Miljøprojekt, 1085 – Måling af tungmetaller i dansk dagrenovation og småt brændbart

To begreber er helt grundlæggende for forståelsen af dette projekt og de er derfor beskrevet i det følgende.

2.1 Korrekt prøvetagning

Prøvetagning er nødvendig i en hvilken som helst beskrivelse af en større mængde idet en detaljeret beskrivelse af hvert delelement af forskellige årsager som f.eks. tid og penge ikke kan gennemføres.

Prøvetagningen består i udvælgelse og bearbejdelse af en delmængde som har samme egenskaber og karakteristika som gennemsnittet af den samlede mængde. Mere præcist defineres prøvetagning således:

Prøvetagning defineres her som alle enhedsoperationer, der indgår fra initial masse udpeges til fastsættelse af en parameter i en analyse.

Et eksempel på prøvetagning kunne være analyse af kobber i et ton jord fra en villahave. Der kræves et kilo jord som maksimalt kan indsendes til analyse og der kan maksimalt indgå 10 gram i den kemiske oplukning. Der analyseres på mindre end et gram. For at illustrere vigtigheden af prøvetagningen kunne jorden antages at indeholde spåner af kobber fra en tidligere industri på grunden. Hvert kobber spån vejer ½ gram. Det er således essentielt at prøvetage (udtage og behandle) jorden korrekt for at den endelige analyse af mindre end et gram ikke giver et forkert indtryk af jordens kobberindhold.

Det har ikke været dette projekts formål at karakterisere affaldets homogenitet selvom dette er grundlaget for en korrekt planlægning af prøvetagningen ifølge Teorien Om Sampling (TOS) af Pierre Gy /Gy P., 2004/. Prøvetagningen er således planlagt ud fra den bedst tilgængelige viden om minimering af fejl samt optimering af prøvens indeholdte homogenitet. Hvis prøvetagning ikke udføres i overensstemmelse med principperne i TOS vil der tilføres en usikkerhed af ukendt størrelse, som ikke vil kunne kvantificeres /Gy P., 1994/. Korrekt prøvetagning tillader minimering af variansen på resultaterne samt mulighed for en kvantificering og sporing af den resterende varians.

Pierre Gy opstiller en teori for den totale usikkerhed TEE som summen af analytisk usikkerhed AE og prøvetagningsusikkerheden SE. Prøvetagningsusikkerheden består, hvis principperne for korrekt prøvetagning overholdes, kun af grupperings- og udskillelsesusikkerhed GSE og den fundamentale usikkerhed FE som knytter sig til en række materialeegenskaber samt prøvens størrelse. GSE og FE kan minimeres ved at reducere fragmentstørrelsen (kornstørrelsen), homogenisere prøven samt øge prøvemassen. GSE og FE kan dog aldrig helt elimineres /Gy P., 1996/. Dette skyldes bl.a., at FE defineres ud fra en række materialeegenskaber, som er svære at ændre, se ligning 1.

C	Konstant der definerer materialeegenskaber for materialet der prøvetages
M_s	Massen af den udtagne delmængde af den totale mængde M_L
d	Maks. partikelstørrelse defineret som maskestørrelsen i cm på den si, der tilbageholder 5% af materialet

Ligning 1 Gy's formel for fundamental fejl (FE) ved prøvetagning /Gy P., 1996/

Der er i projektet lagt vægt på at kortlægge usikkerheden i prøvetagningen, hvor det har været økonomisk og praktisk muligt, således at prøvetagningsmetoden kan forbedres og forståelsen af affaldets homogenitet øges. Brugen af Gy's formel er en essentiel del af analysen af den målte usikkerhed idet den giver et teoretisk indblik i hvilke elementer der bidrager til usikkerheden.

2.2 Kemisk sammensætning af affald

Affaldets homogenitet er som beskrevet i Gy's formel påvirket af en række faktorer hvor den vigtigste er partikelstørrelsen på de største partikler. Dette påvirker homogeniteten i tredje potens, hvorfor neddeling er en nødvendighed. Men også forskellene i koncentrationerne partiklerne imellem (C i Gy's formel) påvirker homogeniteten af affaldet specielt for stoffer, der primært findes i affaldet som sjældne tilfælde af små masser med meget høje koncentrationer. I disse tilfælde vurderes det, at koncentrationerne partiklerne imellem kan være vigtigere end kornstørrelsen på de største partikler og dermed være den dimensionerende faktor for homogeniteten.

Et sjældent tilfælde eller fragment defineres her som en infinitesimal delmængde med en koncentration, der påvirker den gennemsnitlige koncentration med mere end 1 %.

Hvis eksemplet fra foregående kapitel videreføres kunne jorden fra villahaven antages at indeholde i alt 10 spåner af kobber på ½ gram. Den resterende jord indeholder i gennemsnit 5 mg/kg (i alt 5 g). Kobberspånerne udgør således 50 % af jordens kobberkoncentration men kun 0,0005 % af den samlede mængde jord.

Koncentrationsforskellene i affaldet kan være svære at udligne ved prøvetagningen hvorved betydningen af størrelsen af prøvemassen bliver vigtig, idet visse fragmenter sjældent optræder. Prøvetagningen skal inkludere en masse der er stor nok til at indeholde de sjældne fragmenter for at være repræsentativ. Dette er forudsætningen for at opnå en repræsentativ kemisk sammensætning for affald.

Der eksisterer kun begrænset international viden om dagrenovations kemiske sammensætning og sammensætningen af de enkelte fraktioner. En lang række kilder som f.eks. /Beker og Cornelissen, 1999 og Christensen, 1998 og Eleazer m.fl., 1997 og Marb m.fl., 2003 og ORWARE, 2000 og Williams, 1998/ analyserer på en eller flere delfraktioner af dagrenovation for enkelte eller få stoffer. Ingen af undersøgelserne har medtaget de samme fraktioner som dette studie, hvorfor en direkte sammenligning ikke er mulig.

For sammenligning med den samlede kemiske sammensætning har et studie /Belevi, 1998/ udført forbrændingstest (indirekte analyse) af blandet affald og husholdningsaffald. Belevi H. måler den samlede kemiske sammensætning hvorfor der er et godt grundlag for sammenligning med makrokomponenterne fra direkte analyse og sporstofferne fra både den indirekte og direkte måling i dette studie.

2 Vidensgrundlag

2.1 Korrekt prøvetagning

2.2 Kemisk sammensætning af affald