Toiminta vahingoissa sekä mallinnus Katri Lepikkö

Toiminta maalla tapahtuvissa öljy- ja
kemikaalivahingoissa sekä
onnettomuusskenaarioiden
mallinnus HMTECM-mallilla
29.10.2013, Lahti
RIMA loppuseminaari
Katri Lepikkö
Helsingin Yliopisto, Koulutus- ja kehittämiskeskus
Palmenia
Toiminta maalla tapahtuvissa öljy- ja
kemikaalivahingoissa
• Öljyvahinkojen torjuntalaki, pelastuslaki, kemikaalilaki ja
ympäristönsuojelulaki
• Lainsäädännössä maalla tapahtuvat öljy- ja kemikaalivahingot on
käsitelty eri tavalla
• Näitä eroavaisuuksia sekä lainsäädäntöön liittyviä ongelmakohtia
selvitettiin yhteistyössä asiantuntijoiden kanssa
Öljyvahinko
• Öljyvahinkojen torjuntalaki, jossa torjuntaviranomaiset ja näiden
tehtävät on nimetty selkeästi
• Ensitorjunnasta vastaa pelastuslaitos
• Jälkitorjuntavaihe, josta vastaa tarvittaessa kunnan määräämä
viranomainen, voi olla pelastuslaitoskin
• Jos jälkitorjunnan jälkeen vielä tarvitaan maaperän puhdistusta,
siirrytään ympäristönsuojelulain 12 luvun mukaiseen ns. ”PIMAvaiheeseen”
• Torjunta- ja muista kustannuksista vastaa aiheuttaja
• Voidaan hakea korvausta öljynsuojarahastosta, mikäli vahingon
aiheuttaja ei ole tiedossa tai ei ole maksukykyinen
Kemikaalivahinko
• Kemikaalivahinkojen osalta lainsäädäntö on puutteellisempi eikä
toimintamalli ole yhtä selkeä kuin öljyvahingoissa
• Pelastuslaki, kemikaalilaki ja ympäristönsuojelulaki
• Ei erikseen nimetty torjuntaviranomaisia, mutta pelastustoimi on
pelastuslain yleisten säännösten mukaan vastuussa vahingon
rajoittamisesta
• Jälkitorjuntavaihetta ja sen vastuuviranomaista ei ole nimetty
erikseen
• Myös kemikaalivahingossa aiheuttaja on ensisijaisesti vastuussa
vahingon kustannuksista
• Jos kemikaalivahingon aiheuttaja ei ole tiedossa eikä vakuutus korvaa
kustannuksia, korvaajaksi joutuu alueen haltija tai kunta, sillä
öljynsuojarahaston kaltaista rahastoa kemikaalivahingoille ei ole.
Toiminta käytännössä ja
ongelmatilanteet
•
Öljyvahinkojen torjunnan toimintatapaa sovelletaan yleensä myös maalla
tapahtuvissa kemikaalivahingossa
•
Öljy- ja kemikaalivahinkoja koskevan lainsäädännön erot ja epävarmuus
kustannusten korvaajasta etenkin kemikaalivahinkojen yhteydessä voivat
kuitenkin aiheuttaa ongelmatilanteita
•
Jälkitorjuntavaiheen puuttuessa kemikaalivahingossa on siirryttävä
suoraan PIMA-vaiheeseen
•
Öljyvahingossa voidaan jälkitorjunnan puitteissa tehdä enemmän
toimenpiteitä ilman PIMA-ilmoitusta
Toiminta käytännössä ja
ongelmatilanteet
•
Pelastuslaitoksen suorittaman ensitorjunnan jälkeen vastuu
kemikaalivahingosta hoitamisesta jää periaatteessa aiheuttajalle, koska
torjuntaviranomaisia ei ole nimetty
•
Öljyvahinkojen torjuntalain mukaan pelastuslaitos vastaa ensitorjunnasta
ja tarvittaessa kunnan määräämä viranomainen jälkitorjunnasta
•
Kaikissa pienissä kunnissa ei kuitenkaan välttämättä ole öljyvahingon
jälkitorjunnassa tarvittavaa teknistä ja ympäristöalan osaamista
Onnettomuusskenaarioiden
mallinnus HMTECM-mallilla
• Semianalyyttinen HMTECM (Hazardous Materials Transportation
Environmental Consequence Model) –malli
• ns. ”screening”-tason malli, joka on kehitetty erityisesti
kuljetusonnettomuuksien ympäristövaikutusten arviointiin
• Kehitetty US EPA:n HSSM (Hydrocarbon Spill Screening Model) mallin pohjalta
Onnettomuusskenaarioiden
mallinnus HMTECM-mallilla
• Kuuden runsaasti kuljetetun kemikaalin kulkeutuminen NAPLfaasina mallinnettiin neljässä Suomelle tyypillisessä maalajissa
• Kemikaalit: bensiini, akryylinitriili, styreeni, fenoli, rikkihappo ja
metanoli
• Maalajit: sora, hiekka, moreeni ja siltti
• Kaksi skenaariota: pieni (100 l) ja suuri (10) m3 vuoto
• Mallinnettava ajanjakso 5 vuotta
• Vuodon kesto 2 tuntia
Akryylinitriili
Metanoli
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
0,5
0,5
1
1
1,5
1,5
2
2
2,5
2,5
Styreeni
Bensiini
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
0,5
0,5
1
1
1,5
1,5
2
2
2,5
2,5
Fenoli
Rikkihappo
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
0,5
0,5
1
1
1,5
1,5
2
2
2,5
2,5
sora
hiekka
siltti
moreeni
Akryylinitriili
Metanoli
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
5
5
10
10
15
15
20
20
25
25
30
30
35
35
40
40
Styreeni
Bensiini
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
5
5
10
10
15
15
20
20
25
25
30
30
35
35
40
40
Fenoli
Rikkihappo
Kulkeutumissyvyys (m)
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
10 h 1 d 4 d 10 d 1 kk 3 kk 6 kk 1 v 2 v 5 v
0
0
5
5
10
10
15
15
20
20
25
25
30
30
35
35
40
40
sora
hiekka
siltti
moreeni
Onnettomuusskenaarioiden
mallinnus HMTECM-mallilla
• Maalajilla on erittäin suuri merkitys kemikaalien
kulkeutumisnopeuteen maaperässä
• Kemikaalien väliset erot selittyvät eroilla viskositeettiarvoissa
• Mallinnus koski ainoastaan kulkeutumista NAPL-faasissa eikä
vesiliuoksessa kulkeutumista huomioitu
Onnettomuusskenaarioiden
mallinnus HMTECM-mallilla
• Pienessä vuodossa riski pohjaveden pilaantumisesta on lähinnä
sorassa ja vain jos pohjavesi on lähellä maan pintaa
• Pienen vuodon tapauksessa kemikaalit voidaan yleensä helposti
poistaa maaperästä kaivamalla
• Suuressa vuodossa riski pohjaveden saastumiselle on suuri kaikissa
maalajeissa
• Sorassa ja hiekassa NAPL-faasi voi mallinnuksen mukaan kulkeutua
pohjaveteen ja kaivinkoneen ulottumattomiin jo muutamassa
tunnissa
Mallin testaaminen todellisen
onnettomuuden tiedoilla: Säiliöautoonnettomuus Iisalmessa
• Juhannuksena 2010 Iisalmessa säiliöauto kaatui ojaan
• Öljysäiliö repeytyi ja maaperään pääsi vuotamaan yhteensä noin 4 m3
bensiiniä ja dieseliä
• Maaperä onnettomuuspaikalla oli läpäisevää karkeaa hiekkaa ja alue
sijaitsi tärkeällä (I-luokan) pohjavesialueella
• Viranomaiset toimivat nopeasti ja saastunutta maata alettiin kaivaa
samana päivänä
Mallin testaaminen todellisen
onnettomuuden tiedoilla: Säiliöautoonnettomuus Iisalmessa
• HMTECM-mallilla mallinnettiin bensiinin ja dieselin kulkeutuminen
maaperässä Iisalmen onnettomuuden mukaisissa olosuhteissa
• Mallinnettuja tuloksia verrattiin onnettomuuspaikalta mitattuihin
tuloksiin
Lähtöarvot
Vuotaneen kemikaalin määrä (m3)
Vuotoalueen pinta-ala (m2)
Vuodon kesto (h) (arvio)
Maanpoiston aloitusaika (h
onnettomuuden jälkeen)
Syvyys, jolta maata poistettiin (m)
Pohjaveden syvyys (m)
Maaperän huokoisuusa
Maaperän vedenjohtavuus (m/d)a
Tiheys (kg/l)b
Viskositeetti (cP)b
NAPL-vesi rajapintajännitys (dyn/cm)b
Bensiini
1
1.8
1
12
Diesel
3
3.5
1
12
3
15
0.42
50
0.753
0.602
42.692
3
15
0,42
50
0.83
2
57
Pintajännitys (dyn/cm)b
Vesiliukoisuus (mg/l)b
Diffuusiovakio vedessä (cm2/s)b
Kaasun kyllästyspitoisuus (mg/l)b
Diffuusiovakio kaasussa (cm2/s)b
Höyrynpaine (atm)b
Molekyylipaino (g/mol)b
60.6
172.65
0.000017
1760.16
0.01133
0.406
95.273
60
65.05
0.00002
258.75
0.00243
0.05967
137.7
Mallin testaaminen todellisen
onnettomuuden tiedoilla: Säiliöautoonnettomuus Iisalmessa
• Mallinnettu kulkeutumissyvyys vastasi erittäin hyvin
pitoisuusmittauksissa havaittua kulkeutumissyvyyttä viisi päivää
onnettomuuden jälkeen, kun mallinnuksessa otettiin huomioon
torjuntatoimenpiteenä tehdyn maan poiston vaikutus
• Mallin mukaan, jos maan poistoa ei olisi tehty, bensiini ja diesel
olisivat viiden päivän aikana ehtineet kulkeutua NAPL-muodossa n.
2-3 metriä syvemmälle.
• Bensiini ja diesel kulkeutuivat suunnilleen yhtä syvälle sekä mallin
että havaittujen pitoisuuksien mukaan
Mallin testaaminen todellisen
onnettomuuden tiedoilla: Säiliöautoonnettomuus Iisalmessa
• Iisalmen onnettomuuden tapauksessa mallinnetut ja mitatut
kulkeutumissyvyydet vastasivat hyvin toisiaan
• HMTECM-mallilla mallinnettuja tuloksia on kuitenkin verrattu
todellisissa onnettomuustilanteissa mitattuihin tuloksiin vasta
vähän
• Screening-tason mallina se myös tekee yksinkertaistuksia, joten
mallinnettuihin tuloksiin on aina syytä suhtautua karkeina arvioina
Kiitos!
Katri Lepikkö
Helsingin yliopisto
Koulutus- ja kehittämiskeskus Palmenia
katri.lepikko@helsinki.fi
www.rimaproject.eu