Riskavstånd vid kemikalieolyckor med vätskor

Vid en olycka där en kemikalie kommit lös kan det finnas ett behov av att så snabbt sätt som möjligt avgöra hur stort område kring olyckan som kan påverkas negativt av kemikaliens spridning i luft.

Beräkningarna nedan kan användas för att snabbt och enkelt ta fram underlag till riskavstånd vid kemikalieutsläpp, så länge det rör sig om vätskor (eller fasta ämnen med ångtryck). De bygger på en enkel och fältmässig modell, och kan kan enbart användas om ämnets kokpunkt är högre än 20 °C.

Observera att modellen ska användas med försiktighet och ses som ett komplement till befintliga sätt att uppskatta riskavstånd. Modellen är approximativ och gör inga anspråk på att vara vetenskaplig stringent.

Indata

kPa

m²

ppm

%

Vindförhållande

Resultat

Riskavstånd förgiftning:

Riskavstånd antändning:

Fördjupad information med räkneexempel

Exempel 1

Vid en trafikolycka har metanol runnit ner i diket. En pöl med en yta av ca 100 m² har bildats. Vinden är byig men blåser i huvudsak längs vägen.

På vilket avstånd bör du spärra av trafiken in mot olyckan i vindriktningen med hänsyn till risk för antändning av gas/luft blandningen eller personernas säkerhet med hänsyn till metanolens giftighet? Beslutet bör tas inom någon minut med hänsyn till trafik­intensiteten.

Metanol har ångtryck 13 kPa (vid 20 °C). Korttidsgränsvärdet (KGV) är 250 ppm och undre brännbarhetsgränsen är 6 %.

Med dessa uppgifter blir riskavståndet med hänsyn till förgiftning ca 70 m. Mot vinden blir riskavståndet med hänsyn till förgiftning 17 m.

Med avseende på risken för antändning blir på motsvarande sätt riskavståndet 4½ m. Detta kan vara behäftat med randeffekter med hänsyn till pölens storlek 5×20 eller 10×10 m².

Av praktiska skäl spärrar du givetvis av på längre avstånd än så!

Exempel 2

Vid lossning av ett 100 liters fat med brom på en mindre kemindustri tappades fatet varvid hela innehållet rann ut på en asfaltyta utan dagvattenbrunnar. Ytans storlek är cirka 10 m². Vinden blåser stadigt in mot samhället.

På vilket avstånd från olyckan går gränsen för det hygienska gränsvärdet? Bör folk i samhället uppmanas att hålla sig inomhus med anledning av att 100 liter brom runnit ut?

Brom har ångtryck 23 kPa (vid 20 °C) och korttidsgränsvärdet (KGV) är 0,3 ppm.

Med data enligt ovan blir riskavståndet med hänsyn till förgiftning 1100 m. Mot vinden blir riskavståndet med hänsyn till förgiftning 125 m.

Formler och antaganden

Beräkningarna bygger på FoU-rapporten Modell för bedömning av riskavstånd vid olyckor med giftiga eller brännbara ämnen av Åke Davidsson & Stefan Svensson (Räddningsverket 2001).

Modellen bör ej användas för beräkning av riskavstånd som närmar sig pölens storlek. I dessa fall kan randeffekter störa.

Modellen bygger på indata som enkelt kan erhållas eller bestämmas direkt på olycks­platsen – ämnets ångtryck, pölens area och gränssättande koncentration:

R [m]
Riskavstånd
k
Vindberoende konstant (se nedan)
P [kPa]
Ämnets ångtryck
A [m²]
Vätskepölens yta
Cppm [ppm]
Gränssättande koncentration

Konstanten k ges följande värden:

  • Vid vindstilla eller då ingen uttalad vindriktning råder är riskavståndet cirkulärt, och k = 10.
  • Vid byig måttlig vind (3–5 m/s) fås riskavståndet i vindriktningen med k = 30, och riskavståndet mot vindriktningen med k = 7,5.
  • Vid stabil kraftig vind (10–15 m/s) fås riskavståndet i vindriktningen med k = 40, och riskavståndet mot vindriktningen med k = 4,5.

Med gränssättande koncentration avses dels ett hygieniskt gränsvärde, t.ex. korttids­gränsvärdet (KGV), och dels undre brännbarhetsgränsen.

Med hänsyn till de få parametrar som utgör indata ger modellen en bra approximation av risk­avståndet för giftighet respektive antändning. Den bör dock användas med viss försiktighet och den bör ses som ett komplement till befintliga sätt att uppskatta riskavstånd. Modellen är approximativ och gör inga anspråk på att vara vetenskapligt stringent. Med de antagande som är angivna får dock modellen anses som helt korrekt:

  1. Det förutsätts att allmänna gaslagen kan tillämpas så att koncentrationen av ämnets gasfas i ett obestämt tunt skikt strax intill vätskeytan kan beräknas (så kallad flyktighetskoncentration).
  2. På olika radiella avstånd från vätskeytans centrum och som är större än vätskeytans radie existerar skikt enligt punkt 1 ovan, men med en koncentration som reduceras med kvoten mellan vätskepölens yta och ytan på aktuellt skikt.
  3. Hastigheten med vilken gasfaskoncentrationen i skiktet närmast vätskeytan reduceras är mycket större än den hastighet med vilken vätskefas övergår till gasfas. Tidsberoendet i systemet ersätts med ett ”steady state” så länge som det finns vätskefas kvar. Detta innebär också att modellen enbart kan tillämpas på vätskor som inte kokar (alltså vars ångtryck vid 20 °C är mindre än atmosfärstrycket 101,3 kPa).
  4. Det förutsätts att spridningen i omgivningen sker efter halvsfäriskt formade skikt då ingen uttalad vindriktning kan noteras. Vid tydlig vindriktning förutsättes spridning i skikt som begränsas av ytorna till en halv liggande cirkulär kon med spetsen i vätskepölen och toppvinkel 45°.
  5. Den mängd gas som ”sprids” via adsorption på markskikt, vegetation m.m. och eventuella kemiska reaktioner representeras i modellen av motsvarande plana ytor utmed marken enligt punkt 4. Ingen sekundär gasavgång från denna yta förekommer under avdunstningsfasen.
  6. Gasfasens spridning i omgivningen kan moduleras med en normerad spridningsvektor riktad från pölens centrum. Vid perfekt laminär spridning blir denna vektor lika med 1, då all spridning sker radiellt. Vid maximal turbulens blir magnituden på den radiella spridningsvektorkomponenten lika med 1/3 (2/3 sprids längs skiktet).