2 Spridningsprognoser

Om ett kemikalieutsläpp inträffar i den akvatiska miljön är det viktigt att så snart som möjligt försöka bedöma eller beräkna (prognosticera) dess drift och utbredning för att erhålla ett underlag till en riskanalys. En enkel grov uppskattning eller manuell beräkning är bättre än ingenting. Prognosen bör, så långt det är möjligt, baseras på utsläppets fysikaliska egenskaper samt omgivningsfaktorer som t.ex. temperatur, vind, vattenström, topografi.

Det finns på marknaden flera olika datorbaserade spridningsmodeller för kemikalieutsläpp. En modells tillförlitlighet beror på 1) modellens konstruktion och tillämplighet för det aktuella utsläppet, 2) hur korrekt alla data matas in, och 3) hur professionellt modellen används. I avsnittet Metoder finns några exempel på olika datorbaserade spridningsmodeller för kemikalieutsläpp. Syftet har inte varit att peka på det ”bästa” systemet, inte heller att utvärdera eller rangordna systemen.

Det är ovanligt att spridningsmodeller underkastats en ordentlig validering, dvs att tillförlitligheten bekräftats mot inträffade utsläpp under många olika verkliga förhållanden.

Många datorbaserade spridningsmodeller har uppseendeväckande begränsningar. Det är vanligt att gasspridningsmodeller inte kan korrigera beräkningen med hänsyn till terrängens struktur under gasmolnet (t.ex. platt mark, skog, lugn vattenyta, grov sjö). En del gasmodeller kan inte ta hänsyn till topografin (t.ex. berg och stora byggnader).

Det är svårt att konstruera spridningsmodeller för kemikalier i vattenmassan som på ett tillförlitligt sätt använder kemikaliens fysikaliska data (t.ex. omvandlar kemikaliens löslighet i vatten till en upplösningshastighet i vattenmassan). Därför är det viktigt med utförlig validering av modellen mot verkliga utsläpp.

I akuta skeden där stora momentana gasmoln bildas är det ofta omöjligt att hinna med att utföra någon beräkning av molnets drift och spridning. När räddningstjänsten kommer till platsen för att göra en första bedömning kan molnet redan ha drivit iväg och i värsta fall vållat stor skada. Under utsläpp som är kontinuerliga under visst tidsintervall finns större möjligheter att beräkna koncentrationsnivåerna i vindriktningen och därmed bedöma hälso- och brandrisker i olika riktningar och på olika avstånd. Under vissa atmosfäriska förhållanden kan det vara mycket svårt eller omöjligt att bedöma eller beräkna riskområdets utsträckning och form även med hjälp av de mest sofistikerade modellsystem. Figur 2-2 visar exempel på detta vid stark kyla och stabila vindförhållanden och mycket låg vindstyrka. Utsläpp av gasmoln under motsatta vindförhållanden med mycket kraftig turbulent vind är också mycket svåra att prognosticera. Figur 2-2 visar ungefärligt utseende hos ett 10-15 km långt och smalt moln som rapporterades från ett utsläpp av endast 10 kg klorgas vid en lufttemperatur av -30^oC, stabila vindförhållanden och mycket låg vindstyrka.
	Figur 2-2

Metod 21 visar en mycket grov manuell beräkningsmodell för gasmoln. Metod 24 (ALOHA) är en välkänd datorbaserad modell som sedan många år används världen över. Metod 25 beskriver ett datorbaserat modelleringssystem för gasmoln från läckande rörledningar och tankar. Metod 27 är ett integrerat modelleringssystem som bl.a. används för beräkning av avdunstningshastighet från kemikalieutsläpp på vattenytan

Det kan vara mycket svårt att modellera ett kemikalieutsläpp som flyter på vattenytan beroende på att det påverkas av flera samverkande processer:

	a)	Vind och vattenström
	b)	Avdunstning till atmosfären
	c)	Upplösning i vattenmassan
	d)	Kemiska reaktioner och andra förändringsprocesser

Många laboratoriemodeller har utvecklats (jfr Ref. 26), men mycket få har validerats mot verkliga utsläpp under naturliga förhållanden i miljön.

Metod 22 använder en driftmodell för ”oljeliknande” kemikalier som i likhet med olja flyter på vattenytan och endast i liten utsträckning avdunstar och/eller upplöses i vattenmassan.

Både Metod 26 och Metod 27 använder integrerade modeller som förutom prognos för ämnen som flyter på vattenytan även kan ge prognos för dels utsläpp som upplöses i vattnet, dels sjunker till botten.

Många kemikalier som transporteras i stora mängder (t.ex. svavelsyra och natriumhydroxidlösning) upplöses helt vid utsläpp i vatten. Det är viktigt att kunna prognosticera sådana utsläpps spridning och utbredning i vattenmassan för att kunna bedöma risker för miljön, fiske, rekreationsområden, färskvattenintag m.m. Det är också viktigt att på rätt sätt kunna bekämpa sådana utsläpp med t.ex. netralisationsmedel.

Metod 22 beskriver en mycket grov manuell beräkningsmodell för utsläpp som upplöses.

Både Metod 26 och Metod 27 använder integrerad modeller som förutom prognos för ämnen som upplöses i vattnet även kan ge prognos för dels flyter på vattenytan, dels sjunker till botten.

Beräkningsmodulerna i ovanstående metoder är normalt endast tillämpbara på relativt lättlösliga ämnen. De kan dessutom inte användas för stillastående, eller nära stillastående, vatten (jfr Kapitel 5 avsnitt 5.3) eller vid kraftig virvelbildning.

Figur 2-3 visa hur komplicerat beteendemönstret kan vara för en sjunkande svårlöslig kemikalie i vatten. Bilden antyder därmed också hur svårt det kan vara att ge en prognos för spridningen i vattenmassan för en sådan kemikalie även med en mycket sofistikerad datormodell. Orsaken är det stora antal parametrar som påverkar kemikaliens rörelse och spridning.

Kemikaliens densitet påverkar den hastighet varmed utsläppet sjunker till botten. Dess ytspänning och löslighet (även om den är mycket låg) inverkar på beteendet vid den första kontakten med vattenytan och ämnets fördelning och spridning i vattenmassan under färden mot botten. Vattenström, vattendjup och densitet är faktorer som avgör hur lång väg ämnet kommer att röra sig i strömmens riktning innan kontakt med botten.

2.2 Gasmoln

2.3 Utsläpp som flyter på vattenytan

2.4 Utsläpp som upplöses i vattenmassan

2.5 Sjunkande utsläpp

Sök
	Kapitel 2 Spridningsprognoser