|
Måling af indtrængningen af gasformige forbindelser fra forurenet jord til indeluften: Foliemetoden Del 1. Laboratorieundersøgelse 5. Resultater og diskussion
5.1 Undersøgelse af revnedannelser i forsøgopstillingens betonpladeDet er ved fremstillingen af betonpladen og opbygning af forsøgsopstillingen tilstræbt, at der ikke forekommer revner i betonen. Revnedannelser kan tænkes at opstå, når en betonplade af størrelsen 1 m x 1 m x 0,05 m, fremstillet uden armering, placeres i vandret position og kun understøttes langs betonpladens kanter. Eventuelle revner vil medføre, at fluxen øges betydeligt på grund af konvektiv transport, og der vil samtidigt ske en ujævn fordeling af fluxen hen over betonens overflade. Hermed vil den målte flux afhænge af foliens placering på betonpladen, og en sammenligning med den beregnede flux vil vanskeliggøres. Der var ingen synlige revner i betonpladen i forsøgsopstillingen, men den egentlige undersøgelse af revnedannelser blev gennemført ved trykforsøg. Der blev i forsøg 2 udført en indledende undersøgelse af betydningen af varierende trykdifferens mellem top- og bundkammer, og denne undersøgelse viste ingen afhængighed af trykdifferenser inden for området –35Pa - +25Pa. Forsøgsrække nr. 2 blev kontrolleret ved tilførelse af sporstof og en noget højere tryksætning i forsøg nr. 10. Resultatet af forsøg 10 er vist i figur 4. Figur 4 Af figur 4 fremgår, at den målte koncentration af SF6 stiger jævnt i topkammeret uden pludselige koncentrationsstigninger under trykforøgelserne. Trykforøgelserne i bundkammeret har ingen effekt på den målte koncentration i topkammeret, og fluxen gennem betonpladen synes udelukkende domineret af diffusiv transport. 5.2 Tab af TCE og toluen til betonenFor at undersøge om den tilførte TCE og toluen til bundkammeret kunne genfindes i den luft, der føres ud af kammeret, blev der udført en massebalance. Massebalancen blev udført ud fra resultater af forsøg nr. 5 og 7, der begge blev udført med lukket topkammer, hvorved en massebalance kunne udføres. Resultaterne af de målte koncentrationer og flow samt de deraf beregnede massestrømme ind og ud af forsøgsopstillingen er vist i bilag C. Den samlede målte flux ind og ud af kammeret er vist i tabel 2. Tabel 2
Et væsentligt tab af stof til betonen vil medføre, at der vil gå lang tid, før der opstår stabile koncentrationer i topkammeret. Den målte flux vil først vise sig stabil, når betonen er "mættet" med TCE og toluen. På det tidspunkt, forsøg 5 og 7 blev udført, havde betonen været udsat for eksponering i 3 måneder. Koncentrationen og det tilførte flow i bundkammeret blev under alle forsøgene holdt konstant. Det fremgår af forsøg 5 og 7, at der efter 3 måneders eksponering stadig er et betydeligt tab af stof til betonen. Tabet synes at aftage så langsomt, at det ikke reflekteres i en signifikant stigning i den målte flux over et tidsrum på 1-2 uger (forsøg 5 og 7 viste stabile koncentrationer i topkammer over 1-2 uger). Tabet til betonen konkluderes at have haft en afgørende betydning for størrelsen af den målte flux under laboratorieforsøgene. Når samtlige udførte forsøgsrækker 3-9 betragtes (se afsnit 5.4), har der været en faldende tendens i den målte flux. Under konstante doseringsforhold skulle det forventes, at fluxen til topkammeret ville stige, idet en tilnærmelse til mætning i betonen ville medføre et faldende tab med tiden. Det er på den baggrund fundet rimeligt at antage, at tabet til betonen kan betragtes som konstant under de enkelte forsøgsrækker, og at variationer i den målte flux kan tilskrives andre faktorer end tab til betonen. Såfremt betonpladen udsættes for temperaturstigninger, vil den adsorberede TCE og toluen kunne afgives igen ved thermisk desorption. Forsøgsopstillingen har under forsøgene været placeret under almindelige rumtemperaturer. Effekten af temperaturændringer i forsøgsopstillingen er efterfølgende undersøgt ved at sammenligne den målte flux med den målte temperatur i topkammeret, og der kunne ikke påvises nogen sammenhæng mellem den målte flux og temperaturen i det område, forsøgene blev udført under (19°C - 23°C). 5.3 Sammenligning mellem målt flux til topkammeret og målt flux til folienDen flux, der måles til arealet under folien, er sammenlignet med den målte flux til topkammeret via det fri betonareal uden om folien, jf. figur 5.
Figur 5 I forsøg 3, 4, 5 og 7 er der udført målinger af fluxen fra arealet under folien og arealet uden om folien. Tabel 3 og 4 viser resultaterne. En grafisk sammenstilling er vist på figur 6. Tabel 3 Tabel 4
Figur 6 Det fremgår af figur 6, at der generelt er god overensstemmelse mellem den målte flux til foliearealet og til topkammeret. Der er dog i forsøg 4 og 7 en tydelig afvigelse, idet der måles 30% lavere flux til foliearealet end til topkammeret. I forsøg 5 måles der for toluen 40% højere flux under folien. Årsagen til disse afvigelser er ikke afklaret, men en mulig årsag er usikkerheder på de enkelte målemetoder, der benyttes til flow- og koncentrationsbestemmelse. En nærmere vurdering af usikkerheder indgår i afsnit 5.5. 5.4 Sammenligning mellem målt og beregnet fluxDen målte flux i de enkelte delforsøg er sammenlignet med den beregnede, teoretiske flux. Fluxen er beregnet under antagelse af, at transporten af stof fra bundkammer til topkammer er diffusiv. Beregningen er foretaget efter (III) jf. Miljøstyrelsens vejledning 7 af 1998 /5/:
Tabel 5
Figur 7 Det fremgår af figur 7, at der ikke kan konstateres et generelt fald i koncentrationen af TCE og toluen i bundkammeret hen over forsøgsrækkerne. Årsagen til den lavere målte flux i forsøg 7, 8 og 9 kan derfor ikke tilskrives varierende dosering til bundkammeret. En reduceret flux til topkammeret vil teoretisk set kunne forekomme, hvis betonpladen udsættes for et temperaturfald, hvorved betonens sorptionskapacitet formodentlig vil øges. Med henvisning til afsnit 5.2 kan det afvises, at temperatursvingninger i området 19°C – 23°C giver anledning til en reduktion i den målte flux. En anden potentiel påvirkning på fluxen er vandindholdet i betonen, d.v.s. vandindholdet i luften over og under betonpladen i opstillingen. Vandindholdet i forsøgsopstillingen vil kunne påvirke betonens evne til at adsorbere VOC. Vandindholdet i luften i bundkammeret er under forsøgene målt ved hjælp af PAIR. Da doseringsluften til såvel bundkammer, folie og topkammer forsynes fra et trykluftanlæg, er vandindholdet forholdsvis lavt og konstant. Alle målinger i bundkammeret viser et vandindhold på mellem 2,4 g/m3 – 2,6 g/m3. Såfremt vandindholdet har en væsentlig indflydelse på tabet af stof til betonen, skulle der opstå en signifikant forskel på de målte værdier i forsøg 5 og 6 samt 7 og 8, der er udført med henholdsvis uden lukket topkammer og i øvrigt under identiske forhold. Sammenligningen vanskeliggøres imidlertid af, at luften til folien er tør, hvorimod rumluften, som kommer i kontakt med betonfladen uden om folien, når topkammeret er åben, har en koncentration af vand, der varierer mellem ca. 6 g/m3 – 10 g/m3. Det kan ud fra forsøgene ikke afgøres, om den målte flux aftager som følge af, at vandindholdet i betonpladen øges, når der udføres forsøg med åbent topkammer. Vandindholdet og temperaturen i betonen kan have en afgørende betydning for fluxen til indeklimaet på forurenede grunde. Variationer af temperatur og vandindhold vil i givet fald kunne medføre en årstidsvariation i fluxen til indeklimaet. I modsætning til beregningsmodellen har betonens temperatur og vandindhold ingen betydning for målemetoden. En nærmere undersøgelse af indflydelsen af temperatur og vandindhold på betons sorptionskapacitet er ikke omfattet af dette projekt. 5.5 Effekt af flowbetingelser og folietypeFor at undersøge om det har arealspecifikke flow, eller folietypen har indflydelse på den flux, der måles ved hjælp af foliemetoden, er der udført en forsøgsrække som vist i tabel 6. Hvert forsøg blev udført to gange, og forsøgene blev udført i randomiseret rækkefølge som vist i tabel 7. Tabel 6
Tabel 7
Figur 8 Figur 9 Tabel 8
Det konkluderes ud fra variansanalysens resultat, at der ikke er en signifikant effekt af hverken folietype og flow. Det målte resultat er uafhængigt af, om der benyttes et flow i området 0,07 m3/h/m2 - 0,28 m3/h/m2. Det kan heller ikke ud fra måleresultatet påvises, om der bruges Nalophan folie eller TEDLAR folie. 5.6 Undersøgelse af potentielle fejlkilderEn række gasarter – herunder også flygtige organiske forbindelser - adsorberes i større eller mindre grad til overflader. De valgte folietyper Tedlar og Nalophan vides at have de mest afvisende overflader over for de VOC’er, der typisk vil optræde i forbindelse med stoftransport fra jordforurening. En anden potentiel kilde til tab af stof ved brug af foliemetoden vil kunne opstå, hvis der sker permeation gennem folien, hvorved det målte stof trænger igennem på grund af en koncentrationsgradient mellem luften under folien og luften over folien. Det var i forbindelse med laboratorietesten derfor væsentligt at afklare, om der kan opstå et væsentligt tab af stof som følge af adsorption til eller permeation gennem den folie, der lægges på betonen. Endvidere blev det undersøgt, om den anvendte tape kunne være en årsag til tab af stof via absorption til tapen, herunder især til klæbemidlet, der fastgør folien til betonen. Der blev udført en række forsøg med TEDLAR folie. Der blev fremstillet fire TEDLAR poser, hvoraf der i to af poserne blev klæbet et stykke Nichiban PE-coated lærredstape af størrelsen 5 cm x 37 cm på indersiden af posen. Forsøgene blev udført med såvel høje som lave koncentrationer, og der blev samtidigt udført blindforsøg for at kontrollere, om der kunne opstå en afdampning fra den anvendte tape. De nærmere forsøgsbetingelser fremgår af bilag A. Figur 10 viser det gaschromatografiske udstyr til analyse af PCE og toluen i poserne. Figur 11 og 12 viser resultaterne af forsøgene.
Figur 10
Figur 11 Figur 12 Figur 11 og 12 viser, at der observeres et tab på ca. 2% over de første to timer efter dosering af gassen i TEDLAR poser uden tape, og tabet er ca. 5% efter 24 timer. Dette gælder såvel for TCE som for toluen. For de poser, der indeholdt Nichiban tape, var tabet en 1 time efter dosering 4% - 5%, og tabet var efter 1 time ikke højere for poser med lave koncentrationer af TCE og toluen. Efter 24 timer er tabet på 15% for TCE og 25% for toluen for poser med høje koncentrationer (figur 11), og for poser med lave koncentrationer var tabet 19% for TCE og 30% for toluen. Det må derfor konkluderes, at gassernes kontakt med tapen medfører et øget tab af TCE og toluen. Overfladen af tapen, som gassen er i kontakt med, er imidlertid væsentlig større i "poseforsøget" i forhold til under fluxmålingen, hvor der kun vil være mulighed for kontakt langs kanten af folien. Endvidere er de udførte forsøg med TEDLAR poser udført med statisk fortynding, d.v.s. med stillestående luft, og effekten af et tab vurderes at være væsentligt reduceret, når der anvendes en konstant beluftning af folien. Der vurderes derfor ikke at være nogen risiko for et betydende tab af hverken TCE eller toluen gennem TEDLAR vægge eller via tapen. Det er i afsnit 5.6 vist, at det ikke har en effekt, om der vælges TEDLAR folie eller Nalophan folie. Derfor konkluderes det, at der efter al sandsynlighed heller ikke vil være risiko for et måleligt tab ved brug af Nalophan folie. 5.7 MåleusikkerhedEn vurdering af måleusikkerheden ved foliemetoden kan foretages ud fra en fastlæggelse af metodens nøjagtighed og præcision. Nøjagtigheden angiver, hvor tæt på det sande resultat metoden er, og præcisionen angiver, hvor præcist metoden rammer det samme tal fra gang til gang ved gentagne målinger. En vurdering af nøjagtigheden kræver kendskab til den sande værdi af fluxen. Den sande værdi er ikke kendt, da der er et varierende tab af stof til betonen under forsøgene. Som groft skøn kan fluxen målt med foliemetoden sammenlignes med den målte flux til topkammeret. Denne sammenligning er beskrevet i afsnit 5.4 og viser, at den målte flux under folien stemmer godt overens med den målte flux til topkammeret. Afvigelsen mellem de to målte flux er på mellem 0% og 30%, hvilket giver en indikation af metodens nøjagtighed. Som et estimat for præcisionen kan anvendes den tilfældige fejl på målingen. Den tilfældige fejl kan vurderes ud fra standardafvigelsen mellem gentagelser af forsøg, der er udført under samme betingelser og med en konstant flux gennem betonen. Forsøg 3, 4, 5 og 7 er udført med låg på topkammeret, og disse forsøg viste, at fluxen gennem betonen var faldende i perioden december 1999 – april 2000. Derfor er resultaterne af disse forsøg ikke anvendt til bestemmelse af præcisionen. Præcisionen vurderes bedst at kunne estimeres ud fra de 8 delforsøg i forsøg 9, der blev udført i maj-juli 2000. På grund af at betonen har været eksponeret i længere tid, antages fluxen at være mindre varierende på dette tidspunkt, og dette bekræftes af de målte resultater. Ud fra den statistiske analyse af resultaterne af forsøg 9 kan uddrages et estimat for den tilfældige variation (sm), jf. afsnit 5.6. Ud fra variansanalysen på forsøg nr. 9 estimeres for standardafvigelsen mellem gentagelser ved estimatet sm til ca. 2× 10-6 mg/m2/sek for såvel TCE som toluen. Dette giver en relativ standardafvigelse på gentagne målinger på 15% - 50%, afhængig af størrelsen af den målte flux – jo lavere målt flux, jo højere relativ usikkerhed. Samlet vurderes det, at der under de givne forhold er opnået en præcision, der er mindre end ±50%. Med andre ord vil der ved gentagne målinger på samme lokalitet kunne opnås en tilfældig variation mellem de enkelte målinger, der er mindre end ±50%. Denne præcision skal sammenlignes med den variation, der i praksis vil være i den faktiske flux hen over et betongulv på en forurenet lokalitet. Fluxen vil variere afhængig af bl.a. koncentrationerne under gulvet, af betongulvets beskaffenhed og indhold af revner. Den faktiske flux vurderes ud fra erfaringer med fra poreluftmålinger typisk at variere hen over gulvet med langt mere end ±50% under feltforhold, og foliemetodens præcision vurderes derfor at være fuldt acceptabel.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
