Til minde om Arne Corlin
I perioden fra 1994 frem til hans alt for tidlige død i foråret 1997 havde jeg fornøjelsen at arbejde sammen med Arne Corlin på Miljøkontrollen.
Jeg lærte Arne Corlin at kende allerede i forbindelse med udarbejdelse af DIFs anvisning om vandforureningskontrol, hvor hans skarpe hjerne for matematik og statistik kom til god udfoldelse.
Arne var en rigtig ingeniør af de bedste af slagsen, med et godt overblik over den samfundsmæssige helhed og samtidig med dyb respekt for den indviklede tekniske, detalje, og ikke det mindste til overs for pølsesnak og omsvøb.
Han var ind imellem ilde berørt over at se et vigtigt fagområde som vandmiljøet forvandle sig fra et være et område, hvor der kunne gøres en ideel indsats på et solidt fagligt, teknisk grundlag, til en slagmark for politiserende embedsmænd, som var ligeglade med faglige synspunkter, men kun havde deres karriere i tankerne. Men sådan er menneskene, og han glædede sig i sine sidste år over at kunne få lejlighed til at fordybe sig i mange faglige problemer.
Jeg havde ofte hyggelige og inspirerende diskussioner med ham og opfordrede ham herunder jævnligt til at få nogle af sine gode ideer publiceret bl.a. ideen om kritisk spredning. Men han ville jo gerne gøre tingene så godt, og derfor nåede han ikke det hele selv. Jeg er glad for her i Vand & Jord at kunne give Arne Corlin et fagligt minde i form af artiklen om kritisk spredning.
Karl Iver Dahl-Madsen
Beregning af kritisk spredning
Vurdering af additive effekter af stofudledninger til vandområder
Af Arne Corlin† & Karl Iver Dahl-Madsen
Dansk miljølovgivning kræver, at der i forbindelse med meddelelse af udledningstilladelse, sker en vurdering af de konkrete forhold i det vandområde, der modtager spildevandet, således at der tages hensyn til såvel kildestyrker og fortyndingsforhold som grænseværdier for de udledte stoffer.
Dette er i princippet en nem øvelse i forbindelse med udledning af et enkelt stof til et vandområde. Men hvad nu, hvis der udledes flere stoffer på en gang, som der jo oftest gør. Så må der tages hensyn til den additive effekt, og hvordan gør man det? når de udledte stoffer har forskellig økotoxicitet. Det er jo lidt som at lægge æbler og pærer sammen.
I forbindelse med sit arbejde som leder af vandafdelingen i Kbh. Kommunes Miljøkontrol og dermed forvalter af kommunens udledningstilladelser udviklede Arne Corlin imidlertid en elegant løsning på dette problem, nemlig beregning af kritisk spredning. I det følgende beskrives dette princip.
Koncentrationerne i det vandområde, som modtager spildevandet (jeg skriver bevidst ikke recipient, som er et frygteligt ord, der antyder, at vandområdet kun har een, overvejende negativ, anvendelse) er styret af udledningens kildestyrke (K, udledt mængde pr. tidsenhed) og vandområdets fortyndingsforhold (især bestemt af strøm og turbulensforhold). Vurderingen af vandområdets påvirkningsgrad kan mest bekvemt og overskueligt ske ved at sammenligne udledningens beregnede kritiske spredning, Skr, med vandområdets skønnede spredningsevne i udledningsområdet, Sf.
Den kritiske spredning beregnes som summen af kildestyrkerne (Ki) af de udledte stoffer (n) divideret med grænseværdierne (Gi) for de pågældende stoffer i vandområdet, som i denne ligning.
Hvis enhederne er kildestyrke: g/s, og grænseværdi: g/m3 (mg/l) fås en kritisk spredning i m3/s.
Den kritiske spredning kan opfattes som kildestyrken udtrykt i forureningsenheder. Den udtrykker direkte den vandmængde, som den udledte forurening løbende må opblandes med for at bringe koncentrationsbidraget ned under grænseværdien.
Grænseværdier
Det har før i tiden ikke været nogen simpel sag at finde grænseværdier for udledte vigtige stoffer. Arne Corlin måtte selv gøre et stort arbejde for at stykke grænseværdierne frem fra mange kilder. På det sidste er det blevet nemmere, da EU har udgivet et sæt kvalitetsgrænseværdier for overfladevand, som omhandler de fleste relevante stoffer.
Det fritager dog ikke miljøforvalteren for ansvaret for at tænke sig om. EU kan tage fejl, ny viden kommer til, som ændrer toxicitetsvurderingen både i opadgående og nedadgående retning, og der kommer hele tiden nye stoffer. Og der kan optræde specielle kombinationer af stofudledninger i utypiske vandområder. Men EU-værdierne giver dog et godt første bud på problemets omfang.
Så er der også nogen, der hævder, at man slet ikke skal bruge vandområdevurderinger og grænseværdier, for man kan da bare lede mindst muligt ud eller helt lade være med at lede noget ud. Det er naturligvis, som Corlin ville have sagt det, noget vitterligt vrøvl, som jeg vil lade ligge i denne omgang.
Spredningsevne
Vandområdets spredningsevne afhænger af vind- og vejr og deraf følgende strømningsforhold. I simple tilfælde, som i et vandløb er det jo blot en vandføring f.eks. medianminimum. I andre mere komplicerede situationer, må der beregninger til. Enten i form af analytiske løsninger for forenklede strømsituationer eller i form af modelberegninger. Modelredskaberne er efterhånden blevet så nemme at bruge, at de danner det bedste grundlag for at finde vandområdets spredningsevne.
Øresund er det vandområde, der modtager den største del af Kbh. kommunes spildevand. Her bliver opblandingen og spredningen større jo længere, man fjerner sig fra udledningspunktet. Fra Øresund foreligger en lang række modelberegninger med Dansk Hydraulisk Instituts system 21. Og heraf er fremkommet følgende spredningsevne:
200 m3/s ca. 100 m ud for kysten
500 m3/s ca. 200 m ud for kysten
Ved hjælp af system 21 er det muligt at tegne et spredningsevnekort over Øresund (og andre tilsvarende vandområder), som i hvert enkelt punkt angiver spredningen i m3/s.
I Københavns havneområde og i Kalveboderne er spredningsevnen beregnet ved hjælp af DHI system 11 til ca. 50 m3/s i hovedløbet og ned til under 0,1 m3/s i de indre havneområder og kanaler. Det illustrerer udmærket, at fortynding stadig er en fortrinlig løsning på mange vandmiljøproblemer, idet en udledning af en given størrelse til et havnebassin vil give 5000 gange større miljøeffekt end den samme udledning til det åbne Øresund.
Vurdering af den beregnede kritiske spredning
Den beregnede kritiske spredning vurderes ved at sammenligne med vandområdets spredningsevne. Hvis den beregnede kritiske spredning er lille i forhold til vandområdets spredningsevne, kan påvirkningen af vandområdet betragtes som ubetydelig og der kan meddeles tilladelse til den ansøgte udledning.
Nu er lille jo et vidt begreb, så jeg vil tillade mig at foreslå en operationalisering:
Skr<10>50% af Sf: Der meddeles afslag med mindre særlige forhold gør sig gældende: tidsbegrænsning, samfundsøkonomi, ansøgeren kan godtgøre (bevise) at miljøeffekten er marginal i den konkrete situation etc.
Diskussion
Beregning af kritisk spredning løser problemet med at vurdere additive effekter fra samme kilde. Men hvad med andre kilder? idet der jo kun beregnes en overkoncentration, som skal lægges til bidrag fra andre kilder. Hvis der er andre kilder i nærheden er det nødvendigt at vurdere deres bidrag, idet den nye kilde kun kan få plads i rummet mellem grænseværdien og den værdi, der i forvejen findes i området. I mange til fælde er denne opgørelse simpel nok, men i tilfældet København er det også her nødvendigt at ty til modelberegninger for at vurdere de overlappende overkoncentrationsfelter.
Og hvad med synergi, hvor miljøvirkningen er større end den, der ses ved simpel addition. Ja, en sådan situation må vurderes særskilt. Det er dog nok det almindeligste, at virkningerne er additive, ja mange gange ligefrem inhibitive (organisk stof og metaltoxicitet). Synergi er noget, man ofte taler om, men meget sjældent ser i praksis. Jeg modtager gerne et eksempel fra vore lærde læsere på et observeret synergi fænomen i et konkret dansk vandområde under virkelige omstændigheder.
Og sedimentation? Mange af de stoffer, vi taler om er bundet til el. bindes ved udledningen til partikulært materiale, og vil kunne sedimentere i udledningsområdet. De vil derfor i princippet kunne give anledning til uacceptable koncentrationer i sedimentet, selv om de overholder grænseværdierne i vandet. I tilfælde af, at der betragtes et let sedimenterbart materiale, må der gøres nogle yderligere betragtninger og beregninger, hvor den sedimenterede mængde af materiale i udledningspunktet sammenlignes med den naturligt sedimenterende del. Heraf kan så beregnes en koncentration i sedimentet, som kan sættes i relation til grænseværdier i sedimentet.
Alt i alt vil jeg gerne, med de ovennævnte begrænsninger, anbefale beregninger af kritisk spredning som en metode, der giver et enkelt, hurtigt og samtidigt realistisk grundlag for at forvalte udledningen af forurenende stoffer til vore vandområder.
Jeg lærte Arne Corlin at kende allerede i forbindelse med udarbejdelse af DIFs anvisning om vandforureningskontrol, hvor hans skarpe hjerne for matematik og statistik kom til god udfoldelse.
Arne var en rigtig ingeniør af de bedste af slagsen, med et godt overblik over den samfundsmæssige helhed og samtidig med dyb respekt for den indviklede tekniske, detalje, og ikke det mindste til overs for pølsesnak og omsvøb.
Han var ind imellem ilde berørt over at se et vigtigt fagområde som vandmiljøet forvandle sig fra et være et område, hvor der kunne gøres en ideel indsats på et solidt fagligt, teknisk grundlag, til en slagmark for politiserende embedsmænd, som var ligeglade med faglige synspunkter, men kun havde deres karriere i tankerne. Men sådan er menneskene, og han glædede sig i sine sidste år over at kunne få lejlighed til at fordybe sig i mange faglige problemer.
Jeg havde ofte hyggelige og inspirerende diskussioner med ham og opfordrede ham herunder jævnligt til at få nogle af sine gode ideer publiceret bl.a. ideen om kritisk spredning. Men han ville jo gerne gøre tingene så godt, og derfor nåede han ikke det hele selv. Jeg er glad for her i Vand & Jord at kunne give Arne Corlin et fagligt minde i form af artiklen om kritisk spredning.
Karl Iver Dahl-Madsen
Beregning af kritisk spredning
Vurdering af additive effekter af stofudledninger til vandområder
Af Arne Corlin† & Karl Iver Dahl-Madsen
Dansk miljølovgivning kræver, at der i forbindelse med meddelelse af udledningstilladelse, sker en vurdering af de konkrete forhold i det vandområde, der modtager spildevandet, således at der tages hensyn til såvel kildestyrker og fortyndingsforhold som grænseværdier for de udledte stoffer.
Dette er i princippet en nem øvelse i forbindelse med udledning af et enkelt stof til et vandområde. Men hvad nu, hvis der udledes flere stoffer på en gang, som der jo oftest gør. Så må der tages hensyn til den additive effekt, og hvordan gør man det? når de udledte stoffer har forskellig økotoxicitet. Det er jo lidt som at lægge æbler og pærer sammen.
I forbindelse med sit arbejde som leder af vandafdelingen i Kbh. Kommunes Miljøkontrol og dermed forvalter af kommunens udledningstilladelser udviklede Arne Corlin imidlertid en elegant løsning på dette problem, nemlig beregning af kritisk spredning. I det følgende beskrives dette princip.
Koncentrationerne i det vandområde, som modtager spildevandet (jeg skriver bevidst ikke recipient, som er et frygteligt ord, der antyder, at vandområdet kun har een, overvejende negativ, anvendelse) er styret af udledningens kildestyrke (K, udledt mængde pr. tidsenhed) og vandområdets fortyndingsforhold (især bestemt af strøm og turbulensforhold). Vurderingen af vandområdets påvirkningsgrad kan mest bekvemt og overskueligt ske ved at sammenligne udledningens beregnede kritiske spredning, Skr, med vandområdets skønnede spredningsevne i udledningsområdet, Sf.
Den kritiske spredning beregnes som summen af kildestyrkerne (Ki) af de udledte stoffer (n) divideret med grænseværdierne (Gi) for de pågældende stoffer i vandområdet, som i denne ligning.
Hvis enhederne er kildestyrke: g/s, og grænseværdi: g/m3 (mg/l) fås en kritisk spredning i m3/s.
Den kritiske spredning kan opfattes som kildestyrken udtrykt i forureningsenheder. Den udtrykker direkte den vandmængde, som den udledte forurening løbende må opblandes med for at bringe koncentrationsbidraget ned under grænseværdien.
Grænseværdier
Det har før i tiden ikke været nogen simpel sag at finde grænseværdier for udledte vigtige stoffer. Arne Corlin måtte selv gøre et stort arbejde for at stykke grænseværdierne frem fra mange kilder. På det sidste er det blevet nemmere, da EU har udgivet et sæt kvalitetsgrænseværdier for overfladevand, som omhandler de fleste relevante stoffer.
Det fritager dog ikke miljøforvalteren for ansvaret for at tænke sig om. EU kan tage fejl, ny viden kommer til, som ændrer toxicitetsvurderingen både i opadgående og nedadgående retning, og der kommer hele tiden nye stoffer. Og der kan optræde specielle kombinationer af stofudledninger i utypiske vandområder. Men EU-værdierne giver dog et godt første bud på problemets omfang.
Så er der også nogen, der hævder, at man slet ikke skal bruge vandområdevurderinger og grænseværdier, for man kan da bare lede mindst muligt ud eller helt lade være med at lede noget ud. Det er naturligvis, som Corlin ville have sagt det, noget vitterligt vrøvl, som jeg vil lade ligge i denne omgang.
Spredningsevne
Vandområdets spredningsevne afhænger af vind- og vejr og deraf følgende strømningsforhold. I simple tilfælde, som i et vandløb er det jo blot en vandføring f.eks. medianminimum. I andre mere komplicerede situationer, må der beregninger til. Enten i form af analytiske løsninger for forenklede strømsituationer eller i form af modelberegninger. Modelredskaberne er efterhånden blevet så nemme at bruge, at de danner det bedste grundlag for at finde vandområdets spredningsevne.
Øresund er det vandområde, der modtager den største del af Kbh. kommunes spildevand. Her bliver opblandingen og spredningen større jo længere, man fjerner sig fra udledningspunktet. Fra Øresund foreligger en lang række modelberegninger med Dansk Hydraulisk Instituts system 21. Og heraf er fremkommet følgende spredningsevne:
200 m3/s ca. 100 m ud for kysten
500 m3/s ca. 200 m ud for kysten
Ved hjælp af system 21 er det muligt at tegne et spredningsevnekort over Øresund (og andre tilsvarende vandområder), som i hvert enkelt punkt angiver spredningen i m3/s.
I Københavns havneområde og i Kalveboderne er spredningsevnen beregnet ved hjælp af DHI system 11 til ca. 50 m3/s i hovedløbet og ned til under 0,1 m3/s i de indre havneområder og kanaler. Det illustrerer udmærket, at fortynding stadig er en fortrinlig løsning på mange vandmiljøproblemer, idet en udledning af en given størrelse til et havnebassin vil give 5000 gange større miljøeffekt end den samme udledning til det åbne Øresund.
Vurdering af den beregnede kritiske spredning
Den beregnede kritiske spredning vurderes ved at sammenligne med vandområdets spredningsevne. Hvis den beregnede kritiske spredning er lille i forhold til vandområdets spredningsevne, kan påvirkningen af vandområdet betragtes som ubetydelig og der kan meddeles tilladelse til den ansøgte udledning.
Nu er lille jo et vidt begreb, så jeg vil tillade mig at foreslå en operationalisering:
Skr<10>50% af Sf: Der meddeles afslag med mindre særlige forhold gør sig gældende: tidsbegrænsning, samfundsøkonomi, ansøgeren kan godtgøre (bevise) at miljøeffekten er marginal i den konkrete situation etc.
Diskussion
Beregning af kritisk spredning løser problemet med at vurdere additive effekter fra samme kilde. Men hvad med andre kilder? idet der jo kun beregnes en overkoncentration, som skal lægges til bidrag fra andre kilder. Hvis der er andre kilder i nærheden er det nødvendigt at vurdere deres bidrag, idet den nye kilde kun kan få plads i rummet mellem grænseværdien og den værdi, der i forvejen findes i området. I mange til fælde er denne opgørelse simpel nok, men i tilfældet København er det også her nødvendigt at ty til modelberegninger for at vurdere de overlappende overkoncentrationsfelter.
Og hvad med synergi, hvor miljøvirkningen er større end den, der ses ved simpel addition. Ja, en sådan situation må vurderes særskilt. Det er dog nok det almindeligste, at virkningerne er additive, ja mange gange ligefrem inhibitive (organisk stof og metaltoxicitet). Synergi er noget, man ofte taler om, men meget sjældent ser i praksis. Jeg modtager gerne et eksempel fra vore lærde læsere på et observeret synergi fænomen i et konkret dansk vandområde under virkelige omstændigheder.
Og sedimentation? Mange af de stoffer, vi taler om er bundet til el. bindes ved udledningen til partikulært materiale, og vil kunne sedimentere i udledningsområdet. De vil derfor i princippet kunne give anledning til uacceptable koncentrationer i sedimentet, selv om de overholder grænseværdierne i vandet. I tilfælde af, at der betragtes et let sedimenterbart materiale, må der gøres nogle yderligere betragtninger og beregninger, hvor den sedimenterede mængde af materiale i udledningspunktet sammenlignes med den naturligt sedimenterende del. Heraf kan så beregnes en koncentration i sedimentet, som kan sættes i relation til grænseværdier i sedimentet.
Alt i alt vil jeg gerne, med de ovennævnte begrænsninger, anbefale beregninger af kritisk spredning som en metode, der giver et enkelt, hurtigt og samtidigt realistisk grundlag for at forvalte udledningen af forurenende stoffer til vore vandområder.
Kommentarer