veb module ii - home | veb vz risicobeoordeling... · 2017-03-16 · 4 5 pap int c n complex proces...
TRANSCRIPT
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 1
VEB MODULE II
RISICOBEOORDELING VAN BTEX EN VOCL
16 maart 2017
© Arcadis 2017
1. Conceptueel sitemodel –vluchtige verbindingen
• Stofeigenschappen in relatie met blootstellings- en verspreidingsroutes
• Conceptueel verontreinigingsbeeld VOCl
• Conceptueel verontreinigingsbeeld BTEX
2. Humane blootstelling � uitdamping
• Transportprocessen van vluchtige stoffen
• Effect van site-specifieke parameters op transportprocessen
• Software modellen – poging tot eenvoudige modellering van complexe bodemprocessen
• Metingen versus modelvoorspellingen
• Toetsing
• (Gebruik van S risk - zie sessie 18/10)
Inhoud
© Arcadis 2017
3. Verspreiding/verspreidingsrisico
• Verspreiding in opgeloste fase
• Geologie/hydrogeologie
• Afbraak
• Specifiek verspreidingspatroon VOCls
• DNAPL
• Verspreidingsrisico
• (LNAPL – sessie 11/10)
Inhoud
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 2
1. CONCEPTUEEL SITEMODEL -VLUCHTIGE VERBINDINGEN
© Arcadis 2017
modellen
Metingen vsmodellering
Meet strategieën
Beleidsrichtlijnen/interpretatie
Kennis stof-eigenschappenConceptueel
Verontreinigings-beeld
Bron Pad Receptor
Conceptueel Site Model
Site specifieke risicobeoordeling
Stofeigenschappen in relatie met blootstelling- en verspreiding voor VOCs
Referenties:- genormeerde parameters: OVAM-basisinformatie + aanvulling- Verschueren- EPA (oa: Vapor Intrusion Screening Level Calculator, 2013)- ITRC
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 3
© Arcadis 2017
Chlorinated solvents
Petroleum-based fuels
Paints
Alcohols
Ketones
Some PCB oils
Zie bundeltje
Case: Industriële solvent recyclage
© Arcadis 2017
Q 1: Welke component gaat zich het snelst met grondwater verspreiden? Of kan je dit niet afleiden en heb je meer data nodig?
Methanol, acetone and 2-propanol (isopropanol)
• Laagste Koc waarde en dus minste sorptie aan de bodem
� Meest mobiel
Maar gaat de pluim ook verst verspreiden?
� Check degradatiesnelheden
� Sorptie versus grondwaterstroming vs degradatiepotentieel
� Iets meer info zou nuttig zijn!
Vraag 1 en antwoord
© Arcadis 2017
Q2: Welke component gaat meest kans (≠ risico) geven op uitdamping?
Vinyl chloride
� Hoogste Henry-constante (gaat zich dus snel in dampfase bevinden)
� Dampspanning: bijv sommige zwaardere TPH fracties lijken zeer vluchtig uitgaande van H-constante maar hebben zulke lage dampspanning dat ze amper vervluchtigen
Vraag 2 en antwoord
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 4
© Arcadis 2017
BTEX
© Arcadis 2017
gechloreerde solventen
Gechloreerde ethenen
Gechloreerde ethanen
Tetrachlooretheen
(PCE)Trichlooretheen
(TCE)
Trichloorethaan Dichloorethaan
© Arcadis 2017
Henry coëfficiënt (Pa m³/mol) (neiging van een stof tot verdampen vanuit waterfase)
• Literatuurgegevens
• Omrekening vanuit dampdruk en oplosbaarheid (bij zelfde T �bodem/omgevingsT)
HT= PT / ST
• H > 0,1 Pa m³/mol
Dampdruk (Pa)
• P > 67 Pa (0,5 mm Hg)
Molmassa
• MM < 200 g/mol
Interessante tool: “Vapor Intrusion Screening Level Calculator version 3.1 (VISL) (EPA june 2013)”
blootstellingsroute via uitdamping is relevant �meetstrategie/CSM!
Vluchtige organische componenten (VOCs)
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 5
© Arcadis 2017
molmassa oplosbaarheid dampdruk Henry
[g/mol] [mg/L] [Pa] [Pa.m3/mol]
Benzeen 78,1 1780 10100 443 (1)
Tolueen 92,0 515 2940 531
Ethylbenzeen 106,0 152 933 651 (1)
Xyleen(m) 106,2 180 800 472 (1)
Tetrachlooretheen 165,8 150 2483 733
Trichlooretheen 131,5 1400 8000 419
cis-1,2-dichlooretheen 97,0 800 20990 226
Vinylchloride 62,5 1100 354500 1480
(1) Berekende waarde (Ref: OVAM 2015)
� Belangrijkste blootstellingsroute: via uitdamping � inhalatie
VOCs: BTEX en VOCl
Belangrijkste blootstellingsroute: via uitdamping �inhalatie
© Arcadis 2017
Oplosbaarheid VOCs
Puur product
�Kennis stofeigenschappen essentieel voor RE
�Klassieke blootstellingsmodellen gebaseerd op oplosbaarheid
0,00
1000,00
2000,00
3000,00
4000,00
5000,00
6000,00
7000,00
8000,00
9000,00
10000,00
oplosbaarheid (mg/l)
© Arcadis 2017
blootstellingsroute via permeatie: theoretische eerder conservatieve inschatting
Diffusiecoëfficiënten VOCs door leidingen• Geen duidelijk onderbouwde
literatuurwaarden
• Voor de meeste organische
stoffen
wordt bij modellering van deze
blootstellingsroute rekening
gehouden met een
range van 5E-6 tot 1E-7 m/dag.
• Conservatieve aannames �
overschatting van permeatie
doorheen waterleidingen via
diffusie.
• !Leidingen in puur product!
1,00E-10
1,00E-09
1,00E-08
1,00E-07
1,00E-06
1,00E-05
1,00E-04
1,00E-03
1,00E-02
1,00E-01
1,00E+00
0 20 40 60 80 100 120 140
pe
rme
ati
on
co
eff
icie
nt
(m/d
ay
)
overview permeation coefficients of 130 organic compounds
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 6
© Arcadis 2017
� Blootstellingsroute via verspreiding in opgeloste fase is relevant
� Beperkte retardatie (VC, B,..)
Sorptie VOCs aan bodem
Kow en Koc
• maat voor sorptie aan organisch materiaal
• inschatting van opname door planten (enkel de fractie in de
bodemwaterfase is beschikbaar voor opname in de planten)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
PCE TCE cis
DCE
VC N T
LogKow [-]
© Arcadis 2017
Densiteit VOCs
0
0,5
1
1,5
2
PCE TCE cis DCE VC N T
Densiteit tov water
Invloed op verspreidingspatroon in de bodem
LNAPL
DNAPL
Conceptueel verontreinigingsmodel BTEX
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 7
© Arcadis 2017
–
Conceptueel sitemodel BTEX
© Arcadis 2017
Belangrijkste blootstellings- en verspreidingsroutes
• Inhalatie via binnenlucht (en buitenlucht)
• Verspreiding via grondwater in opgeloste fase
• Puur product- lichter dan water ==> drijflaagvorming
Voor risicobeoordeling:
• Inzicht van verontreiniging ter hoogte van de receptoren (gebouwen), ook in onverzadigde zone
• Kennis van al dan niet aanwezigheid puur product
• Afbraakpotentieel
Benzeen: gidsstof voor BTEX
• Meest toxisch, minste retardatie, hoogste oplosbaarheid, meest vluchtig
Aandachtspunten bij CSM BTEX
Conceptueel verontreinigingsmodel VOCl
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 8
© Arcadis 2017
Conceptueel sitemodel VOCls
Source:EPA
© Arcadis 2017
Belangrijkste blootstellings- en verspreidingsroutes
• Inhalatie via binnenlucht (en buitenlucht)
• Verspreiding via grondwater in opgeloste fase
• Puur product- zwaarder dan water ==> zaklaagvorming
Voor risicobeoordeling:
• Inzicht van verontreiniging ter hoogte van de receptoren (gebouwen), ook in onverzadigde zone
• Kennis van al dan niet aanwezigheid puur product
• Specifiek verspreidingspatroon in de bodem – verspreiding verticaal profiel (“grillig”)
• Afbraakpotentieel
Geen echte gidsstoffen voor VOCl, alle parameters relevant
• Moederproduct PCE en TCE: vorming zaklagen
• VC meest toxisch: humane blootstelling
Aandachtspunten bij CSM VOCls
© Arcadis 2017
Onzekerheid van kernzones in onverzadigde zone:
• Vaak te weinig analyses
• Vaak kleine kernzones in onverzadigde zone, moeilijk te karteren
Grotere densiteit dan water:
• Vaak op diepte hogere concentraties dan ondiep
- Vorming van “pool” van puur product in minder doorlatende zones afhankelijk van geologie
- Verticaal profiel van de verontreiniging:
• MIP sonderingen
• PID metingen
Moeilijkheid bij VOCls
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 9
© Arcadis 2017
‘Conceptueel verontreinigingsbeeld’ is basis van de risicobeoordeling
� Verontreiniging onvoldoende gekend: risico-evaluatie niet betrouwbaar
• Kennis
- Kritische interpretatie data
- Specifiek gedrag en voorkomen in de bodem (biol. omzetting)
- Combinatie van “klassieke” methoden en meer kwalitatieve methoden: beter zicht op
ruimtelijke verspreiding en dus verontreinigingssituatie
- Al dan niet voorkomen van puur product
- Verticale profielen
• Bewust zijn van variabiliteit
- Ruimtelijke variatie: “punt” gegevens
- Variaties in de tijd (binnenlucht/bodemlucht)
- Variabiliteit bij verschillende bemonsteringstechnieken
- Variabiliteit in analyses
Algemene aandachtspunten CSM voor vluchtige stoffen
De belangrijkste route � uitdamping
Transportprocessen
Effecten van sitespecifieke parameters op transportprocessen
Basisprincipes softwaremodellen
Modellen vs metingen
2. Humane blootstelling
© Arcadis 2017 Contaminated Groundwater PlumeContaminated Groundwater Plume
Vadose Zone SoilsVadose Zone Soils
PAINT
Work BenchWork Bench
BasementBasement
Sewer line or other UtilitiesSewer line or other Utilities
Potentially exposed individualPotentially exposed individual
CracksCracks
CracksCracks
HVACHVACSystemSystem
11
22
33
44
55
Paint CanPaint Can
Complex proces� inhalatie van binnen – en buitenlucht
1. Bronnen (GW & bodem)
2. Vervluchtiging- verdeling over bodemfasen
3. Transport doorheen de bodem tgv diffusie en convectie Effecten van sorptie en biodegradatie
4. Binnendringen in gebouw
5. Andere (dan bodem) bronnen in binnenlucht
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 10
Transportprocessen
© Arcadis 2017
Verdeling over bodemfasen -vervluchtiging
Water
Puur
product
LuchtVast
HKd
S
P
• De max concentratie in poriewater worden beperkt door de maximale
oplosbaarheid
• Sorptiecoëfficiënt: de verhouding tussen de concentraties op beide fasen
onder evenwichtsomstandigheden (organische stoffen adsorberen (vrij) goed
op de bodem).
© Arcadis 2017
In bovenstaande figuur ziet u minerale bodemdeeltjes met ertussen half met
water gevulde capillairen.De rode pijlen geven diffusie tussen bodemvocht en
bodemlucht weer.
Mineraal
deeltjeBodemvocht
Capillaire
Capillair
Bodemvocht
Capillair
Humus
deeltje
Mineraal
deeltje
Diffusie
Capillary Fringe
Pore spaces partially filled with water
Groundwater
Soil moisture
Ground surface
Water Table
Sat
ura
ted
Zo
ne
Transport naar de onverzadigde zone
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 11
© Arcadis 2017
Diffusie:
• Op basis van concentratieverschillen
• Zowel in bodemwater als bodemlucht
• Diffusie : zowel horizontaal als verticaal (↔ modellen)
Convectie:
• Op basis van drukverschil tussen bodem en gebouw waardoor bodemlucht wordt aangezogen
• Drukverschil wordt veroorzaakt door
- windeffecten,
- gebouwenverwarming,
- ventilatie
Instroom van bodemlucht
�via doorvoeren doorheen vloer , leidingen, energiebochten, scheuren/barsten in vloer
Transportprocessen
© Arcadis 2017
Transportprocessen: diffusieTransport tgv
concentratiegradiënten
� Dominante proces
dicht bij de bron
Bron in de verzadigde
zone:
bodemlucht migreert
verticaal en lateraal
Bron in de onverzadigde
zone:
bodemlucht migreert
radiaal in alle richtingen
Aannames figuren: -homogene
bodem (EPA, 2012)
Bodemlucht profielen – genormaliseerd tov
bron concentratie
© Arcadis 2017
Diffusie: proces zowel in bodemlucht als poriewater:
Diffusie in bodemlucht meer dan 10 000 keer groter dan diffusie in poriewater
� belangrijkste verspreiding via de luchtgevulde poriën van de bodemmatrix in de onverzadigde zone
� uitz. hoge vochtgehaltes en lage H coëfficiënt
� voor dezelfde concentratiegradiënten geldt: als vochtgehalte toeneemt, neemt diffusie doorheen bodemlucht af
Transportprocessen: diffusie
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 12
© Arcadis 2017
Transportprocessen: convectieTransport tgv druk
gradiënten tussen
gebouw en bodem
� drukgradiënt meer
significant dicht bij
gebouw
Bodemlucht migreert
‘loodrecht ‘op
drukcontouren
Qs (berekende
luchtstroom naar
gebouw) is hoger als
Gw dieper staat
Aannames figuren: -homogene
zandbodem
drukprofielen – genormaliseerd tov binnenlucht
© Arcadis 2017
Biodegradatie in onverzadigde zoneProces tgv microbiële
afbraak
� Kan belangrijk effect
hebben op
transportproces
� Zuurstof verdeling in
de onverzadigde
zone bepalend
� Aërobe
biodegradatie van
BTEX
Aannames figuren: -homogene
zandbodem
Effect van sitespecifiekeparameters op
transportprocessen
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 13
© Arcadis 2017
Effect van verontreinigingsdiepte en type gebouw
� Hoe dieper bron, hoe
lager binnenlucht-
concentratie
� Afstand bron tot de kelder
of tot fundering is
bepalend voor
binnenlucht
� Diffusielengte bron tot
gebouw
� Kelderlucht vs
binnenlucht
Aannames figuren: -homogene
zandbodem/steady state
© Arcadis 2017
Effect van laterale afstand tot gebouw bij ondiepe bron
� Afstand van 20
meter 5 grootte-
ordes lagere α� Vooral opwaartse
migratie
Aannames figuren: -
homogene zandbodem en
geen biodegradatie
© Arcadis 2017
Effect van laterale afstand tot gebouw bij diepe bron� Afstand van 20 meter
2 grootte-ordes lagere
α� Effect van laterale
migratie is groter
� Opletten met locatie
van bodemluchtstalen
en dus interpretatie/
berekening van
binnenlucht-
concentraties
Aannames figuren: -homogene
zandbodem en geen biodegradatie
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 14
© Arcadis 2017
Complexiteit van bodemlucht-transport�staalnames!� Sitespecifieke
parameters:
� Type gebouw
� Locatie bron tovgebouw
� Verharding naast
gebouw
Aannames figuren: -homogene
zandbodem en geen biodegradatie
© Arcadis 2017
Effect van bodemtype� Kleiige en lemige bodems
(lagen met hoger
vochtgehalte) kunnen als
diffusieve barrière voor
uitdamping dienen
� Laag met hoger vochtgehalte
tussen bron en gebouw:
barrière: daling in
bodemluchttransport
� Laag met hoger vochtgehaltes
aan de oppervlakte: barrière
maar verhoogde laterale
migratie (gereduceerde
migratie naar buitenlucht)
�conc thv gebouw hoger!
Aannames figuren: geen biodegradatie
© Arcadis 2017
Effect van heterogeniteit op transportprocessen
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 15
© Arcadis 2017
• Concentratie van de bron- aanwezigheid DNAPl/LNAPL
• Diepte
• Laterale afstand tot gebouwen
• Bodemtype (vochtgehalte)
• Heterogeniteit
• Constructie van gebouw
• Aanwezigheid van verharding
• Aërobe afbraak
OPBOUW en ITERATIEF HERTOETSEN VAN CONCEPTUEEL SITEMODEL
Aandachtspunten bij transportprocessen van bodemlucht naar binnenlucht
© Arcadis 2017
Effect van zaklagen (DNAPL VOCls) op uitdamping
© Arcadis 2017 45KLEI 17m
3m
TANKSBASEMENT
site street streetParking
BASEMENT
� Uitdamping zaklaag gelimiteerd door trage diffusie- barrière van proper
grondwater
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 16
© Arcadis 2017
Welke concentraties zijn relevant voor humane risicobeoordeling?
• Concentratie aan freatische grondwatertafel is bepalend voor risicobeoordeling
• Grondwaterconcentraties eerste 10 cm van grondwater
• Invoeren van zaklaagconcentraties op diepte is niet relevant voor uitdamping
• Als er een propere bufferlaag in grondwater is in de pluim: geen uitdamping verwacht
• Opletten met gemiddelde te berekenen in geval van puur product
DNAPL- humane risicobeoordeling
Software modellen-
uitdamping
“poging tot eenvoudige modellering van complexe
bodemprocessen”
- basisprincipes transportroutes� concentratie
- blootstellingsberekening
© Arcadis 2017Contaminated Groundwater PlumeContaminated Groundwater Plume
Vadose Zone SoilsVadose Zone Soils
PAINT
Work BenchWork Bench
BasementBasement
Sewer line or other UtilitiesSewer line or other Utilities
Potentially exposed individualPotentially exposed individual
CracksCracks
CracksCracks
HVACHVACSystemSystem
11
22
33
44
55
Paint CanPaint Can
Complex proces� inhalatie van binnen –en buitenlucht
1. Bronnen (GW & bodem)
2. Vervluchtiging- verdeling over bodemfasen
3. Transport doorheen de bodem tgv diffusie en convectie Effecten van sorptie en biodegradatie
4. Binnendringen in gebouw
5. Andere (dan bodem) bronnen in binnenlucht
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 17
© Arcadis 2017
Johnson & Ettinger belangrijkste processen/aannames2 belangrijke transferprocessen• diffusie en
convectie vanuit grond en grondwater
• gelaagdheid van de bodem
Beschikbaar via EPA website
© Arcadis 2017
S-risk: types gebouwen - belangrijkste processenuitdampingsmodule gebaseerd op Volasoil, Bakker et al. (2008)
Referentie: Technical Guidance Document, VITO, 2013
2 belangrijke transferprocessendiffusie en convectie• vanuit grond en
grondwater• gelaagdheid van
de bodem
Volledige “menging” in gebouw (gebouw + kelder: 1 geheel)
© Arcadis 2017
S-risk: diffusie en convectie �binnenlucht
Referentie: Technical Guidance Document, VITO, 2013
Cgw,dgw
Csi,dsi
groundwater
unsaturated zone
capillary zone
L1, Dsa,1eff
L2, Dsa,2eff
Lcf, Dsa,cfeff
L2’, Dsa,2’eff
L1, Dsa,1eff
DIFFUSIE
Diffusiecoëfficiënt fctlengte bodemlaag (per bodemlaag)Max Diff coëff. weerhouden voor berekening
CONVECTIE
Drukverschillen- enkele meters onder gebouwInvloed afh van bodemtype
PREFERENTIËLE PADEN
Via scheuren en kieren
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 18
© Arcadis 2017
uitgaande van evenwicht en behoud van massa
geen biodegradatie
geen DNAPL/LNAPL modelleren -maximale oplosbaarheid
S risk – randvoorwaarden
Metingen versus modellen
• verschillen tussen modelberekeningen met verschillende modellen
• verschillen tussen metingen versus voorspellingen• evaluatie noodzaak uitvoeren aanvullende metingen
(bodemlucht/binnenlucht)- meetstrategieën
© Arcadis 2017
ActualRISC
RBCARisc-
HumanVlier-
Humaan
Benzene
Toluene0
50
100
150
200
250
Een gekend voorbeeld: binnenlucht
Uit: European Risk Model Comparison Study, NICOLE, ARCADIS G&M, 2004
Berekende binnenluchtconcentraties tov gemeten waarden (µg/m³)
Csoil
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 19
© Arcadis 2017
Verklaring voor verschillen tussen verschillende modellen? Convectie / diffusiemodellen
Drukverschil bodem -(kruip)kelderruimte
Diffusielengtes: bv. Vlier humaan 2.0 (vaste grondwaterstand)
Enkele belangrijke bodemparameters:
Total porositeit: n (-)Luchtgevulde porositeit: σa (cm³/cm³)Watergevulde porositeit: σw (cm³/cm³)Bodemluchtpermeabiliteit: Kv (cm²)
Enkele belangrijke stofparameters:Diffusie in lucht: Da (m²/h)Diffusie in water: Dw (m²/h)Dampdruk: D (Pa)Henry constante: H (Pa.m³/mol)Oplosbaarheid: S (mg/l)
Modelgerelateerdeparameters Diepte verontreinigingVolumefractie water en
lucht in de bodem VentilatiesnelheidGebouwspecificaties
© Arcadis 2017VITO, Uitdamping
modellen
Onverzadigde zone
Capilla
ire z
one
Vol
capil
lair
e z
one
Onverz
adig
de z
one
Evaporatie /verdamping
Infiltratie /percolatie
Open c
apil
lair
e z
one
Verz
adig
de z
one c
.q. g
rondw
ate
r
Mineraaldeeltje
Bodemvocht
Capillaire
Capillair
Bodemvocht
Capillair
Humusdeeltje
Mineraaldeeltje
Diffusie
Binnenluchtmetingen
Bodemluchtmetingen
Bodemspecifieke parametersTotal porositeit: n (-)Luchtgevulde porositeit: σa (cm³/cm³)Watergevulde porositeit: σw (cm³/cm³)Bodemluchtpermeabiliteit: Kv (cm²)
Welke metingen ?
Cgw,dgw
Csi,dsi
groundwater
unsaturated zone
capillary zone
L1, Dsa,1eff
L2, Dsa,2eff
Lcf, Dsa,cfeff
L2’, Dsa,2’eff
L1, Dsa,1eff
© Arcadis 2017 VITO, 21 november 2006
Vergelijking binnenluchtmetingen vsberekening
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
0,010,1110100100010000
Gemeten binnenlucht conc. µg/lm³
Vo
ors
peld
e b
inn
en
luch
t co
nc. µg
/m³
Gemeten conc >> modelberekening
Mogelijke oorzaken?
Gemeten conc << modelberekening
Mogelijke oorzaken?
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 20
© Arcadis 2017
Gemeten conc binnenlucht >> modelberekening(onderschatting van de werkelijke situatie)
Belangrijkste oorzaken?
- Conceptueel beeld van de verontreiniging is onvolledig/niet OK- NAPL-druppels in poriewater� sterke invloed op bodemlucht
concentraties� dus ook op binnenlucht
- Model niet/te weinig afgestemd op de sitespecifieke situatie
(bodemparameters niet standaard)
- Modelberekeningen uitgevoerd met “verkeerde” dataset (cfr
transportprocessen)
- Andere bronnen in kelder (bijv. aanwezigheid van whitespirit,
verven, schoenpoets,X)
- Geen “ideale” kelder (moeilijk voorspelbaar met modellen!)
- Weinig verlucht huis
Vergelijking binnenluchtmetingen vsberekening
© Arcadis 2017
Vergelijking binnenluchtmetingen vsberekening Gemeten conc << modelberekening (overschatting van de werkelijke situatie)
Belangrijkste oorzaak?
• Model niet/te weinig afgestemd op de sitespecifieke situatie
(bodemparameters niet standaard)
• Conceptueel beeld van de verontreiniging is onvolledig/niet OK• Niet op de juiste plaats metingen uitgevoerd? Zie
transportprocessen!
• Biodegradatie van BTEX niet mee in rekening gebracht- kan
belangrijk proces zijn
© Arcadis 2017
Nooit stellen dat modellen ALTIJD een overschatting geven-steeds onderbouwen/nakijken waarom dat zou zijn?
• Bepaalde conservatieve aannames die niet van toepassing zijn op de site (bijv diepte verontreiniging, bodemtype,X)
OF
• Is het conceptueel beeld onvoldoende duidelijk?
BELANGRIJKSTE AANDACHTSPUNT: EERST GOEDE KENNIS CSM EN
MODELMATIGE AANNAMES DAN PAS MODEL GEBRUIKEN
Praktijk: effectieve metingen of modelberekeningen?
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 21
© Arcadis 2017
• Klachten: altijd binnenluchtmetingen
• Bepaling actuele situatie
- Grond/grondwateranalyses
- Al dan niet aangevuld met
• Bodemluchtmetingen in en rond gebouw
• Binnenluchtmetingen
• Bepaling potentiële situatie
- Grond/grondwateranalyses
- Bodemluchtmeting bij kern verontreiniging
Meetstrategieën voor evaluatie van uitdamping van VOCs (opbouw CSM VOCs)
© Arcadis 2017
Grondwater:
• + stabieler
• + niet al te sterk afhankelijk van de bodemopbouw (ook in slecht doorlatende gronden mogelijk)
• + essentieel om uitdampingseffecten op langere termijn te kunnen voorspellen (voornamelijk bij recentere verontreinigingen)
Bodemluchtmeting:
• + een betere inschatting van de actuele uitdamping
• + een totale indicatie van de uitdamping van zowel verzadigde zone als onverzadigde zone
• + meer accurate risico-inschatting, geen modelmatige omrekening (inschatting) van grondwater of grond naar bodemlucht
• - Variabiliteit in functie van grondwaterstand, temperatuur,X
• - Concentratieprofiel is anders bij verhard dan onverhard
Meetstrategie: bodemlucht vs grondwater-staalname bij VOCs
© Arcadis 2017
Voordeel :
• Onzekerheden van model worden uitgeschakeld
• Totale concentratie waaraan iemand blootgesteld wordt
• Psychologisch aspect voor bewoners (geruststellender)
Nadeel :
• enkel actueel
• ook andere bronnen worden mee gedetecteerd
• Afhankelijk van omgevingsfactoren zoals verluchting, vochtgehalte, temperatuur, X
Aandachtspunten• Steeds buitenluchtmeting + referentiemeting uitvoeren
• Haalbare detectielimieten
Meetstrategieën: binnenluchtmetingen
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 22
Blootstellings-beoordeling
© Arcadis 2017
Input OutputModel
grondwaterconcentratiebodemluchtzaklaag/drijflaag
onzekerhedeninterpretatie
modelbeperkingen
Conceptueel sitemodel
© Arcadis 2017
Dosis = VA . fainh. t . C
W
- ademvolume
- tijd op locatie (= blootstellingsduur)
- fractie geabsorbeerd
- concentratie in de lucht
Inhalatie van vluchtige stoffen
mg/kg lw.dmg/m³
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 23
© Arcadis 2017
Totale berekende blootstelling (mg/kg lw/dag)
Berekende concentraties in contactmedia (lucht, mg/m³)
Toxicologische data
TCL “Toelaatbare Concentratie in de Lucht’
TDI “Toelaatbare Dagelijkse Inname”
Risicokarakterisatie
3. VERSPREIDINGSRISICO
VOCS (BTEX- VOCLS)
Verspreidingsrisico evalueren
� Opbouw/kennis van Conceptueel sitemodel
Verspreiding in opgeloste fase
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 24
© Arcadis 2017
Dwarsdoorsnedes!!
Geologie
© Arcadis 2017
Afwisseling meer en minder doorlatende lagen
Bijvoorbeeld: belang van geologie in CSM
© Arcadis 2017
Snelheid grondwater
Gemiddelde snelheden zijn een sterke onderschatting van de werkelijke snelheid
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 25
© Arcadis 2017
Wisselende grondwaterstromingsrichtingen
- Stedelijke omgevingen (bemalingen!)
Hydrogeologie
Sept 2007 Okt 2008 Juli 2009 Jan 2010Feb 2009
© Arcadis 2017
Bij 1% OS
Tetrachlooretheen 8
Trichlooretheen 3,3
Cis-dichlooretheen 2,2
vinylchloride 1,3
Benzeen 3,1
Tolueen 4,4
Ethylbenzeen 6
Xyleen 5
Retardatiefactoren
Chloorethanen- analoog aan chloorethenen tss 1,7 en 4
© Arcadis 2017
Waarom belangrijk?
• Toxiciteit dochterproducten
• Invloed op verspreidingssnelheden
Literatuur waarden (halfwaarde tijd – exponentiële functie)
• AIs geen site specifieke data
• Site specifieke data halen:
- Redoxparameters
- Tijdsreeksen
- Verschillende meetpunten langsheen stroombaan, indien grondwatersnelheden goed gekend
Transport mechanismen: biodegradatie
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 26
© Arcadis 2017
Biodegradatie BTEX/ VOClseerste orde afbraak- indicatie
Conc0 = concentratie bron
Conc t = concentratie op tijdstip t
t1/2 = halfwaarde tijd
• Afstand en tijd waarop verontreinigingspluim een
triggerconcentratie (bijv. BSN) bereikt
• Concentratie en tijd waarop de verontreiniging een receptor (vb.
drinkwaterwinning, oppervlaktewater) bereikt
© Arcadis 2017
Mogelijke omzetting naar andere componenten mee in rekening brengen bij inschatting risico
Secundair humaan risico specifiek voor VOCLs
Cl
ClC=C
Cl
Cl
PCE
H
ClC=C
Cl
Cl
TCE
PCE afbraak tot VC
DCE VC
CHCl= CHCl CH2= CHCl
Gevolg van biodegradatie
Toxiciteit Vluchtigheid Mobiliteit
© Arcadis 2017
Analytische berekeningen (Darcy, retardatie)
Analytische modelletjes (zoals Biochlor, bioscreen)
Numerieke grondwatermodelleringen
De meeste processen kunnen gesimuleerd worden, dus ook voorspellingen mogelijk, MAAR
• Kwaliteit/kwantiteit inputdata is dikwijls te laag (gebrek aan site specifieke data over tijd!)
• Geen van deze methoden houdt rekening met puur product, en de verspreiding + nalevering hiervan!
Elke voorspelling, onafhankelijk van de methode, moet gebaseerd zijn op een grondig uitgewerkt CSM
Voorspellingen van verspreidings-gedrag
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 27
Verspreidings-gedrag van VOCls
© Arcadis 2017
DNAPL
Verontreiniging zakt uit tot
op minder doorlatende laag
(contrasten in K)
Zolang gravitaire druk >
capilaire druk, verdere
uitzakking; tot alles
geadsorbeerd is aan bodem
en er niet genoeg vrij
product meer over is om uit
te zakken
Verspreiding kan tegen
grondwaterstroming in
© Arcadis 2017
DNAPL VOCls
Moeilijk voorspelbare migratieroute
Verspreiding functie van bodemheterogeniteit
Lokalisatie puur product vaak moeilijk (vaak onrechtstreeks afleiden
uit grond- en grondwaterconcentraties
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 28
© Arcadis 2017
Indicatoren voor aanwezigheid puur product
• Visuele observatie
• Testen met hydrofobe kleurstoffen (sudan rood) (bvb. VOCl)
• Grondconcentraties boven saturatiewaarde
• Grootte-orde van de concentraties in het grondwater (1%-10%oplosbaarheid)
• Historiek gebruikte componenten (hoeveelheid, duurtijd,X)
• Trends/morfologie van de pluim in grondwater of gasfase
• Membrane interface probe testing (MIP)
Opbouw van het DNAPL VOCl-conceptueel model (CSM)
© Arcadis 2017
DELCD PID FIDWrijvings-
weerstand
Punt-
weerstand
Karakterisatie DNAPL -methodes
Membrane Interface Probe (MIP)
Verspreidings-risico
Titel: VEB Module II
Datum: 16 maart 2017 29
© Arcadis 2017
Aanwezigheid/indicaties van puur product
• DNAPL
• LNAPL – zie aparte sessie
Bedreiging van receptor:
• Directe “bedreiging”:
• Grondwaterwinning of rivier
• Oppervlaktewater
• Woningen
• Secundaire humaantoxicologische risico’s:
• Humane risico’s ten gevolge van verspreiding van de verontreiniging bv. via uitdamping met mogelijk risico voor inhalatie
• Ten gevolge van (biologische) omzetting van VOCs naar (meer toxische) afbraakprodukten
Verspreidingsrisico