Afdækning af muligheder for etablering af standardværktøjer og/eller -kriterier til vurdering af sundheds- og miljørisici i forbindelse med større uheld (gasudslip) på risikovirksomheder

1 Indledning

1.1 Problemstilling og formål

Toksiske gasarter anvendes bredt i samfundet. Den mest anvendte gasart i Danmark er ammoniak, der anvendes i så godt som alle større køleanlæg, f.eks. dem i de fleste supermarkeder. Toksiske gasarter kan også dannes ved uheld, for eksempel ved brand i lagre af plast eller skumgummi.

Hvor der findes toksiske gasarter, finder der også en mulighed for udslip af toksisk gas. Det er nødvendigt at kende omfanget af det område der påvirkes ved udslip, delvis for at sikre at sikkerhedsforanstaltningerne står i rimeligt forhold til risikoen, delvis for at forhindre placering af bebyggelser i områder hvor der ikke kan opnås tilstrækkelig sikkerhed og delvis for at danne grundlag for en korrekt tilpasset beredskabsindsats, hvis et uheld skulle opstå.

Beregninger af omfanget og udbredelse af gasudslip anvendes til godkendelse af anlæg, godkendelse af kommuneplanlægning omkring installationer med toksiske gasser, planlægning af sikkerhedsforanstaltninger og beredskabsplanlægning. Der er et stort problem med disse beregninger, idet de kan laves på mange forskellige måder, og fordi der ingen entydige standardmetoder findes. Som resultat forekommer der ofte mange forskellige beregninger og forvirring om hvilke beregning der er de ”rigtige”. Problemerne kan opsummeres som følgende:

  • Beregningerne er ikke reproducerbare, idet forskellige metoder giver forskellige resultater. Der kan derfor opstå uenighed om resultaterne.
  • Beregningerne er behæftede med usikkerheder. På dette punkt afviger beregningerne ikke fra mange andre beregninger der anvendes til planlægningsformål f.eks. de der anvendes til dimensionering af broer, bygninger, diger osv. Problemerne opstår fordi nogle af metoderne der anvendes til beregning af gasudslip og gasspredning har usædvanlig stor usikkerhed, sammenlignet med dem der normalt betragtes som rimelige ved planlægning.
  • Nogle af metoderne der anvendes til beregninger i dag er direkte forkerte, idet de ikke passer til de aktuelle udslips og spredningsforhold.

Formålet med udredningsarbejdet har været at tilvejebringe et grundlag for Miljøstyrelsens og de øvrige risikomyndigheders videre arbejde med og vurderinger af mulighederne for at etablere ”standardværktøjer og/eller -kriterier” til brug for myndighedernes vurdering af de sundheds- og miljørisici, der kan opstå i forbindelse med større uheld på risikovirksomheder. Udredningen omfatter ikke konsekvenser i omgivelserne, der udelukkende skyldes virkninger af brand og/eller eksplosion, hvor der ikke samtidig spredes sundheds- og/eller miljøskadelige stoffer i omgivelserne.

1.2 Baggrund

Beregning af gasspredning er blevet undersøgt systematisk siden begyndelsen af 1970’erne. Der er i dag mange beregningsmetoder som kan anvendes til de forskellige udslipssituationer. Der er stadigvæk mange usikkerhedsmomenter ved beregningerne selv med den omfattende forskning der er lavet indenfor feltet. Årsagerne hertil er, at spredning af toksiske gasarter er komplicerede, at det er dyrt og vanskeligt at opstille eksperimenter som kan underbygge modellerne og at der er mange forskellige former for udslip. Det er nødvendigt til planlægningsformål at tage højde for de mange forskellige former for udslip, og at reducerer så mange usikkerhedsmomenter som muligt. Det er også nødvendigt, hvor det er umuligt at reducere usikkerheden, at anvende forsigtighedsprincippet.

Gasspredning er blevet undersøgt eksperimentalt, med fuldskalaforsøg. Spredningsmodeller kan i dag siges at kunne beregne resultaterne fra disse eksperimenter nogenlunde korrekt (Sammenligninger beskrives i kapitel 5), når man tager i betragtning at gasspredning i miljøet er en statistisk fænomen, afhængig af turbulens. Men problemerne er ikke herved løst. Beregningsmetoder der anvendes i dag er for det meste begrænset til ideelle situationer, for eksempel gasspredning på åben mark. Der eksisterer sprednigsmodeller som kan beregne de mere komplicerede situationer, for eksempel udslip i et industri- eller bymiljø, men disse metoder har kun en begrænset validering i forhold til eksperimenter.

En anden gruppe af problemer opstår fordi gasspredningsberegninger er afhængige af forudgående udslips- og fordampningsberegninger, og disse er behæftede med større usikkerheder end selve gasspredningerne. Det er især hvilken udslipstyper og scenarier der skal beregnes der giver problemer, men også modelleringen giver problemer.

Endelig har der været problemer i valg af kriterier for, hvor farlighedsgrænsen skal fastsættes, når man laver en gasspredningsberegning. Der har været problemer i valget af toksicitetsniveauer, som skal anvendes til beregningerne, og i hvordan man skelner imellem kortvarige og langvarige udslip. I kapitel tre beskrives der et omfattende arbejde der især er blevet foretaget i USA, for at fjerne disse problemer. Således kan der siges at være gode og velunderbyggede metoder til beregning af virkningen af toksiske gasser. Der skal dog stadigvæk besluttes hvilken typer af grænser, der skal anvendes til planlægning.

1.3 Rapportstruktur

kapitel 2 i denne rapport et oversigt over de forskellige toksiske stoffer, der findes i Danmark, som kan føre til gas eller dampudslip. Kapitlet beskriver også forskellige stoffer og udslipsformer, og illustrerer disse med eksempler. Kapitel 2 giver en oversigt over de forskellige typer af gasudslip der er relevante i Danmark. Kapitel 4 beskriver de forskellige toksicitets kriterier der eksisterer i dag, og vurderer dem i forhold til deres anvendelighed til planlægningsformål.

Kapitel 5 giver en oversigt over de forskellige beregningsmetoder der kan anvendes til forudsigelse af gasskyer og gasfaner’s udbredelse. Det er ved sådanne beregninger nødvendigt, ikke kun at tage højde for udbredelse, men også at tage højde for udslipskilden (såkaldt ”source term”), det vil sige, hvor meget af det toksiske stof slipper ud, og i hvilken form. Valg af udslipskilden kan påvirke beregningerne med op til flere størrelsesordner.

Det er forsøgt at holde beskrivelserne på et ikke matematisk plan, og kun beskrive de anvendelsesmæssige aspekter af beregningsmetoderne. Nogle fysiske og matematiske aspekter af beregninger beskrives i bilag A. Der beskrives de nyeste beregningsformer og beregninger for specielle situationer.

Det er muligt i langt de fleste tilfælde af gasudslip, at påvirke udslippets varighed eller udbredelseskoncentration. Kapitel 5 beskriver også disse metoder og deres beregning.

Kapitel 6 giver en oversigt over de værktøjer (computer programmer) der findes i dag til toksisk gas spredning. Ingen af de eksisterende værktøjer opfylder kravene til en alsidig anvendelig løsning, og der er stadigvæk en hurtig udvikling i metoder og redskaber. Der gøres overvejelser over, hvordan man kan komme frem til en løsning der opfylder alle behov, evt. ved anvendelse af flere værktøjer, eller ved at fortage en begrænset udvikling.

Kapitel 7 beskriver anvendelsen af gasspredningsberegninger til risikoanalyse, til kommuneplanlægning, til beredskabsplanlægning og til personalebeskyttelse. De forskellige krav, der opstår ved disse anvendelser udledes.

Kapitel 8 sammenfatter resultaterne fra litteraturundersøgelserne og konkluderer.

1.4 Begrænsninger

Denne rapport er begrænset til at omfatte udslip alene fra faste anlæg. Udslip er mulig under transport. Metoderne, der beskrives her kan anvendes til støtte for beredskab i tilfælde af transportuheld. Anvendelsen er dog mere besværlig, idet det kræver mere arbejde at skaffe information om stoffet der frigives, om spredningsforhold osv.

Spredningsberegningerne der beskrives her kan anvendes til udslip af brandbare gasser, for eksempel propan eller benzindampe. Bedømmelsen af sådanne udslip kræver dog overvejelse af mange andre faktorer, som for eksempel antændelse og eksplosionstryk.

1.5 Begreber og forkortelser

Gas jet Den del af et gasudslip hvor hastigheden er større end eller sammenlignelig med vindhastigheden.
Gasfane En spredning af gas med vinden eller terræn.
Tofase udslip Et udslip af væske og gas. Et udslip af en fordråbet gasart igennem et rør vil give et tofase udslip, fordi væsken delvis fordamper i røret.
Kryogen udslip Et udslip af en gasart som er omformet til en væske ved køling.
Nedslag Bevægelse af gas eller røg nedad, for eksempel bag en bygning eller pga. storskala turbulens i atmosfæren.
PAH Poly- aromatiske hydrokarboner, ofte kræftfremkaldende organiske stoffer
Risikoanalyse Beregning af risiko i form af sandsynligheder eller hyppigheder, og konsekvenser
Risikovurdering Vurdering af risiko i forhold til et acceptkriterium.
Sikkerhedsvurdering    Vurdering af f sikkerhed i forhold til et kriterium. Kriteriet kan være et probabilistisk risikokriterium i en klassiske risikoanalyse, men kan også være et deterministisk kriterium, f.eks. ”worst case” giver ingen skader, eller en eller to sikkerhedsforanstaltninger for alle uheldsscenarier.
Protokol En aftalt procedure for at fastsætte en værdi, f.eks. en toksicitetsgrænse.

 



Version 1.0 Marts 2007, © Miljøstyrelsen.