| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Metode til risikovurdering af gasproducerende lossepladser 

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.