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

Dokumentation af sinkeffekter for tetrachlorethylen

6. Fase 3 - Modellering af målte indeklima- koncentrationer

I dette afsnit behandles de resultater, som fremkom ved målingerne i pavillonen og lejligheden. Formålet har været dels at tilpasse resultaterne til matematiske modeller, dels at bruge disse modeller til at vurdere betydningen af sinks i andre situationer.

Computerværktøjet IAQX 1.0 (Guo, 2001a), som er udviklet af US-EPA, har været anvendt til at opstille de matematiske modeller. Modelleringen baseres i hovedtræk på ligningerne 1 og 2 (afsnit 3).

Programmet består af en række delprogrammer, der kan anvendes til forskellige problemstillinger i relation til påvirkning af indeklimaet med forureningskomponenter. Programmet kan modellere såvel adsorptions- som desorptionsfasen. Med delprogrammet GPS - General Purpose Simulation program - er der gennemført en række modelkørsler, hvor de variable parametre er søgt tilpasset måleresultaterne fra både pavillonen (lokalitet 1) og lejligheden (lokalitet 2).

I afsnit 6.1 beskrives modelresultaterne for lokalitet 1, mens resultaterne for lokalitet 2 fremgår af afsnit 6.2.

6.1 Modellering for pavillon – lokalitet 1

6.1.1 Model - lokalitet 1

I modellen IAXQ 1.0 – GPS, er der mulighed for at vælge en række modeller for hhv. kildeemission, sinkeffekt, ventilation m.m.

Programmets kildemodel nr. 12 antager, at der under adsorptionen er tale om en konstant emission (kildestyrke), der kan beskrives ved Q·C. Da der umiddelbart før fjernelse af det rensede tekstil fra pavillonen blev målt 0,49 mg/m³ i indeluften er det derfor ved beregningerne antaget, at C = 0,49 mg/m³ i hele adsorptionsperioden. Det er endvidere antaget, at ligevægt kan opnås, og at kilden befinder sig i pavillonen fra t=0 til t=4.300 timer, svarende til knap 6 måneder.

Programmets sinkmodel nr. 2 antager reversibilitet, hvor de styrende sorptionsparametre er k_a og k_d, hvor k_a beskriver adsorptionen, mens k_d beskriver desorptionen. Ligningen angiver, at fluxen af forureningskomponenter fra sinkmaterialet kan beskrives som A_sinks(k_a C_i (t) - k_d C_s(t)).

Ved beregningerne er det endvidere antaget, at der er tale om 2 luftzoner, der udveksler med hinanden, nemlig udeluften og luften i pavillonen.

Der henvises til tabel 6.1 for beskrivelse af modelgrundlaget, idet data stammer fra bl.a. målinger eller opmålinger på lokalitet 1, se også tabel 4.1.

6.1.2 Beregninger

Det blev indledningsvis forsøgt at anvende litteraturdata for hhv. adsorptionsratekonstanter og desorptionsratekonstanter med anvendelse af flere forskellige sinkflader. Anvendelse af data fra f.eks. Tichenor et al. (1991) medførte, at desorptionen af det adsorberede tetrachlorethylen skulle ske over få dage. Da målingerne viste desorption i mere end 40 dage er Tichenors resultater således i dårlig overensstemmelse med de målte værdier i denne undersøgelse.

Det blev derfor valgt at anskue pavillonens sorptionsflader - dvs. vægge, loft, gulv, vinduer og døre - under ét og regne disse samlet. Da laboratorieforsøg generelt viser ensartede ratekonstanter for adsorptionsfasen, blev det valgt at sætte k_a til 0,45 m/h, svarende til en værdi i samme størrelsesorden, som fundet ved forsøg af bl.a. Bouhamra & Elkilani (1999b) og Won et al. (2000).

Derefter blev k_d justeret, indtil modellen viste overensstemmelse med måleresultaterne for slutningen af desorptionsperioden (t større end 50 dage). Den derved fremkomne desorptionskurve fremgår af figur 6.1, hvor måledata og tendenslinjen også er vist. Som det fremgår, er der en særdeles god overensstemmelse mellem tendenslinjen for målingerne og modellens beskrivelse af desorptionsforløbet.

Input data for den fremkomne tilpassede model fremgår af tabel 6.1.

Som det fremgår af figur 6.1.a) opnås der ved modelleringen ligevægt for adsorptionsfasen efter ca. 2.000 timer.

Tabel 6.1.:
Input data til IAQX 1.0- GPS modellen ved bedste fit til måledata for lokalitet 1- pavillon

Se her!

Figur 6.1:
Model af koncentrationsforløbet i indeklimaet på lokalitet 1 fittet til hhv. måleresultater og tendenskurven for måleresultater. Figur a) viser hele det modellerede forløb fra t= 0 til t= 9.999 timer, mens b) er en forstørrelse af forløbet fra kilden afbrydes til t= 4.300 timer , idet dette tidspunkt er sat lig nul, til koncentrationen er faldet til under målbart niveau. Øvrige input fremgår af tabel 6.1. Tendenslinjer for hhv. model og målinger anført i figur b) er bestemt som excel-programmets bedste fit for alle data. Bemærk ændringen i tidsenheden på graferne.

6.2 Modellering for lejlighed – lokalitet 2

6.2.1 Model

Ved analysen af data fra lokalitet 2 blev den samme overordnede model anvendt, idet der ikke er grund til at tro, at de grundliggende mekanismer bag adsorption og desorption i en pavillon og en lejlighed er forskellige.

Kildemodel nr. 12 og sinkmodel nr. 2 blev således valgt i IAQX 1.0 – GPS programmet.

Kildemodel nr. 12 antager, at der er tale om en konstant emission, der kan beskrives ved Q·C. I december 2000 - dvs. ca. 3 måneder før renseriet blev nedlagt - blev målt mellem 1,9-2,1 mg/m³ som gennemsnitskoncentrationer over 14 dage i lejligheden.

6.2.2 Beregninger

Ved beregningerne er det antaget, at rumkoncentrationen har været 2,3 mg/ m³ i hele perioden. Dette er gjort af beregningstekniske årsager, fordi indstillingen af adsorptionsligevægten er så langsom, at ligevægtsrumkoncentrationer på f.eks. 2,0 mg/ m³ ikke opnås før efter mere end 5000 timer (knap 7 måneder)ved en lavere rumkoncentration end 2,3 mg/m³. Det anvendte beregningsprograms maksimale simulationsperiode er 9.999 timer (knap 14 måneder). Da desorptionsfasen også inkluderes i beregningerne kan simulering af egentligt ligevægtssituation for lokalitet 2 ikke umiddelbart opnås med det anvendte program.

Der er i hhv. sept. og okt. måned 2001 foretaget målinger af indeklimakoncentrationen i lejligheden. Idet fjernelsen af renseriet skete omkring den 1. marts sættes dette tidspunkt til t= 4.300 timer (ca. 6 måneder). Øvrige målinger tidsfæstes i forhold til dette tidspunkt, se også tabel 6.3.

Der foreligger alene 2 målinger, som kan anvendes til at beskrive koncentrationsforløbet efter lukningen af renseriet. Dette stærkt begrænsede datagrundlag giver ikke mulighed for en detaljeret analyse, men under forudsætning af modellens troværdighed, kan den tjene til at vise størrelsesordenen af ratekonstanterne.

Programmets sinkmodel nr. 2 antager reversibilitet, hvor de styrende sorptionsparametre er hhv. k_a og k_d. Det er valgt at anskue alle lejlighedens sorptionsflader - dvs. vægge, loft, gulv, vinduer og døre, og arealet af møbler mm. - under ét. Da det ikke var muligt at opmåle arealet af alle møbler m.m., er det valgt at anvende arealet af gulv, væg og loftsflader som et udtryk for det samlede sinkareal i lejligheden.

Adsorptionskonstanten (k_a ) blev sat til 0,45 m/h og k_d justeret derefter efter samme procedure som anvendt for pavillonen.

Lejligheden er derudover behandlet som en homogen zone i forhold til omgivelserne. Der henvises til modelbeskrivelsen i tabel 6.3. Data stammer fra enten målinger eller opmålinger på lokalitet 2.

Modeldata fremgår af figur 6.2.

Tabel 6.3.:
Input data til IAQX 1.0- GPS modellen for lejligheden på lokalitet 2

Se her!

Figur 6.2.:
Model af koncentrationsforløbet i indeklimaet på lokalitet 2 tilpasset måleresultaterne. Figur a) viser hele det modellerede forløb fra t= 0 til t= 9.999 timer, mens b) er en forstørrelse af forløbet fra kilden afbrydes til t= 4.300 timer , idet dette tidspunkt er sat lig nul, til koncentrationen er faldet til under målbart niveau. Øvrige input fremgår af tabel 6.3. Tendenslinjer for model anført i figur b) er bestemt som excel-programmets bedste fit for alle data. Bemærk ændringen i tidsenheden på graferne.

Figur 6.2a) viser hele det modellerede forløb fra t = 0 til t=9.999 timer, mens b) er en forstørrelse af forløbet fra forureningskilden fjernes til t=4.300 timer og frem. For letheds skyld er tidsaksen ændres, således at x-aksen angiver antal dage fra fjernelse af kilden. Endvidere er der i figur 6.2b) foretaget en ekstrapolation af forløbet fra t=9.999 (ca. 237 dage efter fjernelse af kilden) og til koncentrationen er faldet til under 0,2 mg/m³. Ekstrapolation er beregnet som bedste fit v.h.a Excel 2000. Øvrige input fremgår af tabel 6.3.

Modelleringen – under de aktuelle antagelser – viser en ratekonstant for desorptionen på 0,0011 h^-1 . Dette er ca. 10 gange lavere end fundet ved målingerne i pavillonen (0,017 h^-1). En af forudsætningerne for den anvendte model er, at kilden fjernes helt og momentant, når adsorptionsfasen er slut. Dette er ikke tilfældet her, idet etageadskillelsen viste sig at indeholde meget betydelige restmængder tetrachlorethylen (se tabel 5.4). Der er således tilført betydelige mængder tetrachlorethylen til lejligheden fra gulvfladen også efter adsorptionsfasens ophør. Dette forklarer den meget lavere desorptionsrate for lejligheden som helhed.

Lejlighedens inventar kan desuden også have spillet en rolle som interne sinks. Arealet af inventaret er ikke medregnet som tidligere nævnt. En anden mulig forklaring er, at etageejendommen indeholder væsentlig bedre sinkmaterialer (sorbenter) end pavillonen.

Ved ekstrapolation viser det sig, at koncentrationer under luftkvalitetskriteriet vil opnås til t = 450 dage eller ca. 1,2 år efter lukning af renseriet, se også tabel 6.4.

Tabel 6.4:
Fremskrivning af forløbet af indeklimakoncentrationen af tetrachlorethylen i lejligheden på lokalitet 2. Se også figur 6.2

6.3 Modellering af andre situationer

6.3.1 Betydningen af større kildestyrke i adsorptionsfasen

For at illustrere betydningen af kildens størrelse (rumkoncentrationen) blev modelleringen gentaget under antagelse af en højere ligevægtskoncentration. Pavillonen (lokalitet 1) blev anvendt som modeleksempel. Modelleringens inputdata fremgår af tabel 6.1, idet den eneste ændring består i, at kildemodellens forureningskoncentration er sat til 2,0 mg/m³. En rumkoncentration af denne størrelse har vist sig at være normalt i mange situationer (Kampsax 2001a).

Koncentrationsforløbet i fremgår af figur 6.3.

Se her!

Figur 6.3:
Desorptionsfasen som funktion af kildestyrken i adsorptionsfasen. Model af koncentrationsforløbet i indeklimaet på lokalitet 1 med en kildestyrke på hhv. 0,49 og 2,0 mg/m³.

Som det fremgår af figuren forlænges desorptionsfasen betydeligt. I den givne situation forlænges perioden fra fjernelse af kilden til t=4.300 timer til koncentrationen er under luftkvalitetskriteriet med ca. 40 %, fra ca. 50 dage (ca. 1.200 timer) til ca. 70 dage (ca. 1.700 timer) ved en fire-dobling af udgangskoncentrationen.

Højere udgangskoncentration bevirker højere koncentrationsniveauer i hele desorptionsfasen. Denne øgede rumkoncentration i desorptionsfasen er forholdsmæssig større end den tidsmæssige forlængelse af desorptionsfasen.

6.3.2 Modellering af rumkoncentration for tidligere renserilokaler

For at illustrere det potentielle sinkbidrag og dermed den resulterende rumkoncentration i et nedlagt renseri er der gennemført en modelkørsel for et model-renseri.

Ved beregningen er der antaget størrelse, volumen og areal af sinkflader som svarer til lokalitet 2, mens luftskiftet er sat til 1 gang i timen. Det er videre antaget, at der har været en gennemsnitlig rumkoncentration i renseriet på 19 mg/m³, svarende til et typisk niveau i igangværende renserier (Kampsax 2001a). Ved beregningen er det antaget, at kilden til forurening fjernes efter 4.300 timer (6 måneder).

Der er gennemført 2 modelkørsler for modelrenseriet, idet adsorptionsratekonstanten i begge tilfælde er 0,45 m/h, mens desorptionsratekonstanten er sat til 0,017 og 0,0011 h^-1, for hhv. modelkørsel 1 og 2.

Resultatet af modelkørslerne fremgår af nedenstående figur 6.4.

a)

b)

Figur 6.4:
Modellering af indeklimakoncentration i et nedlagt renseri med en gennemsnitlig tetrachlorethylenkoncentration på 19 mg/m³ i driftsfasen. Desorptionsratekonstanten er sat til hhv.0,017 og 0,0011h^-1 . A) angiver desorptionsforløbet fra kilden fjernes, mens b) angiver udsnit af a) fra 200 til 800 dage, idet ekstrapolationen fremgår.

Desorptionsfasen ved brug af den lave desorptionsratekonstant bestemt for lokalitet 2, kan ikke umiddelbart simuleres ved IAQX-programmet. Ved ekstrapolation i perioden udover 9.999 timer viser det sig, at det tager ca. 1,4 år efter lukning af renseriet til rumkoncentrationen er lavere end 0,006 mg/m³.

Tabel 6.5:
Forløbet af indeklimakoncentrationen af tetrachlorethylen i modelrenseri ved k_d =0,0010 h^-1. Se også figur 6.4.