1. No category

Metodik för mätning och utvärdering
av PAH i porgas
Erfarenheter från två gasverksområden
Pär-Erik Back och Michael Pettersson
[email protected]
På säker grund för hållbar utveckling
Konceptuell modell
Detta projekt
Ånginträngning
Diffusion
Förångning
PAH-förorening i jord
Transport med GV
Renare Marks vårmöte 2015
2
Varför undersöka PAH i porgas
• PAH:er har en viss flyktighet. ”Inandning av ånga” är
styrande för de generella riktvärdena för PAH-M och för
humandelen av de generella riktvärdena för PAH-L.
• Inandning av ånga är den mest ”direkta” av alla
exponeringsvägar → Försiktighet!
• Dock: Det finns indikationer på att porgashalter som
beräknas med den svenska riktvärdesmodellen blir
betydligt högre än de som mäts upp.
Renare Marks vårmöte 2015
3
Viktiga frågor
1. Varför överensstämmer inte uppmätta halter med
beräknade?
2. Hur kan riskbedömning av PAH i porgas förbättras?
a.
b.
c.
d.
Hur bör porgasmätningar läggas upp?
Vilka fallgropar finns?
Finns det alternativ till mätning?
Vilken strategi är lämplig?
Renare Marks vårmöte 2015
4
Om projektet
• Samarbetsprojekt mellan SGI och Karlstad kommun.
• Två undersökningsobjekt i Karlstad kommun:
– Wermlandskajen
– Klaraborgs f.d. gasverk
• Fältarbeten under 2013-2014.
• Fältarbeten utförda av Sweco:
– Två provtagningsomgångar vid varje objekt.
• Rapport publiceras första halvåret 2015.
Renare Marks vårmöte 2015
5
Från Sweco (2015).
Metodik
• HDPE-rör samt porgasspetsar av aluminium.
• Aktiv pumpning genom XAD2-adsorbent 1 l/min under
8 timmar.
• I vissa punkter: seriekopplade XAD2-rör (2-3 st).
• 7 provpunkter per objekt.
• Provtagning vid två tillfällen.
• Jordprovtagning vid installation samt avlägsnande av rör.
• Analys av PAH16, TOC och svart kol.
Renare Marks vårmöte 2015
6
Mätresultat
• De flesta progashalter under rapporteringsgränsen.
• Mycket svag korrelation mellan halter i jord och porgas.
• 9 st dataset kunde användas:
Objekt
Omgång 1
Omgång 2
Wermlandskajen
Naftalen
Acenaftylen
Acenaften
Fluoren
Naftalen
Acenaftylen
Acenaften
Klaraborg
Naftalen
Acenaften
-
• Data från omgång 1 i Wermlandskajen var ”bäst”.
Renare Marks vårmöte 2015
7
Mätning och modellering
P+A
RV
Jord
P+A
P+A
M
Porvatten
M
Porgas
RISK !
P = Provtagning
A = Analys på lab.
J = Jämviktning på lab.
M = Modellering
Renare Marks vårmöte 2015
8
Riktvärdesmodellen
• ”Single-carbon model”
• Sorption till naturligt organiskt material (humus).
Renare Marks vårmöte 2015
9
Mätning och modellering
P+A
P+A
P+A
RV
M
Dual-carbon
Jord
M
Porvatten
M
Porgas
RISK !
P = Provtagning
A = Analys på lab.
J = Jämviktning på lab.
M = Modellering
Renare Marks vårmöte 2015
10
Dual-carbon model
(Gustafsson et al., 1997)
• Beaktar sorption till två typer av kol:
– Naturligt organiskt material (humus)
– Svart kol (sot från ofullständig förbränning)
Naturligt org.
material
Svart kol
• Kräver lab-analys av svart kol.
• Något besvärliga beräkningar…
Renare Marks vårmöte 2015
11
Mätning och modellering
P+A
P+A
P+A
RV
M
Dual-carbon
Jord
Porvatten
M
M
Porgas
RISK !
Coal Tar
M
P = Provtagning
A = Analys på lab.
J = Jämviktning på lab.
M = Modellering
Renare Marks vårmöte 2015
12
Coal tar model
The Raoult's Law Coal Tar sorption model:
Från Arp et al. (2014)
Renare Marks vårmöte 2015
13
Mätning och modellering
P+A
P+A
P+A
RV
M
Dual-carbon
Jord
Porvatten
M
M
Porgas
RISK !
Coal Tar
M
J
POM
Renare Marks vårmöte 2015
P = Provtagning
A = Analys på lab.
J = Jämviktning på lab.
M = Modellering
14
Passiv provtagare: POM
POM = polyoxymetylen
POM-metoden:
a) blanda: 10 g jord + POM
strip + 35 ml CaCl2 + NaN3
(biocid).
b) Skaka i 28 dagar
c) Extraktion av POM
d) Cpw = Cpom/ Kpom
där Kpom = POM fördelningskoefficienten
Mäter den fritt lösta fraktionen av Cpw
Renare Marks vårmöte 2015
15
Naftalen – Omgång 1
Naftalen - Wermlandskajen omg. 1
Log (beräknad porgashalt/uppmätt porgashalt)
5
4
3
2
1
0
-1
-2
RV generell
RV platsspec.
TOC
Dual-carbon
Renare Marks vårmöte 2015
Coal tar
POM
16
Resultat – Omgång 1
Medelavvikelse från uppmätt halt Wermlandskajen omg. 1
Medelavvikelse (log -enhet)
5
4
3
350 ggr
470 ggr
2
7 ggr
21 ggr
4 ggr
1
0
RV generell
RV platsspec.
TOC
Dual-carbon
Renare Marks vårmöte 2015
Coal tar
POM
17
Resultat – Omgång 2
Medelavvikelse från uppmätt halt Wermlandskajen omg. 2
5
Medelavvikelse (log -enhet)
12 000 ggr
16 000 ggr
4
96 ggr
430 ggr
3
67 ggr
2
1
0
RV generell
RV platsspec.
TOC
Dual-carbon
Renare Marks vårmöte 2015
Coal tar
POM
18
Nederbördens betydelse
Kvot modellera/uppmätt porgashalt
Medelkvot modellerad/uppmätt halt vs.
nettonederbörd
W-2
K-2
K-1
W-1
Ackumulerad nettonederbörd 14 dagar före mätning
Renare Marks vårmöte 2015
19
Resultat - Seriekopplade XAD2-rör
Ungefär 1/5 av naftalen passerade igenom respektive XAD2-rör!
Andel naftalen som adsorberas
4%
17%
Rör 1
Rör 2
Rör 3
79%
Renare Marks vårmöte 2015
20
Slutsatser – Porgasmätning
• Porgasmätningar är känsliga för många faktorer, bl.a:
–
–
–
–
–
Vattenflödet i omättad zon (perkolationen)
Temperaturen i marken
Heterogeniteter i marken
Närhet i markytan (påverkan från atmosfärsluft)
Mätteknik
• Mätning bör utföras i många punkter, helst vid
upprepade tillfällen.
• Mät under torra (och varma) förhållanden!
Renare Marks vårmöte 2015
21
Slutsatser – Coal Tar Model
• Beräkningen är enkel att utföra. Se även IBRACS
webbsida: http://projects.swedgeo.se/ibracs/
• Följande data behövs:
– Föroreningshalter i jord (mg/kg TS)
– TOC (andel)
• Osäkrare än POM-metoden.
• OBS! Modellen gäller för PAH:er som är ett resultat
av förbränning.
Renare Marks vårmöte 2015
22
Slutsatser – POM
• Kräver jämviktning på laboratorium. Tar lite tid…
• Ger beräknad halt i porvatten, utan att fastfashalter
behöver blandas in (”genväg”).
• Oberoende av väderlek, årstid och på vilket djup
föroreningen finns.
Renare Marks vårmöte 2015
23
Slutsatser
• Riktvärdesmodellen överskattade porgashalterna:
– åldringseffekter i marken
– betydelsen av svart kol i marken
– temperaturen (Henrys konstant m.m.)
• Det finns flera fallgropar vid mätning av PAH i porgas.
Nederbörd har kraftig påverkan – riskerna kan
underskattas!
• Vid fördjupade riskbedömningar:
– Välj i första hand: POM-metoden.
Renare Marks vårmöte 2015
24
Projektet har finansierats av
Karlstad kommun och Statens geotekniska institut.
Tack!
Renare Marks vårmöte 2015
25