Variationer i poreluftens forureningsindhold. - Spor 1. Opstilling af modelscenarier, udvælgelse af modeller og modelberegninger.

2 Transport af poreluft

2.1 Kilder til poreluftforurening

Poreluftforurening kan forekomme ved spild af en forureningskilde, der ved normale temperaturer og trykforhold afdamper helt eller delvis til gasfasen, dvs. en såkaldt VOC (Volatile Organic Compound). Forureningskilden kan findes enten på gasform, opløst i vandfasen eller som residual eller fri fase NAPL (Non-Aqueous Phase Liquid). Forureningskilden kan således være placeret både i den umættede zone, opløst i grundvandet eller ovenpå grundvandsspejlet som fri fase NAPL.

VOC-kilder kan generelt inddeles i to grupper, afhængig af deres nedbrydelighed. Aerobe nedbrydelige VOC’er, som fx benzin- og oliekomponenter, nedbrydes under tilstedeværelsen af ilt pga. mikrobiel aktivitet, og nedbrydes således generelt let i den umættede zone. VOC’er, som chlorerede opløsningsmidler (fx tetrachlorethylen (PCE) og trichlorethylen (TCE)), har en meget lav nedbrydelighed under iltrige forhold og anses generelt som ikke-nedbrydelige i den umættede zone.

2.2 Styrende processer for transport af poreluft

Transport af poreluft i den umættede zone er styret af fire processer /Miljøstyrelsen, 2006; COWI, 2005/:

  • Fasefordeling
  • Nedbrydning
  • Diffusion
  • Advektion

Fasefordelingen af en VOC, dvs. fordelingen mellem fri fase NAPL, VOC sorberet til jorden, VOC opløst i vandfasen og VOC fordampet til gasfasen, styrer, hvor stor en del af VOC’en, der kan transporteres i poreluften. Fasefordelingen afhænger dels af VOC’ens fysisk-kemiske egenskaber og dels af jordens egenskaber. Således er stoffets opløselighed, flygtighed og sorptionsegenskaber sammen med jordens vandindhold og indhold af organisk stof væsentlige parametre. Kan VOC’en undergå aerob nedbrydning, vil nedbrydeligheden endvidere være en væsentlig proces for transporten af poreluft.

Selve porelufttransporten er styret af henholdsvis diffusion og advektion og kan finde sted i alle 3 dimensioner. Diffusiv transport af poreluft i den umættede zone er styret af koncentrationsforskelle. Diffusionen finder sted i såvel luft- som vandfasen, men eftersom diffusionskoefficienten for VOC i luft er ~10.000 gange større end i vand, vil diffusion i luftfasen være dominerende. Advektiv transport af poreluft skyldes trykforskelle i den umættede zone. Trykforskelle kan fx forekomme imellem jordmatricen og atmosfæren pga. barometervariationer. Endvidere kan der forekomme trykforskelle mellem jordmatricen og eventuel bebyggelse, som først og fremmest er styret af temperaturforskelle, vindpåvirkning, variation i barometertryk og anvendelse af mekanisk udluftning, som fx emhætte og aircondition. På grund af sprækker eller andre åbninger i fundament eller kældervægge vil selv små over- eller undertryk imellem bebyggelsen og jordmatricen medføre advektiv transport ind og ud af bygningen.

2.3 Styrende parametre for transport af poreluft

De fire styrende processer for porelufttransport er som nævnt i ovenstående afsnit afhængige af adskillige parametre, der generelt kan inddeles i følgende hovedgrupper:

  • Forureningsmæssige forhold
  • Geologiske og hydrogeologiske forhold
  • Meteorologiske forhold
  • Bygningsmæssige forhold

De væsentligste parametre i hver af de fire grupper er skitseret på figur 2.1 og listet i tabel 2.1.

Figur 2.1 Parametre med betydning for porelufttransport.

Figur 2.1 Parametre med betydning for porelufttransport.

Transporten af poreluft afhænger som nævnt af VOC’ens karakteristika, herunder forureningstype, placering, koncentration og fysisk-kemiske egenskaber, hvoraf de væsentligste er listet i tabel 2.1.

De geologiske og hydrogeologiske forhold har dels betydning for fasefordelingen af VOC’en og dels for den diffusive og advektive transport. Flere meteorologiske forhold har betydning for porelufttransporten. For eksempel kan variationer i barometertryk og vind påvirke den advektive transport, og en kraftig nedbørshændelse reducerer den diffusive transport.

Bygningsmæssige forhold, som fx konstruktion og antallet af fundamentsprækker, har betydning for den advektive transport imellem jordmatricen og bebyggelsen.

Inddelingen af de styrende parametre listet i 2.1 anvendes ligeledes ved opstilling af modelscenarier i afsnit 4.

Tabel 2.1 Parametre med betydning for porelufttransport.
Gruppe Parameter Bemærkninger/symbol
Forureningsmæssige forhold Forureningstype Olie; benzin; klorerede opløsningsmidler
Kilde placering Fri fase; opløst; sorberet
Kilde koncentration C
Diffusionskoefficient i luft Da
Diffusionskoefficient i vand Dw
Henrys konstant H
Sorptionskoefficient Koc
Nedbrydningskoefficient λ
Geologiske og
hydrogeologiske forhold
Geologisk lagfølge Lagdeling; dæklag
Vandspejlsniveau Dybde af umættet zone, d
Total porøsitet φT
Vandfyldt porøsitet φw
Luftpermeabilitet Kg
Volumenvægt ρb
Indhold af organisk stof foc
Meteorologiske forhold Barometertryk patm; amplitude, A; periode, T
Nedbør Ændring i vandindhold; vandstrømning
Vind Vindhastighed, v
Temperatur t
Bygningsmæssige forhold Placering i landskab Placering af bygning ift. forureningskilde
Bygningskonstruktion Kælder; krybekælder; kapillarbrydende lag
Byggematerialers egenskaber Fundamenttykkelse df; sprækkelængde; sprækkevidde
Ventilationsforhold Indendørs tryk pind; luftudveksling Aex

 



Version 1.0 Maj 2010, © Miljøstyrelsen.