Måling af dioxinemissionen fra udvalgte sekundære kilder

2. Metode

2.1 Udvælgelse af anlæg
2.2 Målemetode
2.3 Anlægsdata og rapportering
2.4 Analyse
2.5 Datapræsentation
2.5.1 Detektionsgrænser
2.5.2 Usikkerheder
2.5.3 Blindværdi
2.5.4 TEQ enheder
2.5.5 Congener mønstre og I-TEQ procenter

2.1 Udvælgelse af anlæg

Miljøprojektet "Baggrundsdokument for fastsættelse af luftemissionsgrænseværdi for dioxin"5 indeholder en oversigt over kendte kilder samt en vurdering af, hvor pålidelige de foreliggende data er. Med udgangspunkt i oversigten er der udvalgt de kilder, som indgår i denne undersøgelse. Alle kilderne blev inddelt i tre grupper:

  1. Gruppen, hvor eksisterende datagrundlag anses for at være tilstrækkeligt og brugbart, eller emissionen med sikkerhed er meget lille.
  2. Gruppen, der baseres på virksomhedsfinansierede målinger.
  3. Gruppen, hvor målingerne foretages i Referencelaboratoriets regi.

Denne undersøgelse omfatter gruppe 3, med afrapportering af de gennemførte målinger. Desuden vises resultaterne fra en række andre nyere målinger på tilsvarende anlæg med samme typer brændsler indhentet via amterne.

Gruppe 3 omfatter en række mindre kilder, som hovedsagelig findes i private hjem eller på mindre virksomheder, hvor det vurderes at være vanskeligt og/eller urimeligt at kræve egenfinansierede målinger på enkelte af de mange anlæg, der findes.

Kilderne i gruppe 3 er alle fyringsanlæg med de nedennævnte brændselstyper:
Halm på anlæg større end 1 MW
Halm på anlæg mindre end 1 MW
Træ på anlæg større end 1 MW (rent træ)
Træ med lim (spånpladerester)
Træ i brændeovn*
Træpiller på anlæg mindre end 1 MW*
Spildolie på anlæg større end 1 MW
Krematorium
Grillstegning med trækul og briketter

Målingerne på de med * mærkede anlæg blev foretaget af Teknologisk Institut på deres prøvestand for mindre fyringsanlæg i Århus. Målingen "Halm på anlæg mindre end 1 MW" skulle have være udført på TI’s prøvestand i Horsens, men blev i stedet udført på et gårdanlæg.

2.2 Målemetode

Det er et generelt krav til prøvetagningen, at CEN-standard EN 1948 del 1 om prøvetagning skal følges, mens standardens del 2 og 3 om oprensning og analyse skal følges for laboratoriearbejdet.

Som beskrevet i standarden, er det generelle princip for prøvetagning af dioxiner, at en gasprøve udsuges isokinetisk fra kanalen, og dioxinerne opsamles både på et filter, i en kondensatflaske og i en fast eller flydende adsorbent (afhængigt af det valgte prøvetagningssystem). Alle dele af prøvetagningssystemet til og med adsorbenten, der er i kontakt med gassen, skal være lavet af glas (og/eller titan).

Standarden er ikke specifik og tillader en række forskellige prøvetagningsprocedurer med mange valgmuligheder for flere delkomponenter.

For at sikre så ensartede prøvetagningsbetingelser som muligt, så resultaterne med større sikkerhed kunne sammenlignes, blev frihedsgraderne ved prøvetagningen begrænset mest muligt. Følgende blev specificeret for målingerne:
Filter/kondensermetoden skal anvendes.
Der skal anvendes kvartsuldfiltre.
Der skal anvendes XAD eller PUF som adsorbent.
Hver måling skal bestå af 4 prøver, med to samtidige prøver på 2 forskellige dage.
Prøvetagningstiden sættes til mindst 6 og højest 8 timer.
Der skal laves en blindprøve for hver 4 prøvetagninger.
Efter prøvetagningen skylles glasudstyret med acetone og toluen.

Nogle af målingerne blev foretaget over kortere tid end de specificerede mindst 6 timer for at få prøvetagningstiden til at passe med en, eller et antal, cykler i den proces, emissionen blev målt fra.

Målingerne på de helt små anlæg, brændeovn og træpillefyr blev valgt udført med to samtidige prøver ved forskellige driftsbetingelser. Prøverne fra grillstegning blev valgt at være enkeltprøver ved to forskellige driftsformer og to forskellige slags grillbriketter.

Ikke alle de målinger, der er indhentet fra amterne, opfylder de stillede krav til prøvetagning, idet prøvetagningstiden for de fleste er kortere end de specificerede 6 timer, og ingen af dem er udført med 2 x 2 prøver. På øvrige punkter opfylder de stillede krav. Det vurderes, at afvigelserne medfører en større usikkerhed på målingerne, men da resultaterne vurderes at bidrage væsentligt til dokumentation af dioxinemissionen fra de pågældende anlægstyper, medtages de på trods af den større usikkerhed.

2.3 Anlægsdata og rapportering

Ud over rapportering af de almindelige måletekniske forhold og resultater stilles der i standarden følgende krav til rapportens indhold.
Rapporten skal som minimum indeholde nedenstående oplysninger sammen med eventuelle andre oplysninger, som kan have en betydning for dannelsen af dioxiner og furaner, eller i øvrigt have betydning for vurdering af resultaterne:
En beskrivelse af virksomheden og det anlæg der måles på.
En beskrivelse af prøvetagningsmetoden.
Summen af koncentrationerne af dioxiner og furaner skal opgives som I-TEQ koncentration.
Hvis der forekommer resultater under analysemetodens detektionsgrænse for en eller flere isomere/congenere, skal I-TEQ koncentrationen opgives som et interval, hvis yderpunkter bestemmes af:

I-TEQ summen af alle congenere, hvor værdien af congenere under detektionsgrænsen sættes til 0 (nul), og
I-TEQ summen af alle congenere, hvor værdien af congenere under detektionsgrænsen sættes lig med detektionsgrænsen.
Registrerede driftsparametre:
Kontinuerlig måling af O2, CO og temperatur med 10 sekunders aflæsningsinterval og 2-minutters middelværdier.
Trendkurver, måleperiodens middelværdi samt 1. standardafvigelse opgives.
Volumenstrøm og vandindhold bestemmes manuelt.
Ved store variationer i volumenstrømmen, f.eks. krematorier, måles gashastigheden kontinuert i et punkt og opgives med trendkurve og middelværdi for måleperioden.
Registrerede anlægsdata:
Kedlens nominelle ydelse.
Indfyret effekt og leveret effekt i måleperioden.
Brændselstype, kvalitet og mængde i måleperioden.
Temperaturforløb og opholdstid i fyrrum, specielt for nedkøling i området 550°C til 250°C.

Det har generelt ikke været muligt at indhente oplysninger om temperaturforløb og opholdstid i fyrrummet. Det er oplysninger, der sjældent er tilgængelige på anlæggene, hvis de overhovedet findes.

2.4 Analyse

Prøverne skal analyseres som angivet i CEN-standard EN 1948 del 2 og 3.

2.5 Datapræsentation

For at gøre datapræsentationen så overskuelig som muligt, er antallet af data i rapportdelen, søgt begrænset. Alle data og værdier findes i bilagsdelen.

Alle emissionskoncentrationer opgives ved referencetilstanden (n,t,10%O2), dvs. tør luft ved normaltilstanden 0°C, 101,3 kPa og 10% O2, som er den almindeligt gældende referencetilstand for de fleste forbrændingsprocesser, der indgår i undersøgelserne. Spildoliefyrede anlæg har dog normalt en referencetilstand på 3 % O2, men for at bevare ensartetheden er koncentrationerne herfra også opgivet ved 10 % O2.

Sammen med resultaterne fra målingerne på de udvalgte anlæg, rapporteres en række nyere målinger på tilsvarende eller sammenlignelige anlæg og brændsler.

2.5.1 Detektionsgrænser

Detektionsgrænsen bør normalt være mindre end 10 % af den emissionsgrænseværdi, der skal kontrolleres. De industrianlæg, der er målt på, er omfattet af en emissionsgrænseværdi på 0,1 ng I-TEQ/m³(n,t,10%O2), som angivet i Miljøstyrelsens luftvejledning fra august 20016, og denne grænseværdi anvendes til sammenligning. I den tidligere luftvejledning7 var grænseværdien for industrianlæg fastsat til 1 ng I-TEQ/m³(n,t,10%O2).

Detektionsgrænsen for analysen er normalt nogle få pg/prøve for hver congener, men den afhænger i hvert enkelt tilfælde af renheden af prøvematrixen. For at få den samlede detektionsgrænse for prøven, skal detektionsgrænsen på nogle få pg/prøve ganges med I-TEF faktoren for hver af de 17 congenere, der analyseres og adderes. Detektionsgrænsen vil normalt ligge væsentligt under 10 % af den kommende grænseværdi på 0,1 ng I-TEQ/m³(n,t,10%O2).

For en række af prøverne er der fundet en eller flere congenere i koncentrationer mindre end detektionsgrænsen, men for at gøre talmaterialet mere overskueligt, er det valgt kun at opgive den højeste værdi, hvor detektionsgrænsen er medtaget i rapportdelen. I bilagsdelen findes alle værdierne.

Det skal bemærkes, at resultater under detektionsgrænsen kun forekommer for prøver med meget lave dioxinkoncentrationer.

2.5.2 Usikkerheder

Den samlede usikkerhed på en måling består af usikkerheden på prøvetagningen og usikkerheden på analysen.

Usikkerheden på prøvetagningen afhænger dels af de anvendte instrumenter og metoder, og dels af målestedets indretning. Bidraget til usikkerheden fra de anvendte instrumenter og metoder vurderes til at være samme størrelse for alle målingerne, mens der kan være betragtelig forskel på bidraget fra målestedets indretning.

En eksakt angivelse af den samlede usikkerhed på prøvetagningen kræver et uforholdsmæssigt stort ressourceforbrug, hvorfor prøvetagningsusikkerheden erfaringsmæssigt fastsættes til ±15 %.

Usikkerheden på analysen er fra laboratoriet (ERGO i Hamburg) opgivet til at være ± 25 % for prøver med <10 ng pr. prøve, svarende til gaskoncentrationer < 1 ng/m3(n,t) ved et prøvevolumen på 10 m3.

Den samlede usikkerhed kan estimeres som kvadratroden af kvadratsummen af de enkelte bidrag, og kan estimeres til ± 30 %. I bilag A er den samlede usikkerhed på målingerne (koncentrationsbestemmelse) estimeret til ca. 30 % ud fra de aktuelt målte værdier. Det må konkluderes, at målingerne er gennemført med en forventet og tilfredsstillende usikkerhed.

Det skal bemærkes, at ovenstående værdier gælder for den enkelte måling.

2.5.3 Blindværdi

For hver sæt prøver á 4 stk. udtages en blindprøve. Blindprøven udtages ved at montere filter og adsorbenten i måleudstyret og opvarme filteret til driftstemperaturen. Filter og adsorbent demonteres, og glasudstyr skylles som efter en måling med acetone og toluen. Blindprøven består af filter, adsorbent og skyllevæskerne, som analyseres ligesom prøverne.

Blindprøver skal normalt have værdier, der er mindre end 10 % af prøverne, målt som vægt pr. prøve.

Ifølge CEN standarden EN 1948 skal der ikke korrigeres for blindværdierne.

Ved måling af meget lave koncentrationer, som ligger væsentligt under emissionsgrænseværdien på 0,1 ng I-TEQ/m³(n,t,10%O2), kan dette krav ofte ikke opfyldes. Flere af målingerne har da også så lave værdier, at blindprøverne udgør væsentligt mere end 10 % af prøvernes værdi. De prøver er derfor behæftet med en større usikkerhed i nedadgående retning, og de skal derfor betragtes som maksimale værdier.

Blindværdier opgives ikke i rapporten, men kan findes i bilagene, beregnet i % af hver måling.

2.5.4 TEQ enheder

Alle målte værdier for dioxiner opgives i I-TEQ, og refererede værdier fra andre undersøgelser opgives så vidt muligt også i I-TEQ.

For at fremtidssikre de målte værdier opgives de i bilagsdelen også som WHO-TEQ, som anvendes til human risikovurdering af fødevarer og foderstoffer. WHO-TEF faktorerne kan tænkes engang i fremtiden også at blive standard for emissionsmålinger i stedet for I-TEF værdierne, hvilket dog forudsætter ændringer i CEN standarden om prøvetagning og analyse, EN 1948, og i EU direktivet om forbrænding af affald.

Emissionen i WHO-TEQ giver for affaldsforbrændingsprocesser oftest lidt højere værdier end I-TEQ, fordi TEF værdien for 12378-PentaCDD er øget fra 0,5 til 1.

I-TEF og WHO-TEF værdierne ses i tabel 1.

Tabel 1.
TEF værdier

Congener

I-TEF

WHO-TEF

2378-Tetra-CDD

1

1

12378-Penta-CDD

0,5

1

123478-Hexa-CDD

0,1

0,1

123678-Hexa-CDD

0,1

0,1

123789-Hexa-CDD

0,1

0,1

1234678-Hepta-CDD

0,01

0,01

OCDD

0,001

0,0001

2378-Tetra-CDF

0,1

0,1

12378-Penta-CDF

0,05

0,05

23478-Penta-CDF

0,5

0,5

123478-Hexa-CDF

0,1

0,1

123678-Hexa-CDF

0,1

0,1

123789-Hexa-CDF

0,1

0,1

234678-Hexa-CDF

0,1

0,1

1234678-Hepta-CDF

0,01

0,01

1234789-Hepta-CDF

0,01

0,01

OCDF

0,001

0,0001

De grå felter viser, hvor der er forskel på TEF værdierne.

2.5.5 Congener mønstre og I-TEQ procenter

Der vises congener mønstre og I-TEQ procenter for alle de udførte og refererede målinger.

Et congener mønster er en grafisk visning af koncentrationen eller mængden af hver enkelt, eller grupper af isomere af de 17 congenere, der normalt bliver analyseret.

I-TEQ procenten er vægten af de 17 congenere i I-TEQ enheder, dvs. efter omregning med TEF faktorerne, i procent af vægten før omregningen.

Det forventes, at ethvert fyringsanlæg vil emittere dioxiner med et karakteristisk congener mønster og I-TEQ procent, som kun varierer meget lidt, så længe anlægget kører med samme type brændsel og driftsforhold. Det antages derfor, at I-TEQ procenter og congener mønstre kan anvendes til en kvalitetskontrol af udførte målinger ved at sammenligne procenter og mønstre fra tidligere målinger på anlægget. Hvis der ikke er overensstemmelse, kan det enten være forårsaget af fejl i prøvetagning eller i analyse, eller at der har været væsentlige ændringer i anlæggets driftsforhold eller i det anvendte brændsel.

Der er to formål med at vise mønstrene.

  1. At tilvejebringe et datamateriale til verificering af hvorvidt I-TEQ procenter og congener mønstre kan anvendes til en kvalitetskontrol af prøvetagning og analyse.
  2. At vise de karakteristiske mønstre, der normalt findes for et givet type brændsel og forbrændingsanlæg, så det kan sammenlignes med andre mønstre fra andre typer anlæg og brændsler og derved vise ligheder og forskelle samt spore kilderne.

Der findes ingen standard eller almindeligt anerkendt måde at vise mønstrene på. Man kan vælge at bruge de konkrete vægtenheder (pg eller ng/m³), og/eller man kan bruge I-TEQ værdier (eller WHO-TEQ). Værdierne kan også normeres i forhold til en bestemt congener eller omregnes til % af den samlede emission. Man kan tage hver congener for sig eller slå nogle af dem sammen i grupper, så hexa-, penta- og hepta-congenererne slås sammen i hver deres gruppe. Sidst kan mønstrene også vises i forskellige diagramtyper. Der er således et utal af muligheder, som gør det vanskeligt at sammenligne mønstre fra litteraturen.

I denne rapport er der valgt følgende hovedmåde at vise mønstrene på:
De målte vægtenheder for hver congener omregnes til % af den samlede vægt. Hvis nogen af congenererne er under detektionsgrænsen, medtages de med detektionsgrænsen.
Hver congener vises for sig selv, dvs. ingen slås sammen i grupper.
Det er valgt at vise mønstrene i kurveform, da de anses for at være nemmest at overskue og sammenligne.
Sammen med mønsteret opgives den samlede koncentration af congenere i ng/m³(n,t) ved referencetilstanden 10 % O2.

I forbindelse med mønstrene opgives I-TEQ procenterne.

Visningen i vægt % gør mønstrene uafhængig af koncentration og TEF værdier, og mønstrene fra alle typer målinger kan derfor direkte sammenlignes.

5 Allan Astrup Jensen, Peter Blinksbjerg. Baggrundsdokument for fastsættelse af grænseværdi for Dioxin. Miljøprojekt. Oktober 1999. Reflab. [Findes på web adressen: www.dk-teknik.dk]
[Tilbage]
 
6 Vejledning fra Miljøstyrelsen. Nr. 2/2001. Luftvejledningen. Begrænsning af luftforurening fra virksomheder. Gældende fra august 2001.
[Tilbage]
  
7 Vejledning fra Miljøstyrelsen. Nr. 6/1990. Luftvejledningen. Begrænsning af luftforurening fra virksomheder. Ophævet i august 2001.
[Tilbage]