmekanismer samt de forhold, der influerer herpå. I bilag 1 afsnit 4 er beskrevet de forhold, der har betydning for gasindtrængen i bygninger samt foretaget beregninger af koncentrationer af lossepladsgas i bygninger.

I rapportens bilag 2, Undersøgelsesstrategi, er der givet forslag til, hvorledes et koncept for undersøgelser på en potentielt gasproducerende losseplads hensigtsmæssigt kan gennemføres i forbindelse med indledende undersøgelser samt supplerende undersøgelser. Det er tillige beskrevet, hvorledes en bygningsmæssig gennemgang af bygninger på/ved gasproducerende lossepladser kan foretages.

I rapportens bilag 3, Barrierediagrammer, er der i afsnit 1 givet en uddybende beskrivelse af barrierediagrammetoden, opbygning af barrierediagrammer, forhold vedrørende pointgivning samt vurdering af sikkerhedsniveauer. I Bilag 3 afsnit 2 er vist nogle generelle barrierediagrammer, der kan anvendes ved udførelse af risikovurderinger. I Bilag 3, afsnit 3 er givet eksempler på anvendelse af barrierediagrammer for lossepladser.

I rapportens bilag 4, Resume af forprojekt, er der foretaget en gennemgang af forprojektet vedrørende gasproducerende lossepladser, som Miljøstyrelsen har ladet udarbejde /1/.

I rapportens bilag 5, Danske og udenlandske erfaringer, er indsamlet danske og udenlandske erfaringer vedrørende eksplosions/brandulykker i forbindelse med lossepladsgas. Der er for enkelte ulykker foretaget en detaljeret beskrivelse af omstændighederne ved ulykkerne, herunder bl.a. oplysninger om geologi på/ved lossepladserne, bygningsmæssige og meteorologiske forhold. Endelig er de opståede skader beskrevet i relation til de skadestyper, der arbejdes med i risikovurderingen. Der er tillige givet en oversigt over de personer/firmaer/instanser, der er kontaktet i forbindelse med indhentning af de oplysninger, der bl.a. har dannet grundlag for gennemførelsen af projektet. Slutteligt er en oversigt over de steder/adresser på Internettet, hvor der er søgt indhentet oplysninger til brug ved projektgennemførelsen.

1.3 Affaldsdeponeringsanlæg

Lossepladsgas vil dannes, når der er sket deponering af en større mængde bionedbrydeligt affald. Lossepladsgas vil derfor kunne forekomme på alle typer deponeringsanlæg, hvor der er deponeret bionedbrydeligt affald.

I almindelig dansk tale er et affaldsdeponeringsanlæg og en losseplads synonymer. Ifølge nudanske ordbøger er en losseplads en plads, hvor der lægges affald. I almindelig dansk tale er en losseplads således et sted, hvor man placerer de ting, som man ønsker at smide væk.

Ved vurderingen af gasproduktion er det vigtigt at forstå, at lossepladsernes udformning og affaldets sammensætning har ændret sig meget gennem tiden, og at der kun er meget få fællestræk mellem et moderne affaldsdeponi og en ukontrolleret losseplads fra midten af det 20. århundrede.

Lossepladsernes udvikling

Udviklingen inden for lossepladsteknologi har fulgt en parallel udvikling med resten af samfundet. I den første halvdel af det 20.århundrede var lossepladserne forholdsvis primitive, men op igennem det 20. århundrede er pladserne blevet mere og mere regulerede og effektiviserede.

De tidlige lossepladser var hovedsageligt små pladser, der var anlagt i lavninger, moser, grusgrave, mergelgrave m.v. Affaldet blev sjældent sorteret, og der blev ikke gjort tiltag for at mindske affaldets volumen i form af kompaktering eller neddeling af affaldet. I mange lossepladser var der dog ofte brande, hvorved affaldets volumen blev mindsket. I nogle lossepladser blev der af samme årsag ligefrem sat ild til affaldet.

I 1960'erne begyndte man for alvor at kompaktere affaldet, og på nogle lossepladser blev opsat anlæg til neddeling af affaldet, f.eks. Danoanlæg. Der begyndte ligeledes at komme godkendelser af lossepladserne i form af sundhedskommissions godkendelser, og myndighederne begyndte at stille vilkår om, at der f.eks. skulle foretages rottebekæmpelse. I 1960'erne begyndte man derfor at foretage daglig afdækning af affaldet.

I slutningen af 1960'erne blev man mere miljøbevidste, og der begyndte at blive anlagt lossepladser med perkolatopsamlingssystemer. I 1973 træder den første miljøbeskyttelseslov i kraft og i 1974 udgiver Miljøstyrelsen den første vejledning om kontrollerede lossepladser. I 1982 udgiver Miljøstyrelsen en ny vejledning for affaldsdeponering /2/, og i 1985 udgav Dakofa et skrift om grundvandskontrol ved kontrollerede lossepladser /3/. Disse to værker har haft afgørende betydning for lossepladsernes udformning og drift i den sidste del af det 20.århundrede, og for hvordan vi i dag opfatter og opdeler de gamle affaldsdeponeringsanlæg.

I 1997 udgav Miljøstyrelsen den tredje vejledning i affaldsdeponering /4/. Med denne vejledning forsvandt betegnelserne losseplads og fyldplads, for at blive erstattet af fællesbetegnelsen affaldsdeponi. Inddelingen af affaldet i forskellige typer ændres også, og der arbejdes nu med tre kategorier: kategori I inert affald, kategori II mineralsk affald og kategori III blandet affald. I Danmark har det igennem de seneste ca. 10 år været en politisk målsætning, at energien i det brandbare affald skulle udnyttes i affaldsforbrændingsanlæg. Dette har betydet, at den bionedbrydelige del af affalds mængden i affaldsdeponierne er blevet stadig mindre. Og med Miljøstyrelsens vejledning i 1997 blev denne tendens styrket.

I 1998 udgav Teknisk Forlag en lærebog i affaldsteknologi /5/. Denne bog, der er den første bog på dansk om moderne affaldsteknologi, beskriver detaljeret de teknologiske aspekter omkring opbygning og drift af affaldsdeponier. Bogen kan anbefales til de, der ønsker et mere indgående teknologisk kendskab til moderne affaldshåndtering.

2 Ulykker forårsaget af lossepladsgas

2.1 Introduktion

I dette kapitel er givet en grundlæggende introduktion af hvilke faktorer, der er af betydning ved vurderingen af risici i forbindelse med lossepladsgas, og hvorledes disse kan systematiseres, således at man til stadighed bevarer overblikket over den række af komplicerede processer og uheldige omstændigheder, der kan bevirke, at der opstår gasulykker.

I det efterfølgende kapitel vil principperne fra dette kapitel blive konkretiseret, ligesom der vil blive givet forslag til, hvorledes vurderingerne af de enkelte hændelser kan foretages.

I forbindelse med udarbejdelse af denne rapport er der forsøgt indhentet oplysninger om hvilke ulykker, lossepladsgas har forårsaget både i Danmark og internationalt. Formålet var dels at få oplysninger om hvilke typer af ulykker, lossepladsgas kan/har forårsaget, og hvilke omstændigheder, der ledte frem til ulykkerne. Indsamlingen og bearbejdningen af data er beskrevet i bilag 5. Dataindsamlingen viste, at det er yderst sjældent, at detaljerede oplysninger om en gasulykken er tilgængelige, og at der stort set aldrig er foretaget fyldestgørende undersøgelser af hvilke forhold, der har ledt frem til ulykken. Oplysninger om tidligere gasulykker er derfor ikke anvendelige som basis for udarbejdelse af et risikovurderingskoncept. Et koncept til risikovurdering af lossepladsgas må derfor opbygges på baggrund af teoretiske modeller, som i et vist omfang kan verificeres ved at sammenholde dem med oplysninger fra tidligere gasulykker.

2.2 Risici ved lossepladsgas

Lossepladsgas er samlebetegnelsen for den komplekse sammensætning af gasser, der dannes under nedbrydningen af det bionedbrydelige materiale i fyld- og lossepladser.

Hovedkomponenterne i lossepladsgas udgøres normalt af metan (CH₄) og kuldioxid (CO₂), og når ordet lossepladsgas anvendes i daglig tale, er det oftest metanen, der bliver refereret til. Lossepladsgas kan også indeholde høje koncentrationer af brint (H₂), og specielt i starten og slutningen af en affaldscelles livscyklus vil lossepladsgassen kunne indeholde høje koncentrationer af kvælstof (N₂), som stammer fra atmosfærisk luft, der er trængt ned i fylden. Lossepladsgassens hovedkomponenter er alle lugtfrie og farveløse gasser, som ikke umiddelbart kan spores af de menneskelige sanser. Lossepladsgas har dog oftest en meget tydelig lugt, som skyldes at gassen indholder en række sporstoffer. Sporstofferne vil dannes både på grund af mikrobiologiske og fysisk-kemiske processer i affaldet og som følge af afdampning fra eventuelt kemikalieaffald.

Formålet med denne rapport er, som nævnt i indledningen, at give et koncept for risikovurdering i forhold til lossepladsens hovedkomponenter metan og kuldioxid, medens et koncept for risikovurdering i forhold til sporstofferne i gassen ikke er medtaget. Mht. sidstnævnte problematik henvises til Miljøstyrelsens vejledninger om oprydning på forurenede lokaliteter /10/.

I lossepladser, hvor der er en kraftig gasproduktion, vil metan og kuldioxid oftest udgøre mere end 95 % af gasvoluminet med metankoncentrationer på mellem 50 og 65 vol. % og kuldioxidkoncentrationer på mellem 35 og 50 vol. %.

Risiciene i forbindelse med lossepladsgas kan opdeles i en brand/eksplosionsrisiko, der hovedsageligt skyldes gassens indhold af metan, og en kvælningsrisiko, der dels skyldes gassens høje indhold af kuldioxid, dels gassens lave indhold af ilt.

Metan er brandbart i gasblandinger, hvor metanen udgør mellem 5 og 15 vol. %, og hvor der samtidigt er tilstrækkelige høje iltkoncentrationer, det vil sige iltkoncentrationen større end 13 vol.%. Tilstedeværelsen af kuldioxid sænker specielt den øvre grænse for antændelsesintervallet. Antændelsen af brandbare gasblandinger vil i det åbne rum bevirke en hurtig forbrænding af gasblandingen, men i et lukket rum vil branden kunne udvikle sig til en eksplosionsagtig brand på grund af den varmeudvikling og dermed trykstigning, der sker ved branden.

Kuldioxid er en kvælende gas, der i høje koncentrationer kan være livstruende og i lavere koncentrationer kan give utilpashed og f.eks. synsforstyrrelser. Ved indånding af kuldioxid vil virkningen på mennesker være en jævn overgang mellem en simpel tilpasningsproces til toksiske reaktioner. Ved kuldioxidkoncentrationer over 1 vol.% kan der opstå bevidstløshed, og koncentrationer over 9 vol. % kan være dødelige. Lossepladsgas vil i sig selv kunne virke livstruende pga. kvælning forårsaget af lav iltkoncentration, også efter opblanding med atmosfærisk luft. Ved iltkoncentrationer under 18 vol. % kan der opstå bevistløshed, og ved længere tids eksponering kan iltkoncentrationer under 18 vol. % være livstruende. I blandinger mellem den iltfrie lossepladsgas og atmosfærisk luft hvor lossepladsgassen udgør mere end 15 % af gasvoluminet vil den resulterende iltkoncentration blive lavere end 18 vol. %, og sådanne gasblandinger vil derfor være livstruende på grund af det lave iltindhold i gasblandingen.

I Bilag 1, afsnit 2 er givet en mere detaljeret beskrivelse af de forhold, der bevirker, at der opstår brandbare gasblandinger af lossepladsgas. I bilag 1 gives desuden en generel beskrivelse af de fysiske og kemiske egenskaber for lossepladsgassen og dens hovedkomponenter.

2.3 Ulykke på eller ved losseplads

Ved risikovurderingen af ulykker, som skyldes lossepladsgas, tages oftest udgangspunkt i de brand-/eksplosions- eller kvælningsrisici, som lossepladsen kan bevirke på grund af dens høje indhold af metan og kuldioxid. For at der skal opstå brand/eksplosions eller kvælningsfarer som følge af lossepladsgas, skal en række faktorer, som tilsammen udgør et hændelsesforløb, være opfyldt:

Se her!

I figur 2.1 er disse forhold illustreret.

Figur 2.1
Forhold der bevirker, at der kan opstå en brand/eksplosions- eller kvælningsfare i en bygning, der ligger op til en losseplads

For at foretage en risikovurdering af en aktuel lokalitet ved en losseplads skal de enkelte faktorer i hændelsesforløbet vurderes. En ulykke er først indtruffet, når mindst de tre første faktorer i hændelsesforløbet er opfyldt.

Produktionen og spredningen af lossepladsgas i miljøet sker som følge af en række komplicerede processer. Den overordnede sammenhæng, der styrer disse processer, er kendt, men der er stadig en lang række uafklarede forhold, der bevirker, at det ikke er muligt at give en detailbeskrivelse af såvel gasproduktionen som gasspredningen i miljøet. I Bilag 1 afsnit 2 er givet en beskrivelse af de forhold, der har betydning for produktionen af lossepladsgas, både kvantitativt og kvalitativt, og i bilag 1 afsnit 3 og 4 gives en beskrivelse af de forhold, der styrer gasspredningen i den umættede zone i jorden og gasindtrængningen i bygninger. I de følgende afsnit gives et resume af oplysningerne i disse bilag.

2.3.1 Gasproduktion

Produktionen af lossepladsgas bevirker, at der gennem hele lossepladsens aktive periode vil ske en større eller mindre gasemission fra lossepladsen. Gasemissionerne er således resultatet af de biologiske-, kemiske- og fysiske processer, der foregår i lossepladsen, og dermed af det miljø, der hersker i lossepladsen. Sammensætningen og omfanget af gasemissionerne vil afhænge af en række faktorer som bl.a. affaldets sammensætning og alder, lossepladsens fysiske udformning samt måden lossepladsen er drevet på, både under og efter affaldsdeponeringen har fundet sted.

Variationer i gasproduktionen sker oftest forholdsvis langsomt. Generelt vil gasproduktionen være størst i nyere lossepladser, som fortsat er i drift, eller hvor affaldsdeponeringen er afsluttet for nyligt. Modelberegninger af gasproduktionen i lossepladser viser, at gasproduktionen er størst i de første år efter, deponeringen er ophørt. Herefter vil produktionen langsomt aftage. Erfaringer fra undersøgelser af lossepladsgas viser, at der stadig kan ske gasproduktion i lossepladser, hvor fylden er mere end 50 år gammel.

Modelberegninger af gasproduktionen vil oftest være meget usikre. Modellerne vil derfor normalt kun kunne anvendes i forbindelse med forholdsvis unge lossepladser. For de gamle lossepladser, bl.a. dem, der er omfattet af lov om forurenet jord, vil modelberegninger af gasproduktionen sjældent kunne anvendes, dels fordi de generelle beregningerne er meget usikre, dels fordi der i de gamle lossepladser ofte er en stor variation i gasproduktionen, som kun meget vanskeligt lader sig modellere. I de ældre lossepladser vil der således oftest kunne ses en stor rumlig variation i gasproduktionen, ligesom der også kan være en betydelig tidsmæssig variation f.eks. i form af årstidsvariationer og/eller som følge af varierende meteorologiske forhold.

2.3.2 Gasmigration

Da lossepladsgas er et restprodukt ved nedbrydningen af bionedbrydeligt affald, er lossepladsgas en væsentlig mere dynamisk forurening end traditionelle jord- og grundvandsforureninger, og spredning og koncentrationsniveauer kan ændres radikalt i løbet af meget få timer. Dette sammenholdt med at lossepladsgas oftest kun udgør en risiko i særlige situationer, hvor der sker en kraftig udsivning af gas, gør at risikovurderingen af lossepladsgas er meget vanskelig.

Vurderinger af gasmigrationen i den umættede zone er ligeledes kompleks. Vurderingen vil oftest med fordel kunne opdeles i to: Gasmigration inde i lossepladsen og gasmigration uden for lossepladsen.

Gasbevægelser inde i lossepladsen vil afhænge af en række faktorer, hvoraf de vigtigste er deponeringsmetoden på lossepladsen og affaldets sammensætning. En deponeringsmetode, hvor affaldet er lagt i tynde lag samt kompakteret, og hvor der er foretaget daglig afdækning, vil fremme den horisontale gasstrømning. Er affaldet derimod deponeret fra en læssefront, vil dette kunne fremme den vertikale gasstrømning. Inhomogeniteten i affaldets sammensætning, i slutafdækning m.v. vil bevirke, at gasudsivningen fra lossepladsen vil have en stor rumlig variation.

De meteorologiske faktorer har også indflydelse på gasudsivningen. Ændringer i atmosfæretrykket kan således øge eller mindske den mængde gas, der siver ud af lossepladsen. Et pludseligt fald i atmosfæretrykket vil have en tendens til at trække gassen ud af jorden, hvorved gasudsivningen øges. Ved en pludseligt stigning i atmosfæretrykket mindskes gasudsivningen, og afhængigt af gasproduktionen i lossepladsen vil atmosfærisk luft kunne trænge ned i de øvre lag af lossepladsen.

Pludselige bevægelser i perkolatniveauet vil ligeledes kunne øge eller mindske gasudsivningen. I kystnære lossepladser vil perkolatniveauet kunne svinge i takt med tidevandet, og derved give en pumpeeffekt, der påvirker gasudsivningens størrelse.

Set i et overordnet perspektiv vil den totale gasmigration, der sker ud af en losseplads, være stort set den samme som den gasproduktion, der foregår, idet en del af den producerede metan vil blive omsat ved metanoxidation i de øvre jordlag. Variationerne i gasudsivningen er dog vanskelig at forudsige på grund af de store geografiske og tidsmæssige variationer, og fordi effekten af de forskellige faktorer vil være individuelle for de enkelte lossepladser, eller endog for de enkelte dele af lossepladsen.

Gasvandringen i den umættede zone uden for lossepladsen drives dels af trykforskellen mellem lossepladsen og den omkringliggende jord, dels af trykændringer i atmosfæren. Der er en række faktorer, der har betydning for gasvandringen i jorden. Den vigtigste er jordens gaspermeabilitet, der dels er afhængig af jordens samlede permeabilitet, dels af fugtigheden i jorden. Selv i forholdsvis homogene jorde vil den geografiske variation i gasvandringen kunne variere flere størrelsesordner på grund af variationer i jordens permeabilitet og fugtighed.

Tidsmæssigt vil der også være variationer i gasvandringen i jordlagene omkring lossepladsen. De tidsmæssige variationer sker på flere skalaer, dels er der variationer som følge af årstiden, men der er også hurtigere variationer som følge af f.eks. pludselige ændringer i atmosfæretrykket og/eller nedbør, hvor gasfluxen kan ændres drastisk i løbet af ganske få timer.

Der foreligger endnu kun få undersøgelser, der detaljeret belyser gasmigrationen og ændringerne i disse. En egentlig kvantificering af gasmigrationen ved en given losseplads er derfor behæftet med betydelige usikkerheder.

2.3.3 Gasindtrængning i bygninger

I hovedparten af alle danske bygninger vil der ske indtrængning af jordgasser til bygningen. Indtrængningen vil enten ske som diffusion gennem gulvkonstruktioner og f.eks kældervægge eller som trykdreven indtrængning (konvektion). Ved vurderingen af indtrængningen af lossepladsgas vil hovedvægten blive lagt på trykdreven gasindtrængning, da denne vurderes at være den væsentligste.

Fra de undersøgelser, der er foretaget af lossepladsgas, er der kun meget få erfaringer med gasindtrængning i bygninger. Mange af betragtningerne i denne rapport bygger derfor på erfaringer fra radon. Dette skyldes, at der er foretaget radonmålinger i et relativt stort antal huse, og fordi de mekanismer, der styrer radons og lossepladsgassens indtrængning i bygninger, i vid udstrækning er de samme. Radon er en naturligt forekommende radioaktiv gas, som findes i høje koncentrationer under de fleste danske huse. Typisk er radonkoncentrationen i poreluften 10.000 gange højere end koncentrationen i udeluft. Radon er således en god sporgas for identifikation af jordluftindtrængning.

Indendørs-udendørs temperaturforskelle, vind og drift af mekaniske ventilationsanlæg frembringer normalt et lille undertryk af størrelsesordenen 1 til 3 paskal (Pa) imellem husets indre og den omgivende atmosfære. Undertrykkets størrelse varierer igennem døgnet (normalt med maksimum tidligt om morgenen) og igennem året (normalt med maksimum om vinteren).

Denne trykforskel giver anledning til, at jordluft suges ind i huset. Typiske værdier for indtrængningsraten til et almindeligt dansk enfamiliehus vurderes at være omkring 0,1 til 1 m³/time. Dette strømningsfelt danner en zone i jorden umiddelbart under og omkring huset (se figur 2.1). Zonen kan kaldes for husets indflydelseszone, idet man som udgangspunkt kan påregne, at enhver gaskomponent (f.eks. lossepladsgas, VOC'er eller radon), som af en eller anden grund kommer ind i denne zone, vil blive ført ind i huset af gasstrømningen.

Indtrængningsraten er proportional med undertrykkets størrelse. Hvis der kommer 1 m³/time ind i huset ved 1 Pa, så vil indtrængningen stige til
3 m³/time ved 3 Pa.

En lang række af de kendte gasulykker, der skyldes indsivende lossepladsgas, er sket i perioder med faldende atmosfærisk tryk. Der foreligger også feltmålinger, som viser, at der kan komme udgasninger fra jordoverfladen, når trykket falder. Derimod er det mindre godt belyst, hvordan sådanne trykfald påvirker indtrængningen af jordgas til huse. Undersøgelser af radon tyder på, at trykfaldet kun har en ringe betydning for indtrængningen af jordgas til huse. Som beskrevet i de forgående afsnit vil ændringerne i atmosfæretrykket derimod have stor indflydelse på gasmigrationen i jorden, og dermed efterfølgende på gaskoncentrationerne i indflydelseszonen. I perioder med faldende atmosfæretryk kan gaskoncentrationerne i indflydelseszonen stige, og derved vil gaskoncentrationerne i den jordgas, der siver ind i bygningen, også stige.

Indtrængningsraten stiger med jordens gaspermeabilitet. Der er stort set proportionalitet mellem jordens gaspermeabilitet og indtrængningen i en bygning. Modelberegninger viser, at hvis der for en given bygning sker en luftindtrængning på omkring 1,6 m³/time ved en gaspermeabilitet på 10^-10 m² i jorden, så vil gasindtrængningen kun være 0,18 m³/time ved en gaspermeabilitet på 10^-11 m² og 0,018 m³/time ved en gaspermeabilitet på 10^-12 m².

Det kapillarbrydende lag, antallet af revner i betondækket og revnernes størrelse spiller naturligvis en rolle for jordluftindtrængningens størrelse. Revnebredden har specielt betydning ved små revner. Revner bredere end 1 mm er så store, at gasindtrængningen stort set sker uhindret, og gasindtrængningen er stort set den samme, uanset om revnen er 50 eller 1 mm bred. Først når revnen kommer under en brøkdel af en mm, begrænses indtrængningen væsentligt.

Det kapillarbrydende lag spiller en vigtig rolle for indtrængningen: Det skyldes, at jorden ikke er homogen (men f.eks. opsprækket), og at revnerne i betondækket er spredt over gulvarealet. I sådanne tilfælde vil det kapillarbrydende lag tilvejebringe en god kobling mellem særligt hurtige transportveje i dækket og i jorden.

Eksperimentelle undersøgelser og modelberegninger har vist, at hvis man betragter mindre revner eller huller i betondækket (fremfor en enkelt sammenhørende revne langs hængende dæk og ydermur), da vil indtrængningen til et hus uden kapillarbrydende lag stort set være proportional med det samlede lækareal af revner. For et sådant hus vil indtrængningen altså direkte afhænge af antallet og størrelsen af revnerne. For huse med et kapillarbrydende lag vil lækarealet derimod være uden betydning, hvis dækket blot er "punkteret" et enkelt sted. For sædvanlige danske huse med kapillarbrydende lag kan man altså ikke forvente, at indtrængningen af jordluft kan begrænses væsentligt ved at tætne dækket, med mindre man effektivt stopper alle utætheder.

2.3.4 Antændelse af gas

For at der kan opstå en brand/eksplosion i en blanding af lossepladsgas og luft, skal der være en antændelseskilde. Antændelse kan skyldes alt fra åben ild i form af pejse, brug af tændstikker og rygning til mindre åbenlyse antændelseskilder som elinstallationer, oliefyr eller gnistdannelse pga. f.eks. mekanisk friktion. Det kan derfor sjældent helt afvises, at der er mulige antændelseskilder, og i bygninger der f.eks. anvendes til helårsbeboelse, må man som udgangspunkt antage, at der altid vil være antændelseskilder.

2.4 Principper for risikovurdering

2.4.1 Danske- og udenlandske erfaringer

I bilag 5 er foretaget en gennemgang af såvel de danske som internationale erfaringer med lossepladsgas, herunder også erfaringer med risikovurderinger. En rundspørge til de danske amter viser, at der fortsat foretages en meget individuel vurdering af risici i forbindelse med losseplads, som er afhængig af såvel det amt, der får foretaget undersøgelser og risikovurdering som den rådgiver, der foretager risikovurderingen. Enkelte amter har i første halvdel af 1990'erne udviklet et risikostyringsværktøj, hvor hver enkelt losseplads vurderes med hensyn til videre tiltag, f.eks. supplerende undersøgelser, monitering og afværgeforanstaltninger. I den sidste halvdel af 1990'erne har der kun været en meget lille metodeudvikling indenfor lossepladsgasområdet, og situationen i dag må betegnes som svarende til situationen midt i 1990'erne. Internationalt set sker udviklingen indenfor risikovurderingsværktøjer for lossepladsgas også meget langsomt. I hovedparten af de lande, der er rettet henvendelse til i forbindelse med dette projekt, er der ikke udarbejdet vejledninger for risikovurderingen. I enkelte lande som England og Østrig er der udarbejdet overordnede retningslinier for risikovurderingen. Der foreligger dog ikke noget detaljeret risikovurderingskoncept i lighed med dem, der kendes for traditionelle jord- og grundvandsforureninger, som er angivet i f.eks. Miljøstyrelsens vejledninger nr. 6 og 7, 1998 /10/.

2.4.2 Risikovurderingskoncept

I det foregående afsnit blev de grundlæggende forhold, der har indflydelse på gasproduktion, gasmigrationen og gasindtrængen i bygninger gennemgået. Som det fremgår af afsnittet, er det en lang række sammenfaldende forhold eller hændelser, der bevirker, at der opstår en gaseksplosionsrisiko. Ved udarbejdelse af et risikovurderingskoncept er det derfor nødvendigt at foretage en systematisk gennemgang og analyse af hændelsesforløbet, hvor der foretages en vurdering af hver enkelt hændelse og de parametre, som kan stoppe hændelsesforløbet, inden det udvikler sig til en ulykke.

Beskrivelsen af hændelsesforløb og identifikation af barrierer, der kan stoppe hændelsesforløbet, er baseret på en systematisk gennemgang af de enkelte faktorer, som har indvirkning på hændelsesforløbet. Faktorerne er summarisk gennemgået i afsnit 2.3.1 til 2.3.4.

De efterfølgende hændelser er afhængige af udfaldet af de tidligere skete hændelser. Således kan der f.eks. ikke ske gasmigration, hvis der ikke er sket gasproduktion.

Konsekvensen er sluthændelsen, der afslutter hændelsesrækken. Konsekvensen, som er resultatet af hændelsesforløbet, der er illustreret i figur 2.1, kan f.eks. være en brand eller eksplosion i en bygning.

Barrierer er forhold, som kan stoppe hændelsesforløbet, f.eks. afværgeforanstaltninger eller jordbundsforhold, som forhindrer lossepladsgassen i at migrere i en bestemt retning.

De faktorer, som har indflydelse på hændelsesforløbet, er beskrevet i flere detaljer i bilag 1 og systematiseret i kapitel 3. Resultatet er et barrierediagram, som integrerer beskrivelsen af hændelsesforløb herunder barrierer, som kan stoppe hændelsesforløbet, med en vurdering af, om risikoen for den anførte konsekvens, her ulykke med lossepladsgas, er acceptabel.

Nedenfor er oplistet årsager, barrierer og konsekvenser, som systematiseringen af hændelsesforløbet har resulteret i:

Ved skiftende migrationsfremmende forhold forstås vejrforhold, f.eks. frost eller voldsomt regnvejr.

Ved konstante migrationsfremmende forhold forstås f.eks. overtryk i lossepladsen.

For så vidt angår detaljer om årsager, barrierer og konsekvenser henvises til kapitel 3.

2.5 Risikovurderingens anvendelighed

Det har været målsætningen, at konceptet skulle kunne anvendes til vurdering af risici for lossepladsgas, herunder specielt risikoen for brande/eksplosioner i bygninger beliggende på eller umiddelbart op til en losseplads. Det har desuden været arbejdsgruppens målsætning, at risikovurderingskonceptet både skulle kunne anvendes i forhold til de gamle, nu lukkede losse- og fyldpladser og i forhold til de idriftværende afffaldsdeponier.

Risikovurderingskonceptet er et forsøg på at give såvel myndigheder som de rådgivende ingeniører et værktøj til at foretage en systematisk gennemgang og vurdering af de mulige hændelser og risici, der måtte være i forhold til en konkret losseplads, for på baggrund heraf at foretage en egentlig vurdering af gasrisikoen.

På grund af konceptets systematik, give det mulighed for en egentlig risikostyring, forstået på den måde, at konceptet giver et forbedret grundlag for vurdering af hvilke supplerende undersøgelser, det er nødvendigt at udføre, eller hvor det er mest hensigtsmæssigt at foretage afværgeforanstaltninger, samt hvilken sikkerhedsmæssig effekt de forskellige typer af foranstaltninger giver.

Risikovurderingskonceptet vil tillige kunne anvendes til en prioritering af indsatsen over for gasrisikoen, både i forbindelse med amternes arbejde med lov om forurenet jord, men også i forbindelse med myndighedsgodkendelser af idriftværende affaldsdeponier.

3 Risikovurdering ved anvendelse af barrierediagrammer

3.1 Indledning

I dette kapitel er beskrevet et koncept for risikovurdering af gasproducerende lossepladser baseret på barrierediagrammetoden. Barrierediagrammetoden er oprindelig udviklet til dokumentation af sikkerhedsforhold på virksomheder, der håndterer farlige stoffer jf. Miljøstyrelsens Miljøprojekt Nr. 112 /11/.

En lokalitet på en gasproducerende losseplads risikovurderes ud fra de generelle barrierediagrammer. De generelle barrierediagrammer er indsat i bilag 3 afsnit 2. I bilag 3 afsnit 3 gives eksempler på risikovurdering af konkrete lokaliteter. Eksemplerne i bilag 3 afsnit 3 er udarbejdet udfra eksisterende udvalgte lokaliteter, der er anonymiseret og generaliseret idet det ikke er formålet at belyse de enkelte lossepladser, men derimod at illustrere den principielle anvendelse af barrierediagrammerne.

Barrierediagrammernes oprindelige formål var at skabe overblik over komplicerede hændelsesforløb. Diagrammerne kan anvendes til at identificere de hændelsesforløb, der vil være særligt hyppige eller alvorlige, og dermed de steder, hvor flere sikkerhedsforanstaltninger bør være til stede. Barrierediagrammer kan herigennem anvendes som baggrund for en vurdering af, om sikkerhedsniveauet i et anlæg er acceptabelt.

For gasproducerende lossepladser kan metoden anvendes til en systematisering af de faktorer, som har indflydelse på de hændelsesforløb, der kan resultere i en ulykke som involverer gassen fra de gasproducerende lossepladser.

Metoden kan desuden anvendes til en semi-kvantitativ analyse af, om sikkerhedsniveauet for en given losseplads er acceptabelt.

Basis for diagrammerne er bl.a. undersøgelser af lossepladsen som beskrevet i bilag 2 og kapitel 4.

Barrierediagrammernes opbygning og tildeling af point til barrierer i nærværende projekt følger i det væsentlige Miljøstyrelsens Miljøprojekt Nr. 112 /11/.

Risikovurderingen skal udføres separat for hver bygning/beliggenhed og situation, som ønskes vurderet for den aktuelle losseplads. Det skyldes, at de anbefalede krav til barrierepoint er baseret på ét hændelsesforløb, som ender i en ulykke.

3.2 Opbygning af barrierediagrammer

Opbygningen af barrierediagrammer og risikovurdering følger principperne, som er nøjere beskrevet i bilag 3, afsnit 1.3.1.

I figur 3.1 er vist en illustration af hvorledes et barrierediagram kan se ud. Illustrationen er medtaget som udgangspunkt for denne korte indføring i anvendelse af barrierediagrammer. I bilag 3 afsnit 3 er givet en række eksempler på konkrete anvendelser af barrierediagrammer ved risikovurderingen af lossepladsgas.

Se her!

Figur 3.1 
Eksempel på barrierediagram, scenarie type 3.

I topteksten på barrieredigrammerne er anført rubrikker til entydig identifikation af, hvad der er udført risikovurdering for:

I topteksten anføres desuden dato for analysen, revisionsnummer, og hvem der har udarbejdet denne (navn og firma/myndighed).

I bundteksten er anført forklaring til de symboler, der anvendes i barrierediagrammet. Disse symboler følger beskrivelserne i bilag 3, afsnit 1.3.1.

Barrierer er anført som sorte klodser, som hindrer eller begrænser hændelsesforløb. I de generelle barrierediagrammer er der af hensyn til overskueligheden kun anført nogle generelle barrierer. Disse generelle barrierer dækker i virkeligheden over en række forskellige mulige barrierer, som er beskrevet i de efterfølgende afsnit.

Hvis en generel barriere i den aktuelle risikovurdering dækker over flere uafhængige sikkerhedsforanstaltninger kan man vælge at tegne barrierediagrammet op med flere på hinanden følgende barrierer. Dette kan være en god måde at visualisere sikkerhedsforanstaltninger overfor risikoanalysens interessenter. Alternativt kan man benytte den generelle betegnelse for barrieren og nøjes med at uddybe barrieren i en tilhørende tekst, som indgår i risikoanalysen.

3.3 Årsager og forudsætninger

Udgangshændelserne er markeret som årsager og forudsætninger for risikoen til venstre i barrierediagrammerne.

3.3.1 Fyld i lossepladsen producerer gas med skadelige/farlige koncentrationer

Den første forudsætning, der skal vurderes, er hvorvidt lossepladsen producerer gas i et sådant omfang, at der kan ske en ophobning af skadelige/farlige koncentrationer.

En samlet vurdering af, hvorvidt lossepladsen producerer gas med skadelige/farlige koncentrationer, foretages udfra en vurdering af den gasproduktionsrate og de gaskoncentrationer, gasproduktionen kan resultere i.

I bilag 1 afsnit 2 er givet en detaljeret beskrivelse af de parametre, der har indflydelse på gasproduktionen i en losseplads. Idealiseret set kan en losseplads livscyklus, og dermed gasproduktion opdeles i 8 faser som vist i figur 3.2. Figur 3.2 afspejler ikke varigheden af de enkelt faser. De første faser er forholdsvis kortvarige (dage, uger og evt. måneder), medens de sidste faser har en længere tidshorisont (år eller årtier).

Figur 3.2
Idealiseret fremstilling af udviklingen i gassammensætningen i en affaldscelle opdelt i 8 faser /8/.

De i figur 3.2 tegnede udviklinger i gaskoncentrationen gælder for en idealiseret homogen affaldscelle. I virkelige affaldsceller vil forskellige dele af affaldet kunne være i forskellige faser, og gassammensætningen kan derfor være et miks af forskellige faser.

Da cellerne i en losseplads oftest fyldes op over en længere periode (måneder/år), vil de første faser (I-III) ofte være svære at identificere, fordi de forskellige dele af cellen vil være i forskellige faser. De senere faser er så lange, at forskellen i deponeringstidspunktet får mindre betydning, men den fysiske udformning af lossepladsen, affaldets sammensætning, samt driften af lossepladsen kan bevirke, at forskellige dele af affaldet vil være i forskellige faser. Ved risikovurderingen må der tages udgangspunkt i den fase som gælder for den del af lossepladsen, der foretages risikovurdering for. Hvis forskellige dele af lossepladsen er i forskellige faser, kan det være nødvendigt at gennemføre risikovurderingen for flere scenarier. For eksempel hvis der er tvivl om, hvorvidt risikovurderingen skal foretages i forhold til den del af lossepladsen, som ligger tættest på en bygning, men har en lav gasproduktion, eller i forhold til en anden del af lossepladsen, som ligger længere væk, men har en større gasproduktion

På basis af oplysningerne i bilag 1 afsnit 2, vurderes det, at man kan anføre følgende sandsynligheder for at lossepladsen producerer gas i skadelige/farlige koncentrationer afhængig af lossepladsens fase:

Tabel 3.1
Barrierepoint ved vurdering af om koncentration af metan i fylden er farlig

Faserne I til III er så kortvarige, at der ikke bør udføres risikovurdering på basis af disse.

For fase IV og V vurderes det, at der altid eller næsten altid vil være potentielt farlige koncentrationer i lossepladsfylden.

For fase VI begynder billedet at ændre sig. De anførte barrierepoint svarer til begyndelsen, midten henholdsvis slutningen af fasen.

For fase VII svarer de 4 barrierepoint til begyndelsen af fasen, medens "maksimum" point tildeles allerede en fjerdedel inde i fasen.

For fase VIII kan der ikke optræde brandbare metankoncentrationer.

I tabel 3.2 er anført barrierepoint mht. vurdering af sandsynlighed for skadelige koncentrationer af kuldioxid i fylden. Med skadelige koncentrationer menes i denne sammenhæng, om koncentrationen af kuldioxid er dødelig.

Tabel 3.2
Barrierepoint ved vurdering af om koncentration af kuldioxid i fylden er skadelig

Som det fremgår af tabel 3.2, vil der i faserne IV-VII altid eller næsten altid være mulighed for skadelige koncentrationer af kuldioxid i fylden jf. bilag 1, afsnit 1.2. Sandsynligheden for kvælende koncentrationer i fylden fastsættes jf. tabel 3.2, medens sandsynligheden for koncentrationer, som kan medføre gener, sættes til 1 for faserne IV til VIII og derfor tildeles 0 point.

Risikovurderingen bør dog primært udføres på baggrund af farlige metankoncentrationer. Herefter kan man evt. vurdere, om der vil være behov for en vurdering af gener/farer på grund af kuldioxid. Sidstnævnte vurdering vil være mest relevant for vurdering af lossepladser, der befinder sig i de sidste faser, hvor metankoncentrationen er aftagende.

3.3.2 Der er skiftende migrationsfremmende forhold

Skiftende migrationsfremmende forhold er en udgangshændelse, som vurderes at være nødvendig for at gasmigration kan finde sted i tilstrækkelig store mængder.

Hvis lossepladsen ligger tæt på havet, kan tidevand påvirke grundvandsspejlet i lossepladsen og dermed det frie gasvolumen i fyldet. Når vandstanden i havet stiger forøges trykket i fyldet og dermed gasmigrationen op gennem fyldet.

Vejrforhold, f.eks. frost eller voldsomt regnvejr kan lukke jordoverfladen og tvinge gassen til at migrere vandret og op under bygninger.

Pludselige eller langvarige fald i atmosfæretrykket kan forårsage en øget gasmigrationen fra fyldet.

På baggrund af bilag 1 afsnit 3 skønnes det, at langvarige fald i atmosfæretryk over minimum 2 døgn med en samlet trykændring på minimum 15 hPa er en nødvendig forudsætning for, at der sker en afgørende stigning i gasmigrationen. Trykfald i denne kategori forekommer ca. 20-30 gange pr. år i Danmark.

For lossepladser, hvor jordoverfladen er lukket, f.eks. asfalteret, gives der derfor –2 point, idet trykfald ca. halvdelen af gangene antages at give anledning til migrationsfremmende forhold, jf. tabel 1.1. i bilag 3.

Hvis jordoverfladen ikke er lukket, forventes det, at trykfaldet kun kan medføre risiko for væsentlig gasmigration, hvis det finder sted samtidig med, at der er hård frost eller regnvejr, hyppigheden tildeles derfor –1 point svarende til ca. 3-4 gange om året.

For kystnære lossepladser skal det vurderes, om tidevandsforhold kan give et betydende bidrag til hyppigheden af gasmigration i fylden. Ændringer i grundvandspejlet på 0,3 m vurderes at kunne give anledning til gasmigrationsfremmende forhold. Målinger på en losseplads ved Øresund viste, at sådanne ændringer forekom ca. 1 gang i kvartalet, svarende til -1 point. For andre beliggenheder af lossepladsen kan betydningen af tidevandets påvirkning af grundvandsspejlet dog have større betydning.

Den samlede hyppighed af skiftende migrationsfremmende forhold bestemmes som summen af hyppigheder og samlet pointsum tildeles derefter efter bilag 3, tabel 1.3.

Tabel 3.3
Barrierepoint ved vurdering af skiftende migrationsfremmende forhold

3.3.3 Der er konstante migrationsfremmende forhold

Konstante migrationsfremmende forhold er en betinget årsag, dvs. en forudsætning, som er medvirkende til at gasmigration kan finde sted. Det vil sige, at såfremt de skiftende migrationsfremmende forhold, som er beskrevet i forrige afsnit, indtræffer, skal disse forudsætninger også være opfyldt, for at gasmigrationen finder sted.

De konstante migrationsfremmende forhold udtrykker hermed en sandsynlighed for at gassen kan migrere igennem fyldet på lossepladsen, givet at der er en drivende kraft til stede.

De konstante migrationsfremmmende forhold, som beskrives nedenfor, kan benyttes til at vurdere en sandsynlighed for, at gassen kan vandre igennem fyldet. Sandsynligheden for de enkelte migrationsfremmende forhold vurderes og point tildeles jf. nedenstående retningslinier.

Konstante migrationsfremmende forhold tildeles point lig med summen af pointene for de enkelte faktorer.

På baggrund af bilag 1 fastsættes følgende point, for de parametre, som har betydning for gassens mulighed for at migrere igennem fylden. Pointene er fastsat empirisk, udfra en vurdering af i hvilket omfang de enkelte faktorer vil virke hæmmende på gasmigrationen. Ved tildelingen af point er der taget udgangspunkt i de forhold hvor gasmigrationen ikke hæmmes, og disse er tildelt 0 point, f.eks. en permeabilitet på større end 10^-11. Udfra dette nulpunkt er foretaget en graduering af forholdene, således at forhold der vurderes at reducere gasmigrationen ca. 10 gange tildeles 2 point.

Permeabiliteten af fyldet har betydning for gassens mulighed for at migrere gennem fyldet. Jo lavere permeabilitet af fyldet des sværere er det for gassen at migrere gennem fyldet. Point tildeles iht. nedenstående tabel 3.4:

Tabel 3.4
Barrierepoint for permeabiliteten af det gasproducerende fyld

En gaspermeabilitet på mere end 10^-11, svarende til groft eller mellem groft sand vurderes ikke at hindre gassens migration i fylden, medens en gaspermabilitet på mellem 10^-12 og 10^-13 vurderes at begrænse gasmigrationen, jf. tabel 4.3 i bilag 1.

Hvis grundvandsspejlet står lavt, har ovenstående skiftende migrationsfremmende forhold større indflydelse på gasmigrationen, end hvis grundvandsspejlet står højt. Gasreservoirets størrelse er vigtig for, om der flyttes meget jordgas som følge af et fald i atmosfæretrykket. Jo længere der er ned til grundvandet (eller en anden ikke-permeabel zone), og jo større porøsitet jorden har, des mere jordluft vil blive tvunget til at migrere pga. et givet trykfald. Ændringer i gasmigrationens størrelse vil specielt kunne observeres for de mindre mægtigheder af den umættede zone, op til ca. 10 m mægtighed. Mægtigheder af den umættede zone på mere end 10 m vurderes ikke at give anledning til væsentlig forøgelse af gasmigrationen.

Der gives point som anført i tabel 3.5.

Tabel 3.5
Barrierepoint for den umættede zones størrelse

Endelig har trykket i fylden en betydning for, om gassen kan migrere igennem fylden, se tabel 3.6. Trykket i fylden vil hovedsageligt være afhængig af to forhold, dels gasproduktionens størrelse, dels permeabiliteten i fylden. Et moderat overtryk på f.eks. 10 Pa i pladsen kan derfor både være et udtryk for en lav gasproduktion og en lav permeabilitet, eller en højere gasproduktion og en højere permeabilitet. Gasmigrationen fra to pladser med det samme overtryk i fylden kan derfor være forskellig. Dette forhold bliver der dog taget højde for ved vurderingen af permeabiliteten.

Tabel 3.6
Barrierepoint for overtryk i poreluften

3.3.4 Bygning/Bygværk med mennesker til stede

Med hensyn til forudsætningen "Bygning hvor der vil være mennesker til stede" skal der blot anføres sandsynligheden for, at der er mennesker tilstede i den bygning eller det bygværk, der skal vurderes.

Der gives barrierepoint iht. samme principper som i bilag 3 afsnit 1.4.2:

Tabel 3.7
Barrierepoint for sandsynlighed for at der er mennesker til stede

For kontorbygninger og lignende bør gives œ point, og for boliger bør gives
0-0,5 point, da mennesker kan være til stede imellem 50 og over 70 % af tiden.

For et bygværk, hvor der sjældent er mennesker tilstede, vil sandsynligheden for tilstedeværelse være mindre, f.eks. ca. 4 gange 1 time om året svarende til en sandsynlighed på 4 * 1 [time/år]/ 365 [dage/år] /24 [timer/dag] =0,0005 eller 6 point, jf. bilag 3, afsnit 1.4.2.

Erfaringer fra ulykker i bygværker, se bilag 5, viser dog, at ulykkerne netop indtræffer i situationer, hvor mennesker er tilstede for at servicere installationer eller lignende i bygværket. For et bygværk bør der derfor ikke gives point for barrieren "Begrænsning af antændelsesmuligheder", se afsnit 3.4.5.

3.4 Barrierer

I de efterfølgende afsnit oplistes de forhold, som bør vurderes indenfor ovennævnte kategorier af barrierer.

Barrierer kan være rent fysiske foranstaltninger, som f.eks. etablering af en afværgeforanstaltning, eller et fysisk eksisterende forhold, som f.eks. stor afstand imellem lossepladsen og den bygning som vurderes. Barrierer kan også være "ikke-fysiske" regler for handlinger, f.eks. rygeforbud. Endelig kan barrierer være blandinger af fysiske og ikke-fysiske foranstaltninger, f.eks. en alarm for høj gaskoncentration, som skal få beboere til at forlade bygningen.

Barriererne i de generelle barrierediagrammer behøver ikke vurderes successivt. Man kan tildele barrierepoint i den rækkefølge man finder mest hensigtsmæssig og stoppe arbejdsprocessen, når der er tilstrækkelig med point iht. tabel 3.18.

3.4.1 Begrænsning af udsivning fra losseplads

I /6/ foreslås en sandsynlighed for, at en indkapsling af en losseplads svigter, på imellem 0,1 og 0,01.

Barrierepoint fastsættes ud fra ovenstående og vil derfor være 2-4 point.

Er der ledninger, som gennembryder indkapslingen, gives 0 point for indkapslingen, hvis gennembrydningen bevirker, at gassen kan ledes hen mod den bygning, som risikovurderes.

Afværgeforanstaltninger, som begrænser udsivningen fra lossepladsen, f.eks. ved bortventilering og evt. afbrænding af gassen kan også tildeles barrierepoint. Antallet af barrierepoint bør baseres på en vurdering af den aktuelle afværgeforanstaltning, men barrierepoint vil nok være i størrelsesordenen 2-4 point, spændende over niveauet for et passivt dræn til et aktivt ventilationsanlæg.

Det bemærkes, at indkapslingen af lossepladsen kun tildeles point, hvis den er placeret således, at den kan forhindre migration mod den bygning, der udføres risikovurdering for. Ved ulykken ved Skellingsted har indkapslingen muligvis virket modsat, idet den muligvis har forøget trykket i fylden og dermed øget sandsynligheden for horisontal gasmigration mod nabogrundene.

Tabel 3.8
Barrierepoint for af begrænsning af udsivning fra losseplads

3.4.2 Gasmigration begrænses uden for losseplads

Begrænsning af gasmigration skal kun vurderes uden for lossepladsen. Gasmigration inde for lossepladsen er vurderet i afsnit 3.3.3.

Den horisontale gasmigrationen uden for lossepladsen kan opdeles i to dele, en konstant gasudsivning, som skyldes tryk og koncentrationsforskelle mellem lossepladsen og omgivelserne, og en pulserende gasudsivning som skyldes ændringer i de meteorologiske forhold, primært ændringer i atmosfæretrykket. Den samlede gasmigration vil være en sum af de to dele, som er beskrevet i henholdsvis afsnit 3.4.2.1 og 3.4.2.2.

I visse tilfælde vil gasmigration kunne ske langs menneskeskabte gasmigrationsveje som f.eks. kloakker og el-ledninger. Det kan derfor være nødvendigt at medtage de menneskeskabte migrationsveje i vurderingen af gasmigrationen jf. afsnit 3.4.2.4.

I bilag 1 kapitel 4.4 er givet en mere uddybende beskrivelse af de mekanismer, der styrer gasmigrationen.

3.4.2.1 Vurdering af kontinuert gasudsivning

Ved vurderingen af, i hvilket omfang der sker en kontinuert gasudsivning fra lossepladsen, tages udgangspunkt i trykket i lossepladsen, lossepladsens udformning, samt om der sker metanoxidation.

Den samlede gasflux ud af lossepladsen kan beregnes udfra Darcy's lov:

Ud fra resultaterne af undersøgelser om gasfanens udbredelse ved Skellingsted /9/, defineres gasfanens udbredelse som den afstand, hvor fluxen er 0,05 m³/(m²h). Hvis der tages udgangspunkt i at jordoverfladen er lukket, vil gasfanens udbredelse kunne udregnes efter:

Lossepladsens udformning herunder dybde under det omgivende terræn har betydning for gasfanens størrelse. Hvis grundvandsspejlet står op i lossepladsen, vil det være højden af den umættede zone, der har betydning for gasfanens udbredelse.

Metanoxidation vil også have betydning for gasfanens udbredelse. Metanoxidationen vil bl.a. være afhængig af, i hvor høj grad ilten fra atmosfæren kan trænge ned i jorden. For jorde med lav permeabilitet, eller hvor jordoverfladen er lavpermeabel som følge af f.eks. nedbør eller fast belægning, vil metanoxidationen være meget lav. Det er derfor kun for jorde med en permeabilitet k>10^-12, hvor metanoxidation medtages ved risikovurderingen, jf. bilag 1, afsnit 4.4.1.

Tabel 3.10
Fyldhøjden/højden af den umættede zone og metanoxidationens betydning for gasfanens udbredelse

3.4.2.2 Vurdering af varierende gasmigration

I det omfang jordoverfladen er lukket, vil fald i atmosfæretrykket bevirke en horisontal gasmigration. Mekanismerne bag gasmigrationen er beskrevet i bilag 1 i afsnittene 4 og 5. Gasmigrationen vil følge Darcy’s lov og vil være afhængig af en række faktorer, bl.a. hastigheden hvormed trykket falder, gasporøsiteten i jorden, gaspermeabiliteten i jorden og viskositeten af poreluften.

Tabel 3.11
Afstande for gastransport (L_Varierende) som følge af et kraftigt atmosfærisk trykfald på 1 hPa pr. time i 48 timer

Barrierepoint for horisontal gasmigration beregnes ud fra den maksimale gasmigrations afstand (L_max). Den maksimale gasmigrationsafstand beregnes som summen af de afstande, der er beregnet i afsnit 3.4.2.1 og 3.4.2.2.

L_max = L_stationær + L _varierende

Hvis afstanden L mellem lossepladsen og bygningen er væsentlig mindre end L_max, vil gasmigrationen bevirke, at der med høj grad af sandsynlighed vil forekomme lossepladsgas i poreluften under bygningen. Hvis afstanden er i samme størrelsesorden som L_max, så er det sandsynligt, at lossepladsgas i ca. 10 % af tiden vil forekomme under bygningen. Hvis L er større end L_max, så vil afstanden være så stor, at gasfanen kun meget sjældent vil kunne nå bygningen. I nedenstående tabel 3.12 er tildelt barrierepoint for den horisontale gasmigration.

Tabel 3.12
Barrierepoint for den horisontale gasmigration som funktion af afstanden mellem bygning og losseplads

3.4.2.4 Menneskeskabte migrationsveje

Hvis der mellem lossepladsen og bygningen findes menneskeskabte migrationsveje, f.eks. kloakker, drænledninger eller større el- og gasledninger, kan disse ændre gasmigrationen og skal derfor inddrages i risikovurderingen. Menneskeskabte gasmigrationsveje medtages kun i risikovurderingen, hvis de bevirker, at gassen ledes direkte frem til bygningen eller til dennes indflydelseszone, f.eks. hvis ledningen er ført i jorden helt hen til bygningen og samtidig er ført igennem eller umiddelbart op ad det gasproducerende område således, at der er skabt en direkte transportvej fra det gasproducerende fyld til bygningen.

For de fleste ledningstyper gælder, at gasmigrationen vil ske langs med ledningen i den gruskastning, der er omkring ledningen, men for både kloak og drænledninger gælder, at gassen også kan transporteres inde i selve ledningen. Gasmigration langs ledningerne vil specielt kunne ændre gasmigrationsbilledet i jorde med en lav permeabilitet. I situationer, hvor gasmigrationen vil kunne ske langs en ledning, beregnes den maksimale gasmigrationsafstand (L_max) som beskreven for beregning af gasfanens udbredelse, idet der anvendes en gaspermeabilitet som for groft sand. I lossepladser uden overtryk bliver migrationsafstanden (L_max) således 11 meter.

Gasmigrationen i kloakker eller ikke vandfyldte drænrør vil være langt større end gasmigrationen langs rørene. I sådanne tilfælde vil det være nødvendigt at foretage en individuel vurdering.

3.4.3 Begrænsning af gasindtrængen

Der trænger næsten altid jordluft ind i danske huse. Fra radonmålinger kan man vurdere, at jordluft i gennemsnit udgør omkring 0,1 % af den samlede årlige lufttilførsel. Den resterende del er frisk udeluft. Der er dog store tidslige variationer. Disse styres primært af meteorologiske forhold som temperatur og vind. Ligeledes er der store variationer fra hus til hus forårsaget af geologiske og bygningstekniske forskelle. Det vurderes, at trykdreven migration er af afgørende betydning for indtrængningen af såvel ren jordluft og jordluft forurenet med lossepladsgas.

Den vigtigste faktor i relation til gasindtrængen vurderes at være gaspermeabiliten for jordlagene omkring huset. Tør og/eller sandet jord vil have en høj permeabilitet, mens vandmættet og/eller leret jord vil have en lav permeabilitet (se bilag 1).

Hvis gaspermeabiliten for jordlagene under huset adskiller sig væsentligt fra permeabiliteten i jorden omkring lossepladsfylden, kan der evt. tildeles særskilte point for dette jordlag. Point tildeles efter principperne i afsnit 3.3.3.1.

Som nævnt i afsnit 3.3.3 har grundvandsspejlets placering og dermed gasreservoirets størrelse betydning for gasmigrationen. Hvis man skal vurdere effekten af grundvandsspejlet for et hus, som ikke ligger på lossepladsfylden, kan man benytte samme principper, som anført i afsnit 3.3.3.2.

Bygningens konstruktion vil have betydning for hvor godt gasindtrængning i bygningen begrænses.

For bygninger uden kapillarbrydende lag vurderes det, at der vil være en næsten lineær sammenhæng mellem indtrængning og husets lækageareal mod jord således, at hvis halvdelen af revnerne i et utæt betondæk tætnes, da forventes det, at indtrængningen af jordluft halveres. Dette forhold vurderes derimod ikke at gælde for huse med et kapillarbrydende lag, med mindre revnerne er meget små: Hvis der først er revner med en bredde større end en brøkdel af en millimeter (dvs. hvis først dækket er "punkteret"), så forventes det, at indtrængningshastigheden er uafhængig af yderligere revnedannelse. I korthed kan man sige, at et kapillarbrydende gruslag udgør en ideel kobling mellem inhomogeniteter og sprækker i jord såsom moræneler og det revnesystem i betondækket, hvor luften trænger ind i et hus med terrændæk.

Langt de fleste nyere bygninger er opført med et kapillarbrydende lag. Derfor bør vurderingen af betongulve udføres ud fra den antagelse, at gulvet er opført på et kapillarbrydende lag, medmindre der foreligger konkrete oplysninger om andet.

Antallet og fordelingen af revner i et terrændæk vil være af betydning for, hvor i konstruktionen lossepladsgas kan komme ind. Den mindst risikable situation er, hvis revnerne er jævnt fordelt over dækket således, at indtrængningen er så diffus som muligt. I det tilfælde er der størst chance for, at husets almindelige ventilation kan holde gaskoncentrationen under eksplosionsniveau. Det værste tilfælde er, hvis indtrængningen er begrænset til et lille rum med stillestående luft, f.eks. et skab, teknik- eller depotrum. Sådanne situationer kan tænkes at opstå ved store revner omkring installationer, der føres ind i huset via dæk eller kældervæg, større sætningsrevner og mellemrum mellem betondæk og ydermur. Sidstnævnte tilfælde kan være særlig problematisk, hvis der samtidig forekommer elinstallationer.

Terrændæk tildeles barrierepoint efter tabel 3.13.

Det vides, at husenes kælderforhold har stor betydning for radonkoncentrationen i husenes stuer. Eksempelvis er der således i gennemsnit væsentligt mindre radon i huse med fuld kælder end huse uden kælder. Det vurderes, at dette primært skyldes, at radon "bortventileres", inden det når beboelsesdelen.

En ventileret krybekælder defineres som et lille hulrum under gulvet, hvor ventilationen typisk er naturlig ventilation gennem riste under gulvniveau til det fri. Huse med naturligt ventileret krybekælder gives barrierepoint iht. tabel 3.14. Hvis der er el-installationer i krybekælderen, bør krybekælderen ikke tildeles barrierepoint.

Huse med fuld ubeboet kælder gives 0 point, idet gas vil kunne ophobes i kælderen, antændes af f.eks. elinstallationer eller fyr og derved give en eksplosion, som mest sandsynligt også vil ødelægge den ovenliggende etage. For huse med beboet kælder, bør risikovurderingen udføres for kælderrummet, fordi folk opholder sig i kælderen, og kælderen gives derfor ikke point. Hvis kælderen anvendes sjældent, og/eller der er få eller ingen antændelseskilder i kælderen, kan der udføres en sammenlignende risikovurdering for huset baseret på en vurdering af risikoen for en ulykke i stueetagen, hvor kælderen fungerer som barriere i lighed med en krybekælder.

Hvis der både er terrændæk og (krybe)kælder, betragtes de som to uafhængige barrierer i serie. Point for begrænsning af gasindtrængen pga. bygningskonstruktionen tildeles derfor som summen af point for terrændæk og krybekælder.

Tabel 3.13
Barrierepoint for vurdering af begrænsninger i gasindtrængen på grund af terrændæk

Tabel 3.14
Barrierepoint for vurdering af begrænsninger i gasindtrængen på grund af (krybe)kælder

Hvis der er udført afværgeforanstaltninger til begrænsning af indtrængning af gas i bygningen, skal afværgeforanstaltningens effektivitet vurderes.

Passiv udluftning under en bygning kan opnås med et beluftet dræn, eller ved at placere udluftningsrør under bygningen med afkast til det fri. Ved fald i atmosfæretrykket vil det være lettere for gassen at aflastes gennem udluftningsrørene fremfor at trænge ind i bygningen. Passiv udluftning tildeles 2-3 point afhængigt af, hvor tæt udluftningsrørene er placeret under bygningen.

Afværgeforanstaltningen kan også udføres som et aktivt ventileret dræn. De aktivt ventilerede afværgeforanstaltninger vurderes generelt at have en større sikkerhed end de passive, idet de ofte er bedre og mere grundigt designet. De aktive dræn har dog den svaghed, at de kan fejle på grund af mekaniske eller elektroniske fejl. Aktiv udluftning tildeles 2-4 point afhængigt af, hvor veldesignet foranstaltningerne er, herunder afværgeforanstaltningens effektivitet under drift og risikoen for utilsigtede driftstop.

Tabel 3.15
Barrierepoint for afværgeforanstaltning

3.4.4 Begrænsning af gaskoncentration i bygning/bygværk

I bilag 1, afsnit 4 er der foretaget beregninger af koncentrationer af lossepladsgas i bygninger for forskellige gasindtrængningsrater og forskellige luftskifter.

På baggrund heraf vurderes det, at ved aktiv ventilering af bygninger må det anses for usandsynligt, at der kan forekomme eksplosive koncentrationer af lossepladsgas i bygningen. Ventilationsanlægget vil dog kunne være ude af drift enten pga. serviceeftersyn eller pga. svigt af anlægget. Her kan man udføre en traditionel kvantitativ risikoanalyse til fastlæggelses af anlæggets svigtsandsynlighed, f.eks. en fejl-træs-analyse, se f.eks. /7/.

Oftest vil man dog kunne anvende mere overordnede erfaringer og skønne, at anlægget serviceres f.eks. 3 dage om året og at svigtsandsynligheden er væsentlig mindre end denne størrelse. Herved kan man opnå 4 barrierepoint ved aktiv ventilation af bygningen.

For naturligt luftskifte i bygninger vil der almindeligvis også forekomme en fortynding af gaskoncentrationen til under nedre eksplosionsgrænse. Det anbefales, at man tildeler 1 point for naturligt luftskifte i en bygning, svarende til en reduktion af sandsynligheden for at gassen stratificerer eller på anden måde ophobes ujævnt i bygningen, se tabel 3.16.

Tabel 3.16
Barrierepoint for begrænsning af gaskoncentration i bygning

3.4.5 Begrænsede antændelsesmuligheder

Begrænsning af mulige antændelsesmuligheder kan f.eks. omfatte nedenstående tiltag, med vurderede barrierepoint anført, se tabel 3.17.

Tabel 3.17
Vurdering af begrænsninger af antændelsesmuligheder

Hvis flere af ovenstående barrierer mod antændelse er tilstede, skal det overvejes hvilket scenarie, sikkerhedsvurderingen udføres for. Ofte vil der kun skulle tildeles point for én af barriererne mod antændelse og ikke for flere.

I eksempel 1B i bilag 3 afsnit 3 er der derfor foretaget en analyse af et scenarie, hvor antændelsen skyldes, at Ex-sikre el-installationer svigter (6 point). I eksempel 1C er samme lokalitet analyseret, men antændelseskilden er her antaget at være en håndværker, som er skyld i antændelsen enten pga. fejlagtig brug af værktøj eller overtrædelse af rygeforbud (2 point).

3.5 Vurdering af sikkerhedsniveau

Ved vurdering af konsekvenser af en hændelse ved en losseplads vil det ofte være svært eller decideret umuligt, at vurdere præcist hvor alvorlige konsekvenserne kan blive. Dette skyldes blandt andet, at der ikke findes fyldestgørende modeller for migrationen gennem jordlagene og gasindtrængen i bygninger.

For at vurdere konsekvensernes omfang anbefales det, at man tager udgangspunkt i de skadetyper, der har fundet sted, se bilag 5, og de tilhørende konsekvensklasser, som er beskrevet nedenfor. I bilag 5 afsnit 4 er der foretaget en sammenstilling af skadetyper og konsekvensklasser. Som det fremgår af bilag 5 afsnit 4 og bilag 3 afsnit 3 vil risikovurderingen af lossepladser oftest være baseret på konsekvensklasse 5, konsekvensklasse 4 eller i enkelte tilfælde konsekvensklasse 3.

Konsekvensklasse 5

Denne konsekvensklasse anvendes, når der er mulighed for dødsfald eller varigt skadede personer i lossepladsens omgivelser. Med omgivelser menes traditionelt omgivelser uden for en virksomhed, dvs. der kan forekomme dødsfald blandt personer, som ikke har nogen relation til lossepladsen. Konsekvensklassen skal derfor også anvendes ved risikovurdering af bygninger på selve lossepladsen, hvis denne er nedlagt og personerne i bygningen ikke har nogen relation til lossepladsen. Se eksempel 1A i bilag 3 afsnit 3.

Konsekvensklasse 4

Anvendes ved konsekvenser hvor der er mulighed for dødsfald eller varigt skade blandt ansatte, der har en relation til lossepladsen. Med ansatte med relation til lossepladsen menes i denne sammenhæng ansatte på selve lossepladsen eller håndværkere, som tilser bygninger eller bygværker på eller nær ved lossepladsen. Sidstnævnte omfatter kun bygninger eller bygværker, hvor håndværkerne er oplyst om, at der er mulighed for gasforekomst. Se eksempel 1C i bilag 3 afsnit 3.

Konsekvensklasse 3

Mindre alvorlig personskader, som f.eks. skyldes antændelse af mindre gasmængder i det fri, vil være et typisk eksempel på konsekvenser fra hændelser på lossepladser, som kan placeres i denne konsekvensklasse. Se eksempel 3A i bilag 3 afsnit 3.

Konsekvensklasse 4 og 5 skønnes at være de klasser, man oftest skal vurdere sikkerhedsniveauet for.

3.5.2 Sikkerhedsniveau

Det ønskede sikkerhedsniveau repræsenteres ved en række krav til det mindste antal point, der skal opnås i hvert hændelsesforløb, relativt til konsekvensklassen.

Ved risikovurdering af bygninger anbefales nedenstående minimumskrav til barrierepoint. Baggrunden for de anbefalede krav til barrierepoint er nærmere beskrevet i bilag 3 afsnit 1.

Tabel 3.18
Anbefalede minimumskrav til antal barrierepoint

3.5.3 Vurdering af sikkerhed

Det forventes, at man f.eks. undersøger 2-3 bygninger med forskellig lokalisering i forhold til lossepladsen, for at opnå en samlet vurdering af lossepladsen. De anbefalede krav til barrierepoint skal så være opfyldt for hver enkelt bygning.

Hvis bygningen vurderes at have særlig værdi eller anvendes til særligt sårbare formål, f.eks. historiske bygninger hhv. vuggestuer, bør det overvejes at stille skærpede krav til antallet af barrierepoint og hermed sikkerhedsforanstaltninger.

Kan de anbefalede krav til barrierepoint ikke opfyldes for en given bygning, må man vurdere, om en forhøjet risiko kan accepteres af brugerne og myndighederne.

4 Undersøgelser af lossepladser

4.1 Indledning

I det foregående er der peget på en række informationer, som er nødvendige for at foretage en relevant risikovurdering. For at sikre, at alle disse informationer indhentes på det mest hensigtsmæssige tidspunkt i undersøgelsesforløbet, er det i nærværende afsnit beskrevet hvorledes dette gøres.

Undersøgelser af lossepladsgas adskiller sig fra undersøgelser af traditionelle jord- og grundvandsforureninger på en række områder. Dette skyldes dels lossepladsgassens egenskaber, der bevirker at der kan være store tidsmæssige variationer i gaskoncentrationerne, dels de måleteknikker, der kan anvendes til at spore lossepladsgas, som medfører, at det er både økonomisk og teknisk muligt at opnå et meget stort data materiale.

Det overordnede formål med undersøgelserne for lossepladsgas er at skabe grundlag for en risikovurdering af, om gassen udgør en risici for mennesker eller miljø. I dette afsnit gives en kort sammenfatning af, hvad en gasundersøgelse bør omfatte og efter hvilken strategi undersøgelsen skal udføres. I Bilag 2 er givet en mere detaljeret beskrivelse af de enkelte delelementer, som indgår i en gasundersøgelse. Den strategi, der beskrives i dette afsnit og i bilag 2, er rettet mod at give grundlaget for, at der kan udføres en risikovurdering af lossepladsgas ud fra det risikovurderingskoncept, der er beskrevet i foregående afsnit.

Første led i en gasundersøgelse er dataindsamlingen, hvor der tilvejebringes oplysninger om de parametre, der har betydning for gasproduktionen og gasmigrationen ud af lossepladsen. Udover at være et vigtigt led i planlægningen og udførelsen af gasundersøgelserne er de historiske oplysninger om lossepladsens opbygning og de geologiske og hydrogeologiske forhold et essentielt led i forståelsen af lossepladsen og dermed i tolkningen af resultaterne af gasmålingerne.

Ved mange af de gasundersøgelser, der er udført i Danmark, har orienteringsfasen ofte været forholdsvist lavt prioriteret. Dette hænger bl.a. sammen med, at det ofte kan være meget besværligt om ikke umuligt at indhente brugbare oplysninger om deponeringsforholdene på lossepladserne. Et andet forhold, der spiller ind, er målemetoderne. Den fysiske del af en gasundersøgelse kan ofte foretages udelukkende ved hjælp af bærbare feltinstrumenter. Det er derfor økonomisk overkommeligt og hurtigt at skabe et stort datamateriale om gaskoncentrationerne i lossepladsen. En tolkning baseret udelukkende på baggrund af målte gaskoncentrationer kan dog give anledning til fejltolkninger.

Ved en gasundersøgelse foretages målinger af nedbrydnings-/affaldsprodukterne fra mikrobiologiske processer. I forhold til traditionelle jord- og grundvandsforureninger er "forureninger" med lossepladsgas derfor meget dynamiske, og koncentrationerne af lossepladsgas kan variere meget både rumligt og over tid. Specielt i udkanten af lossepladsen og i ældre lossepladser vil gaskoncentrationen kunne variere fra meget lave koncentrationer til meget høje koncentrationer over få timer/dage.

4.2.1 Formål

Formålet med en orienterende fase er, at danne grundlag for en forståelse af hvordan lossepladsen er opbygget og for de geologiske og hydrogeologiske forhold omkring lossepladsen. Den orienterende fase har ligeledes til formål at skabe grundlag for en første vurdering af, om der kan være en gasrisiko ved lossepladsen, eller om de fysiske forhold omkring lossepladsen, f.eks. fyldens beskaffenhed eller afstanden til nærmeste bygning, er således, at der ikke er en gasrisiko.

4.2.2 Dataindsamling

Det er oftest formålstjenligt, at foretage en eller flere besigtigelser af lossepladsen og de omkringliggende områder, bl.a. af hensyn til at opnå en fornemmelse for lossepladsens størrelse og udformning samt af de topografiske forhold omkring lossepladsen. Besigtigelsen vil ligeledes give faktuelle oplysninger om f.eks. den nuværende arealanvendelse af området, og om der er tegn på vegetationsskader på området.

Besigtigelser af området vil desuden give oplysninger om adgangsforhold m.v. til brug for planlægningen af feltundersøgelserne.

Første risikovurdering

På baggrund af de indsamlede data foretages en første overordnet risikovurdering af gasrisikoen. Risikovurderingen foretages med henblik på at vurdere, om det er nødvendigt at foretage egentlige gasundersøgelser. Gasundersøgelser kan undværes, såfremt der er oplysninger om, at der ikke er deponeret bionedbrydeligt affald i lossepladsen, eller såfremt afstanden til de nærmeste bygninger er så stor, at det vurderes, at eventuelt udsivende gas ikke kan nå frem til bygningen, jf. bilag 2.

4.3 Indledende undersøgelse

Formålet med den indledende undersøgelse er at danne grundlag for en egentlig vurdering af gasrisikoen. Undersøgelsen skal være et supplement til orienteringsfasen, hvor de data, der er indsamlet, suppleres og uddybes.

Ved den indledende undersøgelse skal der foretages en geografiske afgrænsning af det gasproducerende område og en første vurdering af gasproduktionens størrelse. Undersøgelsen skal således kunne danne grundlag for vurdering af den første udgangshændelse i risikovurderingen "Lossepladsen producerer gas i skadelige/farlige koncentrationer/mængder".

Undersøgelsen skal desuden kunne anvendes til en overordnet vurdering af mulighederne for gasspredningen fra lossepladsen ved at belyse de geologiske, hydrogeologiske og topografiske forhold omkring lossepladsen. Desuden kan der foretages en beskrivelse af beliggenhed og anvendelsen af bygninger på lossepladsen og i lossepladsens nærområde, såfremt dette ikke er gjort i orienteringsfasen.

Den indledende undersøgelse kan opdeles i to dele, en geografisk screening af gaskoncentrationerne, hvor hele lossepladsens areal bliver dækket med målinger i de øvre fyldlag, og en efterfølgende fase, hvor der i udvalgte målinger foretages flere målrunder til belysning af gasvariationen over dybden i udvalgte punkter. Den indledende gasundersøgelse kan omfatte målinger af gasmigrationen uden for lossepladsen. Undersøgelser af gasmigrationen bør dog normalt foretages i forbindelse med en supplerende undersøgelse.

Specielt på ældre lossepladser, hvor der er en ringe gasproduktion, vil årstidsvariationer, meterologiske forhold m.v. påvirke måleresultaterne. Der bør derfor som minimum udføres målinger 3 gange i hvert eneste målepunkt. Målerunderne bør fordeles, så både årtidsvariationer og forskellige vejrsituationer bliver dækket af undersøgelsen. For idriftværende lossepladser vil gasproduktionen være så kraftig, at der kun sjældent vil kunne ses variationer i gasproduktionen på grund af ændringer i de atmosfæriske forhold eller årtidsvariationer.

I målepunkter, der er placeret uden for det gasproducerende område, vil variationerne i gaskoncentrationerne ofte være sammenfaldende med variationerne i atmosfæretrykket således at når trykket i atmosfæren falder, så stiger indholdet af lossepladsgas i boringerne. Det er derfor vigtigt, at mindst én målerunde foretages i forbindelse med et fald i atmosfæretrykket. For at sikre dette kan det anbefales, at der foretages kontinuerte målinger i boringer udenfor lossepladsen. Mange af de gasmålere, der anvendes i Danmark, har indbygget datalogger og kan ved en simpel ombygning anvendes til kontinuerte målinger, hvor der f.eks. foretages målinger en gang i timen i 14 dage.

4.4 Supplerende gasundersøgelser

Omfanget og strategien for de supplerende gasundersøgelser vil naturligvis afhænge af de konkrete forhold ved hver enkelt losseplads.

På baggrund af de oplysninger, der er indsamlet i orirenteringsfasen og ved den indledende undersøgelse, kan der foretages en risikovurdering som beskrevet i kapitel 3. For at foretage risikovurderingen vil det være nødvendigt, at foretage en række antagelser om nogle af de forhold, som ikke er belyst ved de udførte undersøgelser. Ud fra risikovurderingen er det derfor muligt, at pege på de faktorer, som er vigtigst at få yderligere belyst af hensyn til at forbedre risikovurderingen.

Formålet med de supplerende undersøgelser er således, at få afklaret de forhold, som risikovurderingen peger på er de vigtigste for vurderingen af gasrisikoen.

I bilag 2 afsnit 4 er der givet en beskrivelse af de typer af undersøgelser, der kan udføres for at belyse de forhold der er beskrevet ovenfor.

5 Referencer

Bilag 1 Lossepladsgas

1 Indledning

Lossepladsgas eller på nudansk deponigas er samlebetegnelsen for den komplekse sammensætning af gasser, der dannes under nedbrydningen af det organiske materiale i fyld og lossepladser. Hovedkomponenterne i lossepladsgas udgøres normalt af metan (CH₄) og kuldioxid (CO₂), og når ordet lossepladsgas anvendes i dagligtale, er det oftest metanen, der bliver refereret til. Lossepladsgas kan også indeholde høje koncentrationer af brint (H₂), og specielt i starten og slutningen af en losseplads/affaldscelles livscyklus vil lossepladsgassen kunne indeholde høje koncentrationer af kvælstof (N₂), som stammer fra atmosfærisk luft, der er trængt ned i fylden.

Gasproduktion

Produktionen af lossepladsgas bevirker, at der gennem hele lossepladsens aktive periode vil ske en større eller mindre gasemission fra lossepladsen. Gasemissionerne er således resultatet af de biologiske, kemiske og fysiske processer, der foregår i lossepladsen, og dermed af det miljø, der hersker i lossepladsen. Sammensætningen og omfanget af gasemissionerne vil afhænge af en række faktorer som bl.a. affaldets sammensætning og alder, lossepladsens fysiske udformning samt måden lossepladsen er drevet på, både under og efter affaldsdeponeringen har fundet sted.

Formål

Formålet med dette bilag er at give et indblik i den række af komplicerede processer, der har betydning både for gasproduktionen og for gassens spredning i miljøet, for derved at give en forståelse for de principper, der danner grundlaget i risikovurderingen af lossepladsgassens indtrængning i bygninger og lignende.

Figur 1.1
Illustration af faseopdelingen ved risikovurderingen

Læsevejledning

Dette bilag er opdelt i fire underbilag. Det første beskriver lossepladsgassen og dens fysisk-kemiske egenskaber, og herefter er der tre generelle teoriafsnit om gassens produktion og spredning i miljøet. De generelle teoriafsnit er opbygget, så de følger metodikken i risikovurderingen af lossepladsgas. I afsnit 3 beskrives gasproduktionen i selve lossepladsfylden og de faktorer, der har indflydelse på produktionens størrelse, og på i hvor høj grad den producerede gas vil migrere (sive) ud til omgivelserne. I afsnit 4 beskrives gasmigrationen mellem det sted, hvor gassen er produceret, og det sted hvor risikoen for brand, eksplosion m.v. kan opstå. I afsnit 5 beskrives gasindtrængningen i bygninger samt, hvordan gassen kan udgøre en risiko i en bygning.

Hvert underbilag er opbygget således, at bilaget indeholder beskrivelser af de faktorer, der er bestemmende for henholdsvis gasproduktionen, gasmigrationen eller gasindtrængningen. I slutningen af hvert bilag sammenfattes betragtningerne i relation til risikovurderingen.

Metan og kuldioxid

I lossepladser, der har modtaget organisk affald, vil den mikrobiologiske omsætning af organisk kulstof til metan og kuldioxid (eller på almindelig dansk forrådnelsesprocesserne i affaldet) være den vigtigste årsag til produktionen af lossepladsgas og til den flux af gas, som vil ske ud af fylden af såvel gassens hovedkomponenter som de sporstoffer, der vil findes i gassen. Sporstofferne vil dannes både på grund af mikrobiologiske processer og fysisk-kemiske processer.

I dette bilag vil forholdene omkring de metan- og kuldioxidproducerende processer blive beskrevet, medens indholdet og produktionen af sporgasser ikke vil blive behandlet yderligere. For informationer om sporgasser i lossepladsgas henvises bl.a. til Christensen et al 1996 /1/.

2 Fysisk-kemisk karakteristika af lossepladsgas

Hovedkomponenter

Lossepladser, hvor der er deponeret bionedbrydeligt affald, vil producere lossepladsgas i flere årtier efter, at deponeringen er ophørt. Som det fremgår af kapitel 3.1 i dette bilag, vil lossepladsgassens hovedkomponenter metan (CH₄) og kuldioxid (CO₂) ofte tilsammen udgøre mere ned 95 % af gasvolumenet med koncentrationer af metan på omkring 55 % v/v CH₄ og kuldioxid på ca. 45 % v/v CO₂. De øvrige komponenter i lossepladsgassen udgør typisk mindre end 1 % v/v. Under visse forhold kan andre stoffer også forekomme i høje koncentrationer, f.eks. brint (H₂), kvælstof (N₂) og svovlbrinte (H₂S).

Lugt

Både metan og kuldioxid er klare lugtfrie gasser, som derfor ikke umiddelbart kan detekteres af de menneskelige sanser. Den karakteristiske lugt af lossepladsgas stammer fra sporgasser som f.eks. flygtige fede syre og svovlholdige forbindelser. Mercaptaner er en gruppe af svovlholdige organiske stoffer, der specielt ved yngre lossepladser kan give anledning til kraftige lugtproblemer, hvor det er nødvendigt at fortynde stofferne op til 1 million (10⁶) gange for at komme under lugtgrænsen /1/.

Densitet

Kuldioxid, der er tungere end luft, har en relativ densitet i forhold til atmosfærisk luft på 1,53, medens metan, der er lettere end luft, har en relativ densitet i forhold til atmosfærisk luft på 0,55. Teoretisk set er lossepladsgas derfor lettere end atmosfærisk luft ved metankoncentrationer over 54 % v/v, og tungere end luft ved metankoncentrationer under 54 % v/v. Da lossepladsgas ofte har et højt vandindhold, er frisk lossepladsgas typisk tungere end luft.

Lossepladsgas, der har migreret gennem jorden, vil oftest have ændret sammensætning, bl.a. vil forholdet mellem metan og kuldioxid være ændret, ligesom vandindholdet vil være reduceret.

I tabel 2.1 er opstillet en række typiske værdier for de fysisk-kemiske egenskaber for hovedkomponenterne i losseplads og atmosfærisk luft.

Tabel 2.1
Typiske værdier for hovedkomponenterne i lossepladsgas og atmosfærisk luft. Værdierne gælder under standardforhold, dvs. 1 atm. tryk (= 1013 hPa), og 0°C (=273,15 Kelvin)

Enheder

I litteraturen anvendes ofte forskellige enheder for f.eks. tryk og koncentrationen jf. box 1.

Box 1
Ofte benyttede enheder for tryk og koncentration

2.1 Brandbare gasblandinger

På grund af lossepladsens indhold af metan og andre brandbare gasser, vil lossepladsgas oftest være en brandbar gas. Antændelsen af brandbare metanblandinger vil i det åbne rum bevirke hurtig forbrænding af gasblandingen. I et lukket rum, hvor produkterne af forbrændingen ikke kan undslippe, vil forbrændingen på grund af den varmeudvikling, der sker ved branden, virke som en eksplosionsbrand. Oftest vil en sådan eksplosionsbrand kun blive omtalt som en gaseksplosion.

Som det fremgår af afsnit 3.1, vil lossepladsgassen være anaerob og indeholde væsentlige koncentrationer af metan under det meste af affaldscellen/lossepladsens livscyklus, også selvom der efter fase IV sker indtrængning af atmosfærisk luft i stigende mængder. Når atmosfærisk luft trænger ned i de øvre fyldlag, vil der opstår en blanding af metan og ilt i poreluften. Det er dog ekstremt sjældent, at man kan måle signifikante koncentrationer af både metan og ilt i poreluften. Dette skyldes, at metanoxiderende bakterier omsætter metan og ilt til kuldioxid efter ligningen vist i box 2. Reaktionen foregår normalt meget hurtigt og helt til ende, det vil sige til enten ilt eller metan er opbrugt.

Box 2 
Metanoxidation

Da lossepladsgas, der indeholder metan, er helt iltfri, er det nødvendigt, at der sker en opblanding med atmosfærisk luft for, at der kan opstå brandbare gasblandinger. I figur 2.1 er indtegnet grænserne for, hvornår blandinger af metan i luft er brandbare (det trekantede område). Under normale trykforhold (1 atm) er metan brandbar i koncentrationer mellem 5,3 % og 14,0 % v/v CH₄. Grænserne for, hvornår blandingerne af metan er brandbar, øges en smule til mellem 5,0 og 15,0 % v/v CH₄, hvis sammenblandingen sker i et mindre lukket rum, som f.eks. hulrum i en bygning. Nedre eksplosionsgrænse (5,0 % v/v) kaldes LEL (Lower Explosion Limit) og øvre eksplosionsgrænse (15,0 % v/v) kaldes UEL (Upper Explosion Limit). I gasblandinger med høje koncentrationer af inerte gasser f.eks. N₂ og CO₂ vil spændet mellem LEL og UEL mindskes, jf. figur 2.1 (punkt 1). Antændelses- og eksplosionsgrænserne for lossepladsgas er ofte mere komplekse end vist i figur 2.1, idet lossepladsgas indeholder en lang række forskellige stoffer i varierende koncentrationer.

Se her!

Figur 2.1 
Forhold mellem gassammensætning og brandbarhed i en gasblanding af metan, nitrogen og atmosfærisk luft /1/.

For at en gasblanding skal være brandbar/eksplosiv, kræver det, at iltkoncentrationerne i gasblandingen er større en ca. 13 % v/v (punkt 1). Gasblandinger, der indeholder mindre end ca. 13 % v/v ilt, kan ikke antændes. Blandingerne kan dog muligvis blive brandbare, hvis der sker en yderligere opblanding med atmosfærisk luft, afhængig af metankoncentrationerne i blandingen. I figur 2.1 er indtegnet en ret linie mellem punkt 1 og punkt 2. Gasblandinger, hvis sammensætning ligger til højre for denne linie, kan ikke antændes, men de vil kunne danne brandbare blandinger ved en yderligere opblanding med atmosfærisk luft. Gasblandinger, der ligger til venstre for linien mellem punkterne 1 og 2, har så lave gaskoncentrationer, at de ikke vil kunne antændes, og de vil ikke kunne danne brandbare blandinger ved en yderligere opblanding med atmosfærisk luft.

For gasblandinger uden ilt skal koncentrationen af metan være større end ca. 14 v/v. % (punkt 2) for, at der kan opstå brandbare gasblandinger ved opblandingen med atmosfærisk luft. Opsivende lossepladsgas/poreluft vil derfor ikke kunne danne brandbare gasblandinger ved opblanding i atmosfærisk luft, hvis metankoncentrationen i poreluften er lavere end 14 % v/v (punkt 2). Specielt i forbindelse med ældre lossepladser og ved gasmigration fra nyere lossepladser er dette et vigtigt forhold at inddrage i risikovurderingen.

Da lossepladsgas er iltfri, vil iltindholdet i en gasblanding af atmosfærisk luft og lossepladsgas være afhængig af, hvor stor en andel den atmosfæriske luft udgør af gasblandingen, og dermed også af hvor stor en del af gasblandingen, som lossepladsgassen udgør. Iltindholdet i gasblandingen er derfor direkte proportional med blandingsforholdet mellem lossepladsgas og atmosfærisk luft. I figur 2.2 er derfor både iltkoncentrationen, og "den andel som lossepladsgassen udgør af gasblandingen" afbildet på Y-aksen, hvilket ikke umiddelbart ændrer figurens udseende. Årsagen til, at figur 2.2 ser anderledes ud, er, at X-aksen (metankoncentrationen) er forlænget fra 20 til 60 % v/v.

I figur 2.2 er desuden indtegnet isolinier for gasblandinger mellem atmosfærisk luft og lossepladsgas med forskellige gaskoncentrationer (15 %, 30 %, 45 % og 60 % v/v). Iso-linierne viser det fortyndingsforløb, som lossepladsgassen gennemgår ved fortynding med atmosfærisk luft. På figur 2.2 er det således muligt at aflæse metan- og iltkoncentrationerne i en gasblanding med et kendt blandingsforhold, og en kendt metankoncentration i lossepladsgassen.

Se her!

Figur 2.2
Forholdet mellem lossepladsgassens andel af gasblandingen og brandbarheden af gasblandingen

Af figur 2.2 kan det ses, at en blanding af atmosfærisk luft og lossepladsgas med et indhold af 60 % v/v metan vil danne brandbare gasblandinger, når lossepladsgas udgør mellem ca. 8 og ca. 19 % af gasblandingen, medens lossepladsgas med et indhold af metan på 30 % v/v danner brandbare gasblandinger med atmosfærisk luft, hvis lossepladsgassen udgør mellem ca. 18 og ca. 32 % af gasblandingen.

2.2 Kuldioxid

Foruden risikoen for antændelse som beskrevet i forrige afsnit vil lossepladsgas i høje koncentrationer kunne udgøre en risiko for mennesker på grund af gassens høje indhold af kuldioxid og lave iltindhold.

Kuldioxid er en kvælende gas, der i høje koncentrationer kan være livstruende og i lavere koncentrationer kan give utilpashed og f.eks. synsforstyrrelser. Ved indånding af kuldioxid vil virkningen på mennesker være en jævn overgang mellem en simpel tilpasningsproces til toksiske reaktioner, som vil afhænge af det enkelte individ, og hvor længe påvirkningen varer. I tabel 2.2 er listet typiske påvirkninger ved forskellige koncentrationer af kuldioxid.

Tabel 2.2
Koncentrationsgrænser for kuldioxid

Koncentrationen af kuldioxid i ren luft er ca. 0,03 % v/v og i byluft 0,06 % v/v. I lukkede rum med mange mennesker som f.eks. biografer er der målt op til 0,25 % kuldioxid /30/. Lossepladsgas har typisk et indhold af kuldioxid på mellem 5 og 40 % v/v.

2.3 Betydning af gaskoncentrationer i bygning

Beregninger af forbrændingsprodukter og forbrændingstemperaturer viser, at der selv ved store luftoverskud vil kunne blive så varmt i et rum, at det kan være livstruende for mennesker. Beregningen viser, at hvis 10 % af et rum er fyldt med gas ved nedre eksplosionsgrænse, vil en forbrænding medføre en gennemsnitstemperatur i rummet på ca. 143 ° C, medens der lokalt kan være væsentlig højere temperatur. I beregningen er der ikke taget hensyn til varmetab fra forbrændingsprodukterne til bygningen. Ved ulykken i Skellingsted (jf. bilag 5) var dødsårsagen netop forbrændinger, og undersøgelser af brandstedet tyder på, at rummet kun har været delvist fyldt med en brandbar blanding, idet der primært er sod langs panelerne.

Til sammenligning kan det anføres , at 120 ° C vil kunne tolereres i ca. 15 minutter, 140 ° C vil kunne tolereres i ca. 5 minutter /9/. 150 ° C vil ikke være dødelig ved kortvarig påvirkning, men 126 ° C og 150 ° C vil give besvær med vejrtrækning gennem næsen hhv. munden. På denne baggrund kan det ikke udelukkes, at der kan forekomme dødsfald i rum, hvor kun ca. 10 % af rummet er fyldt med lossepladsgas, som antændes ved LEL.

Fyldes ca. 30 % af et rum med lossepladsgas, vil der kunne forekomme kvælning pga. fortrængning af luftens ilt (iltkoncentration under 15 vol-%). Selvom der ikke er taget hensyn til samspillet med CO₂ og iltoptagelse, vurderes det ikke at være sandsynligt, at der ophobes så store gaskoncentrationer i et rum, medmindre selv naturlig ventilation er udelukket.

Mht. gener vurderes det ud fra foregående afsnit, at 0,5-1 % kuldioxid i rummet vil kunne give anledning til gener. Dette svarer til, at 1-2 % af rummet er fyldt med lossepladsgas. Denne vurdering er baseret på koncentrationen af kuldioxid. Det har ikke været muligt at finde oplysninger om gener pga. metan, og der er derfor heller ikke taget hensyn til en evt. samvirkning imellem gener pga. metan og kuldioxid.

3 Gasproduktion

3.1 Metanproduktion

Hovedparten af affaldet vil hurtigt efter deponeringen blive anaerobt som følge af de mikrobiologiske processer, der nedbryder affaldet. Ved anaerobe forhold vil de mikrobiologiske processer oftest resultere i, at det faste organiske kulstof vil blive omdannet til kuldioxid (CO₂) og metan (CH₄). Omdannelsen af det organisk kulstof i affaldet til metan er dog en kompleks proces, der omfatter flere forskellige omdannelsesprocesser af det organiske materiale.

De mikroorganismer, der producerer metan, kan kun omdanne meget simple organiske stoffer som f.eks. eddikesyre og metanol (acetrophile bakterier), eller ved omdannelse af brint (H₂) og kuldioxid (hydrogenophile bakterier) jf. box 3. Det er derfor nødvendigt, at andre grupper af mikroorganismer først omdanner de mere komplekse stoffer, som affaldet består af, til de simple organiske stoffer eller brint, for at det er muligt, at omdanne det organiske kulstof til metan. For en detaljeret beskrivelse af kulstofomsætningen henvises til Christensen et al. 1996 /1/.

Box 3
Eksempler på kemiske reaktioner

De mikrobielle processers indflydelse på lossepladsgassens sammensætning er vist i figur 2.1 for en homogen celle i en losseplads. Nedbrydningsprocesserne i affaldet, fra det er deponeret, til det til slut er stabiliseret, kan idealiseret set opdeles i 8 faser /1/. Hver fase har sin karakteristiske gassammensætning. Længden af faserne i figur 2.1 afspejler ikke varigheden af de enkelt faser. De første faser er forholdsvis kortvarige (dage, uger og evt. måneder), medens de sidste faser har en længere tidshorisont (år eller årtier).

Fase I

Den aerobe fase

En kort aerob fase, hvor ilten i poreluften opbruges ved omsætning af letnedbrydelige organiske stoffer under dannelse af kuldioxid. Den aerobe fase er normalt forholdsvis kort (dage/uger).

Fase II

Den syreproducerende fase

Fermative og syreproducerende mikroorganismer producerer flygtige fede syrer, kuldioxid og brint under anaerobe forhold. Produktionen af kuldioxid og brint vil fortrænge kvælstof (N₂) fra poreluften. Den syreproducerende fase er oftest af kort varighed (uger/måneder). Under særlig forhold, hvor pH-værdien i affaldet er lav, vil denne fase have en længere varighed, idet de metanproducerende bakterier hæmmes ved lave pH-værdier.

Fase III

Indledende metanogene fase

I den anden anaerobe fase begynder de metanogene bakterier at vokse og producere metan, og koncentrationerne af kuldioxid og brint falder. Denne fase er oftest forholdsvis kortvarig ligesom de to første faser.

Fase IV

Den stabile metanogene fase

Den stabile metanogene fase er karakteriseret ved koncentrationer af metan på 55 ± 5 % v/v og koncentrationerne af kuldioxid på 45 ± 5 % v/v samt lave koncentrationer af brint. Fasen er normalt forholdsvis lang (år/årtier).

Fase V

Luft indtrængningsfase

Atmosfærisk luft begynder at trænge ned i det øvre fyldlag, hvorved metanproduktionen reduceres. Den lavere gasproduktion fører til, at udvaskningen af kuldioxid får en relativt større betydning. Udvaskningen/opløsningen af kuldioxid bevirker, at koncentrationerne af metan i poreluften bliver højere. Fasen er normalt forholdsvis lang (år/årtier).

Fase VI

Metanoxidationsfase

Den metan, der produceres i den centrale del af affaldet, oxideres til kuldioxid, når den migrerer ud igennem de yderste affaldslag. Kvælstof er nu til stede i signifikante koncentrationer i poreluften. Fasen er normalt forholdsvis lang (år/årtier).

Fase VII

Kuldioxidfase

Metanproduktionen er nu negligibel, og indtrængen af atmosfærisk luft skaber et semi-aerobt miljø, hvor det organiske kulstof oxideres til kuldioxid, ligesom reducerede uorganiske forbindelser oxideres. Fasen er normalt lang (årtier).

Fase VIII

Jordluffaset

Omsætningsraterne i fylden er nu lige så lave som dem, der ses i jordlag med biologisk aktivitet, og lossepladsgassen ligner poreluft i jorden.

Figur 3.1
Idealiseret fremstilling af udviklingen i gassammensætningen i en affaldscelle opdelt i 8 faser /1/.

De i figur 3.2 tegnede udviklinger i gaskoncentrationen gælder for en idealiseret homogen affaldscelle. I virkelige affaldsceller vil forskellige dele af affaldet kunne være i forskellige faser, og gassammensætningen kan derfor være et miks af forskellige faser. Da cellerne i en losseplads oftest fyldes op over en længere periode (måneder/år), vil de første faser (I-III) ofte være svære at identificere, fordi de forskellige dele af cellen vil være i forskellige faser. De senere faser er så lange, at forskellen i deponeringstidspunktet får mindre betydning, men den fysiske udformning af lossepladsen, affaldets sammensætning, samt driften af lossepladsen vil bevirke, at forskellige dele af affaldet vil være i forskellige faser.

Idriftværende  lossepladser

Gassammensætningen i de idriftværende affaldsdeponeringsanlæg vil typisk
være som i fase IV, med metankoncentrationer omkring 55 % v/v CH₄ og kuldioxidkoncentrationer på ca. 45 % v/v CO₂. Typisk vil CH₄/CO₂-forholdet ligge på mellem 1,2 og 1,5. På grund af gasproduktionens størrelse og den kompaktering, der har foregået af affaldet, vil der oftest være et væsentligt overtryk i poreluften i forhold til atmosfæretrykket, i størrelsesordenen 10 - 300 Pa. Den biologiske omsætning vil bevirke, at der sker en opvarmning af fylden, hvilket tydeligt vil kunne observeres f.eks. i forbindelse med borearbejde.

Lukkede lossepladser

I de ældre lukkede lossepladser (der tidligere blev kaldt affaldsdepoter), hvor opfyldningen oftest er sket før midten af 1970'erne, vil gassammensætningen typisk være som i de sidste faser (V-VII). I den centrale del af lossepladsen og/eller i de dybere liggende fyldlag vil affaldet være metanproducerende, medens de øverste fyldlag er aerobe eller semi-aerobe på grund af indtrængende atmosfærisk luft, der blandes med opsivende lossepladsgas. I de øvre fyldlag vil koncentrationen af metan derfor være lav, eller der vil være helt metanfrit, og kuldioxidkoncentrationer vil oftest være høje (5-30 % v/v CO₂). I fase V vil der i den centrale del af fylden herske anaerobe forhold med høje metan koncentrationer (30-70 % v/v CH₄) og moderate kuldioxid koncentrationer (20-30 % v/v CO₂), oftest med et CH₄/CO₂-forhold på mere end 2. I fase VI vil metankoncentrationerne i den centrale del af fylden være lavere, ca. 5 - 40 % v/v CH₄. Forholdet mellem CH₄ og CO₂ vil kunne variere en del, idet der vil foregå udvaskning af den kuldioxid, der er dannet under omsætningen af det organiske materiale i fylden, samtidigt med at der i yderkanten af den anaerobe zone bliver dannet kuldioxid ved oxidation af metan. I fase VII vil der kun sporadisk kunne måles metankoncentrationer i fylden, selvom der i hovedparten af fylden vil kunne måles anaerobe forhold.

På grund af den forholdsvis ringe gasproduktion, der foregår i de ældre lukkede lossepladser, vil der sjældent kunne måles noget signifikant overtryk i poreluften, ligesom der sjældent vil kunne observeres nogen opvarmning af fylden.

3.1.1 Faktorer, der influerer på gasproduktionen

De mange forskellige typer affald, der deponeres på lossepladsen, variationen i det organiske stofs nedbrydelighed og affaldscellens inhomogenitet, giver lossepladsen et meget varierende og uensartet men også ineffektivt økosystem. De gasproducerende processer, der foregår ved nedbrydningen af et givet organisk materiale, vil være afhængig af det lokale miljø, som nedbrydningen foregår under, og dermed af en række ikke-biologiske faktorer som ilt og brint koncentrationer, pH, alkalinitet, næringsstoffer, inhibitorer, temperatur og vandindhold. Disse faktorers indflydelse på gasproduktionen vil blive kort beskrevet i dette afsnit.

Ilt

Iltfrie forhold er essentielt for, at de anaerobe bakterier kan vokse og omdanne det faste organiske materiale til metan og kuldioxid. Specielt er de metanogene bakterier strikt anaerobe og kræver meget lave redoxpotentialer (under -330 mV) /1/. Hvis atmosfærisk luft og dermed ilt trænger ned i lossepladsen, vil metanproduktionen øjeblikkeligt ophøre i de dele af fylden, der bliver aerobe. Metanproduktionen vil dog hurtigt blive genoptaget, når der igen indtræder anaerobe forhold i fylden.

Vandindhold

I lighed med andre forrådnelsesprocesser har vandindholdet stor betydning for gasproduktionen. Således er et lavt vandindhold ofte en begrænsende faktor for gasproduktionen, specielt i de ældre fyld- og lossepladser. Da gaskoncentrationerne oftest måles i poreluften, er det en udbredt misforståelse, at gasproduktionen også udelukkende foregår i den umættede zone. Specielt i de ældre lossepladser er det dog ofte tydeligt, at den største mikrobielle aktivitet og dermed gasproduktion foregår i den vandmættede del af fylden og i fylden lige over grundvandsspejlet, hvor de kapillære kræfter bevirker, at fylden har et højere vandindhold. Det høje vandindhold har flere gavnlige effekter på gasproduktionen, bl.a. ved at sikre en effektiv udveksling af substrat, næringsstoffer, buffere og mikroorganismer mellem de lokale miljøer i fylden. Vandet vil ligeledes kunne fortynde eventuelle inhibitorer. Specielt i de ældre fyld- og lossepladser vil et højt vandindhold desuden være en effektiv hindring mod indtrængning af ilt, hvorved det anaerobe miljø kan opretholdes.

Brint

Brint (hydrogen) produceres både af de fermative bakterier og de syreproducerende bakterier. Ved lave brintkoncentrationer (brinttryk) vil der dannes brint, kuldioxid og eddikesyre under nedbrydningen af det organiske stof, men ved høje brintkoncentrationer dannes ethanol, butylsyre og propionsyre i stedet for eddikesyren. Disse stoffer kan nedbrydes yderligere, men ved høje brintkoncentrationer opkoncentreres stofferne, hvilket kan bevirke, at der sker en akkumulering af organiske syrer og en sænkning af pH.

pH og alkalinitet

Produktionen af metan sker mest effektivt i pH-intervallet fra 6 til 8, og de metanproducerende bakterier er mere pH følsomme end mange af de øvrige bakteriegrupper. Det metanproducerende økosystem er et følsomt system, hvor et afbalanceret forhold mellem de forskellige grupper af bakterier er nødvendigt for en god metanproduktion. Hvis systemet stresses, vil der som beskrevet ovenfor ske en opkoncentrering af organiske syrer og en reduktion i pH. Dette bevirker, at metanproduktionen falder, hvorved pH sænkes yderligere. Slutteligt vil metanproduktionen eventuelt stoppe helt.

Sulfat

Laboratorieforsøg har vist, at metanproduktionen falder drastisk, hvis der er høje koncentrationer af sulfat i fylden. Dette skyldes ikke, at sulfat har en toxisk effekt på de metanproducerende bakterier, men en simpel substratkonkurrence mellem de metanproducerende bakterier og de sulfatreducerende bakterier. De sulfatreducerende bakterier og de metanproducerende bakterier er to grupper af bakterier, der begge omsætter eddikesyre og brint, og da de sulfatreducerende processer energimæssig set er bedre, favoriseres de sulfatreducerende bakterier. De sulfatreducerende bakterier er ydermere mere robuste end de metan producerende bakterier, idet de bl.a. kan "arbejde" inden for et pH-interval fra mindre end 5 til 9.

Næringsstoffer

Som andre økosystemer har det anaerobe økosystem udover substrat også brug for næringsstoffer som kvælstof og fosfor og mikronæringsstoffer som calcium, magnesium, kobber, kobolt, molybdæn og selen. Både næringsstofferne og mikronæringsstofferne er normalt tilstede i fylden i tilstrækkelige mængder, hvorfor mangel på næringsstoffer sjældent er den begrænsende faktor for gasproduktionen i en losseplads med blandet affaldssammensætning.

Inhibitorer

Metanproduktionen er forholdsvis sensitivt overfor inhibitorer. De vigtigste er allerede nævnt, ilt, brint, pH og sulfat, men metankoncentrationen kan også hæmmes af høje koncentrationer af makro-ioner som natrium, kalium, calsium og magnesium eller af specifikke organiske stoffer. Koncentrationerne af makro-ioner eller specifikke organiske stoffer er dog yderst sjældent så høje i lossepladserne, at der kan observeres en hæmning af metanproduktionen.

Temperatur

Som andre mikrobielle processer er metanproduktionen påvirket af temperaturen. I laboratorieforsøg er det vist, at metanproduktionsraten stiger drastisk (op til 100 gange), når temperaturen hæves fra 20 til 40 °C /1/. De anaerobe processer producerer mindre varme end de aerobe processer.

3.2 Gasproduktionsrater

Som nævnt i foregående afsnit vil der være en række faktorer, som har indflydelse på gasproduktionen. Disse faktorer har ikke bare indflydelse på gassens kvalitet, men i høj grad også på kvantiteten af gassen, eller med andre ord på mængden af gas, der produceres. Kendskabet til gasproduktionsraterne og variationen over tid er et meget vigtigt element i risikovurderingen af lossepladsgas. I litteraturen er der meget få data om den totale gasproduktion og endnu færre data om gasproduktionens variation over tiden. Dette skyldes bl.a., at det praktisk talt er umuligt at måle de totale gasproduktionsrater fra en hel losseplads eller en lossepladscelle, såvel ved et enkelt givent tidspunkt eller over en længere periode. Til bestemmelse af gasproduktionen er det derfor nødvendigt at basere sine data på målingerne foretaget ved småskala forsøg i laboratoriet, ved feltobservationer som f.eks. ventilationstest eller ved teoretiske modelberegninger.

Totale gasproduktion

Affaldets indhold af bionedbrydeligt materiale har naturligvis indflydelse på den totale mængde gas, der kan produceres pr. tons eller m³ affald. Det er specielt affaldets indhold af let nedbrydelige stoffer, som proteiner, fedt og kulhydrater herunder cellulose, der har betydning for gasproduktionen, medens svært nedbrydelige stoffer som lignin og plastik, kun giver et ringe bidrag til gasproduktionen. Nedbrydningen af cellulose til metan og kuldioxid giver ca. 800 m³ gas pr ton cellulose ved total nedbrydning /4/. Nedbrydningen af affald giver dog ringere gasproduktion, dels fordi der ikke sker en total nedbrydning af affaldet, dels fordi affaldet indeholder inerte stoffer, der ikke nedbrydes. Blandt andet i /1/ og /2/ er der sammenstillet nogle af de data, der findes i litteraturen om størrelser af gasproduktionen for forskellige affaldssammensætninger, jf. tabel 3.1. I Miljøstyrelsens vejledning nr.7, 1998 er der nævnt produktionsrater for danske lossepladser på mellem 180 og 210 Nm³/t affald.

Tabel 3.1
Totale gasproduktion i forskellige affaldstyper. Metanproduktionen vil typisk udgøre mellem 50 og 60% af den totale gasproduktion

I nogle dele af litteraturen f.eks. /4/ gives produktionen i g CH₄ pr. kg tørt affald. Da produktionen af metan typisk vil udgøre mellem 50 og 60 % af den totale anaerobe gasproduktion, kan gasproduktionen angivet i "g CH₄" omregnes til "Nm³ lossepladsgas" ved at dividere gasproduktionen (angivet i g CH₄) med densiteten af metan (720 g/m³) og med metankoncentrationen (55 %).

Gasproduktionsrater

At forudsige gasproduktionsraten over tiden er endnu sværere end at bestemme den totale gasproduktion. For de fleste lossepladser vil den overordnede gasproduktion dog følge det samme mønster. I de første år efter affaldet er deponeret, vil gasproduktionen stige. Nogle år efter deponeringen er afsluttet, vil gasproduktionen toppe, hvorefter gasproduktionsraten vil være faldende.

I litteraturen findes en række modeller til beskrivelse af gasproduktionen. I de fleste modeller beskrives gasproduktionsraten efter en 1. ordens eksponentiel funktion:

Blandt andet i Miljøstyrelsens vejledning nr. 7, 1998 /5/ foreslås gasproduktionsraten beskrevet efter en 1. ordens eksponentiel funktion.

(3.2)         G_t = P_totk e^-kt,

hvor:       G_t er gasproduktionsraten til tiden t (Nm³/tons affald pr. år)

Som nævnt er den totale gasproduktion P_tot hovedsageligt afhængig af affaldsmængden og affaldets sammensætning/bionedbrydelighed, medens halveringstiden (t_œ) vil være afhængig af den lange række af faktorer, der er nævnt i forrige afsnit. En af de vigtigste faktorer er affaldets fugtighed. I CIRIA 152 /2/ er der foreslået de i tabel 3.2 givne halveringstider.

Tabel 3.2
Halveringstider for dagrenovation som funktion af vandindhold og nedbrydelighed /2/

Beskrivelsen af gasproduktionsraterne efter en 1. ordens eksponentiel funktion er speciel velegnet for de ældre lossepladser, hvor det er mere end 10 -15 år siden affaldsdeponeringen ophørte. Ligningen (3.2) tager udgangspunkt i, at gasproduktionen har sit maksimum til tiden t = 0, dvs. deponeringstidspunktet. Dette er imidlertid ikke helt korrekt, idet gasproduktionen først topper nogle år efter, at deponeringen er foretaget. For nyere lossepladser eller lossepladser, der stadig er i drift, er det derfor nødvendigt, at opdele beskrivelsen af gasproduktionsraterne i to trin, ét der beskriver gasproduktionen frem til tidspunktet med maksimal gasproduktion, og ét der beskriver den efterfølgende aftagende gasproduktion. I Christensen et al. 1996 /1/ er der beskrevet en række modeller, der kan beskrive denne to trins deling af gasproduktionsraterne. Hovedparten af modellerne beskriver den sidste del som en 1. ordens eksponentiel funktion, der er lineært forskudt til det tidspunkt, hvor der er maksimal gasproduktion (t = t_e). Den første del frem til den maksimale gasproduktion beskrives simplest ved en lineær stigning i gasproduktionen eller en 1. ordens eksponentiel funktion. I /1/ beskrives også en model, hvor begge faser beskrives i ligning (3.3).

Figur 3.2
Udviklingen i gasproduktionen efter henholdsvis en 1. ordens og 2. ordens eksponentiel funktion. efter ligning (3.2) og (3.3), hvor der ved ligning (3.2) er anvendt en total gasproduktion på 200 Nm³/tons og en halveringstid på 10 år

Ved beskrivelsen af gasproduktionen under selve deponeringsperioden er det også nødvendigt at tage højde for, at deponeringen ikke sker på én gang men over en længere periode, og at mængden af affald er stigende under hele deponeringsperioden.

BOD₅/COD

To af de parametre, der ofte indgår i et kontrolprogram for perkolatet fra lossepladser, er det biologiske iltforbrug (BI₅ eller BOD) og det kemiske iltforbrug (COD). Det biologiske iltforbrug er et udtryk for indholdet af bionedbrydelige stoffer i perkolatet, medens det kemiske iltforbrug er et udtryk for den totale omsætning af organisk materiale, både de let nedbrydelige og de svært nedbrydelige stoffer, samt af de herskende redoxforhold. Forholdet mellem BOD og COD giver derfor et udtryk for hvor stor en del af det organiske stof, der er let omsætteligt, og dermed hvor stort et potentiale der er for gasproduktion.

I lossepladsens første faser (fase I- IV) vil indholdet af let nedbrydelige stoffer være højt, og BOD/COD forholdet vil ofte være større end 0,4. Det høje indhold af letnedbrydelige stoffer giver mulighed for en høj metanproduktion. Dette kræver dog, at lossepladsen er ude af den syreproducerende fase (fase II) og at pH værdierne er stabiliseret (pH>6,5). Perkolatet fra en losseplads i fase IV (den stabile metanogene fase) er således ofte kendetegnet ved højt BOD/COD forhold (> 0,4) og neutrale pH-værdier (>6,5).

Efterhånden vil indholdet af let nedbrydelige stoffer falde, hvorfor BOD/COD forholdet ligeledes falder. Metanproduktionen vil ligeledes falde og lossepladsen vil overgå til faserne V (luft indtrængningsfasen) og fase VI (metanoxidationsfasen). Perkolatet fra en losseplads i fase V eller IV er således ofte kendetegnet ved lavt BOD/COD forhold (< 0,1), og i det hele taget lave indhold af organiske stoffer. Perkolatets pH-værdier vil i disse faser normalt være forholdsvist konstant, omkring pH = 7,5.

3.2.1 Variationer i gasproduktionen

Som det er omtalt tidligere, vil produktionen af metan afhængig af en række faktorer, og metanproduktionen vil derfor ikke kun variere over tiden, men der vil også være store variationer i gasproduktionen i fylden inden for den samme affaldscelle. De gasproduktionsrater, der beregnes ved de teoretiske modeller, skal derfor betragtes som gennemsnitsrater, der vil dække over store variationer. Specielt i de ældre lossepladser vil forskellen i gasproduktionen i de forskellige dele af fylden være tydelig. I store dele af pladsen vil gasproduktionen være meget ringe og ofte negligibel, medens gasproduktionen i den centrale del af fylden vil være væsentlig over den beregnede gennemsnitlige gasproduktion.

3.3 Vurdering af gasproduktionen

En samlet vurdering af, hvorvidt lossepladsen producerer gas med skadelige/farlige koncentrationer, bør foretages ud fra en samlet vurdering af den gasproduktionsrate og de gaskoncentrationer, gasproduktionen resulterer i. I det følgende er vurderingen af gasproduktionen foretaget udfra de 8 faser, som er defineret i afsnit 3.1.

Fase I til III er korte faser (dage-måneder), som ofte vil være svære at identificere, hvorfor gasproduktionen i disse faser ikke vil blive vurderet.

Fase IV Den stabile metanogene fase, er kendetegnet ved høje gaskoncentrationer og høje gasproduktionsrater, som dog er faldende sidst i fasen. I fase IV vurderes det, at skadelige/farlige koncentrationer altid forekommer.

Fase V Luft indtrængningsfasen, er kendetegnet ved høje koncentrationer af lossepladsgas, og forholdsvis lav gasproduktion. I fase V vurderes det, at skadelige/farlige koncentrationer næsten altid forekommer.

Fase VI Metanoxidationsfasen. I denne fase er koncentrationen af lossepladsgas faldende, der vil forekomme områder i lossepladsen, hvor der sjældent eller aldrig forekommer metan, og andre områder af lossepladsen hvor der stadig er høje koncentrationer af lossepladsgas. I fase VI vurderes det, at skadelige/farlige koncentrationer forekommer med mindre sandsynlighed end i de to foregående faser. Det stadig er muligt, at der forekommer skadelige koncentrationer af lossepladsgas.

I lossepladser, hvor områderne med høje koncentrationer af losseplads kun forekommer i de dybere liggende fyldlag og/eller, hvor områderne kun har et meget begrænset omfang (lossepladser der er i slutningen af fase VI), vurderes det, at der kun sjældent kan forekomme skadelige koncentrationer af lossepladsgas.

Fase VII Kuldioxidfase. Her er omfanget af gasproduktionen yderst begrænset, og begrænser sig til en lille del af lossepladsen. I den første del af fasen kan der stadig forekomme metankoncentrationer i fylden, men metankoncentrationerne er forholdsvis lave. Fase VII vurderes kun i yderst sjældne tilfælde at kunne give anledning til skadelige koncentrationer af lossepladsgas.

Fase VII Jordluftfase, I denne fase er metanproduktionen ophørt. Denne fase vurderes derfor ikke at kunne give anledning til skadelige koncentrationer af lossepladsgas.

3.3.1 Lossepladsens størrelse

I en samlet vurdering af gasproduktionen er det også nødvendigt at inddrage lossepladsens størrelse, idet gasproduktionsraterne angives pr. tons affald.

Ved risikovurderingen af lossepladsgas vil det ofte kun være en lille del af den gas, der produceres i lossepladsen, der reelt er årsag til en konkret risiko. I det omfang at den mængde gas, der dannes i lossepladsen (Q_dannes), er væsentligt større end den gasmængde, der skal til for at give et skabe et uheldsforløb (Q_uheld), vil lossepladsens størrelse være uden betydning.

Den mængde af gas, der er nødvendig for at et uheld f.eks. en gaseksplosion skal ske, er forholdsvis beskeden. For uheldsscenarier, hvor uheldet sker i bygninger eller bygværker på selve lossepladsen, vil mængden af gas, der skal til for at skabe uheldet, (Q_uheld) være væsentligt mindre end den mængde poreluft, der er i fylden. Såfremt der sker gasproduktion i fylden under en bygning/et bygværk, vil størrelsen af lossepladsen derfor i praksis være uden betydning for risikoen for et uheld.

For uhelds scenarier, hvor uheldet sker i bygninger eller bygværker, der ligger uden for selve lossepladsen, vil det være nødvendigt, at der sker en horisontal gasmigration fra lossepladsen og ud til bygningen/bygværket. For at gasmigrationen skal kunne bevirke, at der sker et uheld, skal gasmængde, der migrerer (Q_migration), være væsentlig større end den mængde gas, der skal til for at skabe uheldet, idet kun en brøkdel af den gas der migrerer vil sive ind i bygningen/bygværket. Da det kun er en del af den gas, der produceres, der vil bevirke, at der sker en gasmigration, vil:

Q_dannes >> Q_migration >> Q_uheld

Uheldsscenarier, hvor uheldsstedet ligger væk fra det gasproducerende område, vil være afhængig af, at gasmigration er tilstrækkelig stor. I praksis vil dette betyde, at risikoen for denne type uheld vil være afhængige af gasproduktionens størrelse, dvs. både gasproduktionsraten og lossepladsens størrelse.

4 Gasmigration

Gasmigration er betegnelsen for den gastransport, der sker i den umættede zone, både inden for selve lossepladsen og i den omgivende jord.

Gasmigrationen er i princippet styret af de samme forhold som f.eks. grundvandsstrømning: Der skal være en drivende kraft, og der skal være en strømningsvej. Men i modsætning til grundvand, der er stærkt påvirket af tyngdekraften, vil gassen i den umættede zone kunne bevæge sig frit i alle 3 dimensioner. Gassen vil således i princippet lige så gerne bevæge sig opad som nedad eller horisontalt, afhængigt af hvor den drivende kraft befinder sig, og hvilken strømningsvej, der er den letteste.

Figur 4.1
Illustration af gasmigration for lossepladsgas. Processerne, der styrer migrationen, er vist sammen med de faktorer, der har betydning for omfanget af gasmigrationen /1/

4.1 Migrationsmekanismer

Den drivende kraft for gasmigrationen opdeles normalt i to mekanismer, diffusiv transport, der skyldes koncentrationsforskelle, og konvektiv transport, der skyldes trykforskelle. Både konvektionen og diffusionen har indflydelse på gastransporten og det mønster, som gastransporten udviser. Ved vurdering af migrationen er det derfor nødvendigt at tage højde for både diffusion og konvektion.

4.1.1 Diffusiv transport

Diffusion skyldes molekylære kræfter, som bevirker, at stoffer vil bevæge sig fra et område med højere koncentration til et område med lavere koncentration. Den diffusive gastransport drives således af den koncentrationsgradient, der er mellem de to områder. Diffusionen vil, ud over de stofspecifikke parametre, også afhænge af jordens porøsitet og vandindhold. I Tabel 4.1 er givet diffusionskoefficienten for metan ved standard forhold (1 atm og 20 °C).

Tabel 4.1
Diffusionskoefficienten D for metan under standard forhold (20 °C og
1 atm). /2/

n er jordens porøsitet

For våd jord fås diffusionskoefficienten D_våd ved at gange diffusionskoefficienten for tør jord D_tør med (1-S):

D_våd = D_tør(1-S). Hvor S er graden af vandindhold i porene, S<1,0.

Til beregning af diffusionskoefficienten i poreluft anvendes ofte Millington's lov /3/, der giver forholdet mellem diffusionskoefficienten for en gas i luft og i et porøst medium:

For gasser er diffusionskoefficienten omvendt proportional med kvadratroden af densiteten (Graham's lov), hvorfor metan vil diffundere ca. 1,65 gange hurtigere end kuldioxid.

Den diffusive transport foregår generelt langsommere end den konvektive transport og har også en mindre mulig rækkevidde fra lossepladsen. Diffusion vil normalt kunne beskrives ved Ficks første og anden lov:

Løsning af ligningen gives ved:

Ved brug af (4.4) kan f.eks. udviklingen i gaskoncentrationen i et bestemt punkt optegnes som funktion af tiden, jf. figur 4.2, hvor gasudviklingen i et punkt er optegnet som funktion af tiden. Kurven er optegnet for et punkt i en afstand x = 3 meter, for en tør sandjord med en porøsitet på e = 0,3. Som det fremgår af figuren, vil udviklingen i gaskoncentrationen ske meget langsomt selv i et punkt, der ligger forholdsvis tæt på et gasproducerende område, hvis migrationen udelukkende skal ske ved diffusion. Således er koncentrationen først oppe på 10 % af initialkoncentrationen efter ca. en uge, på 50% efter ca. 40 dage og efter et år er koncentrationen oppe på ca. 82 % af initialkoncentrationen.

Figur 4.2
Udviklingen i gaskoncentrationen som funktion af tiden ved diffusiv gastransport. Ved beregningerne er anvendt en tør sandjord (n=0,3) og et punkt beliggende ved x = 3 m

I porøse medier, hvor porernes diameter er meget lille, vil gasmolekylerne kollidere med hinanden i porerne. I sådanne medier vil Fick's lov ikke gælde. I stedet anvendes Knudsens diffusion. For metan gælder det, at porerne skal være mindre end 500 Å ( 5 x 10^-8 m). De fleste porer, der er i ler, er meget større end 500 Å (mindre porer vil være vandfyldte), hvilket betyder, at Knudsens diffusion i de fleste tilfælde ikke har betydning.

4.1.2 Konvektiv transport

Den konvektive gastransport drives af den trykgradient, der er mellem de to områder, hvor gasflowet vil ske fra områder med højt tryk til områder med lavere tryk. Temperaturforskelle vil ligeledes kunne føre til konvektiv gasmigration. Konvektion vil udover de stofspecifikke parametre (viskositet) også afhænge af jordens/fyldens gaspermeabilitet (porøsitet og vandindhold).

Trykforskelle, der kan forårsage konvektiv transport, kan skyldes flere årsager, f.eks. gasproduktion i lossepladsen, variationer i atmosfæretrykket, fluktuering i grundvandsstanden og undertryk i bygninger. Disse forhold vil blive beskrevet nærmere i afsnit 4.2.

Konvektiv gastransport i porøse medier kan beskrives ved hjælp af Darcy's lov:

I tabel 2.1 er givet de fysiske parametre for lossepladsgassens komponenter.

4.2 Forhold der influerer på gasmigrationen

4.2.1 Permeabilitet

Den vigtigste faktor for gasmigrationen formodes at være gaspermeabiliten for de jordlag, som migrationen skal ske igennem. Gaspermeabiliteten afhænger af permeabiliteten af jord/fyldlagene og vandindholdet i jorden. I tabel 4.2 er givet nogle intervaller/værdier for gaspermeabiliteten i tørre jorder.

Tabel 4.2
Typiske værdier for permeabilitet (k) for forskellige jorder, /1/ og /5/ samt empiriske værdier fundet ved feltforsøg i Danmark /COWI/

Erfaringerne fra radonundersøgelser viser, at specielt de lerede jorder har en meget højere gaspermeabilitet end de værdier, der typisk angives i lærebøger og andre opslagsværker som f.eks. /1/. Dette skyldes sandsynligvis tilstedeværelsen af opsprækninger og højpermeable sandslirer i leren. Vandindholdet i leren vil også have stor betydning for permeabiliteten, hvor et højt vandindhold vil give en lav gaspermeabilitet, idet de mange små porer i leren let lukkes af vandet. For lerede jorder har vandindholdet desuden betydning for hvor opsprækket jorden er. Når lerjorden udtørrer, vil der opstå store sprækker i leren, der øger gaspermeabiliteten med flere dekader. Hvis vandindholdet stiger i jorden, vil sprækkerne forsvinde igen. I meget tørre perioder, vil gaspermeabiliteten i lerede jorder derfor være væsentligt forhøjet. I den umættede zone under bygninger vil moræneleren ligeledes ofte være udtørret og opsprækket, hvorfor gaspermeabiliteten under bygningerne kan være forholdsvis stor, selv i lerede jorder.

Fyld i lossepladser vil have en meget varierende permeabilitet, og der findes i litteraturen meget få referencer til gaspermeabilitet i fyld. Ventilationsforsøg i forbindelse med dimensionering af gasindvindingsanlæg har vist, at der ofte er en forholdsvis høj permeabilitet i nyere lossepladser, og ofte er den horisontale permeabilitet (på langs af affaldslagene) i samme størrelsesorden som permeabiliteten for groft sand, eller grus /1/. På grund af lagdelingen i affaldet vil den vertikale gaspermeabilitet ofte være størrelsesordner mindre.

I princippet vil permeabiliteten i fylden falde i takt med, at fylden bliver ældre, og fylden sætter sig. Ventilationsforsøg i forbindelse med dimensionering af afværgeforanstaltninger har vist, at der også i de ældre affaldsdepoter, hvor fylden er 30-40 år gammel, ofte er en forholdsvis høj permeabilitet. Dette kan bl.a. skyldes, at deponeringen dengang ikke foregik på samme måde som i dag, f.eks. blev fylden ikke kompakteret lige så effektivt, som det foregår i dag.

Forskelle i de geologiske lag bevirker, at gasmigrationen ikke sker homogent, men at den geografiske udbredelse af gasmigrationen kan variere meget. Specielt i moræneaflejringer kan der være meget stor variation i morænens indhold af ler og sand, og dermed i permeabiliteten. Gasmigrationen vil hovedsageligt ske i de lag med højest permeabilitet som illustreret i figur 4.1 og 4.8.

4.2.2 Menneskeskabte gasmigrationsveje

Der er mange potentielle gasmigrationsveje, der er menneskeskabte. De mest typiske i Danmark forekommer i forbindelse med rør og ledningsføringer i jorden. Da rør og ledningsføringerne i mange tilfælde føres frem og ind i bygninger under jorden, kan disse menneskeskabte migrationsveje skabe god mulighed for, at lossepladsgassen kan ledes hen til de omkringliggende bygninger.

For at beskytte rør og ledninger lægges disse ofte i sandet materialer med en høj permeabilitet, der gør, at gassen kan vandre i jorden langs rørføringen. Selvom rørene ikke er lagt i sand, vil det faktum, at jorden har været opgravet, bevirke, at jorden ofte har en højere permeabilitet end de omkringliggende jordlag.

Når der anvendes hule rør som kloakker og dræn, vil gassen også kunne vandre inde i selve røret. Forhøjede koncentrationer af metan og kuldioxid kan forekomme i kloakker, som følge af anaerob omsætning af det organiske materiale, der løber i kloakken. Hvis der i forbindelse med undersøgelser for lossepladsgas foretages målinger af metan i kloakker, kan det være svært at skelne mellem indsivende lossepladsgas og den metan, der er i kloakken i forvejen.

Nogle steder lægges f.eks. telefon-, tv- og elkabler i trækrør, dvs. der lægges et plastrør i jorden, hvorigennem kablerne trækkes. Lossepladsgas vil ligeledes kunne transporteres over lange strækninger i sådanne rør.

I forbindelse med større byggerier etableres ingeniørgange og lignende, hvor alle installationer, som f.eks. fjernvarmerør, vandrør, el- og edb- og telefonkabler kan trækkes. I ingeniørgangene er der ofte dårlig ventilation, hvorfor gasindtrængning i disse kan være kritisk.

4.2.3 Tryk i lossepladsen

Den mikrobiologiske omsætning af fast kulstof til metan og kuldioxid bevirker, at der sker en trykændring i selve deponiet, idet molekyler på gasform fylder mere end molekyler på fast form. Hvor stort et overtryk, der dannes i lossepladsen, afhænger af, hvor stor en gasproduktion der er, og hvor let den dannede gas kan undslippe lossepladsen. Overtrykket i pladsen vil derfor afhænge af mægtigheden af fylden, gasproduktionsraten, fyldens gaspermeabilitet samt permeabiliteten af slutafdækning og evt. bund- og sidemembraner.

Specielt i de yngre lossepladser og/eller de idriftværende lossepladser kan man observere betydelige overtryk i poreluften. I idriftværende lossepladser vil affaldets permeabilitet have stor betydning for hvor stort overtryk, der kan observeres i pladsen. I pladser, hvor der er foretaget en god kompaktering af affaldet, og hvor den daglige afdækning enten ikke foretages, eller foretages med materiale med lav permeabilitet, vil man kunne observere at overtrykket i pladsen kan variere meget inden for få meter, både horisontalt og over dybden.

De største overtryk observeres dog oftest i affaldsceller, hvor der lige er foretaget slutafdækning. Dette skyldes at, gasproduktionsraten er meget høj, og at slutafdækningen oftest er med en meget lav permeabilitet for at minimere infiltrationen af regnvand, og dermed dannelsen af perkolat.

I takt med at gasproduktionsraterne falder, vil trykket i lossepladserne også falde, og i ældre lossepladser vil trykforskellen mellem poreluften og atmosfæren oftest ikke være målelig, eller kun nogle få Pa (Pascal).

Som nævnt kan overtrykket i lossepladsen variere meget, og i litteraturen er der da også opgivet meget varierende overtryk. Ifølge Christensen et al. /1/ vil der typisk være overtryk på ca. 2.000 Pa (20 cm H₂O) under dæklaget i lossepladser med lavpermeabel slutafdækning, der er i fase IV den stabile metanogene fase., Undersøgelser af en lang række gamle lossepladser har vist, at der i lossepladser i fase V eller VI kun sjældent er målbare overtryk (< 10 Pa). På grund af lavpermeable lag i lossepladsen vil der centralt i lossepladserne kunne måles højere tryk end i de øverste jordlag. I igangværende lossepladser kan der således måles op til 10.000 - 25.000 Pa (100 - 250 mbar) i den centrale del af lossepladsen, /1/.

4.2.4 Lossepladsens udformning

Lossepladsens udformning har også stor indflydelse for gasmigrationen til de omkringliggende områder. Som vist i figur 4.3 kan lossepladserne opdeles i to hovedtyper, A) hvor opfyldningen sker på terræn og B) hvor opfyldningen sker i en lavning eller udgravning, f.eks. en tidligere råstofgrav. Mange lossepladser vil være en mellemting mellem de to hovedtyper, som f.eks. type C), der både er en opfyldning over og under terræn. Denne type losseplads forekommer typisk som opfyldning af en råstofgrav, hvor man for at udnytte lossepladsens kapacitet maksimalt også foretager en opfyldning over terræn. Den sidste type, der er vist i figur 4.3, D) er en opfyldning foretaget i en bakkeskråning. Denne type losseplads er også meget almindelig og forekommer typisk i forbindelse med opfyldning af råstofgrave, der er udgravet i bakkeskråninger.

Figur 4.3
Forskellige typer af lossepladser

Den horisontale gasudsivning fra lossepladsen vil afhænge af hvor meget af lossepladsen, der er beliggende under det omgivende terræn, og hvor let gassen kan undslippe horisontalt. Da gasmigrationen alt overvejende sker i den umættede zone, vil det være lossepladsens dybde/mægtighed i den umættede zone, der er afgørende. Den del af lossepladsen, der eventuelt ligge under grundvandsspejlet, vil kun i mindre omfang have betydning for den horisontale gasmigration.

Ved lossepladser, hvor opfyldningen er sket på terræn, vil kontaktfladen mod jorden være begrænset, og den horisontale gasudsivning vil derfor være mindre fra denne type af lossepladser.

Gassens mulighed for at undslippe horisontalt vil både afhænge af lossepladsens slutafdækning og lossepladsens udformning. I figur 4.3 har lossepladserne B) og C) den samme kontaktflade mod jorden, men fordi lossepladstype C) har en væsentlig opfyldning over terræn, vil gassen fra den nedre del af lossepladsen have svære ved at undslippe til overfladen af lossepladsen, hvorfor der alt andet lige vil ske en større horisontal gasmigration fra lossepladser af type C) end fra lossepladser af type B).

4.2.5 Meteorologiske faktorer

De meteorologiske forhold har stor betydning for variationerne i gasmigrationen. I Danmark har det specielt været ændringer i det atmosfæriske tryk, der er blevet fokuseret på /5/, men bl.a. undersøgelser og overvågning udført i forbindelse med afværgeforanstaltninger har vist, at der ikke er et entydigt forhold mellem gasudsivningen og variationerne i atmosfæretrykket, og at andre meteorologiske forhold som nedbør, temperatur og vindforhold også har betydning.

Udover trykforskelle forårsaget af gasdannelsen kan der tillige opstå midlertidige trykforskelle forårsaget af ændringer af det atmosfæriske tryk (høj- og lavtrykspassager). På ældre lossepladser er gasdannelsen langsom, og de generelle trykforskelle mellem lossepladsen og atmosfæren er derfor begrænsede. Konvektiv transport ud af lossepladsen i større udstrækning vil derfor væsentligst kunne ske i forbindelse med hurtige ændringer af det atmosfæriske tryk (lavtrykspassager).

Det atmosfæriske tryk varierer på forskellige tidsskalaer (fra sekunder til dage). Sådanne trykændringer udbredder sig diffusivt i jorden med udbredelsestider, som afhænger af permeabilitet og porøsitet. Jorden reagerer ikke på ændringer af atmosfæretrykket, som er "for hurtige" i forhold til jordens endelige tidsrespons.

For at vurdere hyppigheden af forskellige størrelser af trykfald er der foretaget en statistisk analyse af en tidsserie af det atmosfæriske tryk. Data er stillet til rådighed af Afd. for Vindenergi og Atmosfærefysik, Forskningscenter Risø. Målingerne er foretaget i 8 meters højde på Risø. Målefrekvensen er 1 måling per 10 minutter. Datasættet strækker sig fra 1. januar 1997 til 31. december 1999.

Figur 4.4 viser et eksempel på det tidsmæssige forløb af atmosfæretrykket omkring orkanen den 3. december 1999. Ved hjælp af en simpel filtrering af data er perioder med sammenhængende trykfald og trykstigninger identificeret. Eksempelvis forekommer der et sammenhængende trykfald igennem dagen d. 30. november 1999. Begivenheden varer 24 timer og giver anledning til et samlet trykfald på 39 hPa (3.900 Pa). Tilsvarende forekommer der den 3. december 1999 et samlet trykfald på 39 hPa over 22 timer, hvilket giver en gennemsnitlig trykændring på 1,77 hPa/time.

For den undersøgte treårs periode forekommer der i alt 400 sammenhængende trykfald (og 400 trykstigninger). I 47 % af tiden er der trykfald og i 53 % af tiden er der trykstigning.

Ændringerne i atmosfæretrykket kan udtrykkes på flere måder, dels den totale trykændring, hastigheden hvormed trykændringen sker samt hvor længe trykfaldet varer. Figur 4.5 viser hyppigheden af trykfaldenes varighed i timer, størrelse i hPa og ændringshastighed i hPa/timer.

Figur 4.4
Trykket som funktion af tiden fra 30. november til 6. december, 1999. Aksemarkeringerne angiver midnat. Sammenhængende trykstigninger er markeret ved plusser (+). Sammenhængende trykfald er markeret ved nedadgående trekanter

Omkring 18 % af alle trykfald varer længere end 50 timer. Dvs. at omkring 24 gange (= 18 % * 400 * 1/3) om året forekommer der sammenhængende trykfald af en varighed over 50 timer. 2,7 % af alle trykfald varer længere end 100 timer.

For 13 % af alle trykfald falder trykket sammenlagt 20 hPa eller mere. I 1,5 % af tilfældene er trykfaldet over 40 hPa.

For 24 % af tilfældene forekommer der ændringshastigheder, som er hurtigere end 0,5 hPa per time. I 4 % af tilfældene er hastigheden over 1 hPa/time.

I ovenstående analyse er der ikke taget hensyn til mikro-oscillationer i atmosfæretrykket.

Figur 4.5
Beskrivende statistik for 400 sammenhængende trykfald observeret på Risø 1997-99.

Trykkets absolutte størrelse formodes også at spille en rolle for gasmigration: Ved lavtryk er der størst tendens til gasmigration. Figur 4.6 viser et hyppighedsdiagram for trykkets størrelse på Risø (se beskrivelse ovenfor). I gennemsnit er trykket 1012,4 hPa. I 3,4 % af tiden er trykket lavere end 980 hPa. I 14 % af tiden er trykket lavere end 1000 hPa. Bemærk, at fordelingen af tryk ikke følger en normalfordeling.

Figur 4.6
Fordelingen af tryk observeret på Risø i 1997- 99

Sammenhængen mellem koncentrationerne i poreluften af lossepladsgas og trykket i atmosfæren er beskrevet flere steder i litteraturen /1/, /2/ og /6/. Også under danske forhold er der bl.a. i forbindelse med afværgeforanstaltninger for lossepladsgas foretaget målinger af gaskoncentrationerne og atmosfæretrykket over længere tidsperioder. For Københavns Amt blev der i 1997 foretaget målinger af gaskoncentrationen i en afværgeforanstaltning på Lyngby Losseplads. Gaskoncentrationerne blev målt dels i afværgeforanstaltningens afkastet, dels i selve fylden. I figur 4.7 er givet et eksempel på sammenhængen mellem gaskoncentrationen i fylden og atmosfæretrykket.

Figur 4.7
Ændringer i gassammensætningen i fylden på Lyngby Losseplads. Poreluftskoncentrationerne er målt i Moniteringsboring MV1, der er filtersat fra 2 til 3 m u.t. /30/

Som det ses af figur 4.7,er der en tydelig sammenhæng mellem variationerne i atmosfæretrykket og de målte gaskoncentrationer. En nærmere gennemgang viser dog også, at sammenhængen mellem variationerne i atmosfæretrykket og variationerne i lossepladsgassen ikke altid følges, således kan f.eks. store variationer i koncentrationen i poreluften godt optræde i perioder, hvor der kun er små variationer i trykket i atmosfæren og omvendt.

Fluxkammermålinger af gasopsivningen fra lossepladser /1/ viser ligeledes, at der ikke er nogen entydig sammenhæng mellem trykfaldenes størrelse og størrelsen af gasopsivningen og gaskoncentrationerne. Målingerne viser, at gasfluxen er ekstremt uregelmæssige, og resultaterne er svære både at reproducere og forudsige /1/.

I den tilgængelige litteratur er der kun meget få oplysninger om sammenhængen mellem de meteorologiske forhold og gasmigration. Målinger udført i tidsserier har vist, at der er visse fællestræk ved hovedparten af de lavtryksperioder, hvor der observeres høj gasflux i jorden. Det samlede trykfald skal være af en vis størrelse (>15 hPa), og tiden fra trykfaldet starter til der igen sker en signifikant trykstigning skal have en vis længde (>2 døgn). Hastigheden, hvorved trykket falder, er af mindre betydning, Der skal dog være et signifikant trykfald (>0,3 hPa/time).

I forbindelse med afværgeforanstaltninger for lossepladsgas, foretages der ved et større erhvervsbyggeri løbende kontrol af gasopssivningen. Overvågningen har vist, at trykfaldet den 3. december 1999 ikke resulterede i væsentlige ændringer i gasopsivningen. Dette kan bl.a. skyldes, at selvom trykfaldet var meget kraftigt (39 hPa over 22 time), så steg trykket næsten lige så hurtigt igen, jf. figur 4.4. Tiden som trykfaldet varede, var således for kort til, at det kraftige trykfald kunne påvirke gasfluxen.

Vertikale gasmigration

Teoretisk kan den vertikale gasmigration (gasopsivning) beregnes ud fra idealgasloven

Det forudsættes, at temperaturen er konstant under trykfaldet, og da antallet af mol holdes konstant, er:

Det betyder, at der er følgende sammenhæng mellem tryk og volumen før og efter trykfaldet:

hvor: p' og V' er tryk og volumen efter trykfaldet.

Fluxen (Q) af poreluft pr. areal overflade (A), der vil ske som følge af et trykfald, vil afhænge af jordens/fyldens porøsitet (e) og vandindhold (S), samt højden af den umættede zone (h), således at:

Gasopsivningen kan nu beregnes ud fra (4.8) og (4.9):

En trykændring på f.eks. 20 hPa (fra 1020 hPa til 1000 hPa) vil bevirke, at der sker en gasflux på 2 % af det samlede gasvolumen:

Med f.eks. en porøsitet e = 0,3 og et vandindhold S = 25% samt en højde af den umættede zone h = 5 m fås en gasflux (Q) på:

Hvis trykfaldet sker over en periode på 1œ døgn, bliver den gennemsnitlige gasopsivning på ca. 6 l/m² pr time.

Variationer i atmosfærens tryk vil også bevirke, at der sker en fluktuation i grundvandsspejlet, som yderligere vil fremme gasopsivningen. Ofte vil dette bidrag være forholdsvist lille, idet der ofte vil være tale om et frit vandspejl.

Som nævnt tidligere i dette afsnit vil poreluften ikke reagere øjeblikkeligt på ændringer i atmosfæretrykket, idet der er en tidsrespons i jorden, som bl.a. skyldes, at trykændringerne udbreder sig diffusivt i jorden. I afsnit 5.1.2.2 er givet en beskrivelse af betydningen af de tidsmæssige forskydninger, for gasmigrationen.

Horisontal gasmigration

Som nævnt vil gasmigrationen kunne ske i alle tre dimensioner. I tilfælde,
hvor den vertikale gasmigration hindres af f.eks. et lavpermeabelt dæklag eller tætte fastebelægninger, vil gasmigrationen i stedet kunne foregå som horisontal gasmigration ud i den omkringliggende jord. Undersøgelser ved bl.a. Skellingsted i Vestsjælland har da også vist, at der er sammenhæng mellem den horisontale gasudsivnings størrelse og ændringerne i trykket i atmosfæren /7/.

4.2.5.2 Nedbør

I vintermånederne vil nedbør kombineret med efterfølgende frostvejr kunne forsegle jordoverfladen igennem en længere periode, hvorved den horisontale gasmigration vil forøges kraftigt, dels fordi der ikke kan ske en gasopsivning til atmosfæren, dels fordi atmosfærisk ilt ikke kan trænge ned i jorden, hvorved metanoxidationen hindres.

En række af de stofspecifikke parametre, som indgår i diffusionsligningerne, er temperaturafhængige, bl.a. diffusionskoefficienten, viskositeten og densiteten. Generelt vil gasmigrationen øges ved stigende temperatur. I de øvre jordlag vil temperaturen følge den generelle overfladetemperatur, medens temperaturen i de dybere jordlag vil være forholdsvis konstant Således er der i 3 m's dybde kun målt variationer i på ±1 °C /8/.

I lossepladser med en kraftig gasproduktion vil der være forholdsvis høje temperaturer i fylden. Lossepladsgassen vil derfor være varm, når migrationen starter, men i den omkringliggende jord vil gassen hurtigt afkøles. Målinger ved Skellingsted Losseplads har vist, at der ca. 11 m fra lossepladsen ikke kunne konstateres forhøjede temperaturer i poreluften /7/.

I de øvre jordlag vil gasmigrationen være kraftigt påvirket af metanoxidation, jf. kapitel 4.2.7. Undersøgelser har vist, at metanoxidationen ligeledes er stærkt temperaturafhængig /7/.

4.2.5.4 Årstidsvariationer

Undersøgelser ved bl.a. Skellingsted Losseplads /7/ har vist, at man i vinterperioden vil kunne observere gasmigration længere væk fra lossepladsen end om sommeren. Dette skyldes flere faktorer. Om vinteren er vandindholdet i jorden generelt højere end om sommeren, hvilket umiddelbart burde mindske gasmigrationen. Men højere vandindhold i de øvre jordlag vil mindske den vertikale gasmigration (gasopsivning) og dermed øge den horisontale gasmigration. Samtidigt hindres atmosfærisk luft i at trænge ned i jorden, hvorved metanoxidatonen i jorden hindres. Længere perioder med sne og frost vil desuden kunne forsegle jorden, hvilket yderligere vil biddrage til den horisontale gasmigration /1/.

En stigning i den vertikale gasemission kan evt. forventes mod slutningen af vinteren/begyndelsen af foråret på grund af den større permeabilitet i jorden, dvs. når jorden er mindre vandmættet, og frosten går af jorden.

I vintermånederne januar og februar samt høstmånederne august og september vil vejret ofte være ustabilt med mange og kraftige lavtrykspassager, der kan give anledning til en væsentlig gasmigration.

I sommerperioden burde gasmigrationen være højere end om vinteren, men undersøgelserne ved Skellingsted Losseplads /7/ har vist, at der generelt blev målt højere gasmigrationer om vinteren end om sommeren. Ved undersøgelsen kunne der således kun måles lav eller ingen opsivning af metan om sommeren, medens der stadig kunne måles opsivning af kuldioxid. Den lave opsivning af metan om sommeren tilskrives hovedsageligt den mikrobielle oxidation af metan, der er væsentligt højere om sommeren end om vinteren jf. kapitel 4.2.7. Ved undersøgelser i Sverige er der konstateret det samme mønster /8/. De svenske undersøgelser viste, at den største gasopsivning fra lossepladsen skete om sommeren, men at metanoxidationen i de øvre jordlag er så kraftig i sommerperioden, at gasopsivningen udelukkende sker i form af kuldioxid. Metanopsivning kunne kun konstateres i vinterperioden på tidspunkter med frost.

4.2.6 Grundvandsspejl

På grund af gassernes lave diffusion i vand vil grundvandsspejlet virke som en barriere for gasmigrationen. Gasmigrationen vil derfor normalt kun forekomme i den umættede zone, som vist i figur 4.8. Hvis der er et meget højt overtryk i lossepladsen, vil der dog også kunne observeres gasmigration under grundvandsspejlet, såfremt de geologiske lag begunstiger dette, jf. beskrivelsen af gasulykken i Loscoe i bilag 5.

Som nævnt i afsnit 4.2.5 har grundvandsspejlets placering og dermed gasreservoirets størrelse betydning for gasmigrationen. Jo større den umættede zone er, jo større en effekt har et givent trykfald i atmosfæren på gasmigrationen, jf. ligning 4.12.

Den umættede zones størrelse har også betydning for den horisontale gasmigration. For lossepladser, hvor gasmigrationen sker i områder, hvor grundvandsspejlet ligger terrænnært, vil den horisontale gasmigration have en ringere udbredelse, end hvis gasmigrationen sker i et område, hvor grundvandsspejlet ligger dybere. Der er i litteraturen ikke fundet oplysninger, hvor størrelsen af den umættede zone sammenlignes med den horisontale gasudbredelse.

Figur 4.8
Gasmigration i højpermeable jordlag, og betydningen af grundvandsspejlets beliggenhed for den horisontale gasudbredelse

4.2.6.1 Tidevand

Pludselige ændringer i grundvandsspejlet vil kunne give en pumpeeffekt, hvor trykket i poreluften ændres, og dermed giver anledning til konvektiv transport.

På områder, som ligger meget kystnært opfyldninger i havet, vil grundvandsspejlet være afhængigt af vandstanden i recipienten. Dette kan bevirke, at der i løbet af få timer kan ske en stor ændring i højden af vandspejlet. For lossepladser, der er anlagt som opfyldninger i havet, vil disse grundvandsændringer have stor indflydelse på den konvektive gastransport. Med en umættet zone på 3 m vil en hævning af vandspejlet på 0,5 m bevirke, at den umættede zone reduceres med ca. 16,7 %, hvilket svarer til, at der kommer en trykstigning på ca. 170 mbar, som under normale omstændigheder hurtigt vil blive udlignet, ved at der sker en gasudsivning fra lossepladsen. Såfremt trykudligningen er total, vil en hævning af vandspejlet på 0,5 m bevirke, at der sker en gasudsivning på ca. 125 liter pr. m² overflade. I lossepladser, som er anlagt som kystopfyldning, er mægtigheden af den umættede zone ofte ringe (<3 m). I sådanne lossepladser vil ændringer i grundvandsspejlet ofte have større betydning for den konvektive gastransport end ændringer i atmosfæretrykket.

Ændringerne i grundvandsspejlet vil dels afhænge af ændringerne i vandstanden i recipienten (havet) og dels af i hvor høj grad, disse ændringer vil slå igennem i vandspejlet i fylden. Ændringerne i grundvandsspejlet og hyppigheden af disse kan derfor kun fastslås ved simultane målinger af udviklingen i grundvandsspejlet og vandstanden i recipienten.

Ændringer i grundvandsstanden vil også kunne influere på gasmigrationen ved at ændre gasmigrationsvejene som vist i figur 4.9.

Figur 4.9
Grundvandsspejlets indflydelse på gasmigrationsvejene /3/

4.2.7 Metanoxidation

Under aerobe forhold vil der ske en mikrobiel omsætning af metan til kuldioxid og vand efter ligningen i box 4. Reaktionen vil forløbe hurtigt og helt til ende, dvs. til enten metan eller kuldioxiden er opbrugt. Reaktionen er eksotermisk, og der dannes ca. 870 kJ/mol CH₄ /1/

Box 4
Metanoxidation

Metanoxidationen vil hovedsageligt forekomme i de øvre jordlag, men i det omfang, der er aerobe forhold i dybere jordlag, vil metanoxidationen også forløbe her /8/. Et eksempel herpå kan ses på figur 4.7, hvor det kan ses, at ændringerne i metankoncentrationerne er langt større end koncentrationerne af kuldioxid. Dette skyldes, at der ved stigende atmosfærisk tryk presses iltholdigt atmosfærisk luft ned i fylden, hvilket bevirker et fald i koncentrationen af lossepladsgas (metan og kuldioxid). Da der nu både er metan og ilt i fylden, vil der ske en oxidation af metanen, hvorved metankoncentrationerne falder yderligere, medens koncentrationen af kuldioxid stiger.

Ved metanoxidationen omdannes 3 mol gas (metan og ilt) til 1 mol gas (kuldioxid) plus vand, hvilket vil bevirke, at der sker et trykfald lokalt, hvor oxidationen foregår, hvorved gasmigrationen hen mod det sted, hvor oxidationen foregår, øges. Effekten øges yderligere af, at kuldioxid har en større opløselighed i vand end metan og ilt. Da atmosfærisk luft indeholder ca. 4/5 kvælstof (N₂), som ikke deltager i reaktionen, vil ændringen i blive mindre. Ved en oxidation af en blanding af lossepladsgas (60 % CH₄ og 40 % CO₂) og atmosfærisk luft (21 % O2 og 79 % N2) i en lukket beholder, vil ændringen i af antallet af gasmolekyler og dermed trykket falde med ca. 1/5 jf. box 5.

Box 5
Ændring i trykket ved metanoxidation i en lukket beholder med lossepladsgas (60 % CH₄ og 40 % CO₂) og atmosfærisk luft (21% O₂ og 79 % N₂)

Undersøgelser af gasemissioner på lossepladser har vist, at den metanoxidation, der foregår i dæklaget på lossepladsen, ofte er så kraftig, at kun brøkdele af den metan, der produceres, undslipper til atmosfæren. Ofte vil det samlede potentiale for metanoxidation i dæklaget være større end den samlede gasproduktion, der foregår i fylden /4/. Som andre biologiske processer er metanoxidationen afhængig af bl.a. temperaturen og fugtigheden. Metanoxidation har sit optimum mellem 25 og 30 °C /4/. Både danske /7/ og svenske /8/ undersøgelser har vist, at årstidsvariationerne har stor betydning for den metanoxidation, der foregår i de øverste jordlag. De svenske undersøgelser viste, at selv om den største gasopsivning fra lossepladsen skete om sommeren, så var metanoxidationen i de øvre jordlag så kraftig i sommerperioden, at gasopsivningen udelukkende skete i form af kuldioxidemissioner. Metanopsivning kunne kun konstateres i vinterperioden på tidspunkter med frost. De danske undersøgelser, der er udført ved Skellingsted Losseplads, viser det samme mønster. I sommerperioden er metanoxidationen i de øvre jordlag så kraftig, at gasopsivningen kun sker i form af kuldioxidemissioner.

Undersøgelserne ved Skellingsted viser, at metanoxidationen i de dybere liggende jordlag begrænser metanmigrationen, men at den ikke kan forhindre, at der sker en betydelig horisontal gasmigration.

Under bygninger vil metanoxidationen være begrænset af, at ilten fra atmosfæren kun i begrænset omfang vil kunne trænge ned i jordlagene/fylden under bygningen. Metanoxidationen vil ligeledes være begrænset af, at jordlagene/fylden i den umættede zone under bygningen vil være meget tørre. Der er i litteraturen ikke fundet oplysninger om, hvorvidt der foregår metanoxidation under bygninger og befæstede arealer, men det vurderes umiddelbart, at metanoxidation kun vil foregå i meget begrænset omfang.

4.2.8 Opløsning/udvaskning

Kuldioxid er ca. 50 til 100 gange mere opløselig i vand end de øvrige hovedkomponenter i poreluften omkring lossepladser (CH₄, O₂ og N₂). Kuldioxidens store opløselighed i vand skyldes, at kuldioxiden opløses til kulsyre, der afhængigt af pH i vandet vil omdannes til bikarbonat og karbonat.

I lossepladser, hvor gasproduktionen er meget ringe, eller i områder, hvor gasmigrationen foregår meget langsomt, vil udvaskningen af kuldioxid have en stor betydning for gassammensætningen i lossepladsen. Dette skyldes, at udvaskningen af kuldioxid bevirker, at den relative koncentration af de øvrige gasser i poreluften øges. I ældre lossepladser er det derfor ikke ualmindeligt at kunne måle koncentrationer af metan på op til 70 % v/v.

4.2.9 Dæklag og overfladebelægning

I det omfang dæklag, overfladebelægninger o.a. hindrer, at der sker en vertikal gasopsivning fra et område, vil der ske en forøget horisontal gasmigration væk fra området, og dermed en øget gasopsivning i naboområderne.

Dæklagets permeabilitet har naturligvis betydning for i hvor stort et omfang, der vil kunne ske en vertikal gasopsivning fra lossepladsen. På specielt ældre lossepladser vil lossepladsens anvendelse ligeledes have indflydelse på i hvilket omfang, der vil kunne ske en horisontal gasopsivning. Større områder med lavpermeabel fast belægning vil bevirke, at der sker en forøget gasopsivning i områderne op til den faste belægning

Hvis gasopsivningen på lossepladsen mindskes væsentligt, vil dette bevirke, at der sker en forøget horisontal gasudsivning fra lossepladsen. På ældre lossepladser vil en mindskelse af gasopsivningen typisk forekomme, hvis lossepladsen er afdækket med et lavpermeabel dæklag, eller hvis der er større dele af lossepladsen, der er dækket med faste belægninger.

4.3 Vurdering af gasmigrationsfremmende forhold

Som det fremgår af de foregående afsnit, er gasmigration fra lossepladser kun i meget ringe omfang beskrevet i litteraturen, og der er kun udført meget få felteksperimenter for at eftervise teorierne omkring gasmigration. Ved vurderingen af den horisontale gasmigration er det derfor nødvendigt i høj grad at basere vurderingerne på empiriske betragtninger.

4.3.1 Stationære forhold

Permeabilitet

Ventilationsforsøg i både idriftværende og gamle lossepladser har vist, at den horisontale permeabilitet i lossepladser oftest er meget høj og i samme størrelsesorden som for groft sand.

I nyere lossepladser, hvor der er foretaget en god kompaktering af affaldet, er den vertikale permeabilitet væsentlig dårligere og ofte størrelsesordner mindre. Dette bekræftes af, at man i nyere lossepladser ofte observerer flere vandspejl i fylden, og at trykket i lossepladsen kan ændre sig meget over dybden.

I ældre lossepladser, hvor kompakteringen ikke foregik så effektivt, findes der ofte høje permeabiliteter både vertikalt og horisontalt, og det er sjældent at finde flere vandspejl i fylden.

Tabel 4.3
Vurdering af permeabilitetens betydning for gasmigration i det gasproducerende fyld

Tryk i fylden

I idriftværende lossepladser eller lossepladser, der nyligt er afsluttet, kan der være et anseeligt overtryk i fylden (>1000 Pa) som følge af den omsætning, der foregår. I gamle lossepladser vil der derimod sjældent kunne måles signifikante overtryk i pladserne, og trykket vil ofte være under 10 Pa.

Tabel 4.4
Vurdering af overtryk i poreluftens betydning for gasmigration i det gasproducerende fyld

Grundvandsspejl

De meteorologiske forhold som f.eks. ændringer i atmosfæretrykket eller nedbør og frost, der lukker jordoverfladen, vil have betydning for, i hvor stort omfang den producerede gas vil migrere ud af lossepladsen. Størrelsen af gasmigrationen vil naturligvis afhænge af størrelsen og hurtigheden af ændringerne i de meteorologiske forhold, men også den umættede zones størrelse har betydning for, hvor stor påvirkning ændringer i meteorologiske forhold får for gasmigrationen. Jo dybere grundvandsspejlet ligger, jo større er det gasreservoir, der påvirkes, og dermed mængden af gas, der vil vandre som følge af en given ændring i de meteorologiske forhold.

Hvis grundvandsspejlet er dybere end 10 m, vil det normalt ikke have en begrænsende effekt på gasmigrationen. Hvis grundvandet ligger i dybden 0 til 2 meter vil det formentlig reducere gasmigrationen med ca. 75 %.

Tabel 4.5
Vurdering af den umættede zones størrelse for gasmigration i det gasproducerende fyld

4.3.2 Variable forhold

Af de meteorologiske forhold er ændringerne i atmosfæretrykket af størst vigtighed for de gasmigrationsfremmende forhold. Af det statistiske materiale fra Risø fremgår det, at der over en 3-årig periode forekom ca. 400 sammenhængende trykfald, og at i 47 % af tiden er trykket faldende. Som nævnt i afsnit 4.2.5 så er sammenhængen mellem trykændringerne i atmosfæren og gasmigrationen uregelmæssig og svær at forudsige. Der er dog fællestræk for mange af de situationer, hvor der konstateres væsentlig gasmigration, trykfaldet skal vare i mere end 2 døgn, og trykfaldet skal være på mere end 15 hPa. Cirka 18 % af trykfaldene varede i mere end 2 døgn, og ca. 23% af trykfaldene var på mere end 15 hPa. Cirka 20 % af trykfaldene, svarende til ca. 2 trykfald pr. måned, havde således et størrelse og længde, der bevirker, at der er gasmigrationsfremmende forhold.

I lossepladser, hvor opfyldningen er sket meget kystnært, evt. som opfyldning i selve recipienten, vil grundvandsspejlet variere i takt med ændringerne i vandstanden i recipienten. Specielt i lossepladser med en ringe umættet zone vurderes ændringerne i grundvandsspejlet at kunne have større betydning end de meteorologiske ændringer. Ændringer i grundvandspejlet på 0,3 m vurderes at kunne give anledning til gasmigrationsfremmende forhold. Målinger på en losseplads ved Øresund har vist, at sådanne ændringer forekom ca. 1 gang i kvartalet.

4.4 Vurdering af horisontal gasmigration

I forrige afsnit blev der foretaget vurderinger af, i hvilket omfang forholdene i de gasproducerende fyldlag fremmer gasmigrationen fra det gasproducerende område. I dette afsnit beskrives i hvilket omfang, der sker gasmigration mellem det gasproducerende område og nærliggende bygninger eller bygværker.

Omkring lossepladser, hvor der foregår gasproduktion, vil der være en kontinuerlig gasudsivning til omgivelserne både horisontalt og vertikalt, som stort set svarer til den gasproduktion, der foregår. Variationer i bl.a. de atmosfæriske forhold vil bevirke, at der vil kunne observeres meget store forskelle i gasudsivningen, specielt for lossepladser med en meget lav gasproduktion. Overordnet set vil gasudsivningen derfor kunne opdeles i to dele, en kontinuerlig gasudsivning, der altovervejende styres af overtrykket i lossepladsen (konvektiv transport), og en varierende transport, der styres at de atmosfæriske forskelle (konvektiv transport).

Ved risikovurderingen foretages en samlet vurdering af, i hvilket omfang gasmigrationen vil bevirke, at der forekommer kritiske mængder af lossepladsgas under en bygning.

Bygninger på lossepladsen

For bygninger, der er placeret på det gasproducerende fyldlag, vil der som
udgangspunkt altid kunne forekomme kritiske mængder af lossepladsgas under bygningen. For bygninger, der ligger inden for lossepladsens område, men uden for det egentlige gasproducerende område, kan der foretages de samme vurderinger som dem, der foretages for bygninger uden for lossepladsen. Det skal dog vurderes, om fylden under bygningen under ugunstige forhold kan producere gas.

Risikovurderingen af, i hvilket omfang forholdene i jord-/fyldlagene mellem den gasproducerende fyld og bygningen fremmer eller begrænser gasmigrationen, foretages primært ud fra en vurdering af den konvektive gastransport, idet den diffusive transport sandsynligvis kun vil give anledning til horisontal gastransport over forholdsvis kort afstand /9/.

4.4.1 Vurdering af gasfane/kontinuert gasudsivning

Som nævnt ovenfor vil der ske en kontinuerlig gasudsivning fra lossepladsen. I pladser med en kraftig gasproduktion vil gasudsivningen styres af overtrykket i lossepladsen (konvektiv transport). I pladser med et ringe eller ingen overtryk vil den konvektive transport være så ringe, at diffusiv transport som følge af koncentrationsforskelle vil have en betydning for gasudsivningen.

Darcy's lov

Den konvektive transport kan beskrives ved Darcy's ligning (4.5) og er afhængig af gaspermeabiliteten, trykforskellen og afstanden. Desuden vurderes det, at den umættede zones mægtighed har en betydning, ligesom områder med lavpermeabel afdækning eller perioder, hvor porerne i de øvre jordlag lukkes af nedbør, har betydning.

I litteraturen findes kun meget få oplysninger om, i hvor høj grad de enkelte faktorer har indflydelse på gasmigrationen. Undersøgelser ved Skellingsted /11/ viser, at følgende faktorer har stor betydning for den horisontale gasmigration i et givet punkt: Jordlagenes permeabilitet, afstanden fra lossepladsen, vandindholdet i jorden samt metanoxidation. Et overtryk i lossepladsen har ligeledes betydning for den horisontale gasmigration og bevirker, at der konstant sker en gasmigration væk fra lossepladsen.

Lossepladsens udformning vil ligeledes have en indflydelse på gasudsivningen. I figur 4.10 er vist gasudsivningsmønstre ved tre typer af lossepladser. Type A) er "standardlossepladsen", som de fremtidige regneeksempler er baseret på. Denne type losseplads er kendetegnet ved, at opfyldningen er sket under overfladen af det omkringliggende terræn. Denne type af opfyldninger forekommer typisk ved opfyldninger af råstofgrave, vandhuller og lavninger, og er en hyppigt forekommende lossepladstype, specielt blandt de gamle lossepladser. Hvis lossepladsens topafdækning er meget tæt, f.eks. hvis der er benyttet ler til slutafdækningen, eller hvis der er foretaget væsentlig opfyldning over terræn, vil den horisontale gasudsivning fra lossepladsen øges, og lossepladsen vil blive en type B1). Som det kan ses på figur 4.10 er gasopsivningen i nærområdet omkring lossepladsen væsentligt højere for type B1) end for type A), medens gasopsivningen i større afstand fra lossepladsen ikke vil ændres væsentligt. For type B2, der er en opfyldning, der er sket på terræn, vil gasopsivning udelukkende forekomme i nærområdet omkring lossepladsen.

Figur 4.10
Gasudsivning ved forskellige typer af lossepladser. A) "standardlosseplads", med opfyldning udelukkende under det omkringliggende terræn,
B1) losseplads med opfyldning både over og under terræn og B2) losseplads med opfyldning udelukkende over terræn

Gasfanen

Tidligere udførte undersøgelser ved Skellingsted Losseplads (der er en type A losseplads) har vist, at gasmigrationen fra lossepladsen kan måles op til ca. 50 m fra lossepladsen /6/. I pladsen er der målt overtryk på mellem 0,1 hPa og 35 hPa. Geologien omkring lossepladsen består af hovedsageligt mellemgroft sand. Ved vurdering af gasfanen er der taget udgangspunkt i Darcy's lov (ligning 4.5) og resultaterne fra Skellingsted:

I tabel 4.6 er angivet beregnet fluxen af metan i forskellige afstande fra en losseplads ved forskellige gaspermeabiliteter. Til beregningerne er anvendt følgende værdier:

Koncentrationen af metan C=50 % v/v, og
Viskositeten af metan på µ=11 x 10^-6 N s/m² (jf. tabel 1.1).

Den drivende kraft, trykforskellen Dp, kan fastslås ud fra overtrykket i lossepladsen. I tabel 4.6 er beregningerne foretaget for en losseplads med et overtryk Dp = 10 hPa.

Tabel 4.6
Metanfluxen (q) i forskellige afstande og ved forskellige gaspermeabiliteter udregnet på baggrund af Darcy's lov. Beregningerne er foretaget for en losseplads med et moderat overtryk på ca. 10 hPa

Ved beregningerne er anvendt C = 50 % v/v, µ = 11 x 10^-6 N s/m² og Dp = 10 hPa

På baggrund af data fra tabel 4.6 og forholdene ved Skellingsted Losseplads, defineres gasfanens udbredelse til den afstand, hvor fluxen er 0,05 m³/m²h. Udfra Darcy's lov kan gasfanens udbredelse (L) beregnes efter:

Lukket jordoverflade

I beregningerne efter ligning 4.6 er der taget udgangspunkt i, at jordoverfladen over gasfanen er lukket. Overfladen kan regnes som værende lukket, hvis der f.eks. er udlagt en fast belægning, eller hvis de øvre jordlag har en væsentlig lavere permeabilitet end de underliggende jordlag. Hvis jordoverfladen over gasfanen ikke er lukket, vil fyldhøjden/højden af den umættede zone kun have betydning for gasmigrationen.

I figur 4.10 ses en væsentlig forskel i den horisontale gasudsivning fra lossepladsen af type B1 og B2. Forskellen kan tilskrives forskellen i lossepladsernes fyldhøjde/mægtighed under terræn. Også for typerne A og B1 kan der ses en forskel i den horisontale gasudsivning, som kan tilskrives forskelle i fyldhøjden under terræn. Hvis opfyldningen er foretaget under det sekundære grundvandsmagasin, vil det være højden af den umættede zone, der er bestemmende for omfanget af gasudsivningen.

Reduktionen i gasfanens udbredelse ved forskellige fyldhøjder under terræn/højder af den umættede zone kan beregnes ved hjælp af modelberegninger. Ved en simplificeret 2-dimensional modelberegning fås følgende forhold om gasmigrationen:

Tabel 4.7
Fyldhøjden og højden af den umættede zones betydning for gasmigrationen

Metanoxidation

I beregningerne til tabel 4.7 er der ikke taget højde for, at gasmigrationen vil kunne mindskes bl.a. på grund af den metanoxidation, der vil ske i de øvre jordlag. Da metanoxidationen hovedsageligt vil ske i de øvre jordlag, vil højden af den umættede zone også have betydning for, i hvor stort et omfang metanoxidationen kan reducere gasfanens udbreddelse. Jo mindre den umættede zone er, jo større betydning vil metanoxidationen have. Metanoxidationen vil have størst betydning for sandede jorde, idet ilten lettest vil kunne trænge ned i jorden i jorder med en høj permeabilitet. Det er derfor kun for jorde med en permeabilitet k>10^-12, hvor metanoxidationen medtages ved risikovurderingen, jf. tabel 4.8.

Tabel 4.8
Fyldhøjden/højden af den umættede zone og metanoxidationens betydning for gasfanens udbredelse

4.4.2 Vurdering af ændringer i atmosfæretrykkets indflydelse på gasmigrationen

I det omfang jordoverfladen er lukket vil fald i atmosfæretrykket bevirke en horisontal gasmigration. Mekanismerne bag gasmigrationen er beskrevet i afsnittene 4.2.5 og 5.1.2.2. Med ligning 5.2 er opstillet et udtryk for gasfluxen pr arealenhed til tiden t ved et trykfald , hvor trykket falder med konstant hastighed. Udtrykket gælder for et uendeligt stort reservoir i homogen jord.

Ved anvendelse af ligning 5.2 kan man estimere den samlede mængde gas, der transporteres igennem et givent punkt i forbindelse med et lavtryk. Ved at betragte en 2-dimensional model, hvor gasflowet sker uden dispersion, som vist i figur 4.11, kan man ud fra den samlede gasmængde estimere afstanden, som gassen er transporteret. Dermed kan den maksimale gastransportafstand i forbindelse med lavtrykket estimeres.

Figur 4.11
To-dimensional gasflow i umættet zone

Ved et kraftigt trykfald, hvor trykket falder 1 hPa/time over en periode på 48 timer fås de i tabel 4.9 viste maksimale transportafstande (L).

Tabel 4.9
Gastransportafstand (L) som følge af et kraftigt atmosfærisk trykfald på 1 hPa pr. time i 48 timer

4.4.3 Samlet vurdering af gasfanens udbredelse

Som nævnt i indledningen i dette afsnit 4.4 skal risikovurderingen af, i hvilket omfang gasmigrationen vil bevirke, at der forekommer kritiske mængder af lossepladsgas under en bygning foretages som en samlet vurdering af den kontinuerlig gasudsivning, der er styret af overtrykket i lossepladsen og den varierende transport, der styres at de atmosfæriske trykforskelle.

Den samlede vurdering af gasfanens udbredelse (L_max), og dermed af om der kan forekomme kritiske mængder af lossepladsgas under en bygning, er således summen af den kontinuerte gasudsivning, udregnet i afsnit 4.4.1, og den varierende gastransport, udregnet i afsnit 4.4.2.

Hvis afstanden L mellem lossepladsen og bygningen er i samme størrelsesorden som L_max, vil der under ugunstige forhold kunne forekomme kritiske mængder af lossepladsgas under bygningen. Hvis afstanden L er meget mindre end L_max, vil der ofte forekomme kritiske mængder af lossepladsgas under bygningen, og hvis afstanden L er meget større end L_max vil der kun yderst sjældent kunne forekomme kritiske mængder af lossepladsgas under bygningen.

Menneskeskabte  migrationsveje

Hvis der mellem lossepladsen og bygningen findes menneskeskabte migra-
tionsveje, f.eks. kloakker, drænledninger eller større el- og gasledninger, kan disse ændre gasmigrationen, og skal derfor inddrages i risikovurderingen. Det anbefales, at menneskeskabte gasmigrationsveje kun medtages i risikovurderingen, hvis de bevirker at gassen ledes direkte frem til bygningen, dvs. at f.eks. ledningen skal være ført i jorden helt hen til bygningen. Samtidigt skal ledning være ført igennem eller umiddelbart op ad det gasproducerende område, således, at der er skabt en direkte migrationsvej fra det gasproducerende fyld til bygningen.

For de fleste ledningstyper gælder at gastransporten vil ske langs med ledningen i den gruskastning, der er omkring ledningen, men for både kloak og drænledninger gælder, at gassen også kan transporteres inde i selve ledningen. Gastransport langs ledningerne vil specielt kunne ændre gasmigrationsbilledet i jorde med en lav permeabilitet. I situationer, hvor gasmigrationen vil kunne ske langs en ledning, beregnes den maksimale gastransportafstand (L_max) som beskreven for beregning af gasfanens udbreddelse, idet der anvendes en gaspermeabilitet som for groft sand. I lossepladser uden overtryk bliver transportafstanden (L_max) således 11 meter.

Gastransporten i kloakker eller ikke vandfyldte drænrør vil være langt større, end gastransporten langs rørene. I sådanne tilfælde vil det være nødvendigt at foretage en individuel vurdering.

5 Indtrængning af gas i bygninger

5.1 Gasindtrængning

5.1.1 Indledning

I det følgende beskrives forskellige aspekter vedr. indtrængning af jordluft til huse. Hovedvægten er lagt på trykdreven indtrængning. Hvis der er lossepladsgas i jordluften, svarer dette således til, at indtrængningen af lossepladsgas foregår ved advektion.

Mange af betragtningerne bygger på erfaringer fra radon. Dette skyldes, at der er foretaget radonmålinger i et relativt stort antal huse. Det er af betydning, da radon er en naturligt forekommende radioaktiv gas, som findes i høje koncentrationer under de fleste danske huse. Typisk er radonkoncentrationen i poreluften 10.000 gange højere end koncentrationen i udeluft. Radon er således en god sporgas for identifikation af jordluftindtrængning.

For at anskueliggøre betydningen af de forskellige faktorer er der foretaget numeriske modelberegninger for huset i figur 5.1. Huset er et idealiseret 100 m² terrændækhus. Som udgangspunkt har huset et højpermeabelt kapillarbrydende lag under terrændækket, og der er 10 meter til grundvandsspejlet. Tilsvarende antages det, at der er en 3 mm revne mellem terrændækket og ydermuren. Revnen omfatter altså hele husets omkreds. Her kan jordluften trænge ind i bygningen. Selve betondækket antages at være helt tæt og uden revner. Andre detaljer fremgår af figuren. Beregningerne er foretaget med modellen RnMod3d, som er udviklet på Risø /12/.

Det skal fremhæves, at modelberegningerne udgør en meget idealiseret repræsentation af de faktiske forhold. Herunder er det værd at bemærke, at der ikke tages hensyn til inhomogeniteter og sprækker i jorden (f.eks. på moræneler) eller anisotropi for gaspermeabiliteten.

Figur 5.1
Skitse af det hus, som anvendes i modelberegningerne. I standardard-kon-figurationen er der en 3 mm revne mellem terrændæk og ydervæg. Jorden antages at være homogen med 0,3 porøsitet og uden fugt. Under dækket findes der et kapillarbrydende gruslag med en permeabilitet på 5x10-9 m2. Huset er cirkulært med en radius på 5.64 m. Det svarer til at huset har et totalt gulvareal på 100 m². Tegningen er ikke målfast

5.1.1.1 Byggetekniske grundbegreber

I Bygge- og Boligstyrelsens vejledning om undersøgelser af lufttæthed i bygningskonstruktioner /32/er givet en detaljeret gennemgang af mulighederne for jordluftens indtrængning i bygninger. I det følgende vil der blive givet en kort beskrivelse af de bygge tekniske begreber, der er anvendt i nærværende rapport, men for detaljeret information henvises til Bygge- og Boligstyrelsens vejledning /32/.

Ved vurderingen af gasindtrængningen i bygninger, kan bygningerne opdeles i tre hovedkategorier som vist i figur 5.2.

Figur 5.2
Inddeling af bygninger i tre hovedkategorier

Terrændæk

Modelhuset, som er benyttet ved beregningerne i dette afsnit, er et forholdsvis simpelt hus, med et terrændæk af beton, der hviler på et kapillarbrydende lag. Et terrændæk består oftest af en betonplade, som enten hviler direkte på jorden (meget simpelt byggeri), eller som ligger over et isolerende lag og et kapillarbrydende lag. Huset er uden kælder eller krybekælder. Mange parcelhuse er opført som huse med terrændæk.

Selve den bærende del i et terrændæk er oftest en ca. 10 cm tyk betonplade udstøbt efter udførelsen af husets fundamenter for ydervægge og andre bærende vægge. Betonen armeres i tilstrækkelig omfang til at undgå væsentlig revnedannelse, men udføres også i nogle tilfælde med ingen eller så lidt armering, at revnedannelser alligevel forekommer. Over betongulvet udlægges ofte en gulvbelægning (f.eks. tæppe, linoleum eller parket), hvorfor det kan være svært at få vished om der er revner i terrændækket, og hvor store de er. I bygninger med terrændæk vil der typisk ses revner langs fundamentet for ydervæggene, idet terrændækket trækker sig lidt sammen på grund af svind og krybninger i betonen, hvorved der fremkommer en 3-5 mm spalte/revne langs alle ydervægge. Utætheder i terrændækket vil også typisk forekomme ved rør- og ledningsgennemføringer.

Kapillarbrydende

Under terrændækket befinder sig ofte et varmeisoleringslag, der kan bestå af mineraluld, skumplastisolering, letklinker eller Lecanødder samt et gruslag/singelslag/kapillarbrydende lag, der skal sikre, at vand fra undergrunden ikke kapillært (hårrørsvirkning) suges op i betonen. Det kapillarbrydende lag består af grus med så store korn, at vand ikke kan suges op, men denne kornstørrelse giver samtidig mange små hulrum og giver derfor en meget fin fordelingsmulighed for eventuel optrængende gas.

Radon tæt byggeri

Nyere terrændæk skal ifølge Bygningsreglementet være helt tætte og jf. Radonvejledningen udføres med fleksible membraner langs kanterne. Huse, der er 10 år gamle eller ældre, er ikke opført efter det ovenfor nævnte reglement og vejledning, og må derfor ofte betegnes som "utætte" mod undergrunden.

Krybekælder

I nogle typer bygninger er gulvkonstruktionen hævet op fra jorden, og der er etableret et mindre hulrum mellem gulvet og jordoverfladen. Dette hulrum betegnes i denne rapport som en krybekælder, uanset om det er muligt for en person at kunne krybe ind i hulrummet eller ej.

Krybekældrene er normalt etableret som ventilerede hulrum. Ventilationen foretages ofte gennem riste i siden på fundamentet, men da ristene kan være lukkede eller stoppet til kan ventilationen i krybekældrene være meget dårlig. Nogle krybekældre er anlagt med et bunddæk, medens krybekælderen i specielt ældre huse kan være anlagt uden bunddæk. Bunddækket i krybekældrene er ofte af en dårligere kvalitet, end terrændækket, og yder derfor en ringere beskyttelse mod gasindtrængning.

Mulighederne for gasindtrængning fra jorden til krybekælderen, og fra krybekælderen gennem gulvet til bygningen er de samme som for terrændækket, typisk vil utætheder kunne forekomme i forbindelse med revner og sprækker i dækket/gulvet, utætheder langs fundamentskanter og ved rør- og ledningsgennemførelser.

Kælder

I bygninger med kælder vil gulvkontruktionen i kælderen ofte minde om opbygningen af terrændækket. Væggene i kælderen kan dog have en noget anderledes opbygning, der vil f.eks. ikke være noget kapillarbrydende lag. Ved nogle bygninger er der etableret et dræn på ydersiden af kældervæggen, for at holde denne tør. Drænet vil i lighed med det kapillarbrydende lag kunne fordele poreluften langs kældervæggen, og derved lede luften hen til revner og sprækker i væggen. Drænet er dog i modsætning til det kapillarbrydende lag ført op over terræn, og står derfor i kontakt med atmosfære luften. Drænet vil derfor også kunne bevirke at poreluften under trykfald i atmosfæren kan ledes til overfladen, og at atmosfærisk luft under trykstigninger i atmosfæren vil ledes ned langs kældervæggen.

Mulighederne for gasindtrængning fra jorden til kælderen, og fra kælderen gennem gulvet til stueetagen er de samme som for de øvrige bygningstyper, dog vil poreluften også kunne sive ind i kælderen gennem utætheder i kældervæggen, f.eks. i forbindelse med rør- og ledningsgennemførelser.

5.1.2 Faktorer af betydning for gasindtrængning

5.1.2.1 Indendørs-undendørs trykforskelle

Indendørs-udendørs temperaturforskelle, vind og drift af mekaniske ventilationsanlæg frembringer normalt et lille undertryk af størrelsesordenen 1 til 3 Pa i forhold til den omgivende atmosfære /13/ /14/. Undertrykkets størrelse varierer igennem døgnet (normalt med maksimum tidligt om morgenen) og igennem året (normalt med maksimum om vinteren).

Denne trykforskel giver anledning til at jordluft suges ind i huset. Typiske værdier for indtrængningsraten til et almindeligt dansk enfamiliehus formodes, at være omkring 0,1 til 1 m³ per time. Dette strømningsfelt danner en zone i jorden umiddelbart under og omkring huset. Zonen kan kaldes for husets indflydelseszone, idet man som udgangspunkt kan påregne, at enhver gaskomponent (f.eks. lossepladsgas, VOC'er eller radon), som af en eller anden grund kommer ind i denne zone, vil blive ført ind i huset af gasstrømningen /15/.

Indtrængningsraten er proportional med undertrykkets størrelse. Hvis der kommer 1 m³/time ind i huset ved 1 Pa, så vil indtrængningen stige til 3 m³/time ved 3 Pa.

Indtrængningsraten stiger med jordens gaspermeabilitet. Modelberegninger for huset i figur 4.1 viser, at for en indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa vil jordluftindtrængningen være omkring 1,6 m³/time ved 10^-10 m², 0,18 m³/time ved 10^-11 m², og 0,018 m³/time ved 10^-12 m². Der er ikke direkte proportionalitet mellem jordens gaspermeabilitet og indtrængningen, da permeabiliteten for det kapillarbrydende gruslag ikke er uendelig stor.

Det kapillarbrydende lag og antallet af revner i betondækket spiller også en rolle for jordluftindtrængningens størrelse. Dette er illustreret i figur 5.3, hvor der er gennemført beregninger med og uden et højpermeabelt gruslag under dækket.

Jordens gaspermeabilitet er sat til 10^-11 m². For begge konfigurationer er gasindtrængningen beregnet som funktion af bredden af revnen mellem dæk og ydermur. Revnebredden går fra 50 til 0,1 mm. Det ses, at der er en stærk ulineær sammenhæng mellem revnebredde og gasindtrængning. Indtrængningen er således stort set den samme uanset om revnen er 50 eller 1 mm bred. Først når revnen kommer under en brøkdel af en mm begrænses indtrængningen væsentligt. Det fremgår desuden, at det kapillarbrydende lag spiller en vigtig rolle for indtrængningen: Ved en revnebredde på 50 mm giver det kapillarbrydende lag anledning til en tredobling af indtrængningen relativt til situationen uden et sådant lag. Det er på den baggrund klart, at permeabiliteten af det kapillarbrydende lag og jorden umiddelbart under huset er afgørende for luftindtrængningen.

Det må formodes, at betydningen af det kapillarbrydende lag er endnu større i virkeligheden end beskrevet ovenfor. Det skyldes, at jorden ikke er homogen (men f.eks. opsprækket) og at revnerne i betondækket er spredt over gulvarealet. I sådanne tilfælde vil det kapillarbrydende lag tilvejebringe en god kobling mellem særligt hurtige transportveje i dækket og i jorden.

Eksperimentelle undersøgelser og modelberegninger /16/ har vist, at hvis man betragter mindre revner eller huller i betondækket (fremfor en enkelt sammenhørende revne langs dæk og ydermur som i figur 5.3), da vil indtrængningen til et hus uden kapillarbrydende lag stort set være proportional med det samlede lækareal af revner. For et sådant hus vil indtrængningen altså direkte afhænge af antallet og størrelsen af revnerne. For huse med et kapillarbrydende lag vil lækarealet derimod være uden betydning (svarende til den øverste kurve i figur 5.3) hvis dækket blot er "punkteret" et enkelt sted. For sædvanlige danske huse med kapillarbrydende lag kan man altså ikke forvente, at indtrængningen af jordluft kan begrænses væsentligt ved at tætne dækket med mindre man effektivt stopper alle utætheder.

Figur 5.3
Beregning af indtrængning af jordluft til modelhuset i figur 4.1 når der er et konstant 3 Pa undertryk i huset i forhold til omgivelserne. Der er gennemført beregninger for revnebredderne: 50, 20, 10, 5, 3, 2, 1, 0,5 og 0,1 mm. Jorden antages at være homogen med en permeabilitet på 10^-11 m². Der er 10 m til grundvandsspejlet

5.1.2.2 Ændringer i atmosfæretrykket

Det er velkendt bl.a. fra sikkerhedskrav for arbejde i lukkede rum, at fald i det atmosfæriske tryk kan medføre indtrængning af giftig/iltfattig gas og således forårsage kvælningsulykker. Der foreligger også feltmålinger, som viser, at der kan komme udgasninger fra jordoverfladen, når trykket falder. Derimod er det mindre godt belyst, hvordan sådanne trykfald påvirker indtrængningen af jordgas til huse.

Det atmosfæriske tryk varierer på forskellige tidsskalaer (fra sekunder til dage, se afsnit 3.2.4). Sådanne trykændringer udbredder sig diffusivt i jorden med udbredelsestider, som afhænger af jordens porøsitet og permeabilitet. Jorden reagerer ikke på ændringer, som er "for hurtige". Jordens responstid T kan beregnes som:

Med L = 2m og e = 0,3 er T omkring 6 timer for en permeabilitet på 10^-14 m² og omkring 2 sekunder for 10^-10 m².

Efter et fald i det atmosfæriske tryk er der overtryk i gasreservoiret i jorden under huset. Gassen ekspanderer indtil trykket er udlignet. Jo større reservoir, jo større gasstrømning. Dvs. at gasstrømningen stiger med jordens porøsitet og afstand til grundvandsspejlet. For et uendeligt stort reservoir i homogen jord med porøsitet e og gaspermeabilitet k vil et jævnt trykfald (f.eks. 1 hPa per time) som starter kl. t=0 give anledning til en udgasningshastighed (i m³/sek per m² overfladeareal) fra jorden lig:

hvor:     a er hastigheden hvormed trykket falder i Pa/s /17/.

Det ses, udgasningshastigheden vokser med tiden. Det skyldes, at større og større dele af reservoiret bidrager til ekspansionen efterhånden, som trykket forplanter sig igennem jorden. For et endeligt reservoir (f.eks. jord som nedadtil er begrænset af et grundvandsspejl) vil udgasningshastigheden vokse til en vis maksimalværdi.

Det maksimale flow (m³/time) fra et reservoir under et trykfald er:

For at vurdere betydningen af længerevarende trykfald er der gennemført modelberegninger for huset i figur 5.4(a). Det antages, at trykket (efter at havde været konstant i lang tid) falder jævnt med 40 hPa (altså 40 mbar) over en periode på 24 timer. Derefter er trykket igen konstant. Trykkets tidsmæssige forløb er vist i figur 5.4(b). Der er gennemført beregninger for indtrængning af jordgas til huset for forskellige afstande til grundvandsspejlet og forskellige gaspermeabiliteter. I alle tilfælde er der et kapillarbrydende lag under huset, og en 3 mm revne mellem dæk og ydervæg. Resultaterne fremgår af figur 5.4(c).

Det ses, at indtrængningshastigheden vokser fra 0 op til en maksimalværdi, som primært er karakteristisk for, hvor dybt grundvandsspejlet ligger. Jo dybere grundvandsspejl, jo større indtrængning. For 20 m til grundvandsspejlet er maksimalværdien omkring 1 m³/time. For 10 m er maksimalværdien omkring 0,5 m³/time.

Gaspermeabiliteten har primært betydning for, hvor hurtigt maksimalværdien opnås. Det ses af figuren, at hvis der er 10 m eller mere til grundvandsspejlet, og hvis jordens gaspermeabilitetet er under 10^-13 m², da opnås maksimalværdien ikke indenfor de 24 timer, som trykfaldet varer.

Figur 5.4
Modelberegning af indtrængningen til modelhuset, når det atmosfæriske tryk falder jævnt med 40 hPa over 24 timer. Der er gennemført beregninger for tre afstande til grundvandsspejlet: 2, 10 eller 20 m og 5 permeabilitet for jorden: 10^-14, 10^-13, 10^-12, 10^-11 og 10^-10 m². Resultaterne for hver af de femten kombinationer fremgår af (c). Jordgassen kommer ind i huset via en 3 mm revne

5.1.2.3 Sammenligning mellem drivkræfterne

Robinson et al. /18/ har foretaget en sammenligning mellem gasindtrængning som følge af periodiske ændringer af atmosfæretrykket og konstante indendørs-udendørs trykforskelle. Sammenligningen viser, at atmosfæretrykket dominerer som en drivkraft for lave permeabiliteter. For høje permeabiliteter er det derimod den indendørs-udendørs trykforskel, som er vigtigst.

I det følgende foretages en sammenligning mellem gasindtrængning som følge af atmosfæretrykfaldet vist i figur 5.5(b) (trykfald på 40 hPa over 24 timer) og en konstant indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa, som beskrevet afsnit 5.1.2.1.

Figur 5.5 viser den gasmængde, som tilgår modelhuset over 24 timer fra de to drivkræfter. Eksempelvis ses det, at for en gaspermeabilitet på 10^-10 m² og 2 m til grundvandsspejlet, da vil atmosfæretrykfaldet betyde, at der kommer omkring 2,4 m³ jordluft ind i huset. Til sammenligning vil en indendørs-udendørs trykforskel på 3 Pa forårsage en indtrængning på omkring 24 m³ over de 24 timer.

Figur 5.5
Beregning af det hvor meget jordluft, som trænger ind i modelhuset over en periode på 24 timer som følge af enten: (1) et jævnt 40 hPa trykfald eller: (2) et konstant undertryk i huset på 3 Pa. Beregningerne er gennemført for 2, 10 og 20 m til grundvandsspejlet samt for forskellige permeabiliteter

Det ses, at for permeabiliter på 10^-10 m² (eller derover) er indtrængningen i alle tilfælde væsentligt højere for den 3 Pa indendørs-udendørstrykforskel sammenlignet med atmosfæretrykfaldet. I sådanne tilfælde er ændringer i atmosfæretrykket altså af marginal betydning. Dette gælder derimod ikke for jord med lavere permeabilitet. For jorde med en permeabilitet på 10^-11 m² (eller derunder) viser modelberegningerne, at ændringer i atmosfæretrykket kan være en væsentlig drivkraft i forhold til indendørs-udendørstrykforskelle.

Det skal bemærkes, at ovenstående sammenligninger ikke tager hensyn til, hvorfra den indtrængende jordluft kommer. For den konstante 3 Pa trykforskel er det et bestemt jordvolumen mellem huset og jordoverfladen, som gennemskylles med en given hastighed (indflydelseszonen). Hvis man tilfører lidt lossepladsgas til dette volumen, vil denne gas før eller siden komme ind i bygningen. For faldet i det atmosfæriske tryk er situationen anderledes. Her beror strømningen på en ekspansion af jordluften i reservoiret under huset. Ved et givet trykfald på f.eks. 30 hPa udvider jordluften sig med ca. 3 %. For dybereliggende dele af reservoiret giver denne ekspansion kun anledning til et lille flow, men for de øvre jordlag vil flowet øges, da det også vil være påvirket af flowet fra de dybere liggende lag. For lossepladsgas, der befinder sig i den nederste del af reservoiret, vil faldet i det atmosfæriske tryk kun give anledning til, at lossepladsgassen bringes lidt opad, som forsøgt illustreret i figur 5.6, og lossepladsgassen vil ikke automatisk blive bragt ind i huset. Som det kan ses af figur 5.6, vil det kun være lossepladsgas, som befinder sig i den øverste del af reservoiret, der kommer ind i indflydelseszonen, og som dermed vil kunne sive ind i bygningen.

Figur 5.6
Ilustration af jordgassens udvidelse under et lavtryk. Poreluften i den dybereliggende del af reservoiret (den mørke del) vil blive i bunden af reservoiret, medens poreluften i den øvre del af reservoiret (den lyse del) presses op og ud af jorden

5.1.2.4  Andre drivkræfter

Der findes også andre drivkræfter end atmosfæretryksændringer og indendørs-udendørdtrykforskelle.

Pga. gasdannelse i lossepladsen har denne ofte et overtryk i forhold til omgivelserne. Et overtryk op til 20 hPa er normalt for lossepladser med lavpermeabel top /1/. Dette overtryk er vigtig ved selve gasspredningen (fra losseplads mod hus), men det kan også hjælpe med til (1) at lossepladsgassen direkte presses ind i nærvedliggende huse eller (2) at den presses så tæt på huset, at dettes eget undertryk kan bringe gassen ind.

Fra numeriske modelstudier vides det, at varmetabet fra en kældervæg kan give anledning til konvektionsstrømme i jorden omkring huset. Dette kan medføre ændringer i strømningsfeltet i jorden under huset /19/ således, at den jordgas, som tilgår huset, kommer fra dybereliggende jordlag.

Vha. numeriske modelberegninger er det påvist, at vindinducerede trykfelter på jordoverfladen omkring et hus kan medføre betydelige ændringer af strømningen af jordgas under huset /20/ /21/. Dermed kan jordgasindtrængningen til huset også ændres. Under en storm kan jorden under et hus ventileres. Fænomenet er eksperimentelt påvist.

De vigtigste steder for trykdreven indtrængning af jordluft er støbeskel mellem gulvkonstruktion og væg (typisk 1 til 3 mm revnebredde) og andre revner og sprækker i grænsefladen mod jorden f.eks. omkring eller igennem afløbsrør (særligt hvis vandlåsen er udtørret eller ikke-eksisterende) eller andre installationer. Desuden kan jordluft komme ind via hulmure.

I forbindelse med en risikovurdering for lossepladsgas til et hus skal det nævnes, at jo mere koncentreret indtrængningen foregår (f.eks. igennem en enkelt revne) jo større er sandsynligheden for at have en gassamling med en metankoncentration over det kritiske niveau. Modsat vil en mere diffus indtrængning over et stort areal lettere opblandes med husets almindelige rumluft.

Det er uvist, om indtrængningsprocessen kan give anledning til en separation mellem metan og lossepladsgassens andre komponenter således, at metanindholdet indendørs kan bringes over niveauet i den "oprindelige" jordluft. Fysisk findes der umiddelbart tre egenskaber, som kan føre til en sådan separation af gassens enkeltkomponenter: (i) forskelle i opløslighed, (ii) forskelle i densitet, og (iii) forskelle i diffusivitet.

Det vurderes, at separation kun i meget sjældne tilfælde vil kunne have betydning for de risici der kan opstå i forbindelse med gasindtrængningen.

5.1.3 Målinger af jordluftindtrængningen

Udenlandske målinger viser, at indtrængning af jordluft kan udgøre mere end 20 % af husets samlede lufttilførsel (dvs. husets almindelige ventilationsluft). På Risø er der foretaget målinger på to små testhuse, som skaleret til et almindeligt enfamiliehus ville svare til en jordluftindtrængning på 0.45 til 1,6 m³/time (eller 0,3 til 1 % af husets udelufttilførsel under normale forhold) /23/.

Der foreligger i ét tilfælde en direkte måling af jordgasindtrængning til et hus, som følge af ændringer i atmosfæretrykket /24/. I dette tilfælde var det dog ikke store vedvarende trykfald (se afsnit 4.2.2), som blev behandlet. Det kunne vises, at små hurtige fluktuationer i atmosfæretrykket (amplitude 10 Pa og periode ca. 20 min) var en vigtig drivkraft for jordgasindtrængning. Over en 5-dags periode gav oscillationerne anledning til en indtrængning svarende til en konstant indendørs-udendørs trykforskel på 0,5 Pa. Der blev der målt momentane indtrængningshastigheder på op til 0,12 m³ per time som respons på ændringshastigheder af atmosfæretrykket fra 0 til 5 Pa pr. minut.

Ændringer i atmosfæretrykket er påvist som en drivmekanisme for metanindtrængning til canadiske huse /25/.

5.1.3.2 Vurderinger ved hjælp af radon

Det er muligt at vurdere jordluftindtrængningen i danske boliger ud fra radonmålinger i det indendørs miljø.

Figur 5.7 viser det tidslige forløb af radonkoncentrationen i et dansk hus. Atmosfæretrykket og forskellen i temperatur mellem inde og ude er også vist. Den eneste væsentlige kilde til radon i huset er jorden under huset. Det ses, at radonkoncentrationen varierer betydeligt igennem døgnet. Variationerne skyldes ændringer i husets luftskifte og ændringer i indtrængningshastigheden af radon fra jorden. Variationerne følger stort set ændringerne i indendørs ÷ udendørs temperatur og dermed den lille forskel i tryk mellem inde og ude. Radonkoncentrationen er maksimal i de tidlige morgentimer. Indtrængningen af radon forekommer ikke at være påvirket af ændringerne i atmosfæretrykket. Eksempelvis tilgår der store mængder radon til huset selv om atmosfæretrykket er stigende. Tilsvarende observationer er gjort ved kontinuerte målinger i andre huse i Danmark.

Figur 5.7
Tidsforløb af radon i stuen, indendørs-udendørs temperaturforskel og atmosfæretryk. Målingerne er fra april 1996, og stammer fra det såkaldte Radon-95 projekt /16/. Den eneste væsentlige kilde til radon i huset er jorden under huset. Radon-koncentrationen en meter under terræn blev målt til 60-100 kBq/m³. En efterfølgende afværgeløsning (baseret på aktivt sug under terrændæk) bragte husets årsmidlede radonniveau ned fra omkring 1000 til 50 Bq/m³

For et normaltventileret dansk enfamiliehus uden særlige byggematerialer må indendørs radonkoncentrationer over 30-40 Bq/m³ tolkes som en sikker indikation af, at der tilgår jordluft til huset. Som for lossepladsgas kan indtrængningen af radon ske diffusivt igennem husets gulvkonstruktion eller advektivt igennem revner og sprækker. Der findes ingen sikker bestemmelse af den relative betydning af diffusiv og advektiv indtrængning af radon til danske huse. Ud fra modelberegninger og udenlandske undersøgelser formodes det dog, at advektion er den vigtigste indtrængningsmekanisme (i hvert fald for huse med høje radonniveauer). Formodningen understøttes af, at radonindtrængningen til et bestemt hus i det såkaldte Radon-95 projekt ikke blev væsentligt ændret af, at 70 % af husarealet blev overdækket med en diffusionstæt membran /26/.

I de følgende antages det, at den diffusive indtrængning kan negligeres således, at radonindtrængningen (Bq/time) i princippet kan findes som:

I en dansk undersøgelse blev der målt radon og luftskifter i 117 nyere danske terrændækhuse med naturlig ventilation /27/. Målinger over 7 til 25 dage gav radonkoncentrationer fra omkring 10 til 600 Bq/m³. For hvert hus blev der foretaget en beregning af, hvor meget radon, der skal tilføres for at opretholde den målte radonkoncentration. Fra disse målinger fratrækkes et bidrag på 3,9 kBq/h, som svarer til den vurderede maksimale radonafgasning fra byggematerialer (3,0 kBq/time) og indtrængning af radon fra udeluften (0,9 kBq/h). De således korrigerede målinger svarer til den radon, der kommer fra jorden. I gennemsnit er radonindtrængningsraten fra jorden lig 8,9 kBq/h.

For videre at estimere, hvor meget jordluft der trænger i husene, er det nødvendigt at kende koncentrationen af radon i jordluften. Desværre foreligger der ikke sådanne målinger, men da målingerne foregik i "morænelers amter", må det forventes, at den maksimale radonkoncentration i jordluften er fra 30 til 120 kBq/m³ med en typisk værdi omkring 60 kBq/m³. På grund af strømningsforholdene omkring et hus må det forventes, at radonkoncentrationen ved indtrængningspunktet er lidt lavere /12/; eksempelvis 50 kBq/m³. På dette grundlag kan den gennemsnitlige indtrængning af jordluft til husene estimeres til at være: 8,9 kBq/h divideret med 50 kBq/time = 0,2 m³/h. Indtrængningen varierer fra hus til hus. I korthed kan man sige, at hovedparten af husene havde jordluftindtrængningsrater mellem 0,04 og 0,7 m³/h.

En tilsvarende analyse kan gennemføres på grundlag af den landsdækkende undersøgelse af naturlig stråling i danske boliger /28/. Radonmålinger i 348 enfamiliehuse viser, at på årsbasis udgør jordluftindtrængning omkring 0,1 % af husenes samlede luftskifte. For hovedparten af husene forventes det, at tallet er mellem 0,02 og 0,3%. For to huse i undersøgelsen var den indendørs radonkoncentration over 480 Bq/m³. Dette svarer til mere end 4 % af husenes samlede lufttilførsel kommer fra jorden under husene.

5.1.4 Sammenfatning

For lossepladsgas er det primære problem at vurdere, om der et eller andet sted i huset i passende lang tid (indtil der sker gnistdannelse) kan samles en passende mængde jordluft med en metankoncentration over nedre eksplosiongrænse. Dette er et kompliceret problem. Med den nuværende viden er det kun muligt kvalitativt at redegøre for, hvordan visse bygningstekniske, geologiske og meteorologiske faktorer spiller ind.

De vigtigste drivkræfter er indendørs-udendørs trykforskelle på omkring 1 til 3 Pa samt fald i atmosfæretrykket. De vigtigste faktorer er jordens gaspermeabilitet og størrelsen af den umættede zone. Antallet af revner m.v. i betondækket formodes at spille en mindre rolle for indtrængningens samlede størrelse. Derimod formodes placeringen af revner og andre indtrængningssteder i gulvkonstruktionen at have stor betydning for om lossepladsgassen kan samles i en passende mængde (f.eks. i et rum eller hulrum med stillestående luft) eller om den hurtigt opblandes med rumluften.

Målinger af radon viser, at på årsbasis udgør jordluftindtrængningen for hovedparten af danske huse under 0,3 % af husenes samlede luftskifte. Hvis jordluften i Danmark udelukkende bestod af metan, skulle den årsmidlede metankoncentration i danske huse således være under 0,3 % (for så vidt at udeluften ikke indeholder metan). Dette illustrerer blot, at man altså ikke automatisk har et problem med lossepladsgas i huset blot, fordi der er lossepladsgas i jorden udenfor. Der er således grundlag for en nøjere analyse af problemet.

I enkelte tilfælde er indtrængningen af jordluft væsentlig større end, hvad der gælder for det typiske danske hus. Der er for så vidt muligt at anslå andelen af sådanne huse statistisk. Derimod er det næppe muligt i en konkret risikoanalyse at give garanti for, at jordluftindtrængningen er lav (med mindre der foretages målinger). Eksempelvis kan tilsyneladende ens huse på tilsyneladende ens geologi nemlig have vidt forskellige radonniveauer. Mængden af jordgas, der trænger ind, varierer således fra hus til hus uden, at det normalt kan forklares bygningsteknisk eller geologisk.

For et givet hus kan den momentane jordluftindtrængning være betydeligt større end den årsmidlede værdi. Erfaringsmæssigt er indtrængningen normalt størst tidligt om morgenen (hvor den indendørs-udendørs trykforskel er størst). Modelberegninger viser, at indtrængningen desuden kan øges ved fald i det atmosfæriske tryk. Det kan bemærkes, at eksempelvis gaseksplosionerne ved Skellingssted /22/ og Loscoe, England /3/ skete tidligt om morgenen i forbindelse med fald i det atmosfæriske tryk.

5.1.5 Vurdering af bygningstyper

Tæthed mod jord

Ventilation under bygning

Ventilation af et drænlag under bygningen vil effektivt kunne reducere
indtrængningen af jordgasser til bygningen. Den samme effekt kan opnås for bygninger, der er opklodset, således at der er fri ventilation under gulvet, f.eks. pavilloner og kolonihavehuse. For bygninger med en godt ventileret krybekælder vil gasindtrængningen til bygningen kunne reduceres, idet der både vil ske en fortynding og bortventilering af de opsivende gasser. Både for bygninger med krybekælder og de for opklodsede bygninger vil den ene af de drivende kræfter "indendørs-udendørs trykforskellen" ikke have nogen væsentlig betydning, idet trykgradienten ikke vil kunne opbygges som en trykgradient mellem bygningen og jordens poreluft.

For at undgå kulde i gulvet er en del af de opklodsede bygninger forsynet med et skørt fra facaden til jord. Dette bevirker, at luftskiftet under bygningen reduceres, og der er mulighed for at der kan ske en ophobning af lossepladsgas i hulrummet mellem jordoverfladen og bygningens gulv. En sådan situation vil kunne øge risikoen for ulykker med lossepladsgas væsentligt. Også for bygninger med krybekælder vil der kunne opstå risiko for ophobning af lossepladsgas i kælderen, hvis ventilationen af krybekælderen er ringe. I perioder med f.eks. megen sne vil sneen helt eller delvist kunne blokere for ventilationen af hulrummet under bygninger.

Rumventilation

Som nævnt i afsnit 5.1.3.2 kan der regnes med gennemsnitlige indtrængningsrater for jordgasser i nyere enfamiliehuse på mellem 0,04 og 0,7 m³/h med en typisk værdi på 0,2 m³/h. Husene har en gennemsnitsstørrelse på ca. 100 m², hvilket giver indtrængningsrater på 0,0004-0,007 m³/h/m².

Koncentrationen af lossepladsgas i bygninger kan beregnes ved forskellige gasindtrængnings- og ventilationsrater. Hvis man antager, at lossepladsgassen fordeler sig homogent i bygningen, kan følgende simple formler anvendes:

Beregnede koncentrationer af lossepladsgas i bygninger for forskellige gasindtrængningsrater og luftskifter fremgår af tabel 5.1:

Naturligt luftskifte i en bygning vurderes på baggrund af /MST vejledninger 6 og 7, 1998/ til at være 0,3 pr. time.

De tre gasindtrængningsrater, som er anført øverst, svarer til de tidligere anførte rater for hhv. minimum, typisk og maksimal værdi. De tre nederste værdier svarer til en faktor 10 gange disse værdier:

Tabel 5.1
Beregnet koncentration (vol. %) af lossepladsgas i bygninger. I parentes er angivet koncentrationen af metan, idet det antages, at metankoncentrationen i lossepladsgassen udgør 50 vol. %

I bygninger med et naturligt luftskifte (0,3 gange pr. time) skal gasindtrængningsraten være større end 0,03 m³/h m² for, at der kan forekomme koncentrationer af lossepladsgas over 5 vol. %, når der sker en homogen opblanding i rummet. Hvis metankoncentrationen i lossepladsgassen er på 50 vol.%, skal gasindtrængningsraten være større end 0,07 m³/h m² for, at der kan forekomme koncentrationer over nedre eksplosionsgrænse i rummet. Når det forudsættes, at der sker en homogen opblanding i rummet, vil der i bygninger med mekanisk luftskifte ikke forekomme koncentrationer over nedre eksplosionsgrænse (5 vol.%), selv ved meget høje gasindtrængningsrater på 0,7 m²/(hm²)

Ved naturligt luftskifte i bygningen kan man godt forestille sig, at der kan optræde stratificering af lossepladsgasser i bygningen eller egentlig ophobning af gasser i rum eller f.eks. skabe med stillestående luft.

For at få et indtryk af, hvor meget gas der kan brænde i en bygning, er der foretaget en simpel omregning af koncentrationerne i tabel 5.2 til volumenandel af bygningen, som kan fyldes til nedre eksplosionsgrænse ved de anførte gasindtrængningsrater og luftskifter. Omregningen er foretaget efter følgende formel:

De beregnede volumenandele er fremhævet for et naturligt luftskifte på 0,3 gange i timen:

Tabel 5.2
Volumenandel (i %) af bygningen, som kan fyldes til nedre eksplosionsgrænse

* Gasindtrængningen vil give en gennemsnitskoncentration i hele rummet over nedre eksplosionsgrænse.

CFD-beregninger (Computational Fluid Dynamics), som kan modellere strømninger i og omkring komplicerede strukturer, kan evt. anvendes til at afklare, om der mulighed for stratificering af lossepladsgasser i et rum i en specifik bygning, således at mindre indtrængningsrater vil kunne give anledning til lokale koncentrationer over nedre eksplosionsgrænse.

Tabel 5.2 viser, at der ved naturligt luftskifte (0,3 gange i timen), gasindtrængningsrater på mindst 0,007 m³/(hm²) og stratificering i bygningen kan forkomme en koncentration på 5 vol-% (LEL) i mindst 10 % af bygningen. Dette svarer til den koncentration, som vil kunne give anledning til forbrændingsskader/dødsfald pga. temperaturstigning i rummet, se afsnit 2.3. Med mekanisk ventilation skal gasindtrængningen være mere end 3 gange så stor.

6 Referencer