Modellering av byggnaders skyddskoefficienter. ämnen. Modeling protection coefficents of buildings during a release of radioactive materials

Transkript

1 UPPTEC W Examensarbete 30 hp Februari 2013 Modellering av byggnaders skyddskoefficienter vid utsläpp av radioaktiva ämnen Modeling protection coefficents of buildings during a release of radioactive materials Malin Nordqvist

2 Referat Modelleringavbyggnadersskyddskoefficientervidutsläppavradioaktivaämnen MalinNordqvist Ihändelseavettradioaktivtutsläppärdetviktigtatthabraberedskapmedskyddsåtgärdersombidrar meddetbästaskyddetfördenutsattadelenavbefolkningen.direktefterettutsläpputgörexponeringvia inandningdetstörstaproblemeteftersompartiklarochgaserännuintehunnitdeponeratspåmark,i molnochsåvidare.byggnaderbidrarmedettskyddmotinhalationeftersomluftenutanförochinuti bostadenbytsutrelativtlångsamt.hurstordelavföroreningensomtarsigintillinomhusluftenochhur långtiddettatarärviktiginformationförattavgöraombefolkningenärtillräckligtskyddadeinuti byggnaderelleromevakueringbörske.idettaarbeteharkunskapfrånbefintliglitteratursamt modelleringanväntsförattbeskrivagenerellaförhållandenmedvilkaenföroreningkantasiginiochut urenbyggnad.differentialekvationermedhuvudprocesserochingåendeparametrarharstuderatsföratt geenuppfattningomvilketskyddenbyggnadkangemotinhalationavpartiklarochgaseriett radioaktivtmoln.olikatyperavventilationssystemmedellerutantillhörandepartikelfilterdiskuterasoch inhalationsdosförolikaåldersklasserochaktivitetsnivåerundersöks. Genomattjämföramängdföroreningiluftenutanförmotinutienbyggnadtalarmanombyggnadens skyddskoefficient.detrehuvudprocessersomstyrtransportenärventilation,penetrationsamt deponering.ventilationenuppkommeravluftutbytetmellaninomhus ochutomhusluften.ventilationen styrsantingenmekanisktellernaturligt.penetrationenbeskriverhurstorandelavpartiklarnaeller gasernasomtarsiginöverbyggnadensfasadochdeponeringenhurpartiklarochgasertenderaratt fastnapådeytordepasserarundertransporten.deponeringenskerävenpåsamtligaytorinuti byggnaden.efterattämnendeponeratskanderesuspenderaochåterkommaupptillluftenvilket möjliggörförinandninginnandeåterkandeponerapåtillgängligaytor.deponeringensessomensänka medanresuspensionenfungerarsomenkällaförinomhuskoncentrationen. Enavdefaktorersompåverkarskyddskoefficiententillstörstdelärpartikeldiameterneftersom deponerings ochpenetrationsprocessenärstarktstorleksberoende.storaochsmåpartiklardeponeras lättareochkvarfinnsdensåkallademellanfraktionen,0,2 1µmidiameter,somhållersigiluftenlängst tid.gaserrörsiglättinochuturbyggnadenochhindrasinteavpartikelfilter.däremotfinnssärskilda filterattinstallerasomhindrargaseratttasigin,exempelviskolfilter.sönderfallshastighetenhosdeolika radionuklidernapåverkarävenskyddsfaktorn.dåämnenasönderfallerminskarkoncentrationeniluften, sönderfalletärdåensänkaförkoncentrationeninomhus.ventilationshastighetenharenvisspåverkanpå skyddskoefficienten.enökadventilationshastighetledertillattkoncentrationeninomhuskommerattgå motpenetrationsfaktorn.dettagälleromventilationshastighetenkanantasvaramycketstörreän depositionshastigheten.ventilationssystemutrustademedpartikelfilterkanhållaenstordelav föroreningenutanförbyggnaden.partikelfiltrenharolikaeffektivitetochklassificerassomgrov,medium samtfinfilter.enhögfiltereffektivitetharstorpåverkanpåskyddskoefficienten.ettfilterskalldäremot sessomenfärskvara.dekräverunderhållochbörbytasutitidförattkunnafungerasomdeska. Inhalationsdosenberoravpartikelstorlekeftersomdeponeringensomskeriluftvägarnafungerarpå liknandesättsomitransporteninochuturbyggnaden.mellanfraktionenhartendensattträngadjuptned ilungornaefterinandning.effektenfråninhalationberorpåenindividsålder,storlekochfysiskaktivitet. Nyckelord Aerosolkoncentrationinomhus,ventilation,modellering,skyddsfaktor,inhalationsdos Institutionenförgeovetenskaper,UppsalaUniversitet.Villavägen16,75236UPPSALA

3 ii Abstract Modelingprotectioncoefficentsofbuildingsduringareleaseofradioactivematerials MalinNordqvist Incaseofaradioactiverelease,itisimportanttohavegoodpreparednesswiththerightactionsto contributethebestprotectionforthevulnerablesectionofthepopulation.immediatelyafterareleasethe exposurethroughinhalationwillbethebiggestproblem,sinceparticlesandgaseshavenotbeen depositedonland,cloudsandsoon.buildingscontributetoprotectionagainstinhalation.thereasonfor thisisthattheairoutsideandinsidethedwellingischangedrelativelyslowly.howmuchofthepollution thatentertheindoorairandhowlongtimeittakesisimportantinformationtodetermineifthe populationissufficientlyprotectedinsidebuildingsorifevacuationisneeded.inthisworkknowledge fromexistingliteratureandmodellinghasbeenusedtodescribegeneralconditionswithwhicha pollutantmovesinandoutofabuilding.differentialequationswithmainprocessesandparametershave beenstudiedtogiveaestimationastotheprotectionabuildingcanprovideagainstexposurethrough inhalationofparticlesandgasesinaradioactivecloud.differenttypesofventilationsystems,withor withoutassociatedparticlefilterarediscussedandinhalationdosefordifferentagegroupsandactivity levelsareexamined. Abuildingsprotectioncoefficientisdefinedbycomparingtheamountofpollutionintheairoutsidewith theairinsideabuilding.thethreemainprocessesthatcontrolthetransportofthepollutioninandout fromabuildingareventilation,penetrationanddeposition.ventilationarisesofairexchangebetween indoorandoutdoorair.ventilationiscontrolledeithermechanicallyornaturally.penetrationdescribes theproportionoftheparticlesorgasesthatentertroughthebuildingsshell.depositionofparticlesand gasesaccurseduetothefactthattheytendtosticktothesurfacestheypassintransit.thedepositionalso occursonallsurfacesinsidethebuilding.aftertheparticlesandgaseshavebecomedeposited,theymay re suspendandcomebackupintotheairpermittinginhalationbeforetheyoncemoredepositon availablesurfaces.thedepositisseenasasinkwhilere suspensionactsasasourceforindoorair concentration. Oneofthefactorsthathavealargeimpactofabuildingsprotectionfactoristheparticlediameter,dueto thedepositionandpenetrationprocessstronglydependentonparticlessize.largeandsmallparticles depositedeasierandtheremainingfraction,themidfraction(0.2to1micronindiameter),remains.this fractionwillstayintheairlongersincethedepositionprocessdoesnotaffectitstrongly.gasesmove easilyinandoutofthebuildingandarenotpreventedbytheparticlefilter.however,therearespecial filterstoinstallthatpreventgasestopenetrate,suchascarbonfilters.therateofdecayofthevarious radionuclidesalsoaffectstheprotectionfactor.whennuclidesdecaytheconcentrationintheair decreases,thedecayisthenasinkoftheconcentrationindoors.ventilationratehasacertaininfluenceon protectioncoefficient.anincreasedventilationrateleadstotheconcentrationinsideapproachingthe penetrationfactor;thisisappliediftheventilationratecanbeassumedtobemuchhigherthanthe depositrate.ventilationsystemequippedwithaparticlefiltercankeepalargepartofthepollutant outsidethebuilding.particlefiltershavedifferentefficiencyandareclassifiedascoarse,mediumandfine filter.highfilterefficiencyhasamajorimpactontheprotectioncoefficient.forafiltertofunction properlyitdemandsmaintenanceandshouldbereplacedintime. Inhalationdosedependsontheparticlesize,sincethedepositionprocessaffectedinrespiratoryfunction issimilartothetransportinandoutofabuilding.themidfractiontendstopenetratedeepintothelungs afterinhalation.theeffectofinhalationisduetoanindividual'sage,size,andphysicalactivity. Keyword Indooraerosol,ventilationinbuildings,modelsimulations,protectioncoefficients,inhalationdose DepartmentofEarthSciences,UniversityofUppsala.Villavägen16,SE 75236UPPSALA

4 iii Förord ArbetetharutförtspåuppdragavStrålsäkerhetsmyndighetenmedhandledningavRobertFincksom examensarbeteförcivilingenjörsprogramimiljö ochvattenteknikpåuppsalauniversitet.bistående handledningharskettpåes konsultmedtommylindholmsamtrolandnilssonsomhandledareoch granskare.ytterligarehandledningharävenskettpåhelsingforsuniversitetavtareqhusseinochbjarke Mølgaard.ÄmnesgranskareförarbetetärAnnaRutgerssonpåInstitutionenförgeovetenskaper,Uppsala Universitet.GranskningharävenskettavMonicaMårtenssonpåInstitutionenförgeovetenskaper, UppsalaUniversitet. EftersomdetärfåpersonersomarbetarmedmodelleringavaerosolkoncentrationerinomhusiSverige letadejagredapåförfattarentillmångaavderapporterjaghittatförområdet.mailsvarkommycket snabbtochtareqhusseintogsigtidattitvådagarhjälpatillmedmodelleringenförarbetet.dettaskedde påuniversitetetihelsingfors.särskilttackgestilltareqhusseinfördentidhantogsigattgåigenomsin befintligakodförberäkningavinomhuskoncentrationeribyggnaderförluftföroreningarkring bostadsområdenihelsingfors.hanharävenbidragitmedstödochteoriinförnödvändigabegränsningar ochfungeratsomstödvidbeslutomvärdenförendelavdeingåendeparametrarnavidmodelleringen. Storttacktillsamtligainvolveradeidettaarbete,tackförallakommentarerochsynpunkter. Uppsala,januari2013 MalinNordqvist Copyright MalinNordqvistochInstitutionenförgeovetenskaper,Luft vatten ochlandskapslära, Uppsalauniversitet. UPTECW13003,ISSN TryckthosInstitutionenförgeovetenskaper,Geotryckeriet,Uppsalauniversitet,Uppsala,2013.

5 Populärvetenskapligsammanfattning Modelleringavbyggnadersskyddskoefficientervidutsläppavradioaktivaämnen MalinNordqvist Idagspenderasalltmertidinomhussamtidigtsomenergibesparandeåtgärdergörvårabyggnader alltmerisolerade.envälisoleradbyggnadkangöradetsvårtförföroreningarutifrånatttasigin,omen föroreningdäremottagitsigintillbyggnadentardetlångtidfördenattventilerasut.ihändelseavett utsläppavradioaktivaämnenuppmanasbefolkningenattgåinomhus,stängafönsterochdörrarsamtslå avventilationeniväntanpåytterligareskyddsåtgärder.rekommendationenatttasiginomhusberorpå attluftenutanförbyggnadentarsiginlångsamtvarförbyggnadenantasgeettskyddmotexponeringav föroreningariluft.frånmyndigheternassidaärdetviktigtattkunnauppskattahurstortdettaskyddblir förutsattadelaravbefolkningenförattkunnabedömaomåtgärdenärtillräckligelleromevakueringbör ske.arbetetgerengenerellbildöverhurenföroreningmedradioaktivaämnen,partiklarochgaser,tar sigintillenbyggnad.ventilationstypermedochutanfilterundersökssamtvadsomhänderdåen föroreningkommerikontaktmeddeytordenpasserarinochuturbyggnaden. Arbetetavgränsastillattundersökahurstordelavföroreningensomfinnsiluften,dendelav föroreningensomutsattadelaravbefolkningenkankommaattandasin.detrehuvudsakligaprocesserna somstyrhurenföroreningiluftentransporterasinochuturenbyggnadärventilationen,penetrationen samtdeponeringen.ventilationenbeskriverhurluftenrörsiggenombyggnaden,penetrationenbeskriver hurmycketavpartiklarnaochgasernasomtarsiginibyggnadenochdeponeringenbeskriverhurstordel somfastnarpådeytorsomföroreningenpasserar.deponeringenkanskebådeinochuturbyggnaden menäveninutibyggnadendärpartiklarochgaserkandeponerapåväggar,golv,takochmöbler.vid aktiviteterinutibyggnadenkandeponeradeämnenkommaattresuspendera.dettakanexempelvisskedå människorrörsigibyggnaden.detidigaredeponerandepartiklarnaochgasernaåterkankommaupptill luftenochdärmedriskerasattandasin,liktettdammolnsomvirvlaruppinnandetåterfallernedpå tillgängligaytor. Resultatfråndenmodelleringsomgenomförtsiarbetetvisaratthastighetenmedvilkenventilationen skerpåverkarhurmycketavenföroreningsomtarsigintillbyggnaden.dendelavföroreningensom befinnersigigasfastarsiglättintillbyggnadeneftersompartikelfilterinteharnågonpåverkanpådessa samtattdeponeringshastighetenärmycketlåg.förpartiklarberorkoncentrationeniinomhusluften starktavpartiklarnasformochstorlek.deponeringensamtpenetrationenberoravpartikelstorleken.ett brapartikelfilterkanförhindraupprätthållaenlågkoncentrationavpartiklariinomhusluften.detta förutsätterattfiltretärvälunderhållet.rengöringsamtutbyteavgamlafilterärettkravförattfiltretskall fungerabra. Deponeringensomskerärdensammaomdetgällerrörelseninochuturbyggnaden,inutibyggnadeneller iluftvägarnaefterinandning.förstoraochförsmåpartiklarharstortendensattdeponerasochkvari luftenfinnsdensåkallademellanfraktionen.ivåraluftvägarefterinandninginnebärdettaattdessa partiklarträngersigdjuptneriluftvägarna.effekternafråninhalationpåverkarossolikaberoendepåvår ålder,storleksamtfysiskaktivitet.barnpåverkasihögregradänvuxnaochfysiskaktivitetgörattvi andasmerändåvisover. iv

6 Innehållsförteckning 1. Introduktion Radioaktivtutsläppisambandmedolycka 1 2. Problemformulering Syfte Avgränsningar Arbetsgång 4 3. Teori Partiklariluft Skyddskoefficient Sambandmellanpartiklarinomhusochutomhus Ventilation Penetration Depositionochresuspension Thermophoresis Övrigaprocesser Depositionsprocesser Diffusion Sedimentation Impaktion Interception Modelleringsteori Jämviktsförhållanden Byggnader Ventilationstyper Filtertyper Hälsoeffektervidexponering Inhalationsdos Metod Modelleringochprogrammeringsverktyg Modelleringavradioaktivanuklider Avgränsningarvidmodellering Resultat Halveringstidenspåverkanpåskyddskoefficienten Partikeldiameternspåverkanpåskyddskoefficienten Ventilationshastighetenspåverkanpåskyddskoefficienten Filtereffektivitetenspåverkanpåskyddskoefficienten Inhalationsdos Diskussion Slutsats 42 Ordlista 43 Symboler 43 Litteraturförteckning 44 Muntligareferenser 46 Appendix 47 Appendix0:Kontrollavkod 47 v

7 Appendix1:Kodsamtexempelpåkörningförhalveringstidenspåverkan 49 Appendix2:Tabelleradevärdenförhalveringstidenspåverkan 53 Appendix3Kodförjämvikt 54 Appendix4Beräkningförädelgas 55 Appendix5Kodförberäkningavskyddskoefficient 56 Appendix6Uträknadevärdenförpartikelstorlekenspåverkan 58 Appendix7TabelleradevärdenförskyddskoefficienterförI vi

8 1 1. Introduktion Närenföroreningsläppsuttillatmosfärenkommerdenattspridasmedatmosfärens transportsystem.utbredningenavföroreningeniatmosfärenbenämnsvanligenplym. Dåenplymmedradioaktivaämnenpasserarenbyggnadkommermängdenstrålning inutibyggnadenattberoavflerafaktorer.strålningenkommerdelsfrånämnenutanför byggnadensomstrålarin,delsfrånradioaktivaämneniluftensomtagitsigintill byggnadenochdelsfråndeponeradeämnen(utanförsamtinutibyggnaden).idag spenderasalltmertidinomhussamtidigtsomdetfinnsenönskanomattsparainpå energianvändningen.åtgärderförenergibesparingibyggnaderledertillvälisolerade byggnadermedminskadluftutbyteshastighet(utbytetmellanlufteninutiochutanfören byggnad)tillföljd.enminskadluftutbyteshastighetinnebäratteventuellaföroreningar somtarsiginibyggandenocksåhållersigkvarinomhusmycketlängretid(keng Wu& Knutson,2007).Godkännedomomämnenasvägintillbyggnaderäravstorviktföratt motverkaattradioaktivaämnenkommerintillinomhusluftenefterettutsläpp. Luftutbytetinochutgenomenbyggnadstyrsavbyggnadensventilationssystem. Systemetstyrsantigenmekanisktellernaturligt.Vidnärvaroavenföroreningutanför byggnadenkandennakommaattrörasiginochuturbyggnadentackvaredettautbyte. Utbytetiettmekanisktventilationssystemärkontrolleratochstyrsavfläktarsom transporterarluftenönskadväggenombyggnaden.denmekaniskaventilationenkan försesmedluftfiltervilketgermöjlighetatteffektivtrenaluftenvidintagetfrån föroreningar.ettnaturligtventilationssystemärettenkeltochbilligtsystemsomstyrs avtryckskillnadermellanluftmassor.systemetsaknardäremotmöjlighetattrenaluften vidintaget.vidutbyteavenluftmassasominnehållerenföroreningkommer föroreningeniluftenattminskasgenomdeposition,vilkenskerpåsamtligaytorsom luftenpasserarpåsinväg.inutibyggnadenkommerdennadepositionattskepåalla ytoribyggnadeninnanluftenåterskallsläppasuttillomgivningen. Hurbefolkningenexponerasförenföroreningomdebefinnersiginomhusrespektive utomhuskanbeskrivasmedhjälpavskyddskoefficienter.skyddetsomvanligen refererastillärmotstrålningifrånmoln,markbeläggningsamtinhalation.direktefter ettutsläpp,innandeponeringochradioaktivtsönderfallhunnitske,kommer inhalationsdosen(dendelavföroreningensomfinnsiluften)attutgöraproblem eftersomföroreningenviainhalationkommerdirektinikroppendäreffekternakanbli stora.skyddskoefficientenförinhalationdosbeskrivsavkoncentrationskvoteninutioch utanförbyggnaden.värdetpåskyddskoefficientenvarierarmellannollochettochger enindikationpåhurenbyggnadskyddarmotexponeringavenföroreningi inandningsluftenjämförtmedattbefinnasigutanskydd,utomhus Radioaktivtutsläppisambandmedolycka Ettkärnkraftverkproducerarelgenomkärnklyvningaravuran.Dåuranklyvsbildas radioaktivaämnengenomkedjereaktioner.normalthållsdessaämnenihärdenoch omslutsavinneslutningentillreaktortanken.härdenbehöverkylaseftersomden annarskanöverhettasvilketisinturkanledatillattinneslutningenstätandefunktion kanäventyras.vidhändelseattdentätandefunktionenminskasisambandmedatt härdenöverhettaskanradioaktivaämnensläppasuttillatmosfären,iförstahand lättflyktigaämnen(ädelgaser,jodochcesium).deradioaktivaämnenaförekommersom

9 olikaisotoper.exempelvistalarmanomi 131ochI 133sombäggeärisotoperavjod menmedolikahalveringstider. Utsläppetsstorlekochdessingåenderadioaktivaämnenberoravettantalfaktorerså somtemperaturförhållandeellerhurväldeutsläppsbegränsandeskyddsåtgärderna fungerar.videnallvarligareolyckafinnsriskattenmängdradioaktivaämnensläppsut, mantalardåomettradioaktivtmolnellerenplym(robert, o.a., 1980).Molnetkommer efterutsläppetattspridasiatmosfären.hursnabbtochhurlångtdetspridsberorpå rådandeväderförhållanden.allteftersomföroreningenspridskommerpartiklarimolnet genomdeponeringavsättaspåmarkochväxterdärdekommerattgeupphovtillextern bestrålningtillmänniskorsombefinnersigiområdet.kvarvarandeföroreningsomdrar framkommerattbeståavenblandningavradioaktivaädelgaser,andraradioaktiva gasersamtradioaktivapartiklarsomännuintedeponerats. 2

10 3 2. Problemformulering Vidutsläppavradioaktivaämnenärdetviktigtattinteutsättabefolkningenförhöga stråldoser.direktefterettutsläpputgörinhalationenettstortproblemeftersomhöga mängderavföroreningenfortfarandefinnsiluftenochkanorsakastoraskadorinuti vårakropparefterinandning.vanligaskyddsåtgärderförboendeninärområdenefter ettutsläppäruppmaningenfrånmyndighetenatt gåinomhus,stängdörrarochfönster, stängavventilationenochlyssnapåmeddelandeniradion.anledningentillatthålla befolkningeninomhusärattbyggnaderkanbidramedettvisstskydd.exempelviskan mängdenföroreningiluftenminskasvidinsläppettillbyggnadendåbyggnadens ventilationssystemtillstordelkontrollerarin ochutsläppavluft.skyddetbeskrivsmed hjälpavenskyddskoefficientsomgerettvärdemellannollochett,se3.2.vidstora utsläppkanutrymningavhårtutsattaområdenkrävas. Idagvetviliteomskyddetmotinläckningtillbyggnaderavradioaktivaämnenoch skyddetbeskrivsvanligenmedschablonmässigavärden.dettakanledatillfelaktiga beräkningardåskyddetantasvarieramycketberoendepåolikabyggnadstyperoch ventilationssystem,ävenpartikelstorlekvidutsläpptrosvaraavstorbetydelse. Partikelstorlekarnavidettutsläppkanhastoravariationervarförvanligenett medelvärdepåenmikrometeranvändsidag(finck,2012,muntligkälla) Syfte Dennastudiesyftartillattberäknarepresentativaskyddskoefficienter.Utifrånen byggnadsförutsättningsamtolikanukliderochpartikelstorlekarberäknas koncentrationeninomhus.relationenmellankoncentrationinomhusochkoncentration utomhusgerskyddskoefficientenfördetundersöktafallet.ingåendeparametrar undersöksförattbeskrivadesspåverkanpåskyddskoefficienten Avgränsningar Exponeringenfrånenplymmedradioaktivaämnensompasserarenbyggnadisamband medettradioaktivtutsläppavgränsadesidennastudietillsambandetmellan koncentrationeninomhusjämförtmedantagenkoncentrationutomhus.arbetet avgränsadestillattundersökainhalationdos.denexternastrålningen(vilkenkommer direktintillbyggnadenfrånomgivningenutanför)ochstrålningfråndeponeradeämnen påmarken,imoln,ibyggnadensventilationskanalerochpåytorinutibyggnadeningick inteiberäkningarna. Utsläppetsstorlekochinnehållavradioaktivaämnenihändelseavettradioaktivt utsläppisambandmedenolyckaikärnkraftverkkanskiljasigmycketåt.deingående nuklidernaochstorlekarhospartiklarnakanvarierastarkt.dettaberorpåflera händelse ochreaktorspecifikafaktorervarfördetärsvårtattpåförhandbeskrivaett representativtutsläpp.pågrundavdetta,samtattstudienihuvudsaksyftartillatt bestämmaförhållandetmellankoncentrationeninnanförirelationtillkoncentrationen utanförenbyggnadundersöktesendastettfåtalolikaämnen.dessavaldesutifrånsina aggregationstillstånd(gasformochfastform),sannolikhetattsläppasutsamt halveringstider.olikascenarierförkoncentrationenutanförsimuleradbyggnadsattes upp.partiklarnabeskrevsutifrånmedolikapartikeldiametrar,dettaförattuppskatta partikelstorlekensbetydelse.

11 2.2. Arbetsgång Iarbetetanvändsbefintliglitteraturförattbeskrivagenerellaprocessersomstyr hurenföroreningrörsiginochuturenbyggnadsamtvilkahälsoeffekternakanbli efterinandningavradioaktivaämnenochgaser.enmodellskapasimatlabför beräkningavkoncentrationenilufteninutienbyggnadutifrånantagetscenarioom koncentrationeniluftenutanförbyggnaden.deviktigasteparametrarnaberäknas ochingåenderadioaktivaämnenantasutifrånhalveringstiderochpartikeldiametrar. Skyddskoefficienterberäknasutifrånenbyggnadsförutsättningarsamtdeolika ingåendeämnenaochdesspartikelstorlekar.givnakoefficienterförinhalationsdoser användsförundersökningavhurmänniskorpåverkasefterinandningavgiven nuklidmedgivenpartikeldiameter. 4

12 3. Teori 3.1. Partiklariluft Systemsombeståravtvåfaser,engasfasochenflytande ellerfastfas,därdenfasta faseninnehållerdropparellerpartiklarsomhållssvävandeigasenkallasföraerosoler (Andersson, 2009).Dettakallasävenattpartiklarnasuspenderatsigasen(Helgesson, 2009).Exempelvisbenämnsintedammpåenytasomenaerosol,omdammetdäremot virvlarruntiluftensesdetsomenaerosoltillsdetattdammetåterläggersigpåenyta.i dettaarbetestuderasaerosolersominnehållerenfastfas,alltsåaerosolbeståendeav partiklar.enradioaktivaerosolsänderutstrålningdådenbefinnersigiluften.efter deponeringärbestrålningenkvarvarandetilldessattdetradioaktivaämnetsönderfallit (Finck,2012,muntligkälla).Hurlångtiddettatarskiljersigåtförolikaradioaktiva ämnen.aerosolerefterinhalationansesofarligatilldessattdepåolikasättdeponerasi luftrören (Andersson, 2009).Deponeringinutikroppenskerefterinandningochberor starktavpartiklarnasstorlek,vissapartiklardeponerasinteallsutanandasutigen. Partikelkoncentrationhosaerosolerkanbeskrivasutifrånflerafaktorer,blandannat efterderasantal,ytaellervolym,sefigur1.ävenmasskoncentrationen,pm(particulate matter),ärettvanligtbegreppdåpartikelhalteniluftskallberäknasochuttrycksi massaperkubikmeterluft(exempelvisµg/m 3 ).Partiklarnadelasvanligeninitre grupper:grovapartiklar(pm10),finapartiklar(pm2,5)samtultrafinapartiklar(pm1). Varjegruppbetecknarallapartiklarmedendiametersomärmindreännämndsiffra, exempelvisbetecknarpm2,5allapartiklarmedpartikeldiametermindreän2,5µm.de ultrafinapartiklarnabetecknasiblandufpochdekanutgöraettstortproblemefter inandningeftersomdekanpenetreradjuptnedilungornapågrundavattdeärsåsmå (Hussein T., 2005).Figur1visartypiskfördelninghospartiklarilandsbygds (a)samt stads (b)miljöutifrånderasantal,yta samtvolymskoncentrationer.figurenvisaratt destörrepartiklarnautgörstoradelaravvolym ochyt koncentrationernamedanufp utgörstörstadelenavantalkoncentrationen.arbetetutgåriberäkningarnafrånatt beskrivakoncentrationenhospartiklarnaiantal. Dåpartiklarfrisättstillatmosfären,exempelvisvidettutsläpp,ärdetmångafaktorer sominverkarpåhurlångtpartiklarnakommerattfärdas.enviktigfaktorförhurlångt partiklarnafärdasärpartikeldiametern.ensärskildgynnsampartikelstorlekföratt färdaslångasträckorärensåkalladmellanfraktion,storleksordningen0,2 1µm (Helgesson,2009).Partiklarnainomdettaintervallharsvårtattdeponeraundertorra förhållandeneftersomdeärförlättaförattsedimenteraochförstoraförattavsättas genomdiffusion(helgesson,2009).idettaarbetestuderaspartiklariintervallet10nm till10μmochdettaintervallskallrepresenteradestorlekarsomäravstörstaintresse. Omenbyggnadbefinnersigmycketnäraolycksplatsenkommer partikelstorleksfördelningenattseannorlundautvarförenstudiesomtarhänsyntill partiklarnasvägframtillbyggandenskullevaraettbrakomplementtilldettaarbete. 5

13 oo Diameter. pm Figur1Vanligaförhållandenförantal(n o N),yt (n o S)ochvolymskoncentrationen(n o V)förpartiklari landsbygdsmiljö(a)samtstadsmiljö(b)(seinfeld & Pandis, 2006) Skyddskoefficient Förattbeskrivaförhållandetmellanstråldosiskyddmedmotsvarandestråldosutan skyddöverenplanytaanvändsbenämningenskyddskoefficient(s).vanliga användningsområdenavskyddskoefficienterdåbefolkningenexponerasavradioaktiva ämnenefterettutsläppärstrålningifrånmoln,markbeläggningsamtinhalation.idetta arbeteärdetdensistnämndaskyddskoefficientensomundersöks,skyddmotinhalation somgesavbyggnader(sinh). Koefficientenuttryckssomkvotenmellaninhalationsdosinomhusmotinhalationsdos utomhus.skyddetbeskrivsmedensifframellannollochett.ettlågtvärdeindikerarbra skyddeftersomkoncentrationeninutibyggnadendåärbetydligtlägreän koncentrationenutanförbyggnaden Sambandmellanpartiklarinomhusochutomhus Luftenutanförochinutienbyggnadbytsutkontinuerligt.Luftutbytetskergenomalla öppningarienbyggnadochinnebärattluftföroreningarkanförasinochutur byggnaden.ombyggnadeninnehållerfleraolikarumkommerdetävenattfinnas luftutbytemellandessavilketmedförattenluftföroreningkanrörasigmellanrummen. Utbytetgerupphovtillventilation,mekaniskellernaturlig.Attenbyggnadärmekaniskt ventileradinnebärattluftutbytetskergenomettmekanisktvälkontrollerat ventilationssystem.vidnaturligventileringskerluftutbytetgenomallaöppningarien byggnadsåsomotätheterifönsterochdörrar,sprickorifasadenochsåvidare (Mølgaard, 2009).Dennatypavventilationärbetydligtmerkompliceradattuppskatta vidberäkningaravluftutbyteeftersomutbytetskeriöppningarsominteskulleha funnits(hussein & Kulmala, 2008). Efterettutsläppkommerenföroreningskoncentrationinutienbyggnadattstyrasav källorochsänkor(hussein&kulmala,2008).luftutbytetmellaninomhus och utomhusluftenkommerattgenereraenminskningavkoncentrationenhosföroreningen 6

14 tillföljdavolikafiltreringsprocesser.lyftutbytetspelarävenenstorrollför deponeringenavpartiklarpåolikaytorienbyggnad(gjorup&roed,1980).dettaberor påattettlångsamtluftutbytegermertidåtaerosolernaatthinnadeponera,såvälpå vägenintillochuturbyggnadensominutibyggnaden.välinneibyggnadenkommer aerosolernaattdeponeraspåsamtligatillgängligaytorvilketytterligareminskar koncentrationen.eventuellakällorinomhusochresuspensionavdeponeradepartiklar ansesdäremotsomkälloreftersomdeökarpartikelkoncentrationeniinomhusluften. Dessatvåparametrarkanförsvårabeskrivningenavkopplingenmellan koncentrationenpartiklarutomhusochinomhusdådetiblandkanvarasvårtattdirekt bestämmahurstordelavkoncentrationeninomhussomutgörsav aerosolkoncentrationenutomhus(vette, o.a., 2010).Källorinomhusefterettutsläpp medradioaktivaämnenfinnsintedirektefterutsläppet.påsiktkankällorinomhus bildasgenomattpersonertarmedsigföroreningarintillbyggnaden,exempelvispå kläderochskor.detdynamiskabeteendetmedvilkenenvissaerosolskoncentration inomhusändrasbeskrivsgenerelltenligtsambandetnedan(mølgaard, 2009). Förändring inomhus = luftutbyte deposition + källor + övriga processer Förändringeniuttrycketovanbeskriverhurmängdenämneninomhusändrasper tidsenhet.luftutbytetrepresenterarmängdenföroreningsomrörsiginochutur byggnadenviaventilationochpenetration.depositionenbeskrivermängddeponerade ämnen.ventilation,penetrationochdepositionärtreviktigahuvudprocesserföratt beskrivahurkoncentrationeninomhusförändrasmedtiden.dessaochytterligare processerbeskrivsnedan Ventilation Medventilationmenasettsystemsombyterutförorenadluftmotfriskluft(ABSvensk Byggtjänst&Socialstyrelsen,1998).Idennastudiekandockventilationenfåmotsatt effekteftersomenplymmedradioaktivaämnenkannåinibostäderjusttackvare ventilationen.grundenförventilationsteknikärattvarmluftstigerochkalluftsjunker (Helgesson,2009).Eftersomdetvåluftmassornaharolikatryckgenererasen tryckskillnadvarpåluftmassornasättsirörelseocheventuellaföroreningaribyggnaden kommerattföljaluftensrörelse(absvenskbyggtjänst&socialstyrelsen,1998). Kunskapomhurluftenströmmarkanunderlättaattförabortellerspädauten föroreningmedhjälpavventilation. Naturligventilationskergenomattpartiklarkommerintillbyggnadensomenflöjdav vindirörelseochbuoyancyinduceratflöde.bouyancyärlyftkraftensomenpartikelfår ochsomgörattdenkanbärasigsjälviluften.ventilationenkanexempelvisuppkomma genomattfönsterochdörraröppnas(chen&zhao,2010).imotsattstilldenmekaniska ventilationenärhastighetenhosluftutbytetsamtpenetrationsfaktornintekontrollerati dennaturligaventilationenutanberoravfleraolikafaktorersåsomomgivandevinds hastighet,riktningochturbulenssamttermiskflytkraft(bouyancy),storlekoch placeringavventilationsöppningarmedmera(hussein&kulmala,2008).även väderförhållandenochårstidpåverkardennaturligaventilationen(mølgaard, 2009). Dennaturligaventilationenhosenbyggnadharstorpåverkanpåmängdföroreningsom kommerinienbyggnad.jumindredennaturligaventilationenärdestomindreblirdet naturligaluftutbytet(gjorup&roed,1980).enbyggnadsomstyrsavmekanisk ventilationharvälkontrolleradeluftflödenmedensektionförtilluftochenförfrånluft. Tilluftssektionenkanvaraförsattmedettfiltersomrenarluftenvidintaget. 7

15 Ventilationshastighet Dåmodelleringavaerosolerinomhusgörsärdetviktigtattsärskiljatermerna luftutbyteshastighetochventilationshastighet.luftutbyteshastighetbeskriverhur mycketluftsompasserarenvisssträckaochharenhetenvolymluftpertidsenhet (exempelvis[m 3 /s]).ventilationshastigheten,λ,representerarantaletgångersomluften inomhusbytsut(exempelvis[h 1 ])inomettvisstutrymmeochberäknasenligt Ekvation1,vilketärkvotenmellantotalluftutbyteshastighetmellaninomhus och utomhusluft,q[m 3 /h],ochutrymmetsvolym,v[m 3 ](Hussein&Kulmala,2008; Mølgaard,2009). λ =! (1)! Penetration Penetrationsprocesseninnefattardenmängdpartiklaravdeninfiltreradeluftensom passerargenombyggnadensfasad(chen&zhao,2010)ellergenom ventilationssystemetintillinomhusluften(hussein&kulmala,2008).penetrationen genombyggnadensfasadskerviadennaturligaventilationengenomsprickorifasaden ellerviafönster ochdörrkarmar. Penetrationsfaktor Penetrationsprocessenbeskrivsmatematisktmedpenetrationsfaktorn,P.Faktornhar betydelsevidstuderandeavhurstordelavaerosolkoncentrationeninomhussom härstammarfråndenomkringliggandeluftenutomhus(vette, o.a., 2010)ochkan numeriskthaettvärdemellannollochett.penetrationsfaktoravvärdeettbetyderatt byggnadensfasadinteharnågonpåverkanpåinfiltrationen(vette,o.a.,2010).dettakan händagenomattexempelvisettfönsteröppnasochbyggnadenblirsåkallatnaturligt ventilerad(chen&zhao,2010).ompenetrationsfaktornharvärdetnollinnebärdetatt byggnadenärheltisolerad. Penetrationsfaktorniettmekanisktventilationssystemmedinstalleratluftfilterbestäms utifrånluftfiltretseffektivitet,fe,förgivenpartikeldiameter,i,seekvation2.feangesi procent(hussein&kulmala,2008).ventilationskanalerimekaniskaventilationssystem utaninstalleradefilterkanhaenfiltrerandeeffektförpartiklarmedendiameterstörre än5μm(mølgaard, 2009),se3.3.3 P! = 1!"!!"" (2) Penetrationsfaktornfråndennaturligaventilationenärsvårattdefinieraeftersom luftenflödarinviasprickorsominteskullefinnas,sprickorifasadenellerotätheter kringfönsterochdörrar.faktornvarierarmedbyggnadensgeometri,ytmaterial, sprickansstorleksamttryckfallöversprickanslängd(hussein,2012,muntligkälla). Idealiseradesprickorharundersöktsochstudiernaharvisatattfaktornökarvidökat tryckfallförsamtligapartikelstorlekar.studiernavisarävenattsprickornasbreddökar ochlängdenminskarfaktorn(mølgaard, 2009).Eftersomdentotalapenetrationsfaktorn överbyggnadensfasadärsvårattberäknaförenklasdenvanligentillattendast beräknasutifrånfiltretseffektivitet. Vidinfiltrationavgaskanpenetrationsfaktorn varieraberoendepåtypavfilterocheventuellasprickorsgeometri(hussein,2012, muntligkälla).penetrationenförgaskanförenklafallsättastillett. 8

16 Depositionochresuspension Dåenaerosolträffarenytatenderardenattfastnapåden(Mølgaard, 2009).Dettaleder tillattaerosolernadeponerarvidinflödetävenomfiltersaknas.välinutibyggnaden skerdeponeringenpåsamtligatillgängligaytorsåsompåtak,golv,väggarochmöbler. Viddepositionenminskaskoncentrationenavföroreningenilufteninomhusoch depositionendefinierasdärförsomensänka.depositionenuppkommertillföljdavolika processer,exempelvisdiffusion,sedimentation,impaktion,interception(mølgaard, 2009).Diffusionärdendominantamekanismenförultrafinapartiklar(<0,01μm)samt gasermedansedimentationochimpaktionspelarstörstrollhosdeponeringavgrova partiklar(>1μm)(hussein&kulmala,2008),sefigur2.processernapåverkas,förutom avstorlekenhospartiklarnaävenavmönstrethosluftflöde,turbulenssamtstorlekhos ytorinomhus(chen&zhao,2010).ävenytansskrovlighetpåverkardepositionen, depositionenökarmedökadråhet(hussein,2012,muntligkälla). Figur2Depositionsprocessernaspåverkanpåolikapartikelstorlekar(Mølgaard, 2009,medtillstånd).Settling beskrivshärsomsedimentation.impactionärimpaktion.turbophoresisochelektrophoresisingårintei dettaarbete. Tillgängligadepositionsytorbenämnsefterderasriktning;uppåtriktade(exempelvis golv),nedåtriktade(exempelvistak)ochvertikala(exempelvisväggar).dentotala depositionshastigheten,λd,[s 1 ]beräknassedanenligtekvation3däraärytansareai givenriktning(upp,nerellervertikalt)[m 2 ],vdärdepositionshastighetenmotdenytan [m/s]ochvärrummetsvolym[m 3 ](Hussein,2012,muntligkälla). λ! =! (A!!""v!,!"" + A!"# v!,!"# + A!"#$%&'($ v!,!"#$%&'($ ) (3) Efterattpartiklardeponeratskanderesuspenderasochdärmedbliluftburnaigensom ettresultatavinomhusaktivitetersåsomstädning.processenmedresuspensionärännu intetillräckligtstuderadochdetfinnsidagingengenerellmetodförattinkluderadeni modellerföraerosolerinomhus.vanligastbehandlasresuspensionsprocessendärför somenkälltermiolikabalansekvationer(hussein&kulmala,2008) Thermophoresis Skillnadenitemperaturinomhusochutomhuskanvarastor.Specielltstorärskillnaden undervinterochsommar.dennatemperaturgradientgerpartiklarnaentermiskkraft 9

17 motdenkallareregionen(mølgaard, 2009),någotsomkallasförthermophoresis.För finaochultrafinapartiklarkandennakraftpåverkapenetrationenmellansprickori fasaden.thermophoresiskanävenpåverkadepositionshastighetenhospartiklar. Påverkanavdennaprocesspådepositionenantasvarasomstörstförpartiklarmeden diameterstörreän5μm(hussein,2012,muntligkälla).nuvarandemodellerkantyvärr intetahänsyntilldennakraft(chen&zhao,2010),varfördetfinnsanledningattvidare studeradenna Övrigaprocesser Partiklarnaiinomhusluftenkanävenpåverkasavytterligareprocesser,såsom koagulation,kondensochavdunstning.dessaprocesseringårinteidennastudie Depositionsprocesser Depositionenavpartiklarskerikontaktmedsamtligaytorsomdekommerikontakt medunderförloppetshelaprocess,frånutsläpptillinhalation.deponeringskerförstvid transportenframtillbyggnaden(ingårinteidennastudie),vidinfiltrationenintill byggnaden,inutibyggnadensamtikroppenefterinandning.processernasomstyräri huvudsakdiffusion,sedimentation,impaktionochinterception.ävenprocessen thermophoresiskanpåverkadepositionen,ytterligareprocesseravgränsasfråndenna studie.idettaavsnittbeskrivsdefyrahuvudprocesserna,hurdefungerarsamtvilken påverkandehargenomförloppet Diffusion DåaerosolpartiklarkolliderarmedluftmolekyleruppkommersåkalladBrownsk rörelse.dennarörelseärslumpmässigochihändelseavkoncentrationsgradienteri luftenkommerennettotransportattskeiriktningmotgradienten.nettotransporten kallasdiffusion.koncentrationsgradientensombehövsfördiffusionverkariytskiktet närmastytandärpartiklar,pågrundavbrownskrörelse,kanträffaytanochfastnapå den.koncentrationennärmastytanminskardåochkoncentrationsgradientenskapas. Diffusionenärvanligastförultrafinapartiklarochgaser(Mølgaard, 2009).Den slumpmässigarörelsenhosdessasmåpartiklarskeräveninärhettillettfiltervilket ökarmöjlighetenföraerosolerattstötaiettfiberochdärmedfastnapåfiltret,sefigur3. Filtreringseffektivitetorsakadavdennarörelseökarmedminskadhastighethosluften somgåröverfiltreteftersompartiklarnagesmertidattlyckasfastnapåfiltret.eftersom enhögavskiljningsgradönskashosfin ochmikrofiltermedfiltreringsprocessen diffusionbörhastigheternavaralåga.vanligahastigheteröverdessafilterär0,1 0,25 m/shosfinfilteroch0,03m/shosmikrofilter(camfil, 2012). Ävenvidinandningärdiffusionenenviktigdeponeringsprocessförsmåpartiklardå luftrörenärsmalaochuppehållstidenrelativtlång.eftersomdiffusionenskapasav kollisionermedgasmolekylerökarpåverkanavprocessenmedminskadpartikelstorlek (Aerosol Science and Engineering, 2012). 10

18 ;#<%9"+ %#7%-("+ '"(( 7+=& 16)& Figur3Filtreringmedhjälpavdiffusion(användsimikrofilter)(Filterskolan Camfil, 2012,medtillstånd) Sedimentation Depositionsprocessensedimentationuppstårdåpartiklarpåverkasavgravitationenoch fallernedåttillföljdavdetta,sefigur4.förattdeponeringskalluppståkrävsatt partikelnträffarenyta.dettakanskevidlågahastighetersamtkortavståndtillyta (Andersson, 2009).Sedimentationenblirstörstförstorapartiklar(Mølgaard, 2009). Figur4Filtreringpågrundavsedimentation(användsisamtligaluftfilter)(Filterskolan 4$*#"+0"#$%&("#+1"(('#+5$+-*$+3*(6+*72+2*#%)*/$'(("+8$*#+ Camfil, 2012,med tillstånd) Impaktion Impaktionen(tröghetseffekten)uppstårdåenluftströmgörenskarpsvängmenen partikel,pågrundavdesströghet,fortsätterraktfram(mølgaard, 2009).Partiklarsom intehinnersvängakommerattkollideramedföremåletsomorsakadeattluftenändrade riktning(mølgaard, 2009).Impaktionsomuppkommeravtröghetenhospartiklarären viktigdeponeringsprocessförgrovapartiklarisambandmedhögturbulens,mycket virvlarhosluftströmmen,ochvidskrovligyta(mølgaard, 2009).Impaktionentenderar ävenattblistörrevidhögalufthastigheterkringensnävkurva(aerosol Science and Engineering, 2012).Närluftströmmenträffarettfilterhinnerdestorapartiklarnainte följamedluftströmmenruntfiltretvilketgörattdeiställetfastnarpåfiltretochfiltreras bort,figur5.tröghetseffektenomnämnsvanligastisambandmedgrovfilteroch hastigheterpå1,5 2,5m/söverfiltret(Camfil, 2012).Demindrepartiklarnamed mindretröghethinnerdäremotsvängaruntfiltret. Vidinandningärimpaktionenstörst därluftströmmarnaärmestturbulenta,detvillsägamunochsvalgsamtide flödesbegränsadeluftvägarna(bronkerna)(andersson, 2009). 11

19 Figur5Filtreringmedhjälpavimpaktion(användsisamtligaluftfilter)(Filterskolan ;*<''&"=0'*$3)0'"*&-7&'0'"0**"(.'*+6**0"'03*"('0:".>8" Camfil, 2012,med tillstånd) Interception Ävenomenpartikellyckasföljamedluftströmmenkandessstorlekgörasåattpartikeln träffarenytaochfastnarpåden.dettakallasinterceptionochskerdåavståndetmellan partikelniluftströmmenochytanblirmindreänradienhospartikeln(mølgaard, 2009). Partikelnochytanträffaralltsåvarandratrotsattpartikelnföljermedluftströmmen,se Figur6.Sannolikhetenförinterceptionökarmedminskatavståndmellanluftflödetoch ytan(aerosol Science and Engineering, 2012)samtmedökadpartikelstorlekochökad skrovlighethosytan(mølgaard, 2009).Partiklarsomfångasuppavluftfiltergenom interceptionärsmå.interceptioneniandningsorganenskerdärpassagenärlångoch slingrig(aerosol Science and Engineering, 2012). Camfil, 2012,med tillstånd) Modelleringsteori Modelleringavaerosolerkanmedhjälpavmatematiskamodellerbeskrivadet dynamiskabeteendetmellankoncentrationenavpartiklarinutigentemotutanfören byggnadsamtderastransportintillbyggnadengenomattberäknahastighetenmed vilkenpartikelkoncentrationeninomhusförändras(hussein T., 2005).Detdynamiska beteendeförenvisskomponentkanmatematisktbeskrivasmedutgångspunktfrån resonemangetiavsnitt3.3ochsesiekvation4.förstatermenpåhögersidaav ekvationenbeskriverluftutbytetutifrånparametrarnaninomhussamtnutomhusvilka beskriverkoncentrationenavundersöktföroreningipartiklarnasantal eller masskoncentrationperm 3.Pärpenetrationsfaktorn[ ]ochλärventilationshastigheten [1/tid].Nästadelbeskriverdepositionenmedλd,depositionshastigheten,[1/tid].Sär källtermenföremissionavföroreninginomhusdärresuspensionenärinräknadoch summationenöverjmotsvararövrigaprocesser.idefallflerautrymmeningåri beräkningenutförsberäkningarnautifrånvartderautrymmet,l,senedan. (Mølgaard, 2009).!"!"#$!!"!"!"#$%&'"$"($)*&'"+&**"(',-"./0-!"#$%&'"$"($)*&'"+&**"(',-"./0- =!(P! λn!"#$!!" λ! N!"#$!!" ) λ! N!"#$!!" + S + ö!"#$%!"#$%&&%" J!"#$%&& (4) 12

20 Vidberäkningavpartikelkoncentrationinomhusbehövsföljandeparametrar: koncentrationavpartiklarutomhus,penetrationsfaktorn(ellerfiltretseffektivitet), ventilationshastighet(ellerluftutbyteshastighet),depositionshastighet,byggnadens geometri(volymochytareainomhusinräknatväggar,tak,golvochmöbler), luftutbyteshastighetmellanolikautrymmeninomhus(omflerautrymmenantasi byggnaden,senedan)samtuppskattningavaktivitetersomutförsibyggnaden.utifrån dessakansedankoncentrationavpartiklarinutibyggnadenberäknas(hussein& Kulmala,2008). Detfinnsolikatyperavmodelleringsansatsersomantasistudieravaerosolerinomhus. Vanligenanvändssinglecompartment(enkeltutrymme)ochmultiplecompartment (multiplautrymmen).ansatsmedenkeltutrymmegerengenerellbeskrivningav förhållandetmellanenföroreningskoncentrationinomhusochutomhus.inomhusluften antasvaravälomblandadsåattkoncentrationenhosföroreningeninomhusinteharpå rumsligagradienter.byggnadensesidettafallsomettstortrum.eftersombyggnaderi verklighetenvanligenbeståravflerarummedluftomblandningmellanrummenvilket ledertillkoncentrationsskillnaderiolikadelaravbyggnadenäranvändningenavdenna förenklademodelleringsansatsbegränsad.modelleringmedansatsavmultipla utrymmengeravdennaanledningenmerkorrektbildavverkligheten.utrymmenakan antingenmotsvarasavettrumibyggnadenellersådelasutrymmenauppenligtluftens omblandning.ettutrymmekanalltsåantingenvaraettrum,endelavettrumelleren hopslagningavflerarum.bäggemodelleringsansatsernakräverattluftenivarje utrymmeärvälblandad(mølgaard, 2009).Modellerkanävenbeskrivabeteendethosen typavförorening,singlecomponent(enkelkomponent),ellerhosfleraföroreningar, multiplecomponent(multiplakomponenter)(hussein&kulmala,2008). BalansekvationförenkelkomponentienkeltutrymmebeskrivsenligtEkvation5 (Mølgaard, 2009)ochgerengenerellbildöverutbytetmellanlufteniochomkringen byggnad.ettviktigtantagandeförattmodellenskallstämmameddennaansatsärväl omblandadinomhusluft.luftensomblandningskerantingenmekaniskt,exempelvis medhjälpavfläktar,ellernaturligt,genomattexempelvisöppnaettfönster,ellergenom rörelseirummet(tareq & Markuu, 2010).Ansatsengergrundtillmeravancerade modeller.!"!"#$!!"!" = λ(pn!"#$!!" N!"#$!!" ) λ! N!"#$!!" + S (5) DenförstatermeniEkvation5beskriverhurenföroreningtarsigintillinomhusluften frånomkringliggandeutomhusluft.denandratermenbeskriverhurventilationendriver föroreningenuturbyggnaden.detärdessatvåtermersombeskriverluftutbytetmellan lufteninomhusochutomhus,ventilationen.ekvationenantarattluftenendaströrsigin ochuturbyggnadengenommekaniskventilationförsattmedfilter.penetrationsfaktorn beräknasutifrånfiltretseffektivitet.dentredjetermenbeskriverdepositionensomsker påsamtligatillgängligaytorinutibyggnaden(hussein,2012,muntligkälla). Imeravancerademodelleringstypertashänsyntillövrigaprocesser,ochomansatsgörs medmultiplautrymmenbehöversåvälluftutbytetmellanlufteninomhusochutomhus somluftutbytetmellaningåendeutrymmenberäknas.komplexitetenvarieraralltså 13

21 beroendepåmodelleringsansats.samtligaansatserutgårfråndetrehuvudprocesserna penetration,ventilation ochdeposition.parametrarnasombeskriverdessaprocesser kallaskontrollerandeparametrar(tareq & Markuu, 2010).Figur7visarluftflöden utifrånansatsommultiplautrymmen.inomhuskällornasomillustrerasifiguren innefattareventuellaresuspensionsprocesser.förhållandenaiandraansatserär liknandedessameddenskillnadenattendastettutrymmebeaktas. Sektionförtilluft Sektionförfrånluft Övriga utrymmen Luftfilter Studerat utrymme Luftutanför byggnaden Inomhus källor Luftomblandning Luftutbyteoch penetration Interntluftutbyte Deposition Figur7Illustrationöverluftflödenvidmultiplautrymmenansatsmedettmekaniskttill ochfrånluftssystem. Hurkorrektmodelleringenblirberoravettflertalfaktorer.Exempelvisärpenetrations ochdepositionsprocessenstorleksberoendevarförenfelaktiguppskattningkring partiklarnasstorlekellerettförstortintervallavderasstorlekgerfelaktiginformation kringdessaprocesser Jämviktsförhållanden Modellenkanlösasanalytisktomföljandeantagandengörs.Penetrationsfaktorn, ventilationshastighetenochdepositionshastighetenärkonstantaitiden, koncentrationenutanförbyggnadenärkonstant,källorinomhusändrasmedkonstant hastighetochresuspensionenärförsumbar(hussein,2012,muntligkälla).den analytiskalösningensesiekvation6.c0,inomhus,iärinitialkoncentrationenavpartiklar inomhusochekvationenberäknasförpartikelstorleki(hussein&kulmala,2008). C!"#$!!",! t = C!,!"#$!!",! e!!!!!,!! +!"!!!"#$!!",!!!,! 1 e!!!!!,!! (6)!!!!,! Närtidengårmotoändligheten(efterlångtid)uppstårettjämviktsförhållandemellan koncentrationenutomhusochinomhus.vidundersökningavjämviktsförhållandet,då koncentrationeninomhusärnågorlundakonstantochkällorinomhussättstillnoll (S=0),fåsEkvation7(Hussein,2012,muntligkälla).!!"#$!!".!!!"#$!!",! (!ä!"#$%)!!! =! kvot (7)!!!!,!! 14

22 Jämviktsförhållandetdefinierarinomhus utomhuskoncentrationskvoten(i/u kvot)vid frånvaroavkällorinomhus.kvotenanvändsoftasomettmåttvidundersökningav inläckningtillbyggnadereftersomdengerettgenerelltuttrycköverrelationenmellan partiklarinomhusochutomhusochävenärenkelattförstå.i/u kvotenärstarkt beroendeavenradolikaparametrarsåsompartiklarnasstorlek,geometrinhos sprickoribyggnadensfasadsamtluftutbyteshastigheter.eftersomfleraavdessa faktorerävenpåverkarvarandra,exempelvispåverkasluftutbyteshastigheterav årstidsvariationer,kanstoravariationerpåkvotenfåsvidberäkningar.avdenna anledningkandetvarasvårtattdraslutsatsergenomattendaststuderai/u kvoten (Chen&Zhao,2010). Tidenförattuppnåjämviktskiljersigåtberoendepådeingåendeparametrarna.Med utgångspunktiekvation6ochmedantagandenattinitialkoncentrationinomhusoch källorärnollkantidenberäknasenligtekvation8. t =!"!!!"#$%!!!!! (8) Andelenangerhurstordelavtotalakoncentrationensomharbyggtsuppinomhusvid undersökttidpunkt.omexempelvistidenattuppnå95%avjämviktsvärdetskall beräknasblirandel0,95. 1 I/Ukvotenbörsärskiljasfråninfiltrationsfaktornochpenetrationsfaktorn. Infiltrationsfaktorn(INF)representerarjämviktenmellandepartiklarsompenetrerar byggnadenochförblirsuspenderade(chen&zhao,2010),oberoendeavhurluftutbytet sker.penetrationsfaktornärdenfraktionavföroreningensompasserargenom byggnadensfasadellerventilationssystem.ihändelseavkällorinomhusbidrardessa intetillinfiltrationsfaktornmendegördettilli/ukvoten.avdennaanledningär infiltrationsfaktornbraeftersomdeninteinnehållerpartiklarfrånkällorinomhusoch kandärförgeenbrabildpåantaletpartiklarsomkommitinutifrån(chen&zhao, 2010).OmkällorinomhusdäremotsaknasblirI/Ukvotenochinfiltrationsfaktorn densammaochdepåverkasbäggeavpenetrationsfaktorn,ventilationshastighetenoch depositionshastigheten.omventilationshastighetenkanantasvarabetydligtstörreän depositionshastighetenkommerbådei/ukvotenochinfiltrationsfaktornattgåmot penetrationsfaktorn(hussein,2012,muntligkälla).figur8visarfalletmedi/u kvoten. 1 Tidenberäknasförpåförhandbestämddelavjämviktsläge.Fullständigjämvikt uppnåsaldrigvarför100%ejgårattberäkna. 15

23 266 Figur8I/Ukvotgårmotpenetrationsfaktorn(härP=0,5)omventilationshastighetenärmycketstörreän depositionshastigheten(hussein, 2012,medtillstånd). INFochI/Uärviktigatermervidundersökningomenföroreningkommerutifråneller inifrånenbyggnadmedanpenetrationsfaktornärdenparametersomkontrollerar infiltrationenvidundersökningavluftkvaliténomföroreningenkommerutifrån (Hussein,2012,muntligkälla) Byggnader Detfinnslagar,föreskrifterochallmännarådkringhurventilationenivårabyggnader skallskötas.boverketharsattuppbyggreglersominnehållerkravpåventilationeni vårabyggnader.socialstyrelsengerallmännarådochplan ochbygglagenbeskriverden obligatoriskaventilationskontrollen(ovk)(filterskolan Camfil, 2012).Påuppdragav regeringengenomfördeboverketettprojektkallatbetsi(byggnaders energianvändning,tekniskastatusochinnemiljö).projektetresulteradeienbeskrivning avdetsvenskabyggnadsbeståndet.dettaarbeteharanväntendelavresultatetfrån projektetsomgrundförvalavolikaparametrar(exempelvisventilationshastigheter). BETSIdeladeindetsvenskabyggnadsbeståndetiklasserna:småhus,flerbostadshus, kontor,vårdlokalsamtallmännalokaler(boverket, 2009b).Figur9visarsmåhusen indeladeefterderasnybyggnadsår.denallrastörstadelenavsmåhusenbyggdesföre :;)< =788:)>?'.---5;)< 4-- "--! /--.-- "13###"2-2--### ###013.21! !2.4!35.4"2.4" / %' $&%*+,!! Figur9Småhusenidetsvenskabyggnadsbeståndet,klassificeradeefternybyggnadsår(Boverket, 2009a,med tillstånd). 16

24 Derespektiveåldersklassernadeladessedaninefterbyggnadernasventilationstyper,se Figur10,därdetkanutläsasattdenstörstadelenavbyggnaderbyggdainnan1960 (åldersklassenmedflestantalhus)harsjälvdragsventilation.idaginstallerasvanligenfsystemismåhusen,se = <67 ;67 :67 ) Figur10Typavventilationssystem,klassificeradeefternybyggnadsår(Boverket, 2009a,medtillstånd.)F fläktstyrdfrånluft,ft fläktstyrdtill ochfrånluft,ftx fläktstyrdtill ochfrånluftmedvärmeväxlareoch FVP fläktstyrdfrånluftmedvärmepump. BETSIharsammanställtventilationshastigheterfördeolikakategorierna(småhus, flerbostadshusosv.)efternybyggnadsårsamtventilationstyp.figur11visarresultatet försmåhussorteradeefterventilationstyp.rekommendationfrånsocialstyrelsenär luftomsättningmed0,5omsättningarpertimme.ingenavåldersklassernaismåhusen motsvaradedetta.småhusenhadeengenomsnittligluftomsättningpå0,4[1/h]. Flerbostadshusenhadenågothögreluftomsättningar,0,57 0,59[1/h]för ventilationssystemfochftx,se3.6.1.dengenomsnittligaluftomsättningenför flerbostadshusenvar0,53[1/h]vilketmotsvararsocialstyrelsensrekommendation (Boverket, 2010).UtifrånresultatenfrånBETSIkommermodelleringattkörasför0,4,0,5 samt0,6omsättningarpertimme. 3B-#5 =9 78<7 78;7 78:7 78" >5=;6 5=;5>5=<: 5=<;>5=4: 5=4;>5==: 5==;>866: *+,,1? ABC'D.?", E>/+/%&F EG>/+/%&F EGH>/+/%&F EIJ>/+/%&F 0 D#E#DFG DA#E#DAH IJ6,KL'1( Figur11Luftomsättningarismåhusutifrånderasventilationssystem(Boverket, 2010,medtillstånd.)F fläktstyrdfrånluft,ft fläktstyrdtill ochfrånluft,ftx fläktstyrdtill ochfrånluftmedvärmeväxlareoch FVP fläktstyrdfrånluftmedvärmepump Ventilationstyper Detfinnsolikatyperavventilationssystemvilkasamtligaresulterari luftutbytesprocesserdärföroreningarfrånutomhusluftenkanförasintillbostaden. Vanligaventilationstyperangesnedanochbeskrivsdäreftermeringående. Självdrag,S Fläktstyrdfrånluft,F Fläktstyrdtill ochfrånluft,ft Fläktstyrdfrån ochtilluftmedvärmeväxlare,ftx Fläktstyrdfrånluftmedvärmepump,FVP! 17

25 DenförstatypenS,självdrag,ärdenenklaste ventilationstypen.systemetbyggerpåvertikalakanaler (frånkök,badrumochtoalett)vilkamynnarutovantak. Luftensomtasintillbyggnadenkommerfrämstingenom otätheteribyggnadensfasad,sefigur12.drivkraftenför systemetärtemperaturskillnadermellaninomhus och utomhusmiljön,tryckskillnadersomuppkommeravvind samtnivåskillnadermellanintagetochuttaget. Nackdelarnamedsjälvdragärattingenellerliten ventilationfinnsomtemperaturskillnadenärliteneller omdetärvindstilla.exempelviskanventilationenvara högundervinterhalvåretmedanluftennästanstårstilla undersommaren.systemetkanivissafallävenge problemmedbakdragvilketgörattluftenkommerinfel väg.positivaegenskapermedsystemetärattdetärenkelt, ingenenergitillförselbehövsfördriftochsystemetger därföringadriftstörningar.byggnadersomventilerasmedsjälvdragkräveringen rengöringavventilationskanalernaochbullrarinte.mångaavsverigesäldrebyggnader styrsinventilationmedhjälpavsjälvdrag,se3.6.vidbyggnationavnyabyggnader installerasdockintesjälvdragsärskiltofta,däremotförekommersystemmed fläktförstärktsjälvdrag.dettainnebärattsystemetförstärktsmedenfrånluftsfläktsom påsommartidgerökatsjälvdrag.fläktenstyrsantingenavutomhustemperatureneller frånluftsflödet.tilluftenstyrsidettasystemmedautomatikvilketgörattdenkan minskasvidkalltochblåsigtväder.(absvenskbyggtjänst&socialstyrelsen,1998). VentilationstypenF,fläktstyrdfrånluft,ärettvanligtsysteminyareflerbostadshusoch villor(energiakademin,2012).systemetärmerreglerat änsystemetmedsjälvdrag,denaturligakrafternaersätts avfläktar,sefigur13.nackdelarnaärattluftentasin utankontrollgenomexempelvisventilerochandra öppningar,äldref systemensaknarävenmöjlighetatt filtreraochvärmauppluften. F- systemet kan kompletteras med en frånlufts-värmepump (FVP) vilket gör det möjligt att använda värmen från frånluften. Förattkontrollera luftgenomströmningen,undvikadragsamtfåmöjlighet attförvärmaluftenanvändsfläktstyrdtillochfrånluft,ft. Mängdenluftsomtasinkontrollerasgenomattluftentas inviatilluftskanalervilkastyrsavfläktar.systemetfinnsi Figur12Byggnadmed självdragsventilation(soliduct, 2012, medtillstånd). mångaallmännalokalerochvillorfrån1980och 90 talenochäroftautrustademedluftfilter (Energiakademin,2012).Storlekenhostilluftskanalerna bestämsutifrånvilkenhastighetdeninströmmande Figur13Byggnadmed frånluftsventilation(soliduct, 2012, medtillstånd). luftenhar. Denfjärdeventilationstypen,FTX,äridagmycketvanligiallatyperav bostäder.dettasystemkompletterartidigarenämndaftsystemetgenomattmöjliggöra förvärmeväxling.iställetförattsläppautdenuppvärmdaluftenanvändsdenföratt värmauppdenkallauteluftenvidintaget,sefigur14. 18

26 Figur14HusmedFTXventilation(Hemkomfort, 2012) Filtertyper Mekaniskaventilationssystemkanvaraförseddamedfilter.Genomattinstalleraett filterkvarhållsluftutbytetsamtidigtsomuteluftenfiltrerasvidintaget.ikärnkraftverk installerasluftfilterianknytningtillfrånluften(filterskolan Camfil, 2012)föratt begränsaetteventuelltutsläpptillatmosfärenihändelseavolycka.partikelfiltersom installerasiventilationssystemfiltrerarluftengenomattpartiklarkommerikontakt medfiberytorifiltrenochfastnardär(camfil, 2012).Dettahindrarpartiklarnafrånatt kommaintillinomhusluften.partiklarnakommerikontaktmedfiltretgenomolika mekanismerblandandrasilning(somsiktarpartiklarnaefterderasstorlek),sefigur15, samtolikadepositionsprocesser,se3.4.!"#$%&'"$"($)*&'"+&**"(',-"./0-1-"+$)-$-2+&((&3*"($--+"$"0))0"($)*&'4"5&-"6'"%&'.&-7&"0/ Figur15Filtreringmedhjälpavsilning(användsiallatyperavpartikelfilter)(Filterskolan Camfil, 2012,med tillstånd). Filtrenkanvaragjordaavolikamaterial,vanligastolikasortersfibrer.Egenskaperna hosdessfibrer,dessdiameterochdensitetpåverkarfiltretsförmågaattfångaupp partiklar,filtrensavskiljningsförmåga.ävenpartiklarnasstorlek,sefigur16,deras kemiskasammansättningochformharbetydelseförhurvälettfilterfångarupp partiklar.variationenhosavskiljningsförmågangörattfiltervanligendelasiniolika klasser. 19

27 >7,84%9'4'(,(#+-? F9 EN779 F7 M6 M5 mikroglasfiber G4, M5 plastfiber 0,1 0,4 1,0 10,0 Figur16Filtrensförmågaattavskiljapartiklarurluftenberorblandannatavpartikelstorlek(Filterskolan Camfil, 2012,medtillstånd.)Varderalinjerepresenterarolikafiltertyper.Grov (G),medium (M)samt finfilter(f)filter. Förattberäknaettfiltersavskiljningsförmåga(angesvanligeniprocent)används Ekvation9(Helgesson,2009). Avskiljningsförmåga = 1 :+#)48.%,);#%.8 <=!"##$%!!"#!$!"#$%&'"#!"#$!%"!"#!$!"#$%&'"# (9) Förgrovfilterangesviktavskiljningsgradochförfin samtmikrofilteranges partikelavskiljningsgrad.påsenaretidhardelägreklassernaavfinfiltrenfåttbytanamn tillmediumfilter.ieuropagällerstandardenen779:2012somsätterkravpåfiltren utifrånminstaavskiljningsgrad,setabell1.filtrenbetecknasefterklass:g1 G3 (grovfilter),m5 M6(mediumfilter),F7 F9(finfilter).MikrofiltrendelasiniEPA(E10 E12),HEPA(H13 H14)samtULPA(U15 U17).(Filterskolan Camfil, 2012).Speciellafilter förfiltreringavgas,såkalladekolfilter,installerasvanligeniventilationssystemmed värmeväxlare,ftx.dettagörsdåinomhusluftenharhögakravpårenhetocheftersom lufteninomhusanvändsförattvärmauppinkommandeluftutifrånidessasystem (Salik,2012,muntligreferens). Tabell1EuropastandardenEN779:2012sätterkravpåfilterseffektivitet(Filterskolan Camfil, 2012,med tillstånd) 6&/$"%7 8&*#$(+-(%$&."/7 8&*#$(+-(%$&."/7 9/(## (,#.&/0*&*'#'%(1: 78 =/>?/> =A/> :6 AB/> CB/> :; CB/>?A/> :4?B/> DB/> Olikatyperavbyggnaderharolikakravpåhurrenlufteninomhusbörvara,avdenna anledningfinnsdeolikafiltertypernainstalleradeiolikabyggnader.företagetcamfil levererarfiltertillventilationssystemochdegerutrekommendationeromvilkafilter sompassarförolikatyperavlokaler.g3kananvändasiverkstäderochlagerlokaler. VanligenharbyggnaderinstalleradefilterenligtM5,M6ochM7(FOI,2012).PåCamfil rekommenderasf7ifastigheter,kontor,skolorochsåvidare.ventilationeni sjukhusbyggnaderäroftakomplextuppbyggddåolikadelaravsjukhusetharolikakrav 20

28 pårenhet,filtrenbrukarhärvarieramellanf7tilldesåkalladeabsolutfiltren(hepa filter)(foi,2012).inomsjukvårdrekommenderarcamfilattfilteravklassf8eller högreskallinstalleras,ianknytningtilloperationsrumpåsjukhuskrävsmikrofilterav klassepaellerhepa(partikelavskiljningsgradenliggeriintervallet85 99,9994%)och ULPAmedännuhögreavskiljningsgrad(99, ,999995%)böranvändasvid tillverkningavmycketkänsligutsrustingsamtelektronik(filterskolan Camfil, 2012).I dettaarbetemodellerasfyrafiltertyper.dessamotsvarasavg3,m6,f7samtf8.alltså såvälgrov,medium samtfinfilterstuderas. Vidmodelleringdåpenetrationsfaktornskallbestämmasärdetfiltretseffektivitet (iställetföravskiljningsförmåga)somanvänds,se3.3.2.filtretseffektivitet,fe,bestäms utifråndenfraktionaerosolersomkommerframtillfiltretmenhindrasavdettafrånatt kommaintillbyggnaden.effektivitetenberoravpartikelstorlekeneftersomde depositionsmekanismersomskaparfiltreringenärstorleksberoende.denminstafe, ochdärmedmaximaltvärdepåpenetrationsfaktornfåsvanligeniintervallet0,1 1µm (Mølgaard, 2009).Dettaförklarasmeddeponeringsprocessernasombeskrivsi3.4 eftersomvarkendiffusions ellerimpaktionsprocessernaäreffektiva filtreringsmekanismeridettastorleksspann(hussein&kulmala,2008).figur17kan därförjämförasmedfigur2.förstörrepartiklarärpenetrationsfaktornrelativtlitenpå grundavsedimentationenochdenärävenrelativtlitenförultrafinapartiklarpågrund avdiffusion(chen&zhao,2010),se3.4.!"#$%&%"'()*&$+,&%'-)."'/#0$-',&.12./"#$%&%"'()&//&3$"4"$&$&' 100 2%-.('(%&/0',,'1.%3%.'.4 % ,01 0,02 0,05 0,1 0,2 0, )(.%1'-0."(-'14+6# 81$7#$ 9"//0)"1' :'$&%+&*$"1' 8%;(<&$)&//&4$ Figur17DeolikafiltreringsprocessernaspåverkanpåFEförolikapartikelstorlekar(Filterskolan Camfil, 2012, medtillstånd). Ävenhastighetenhosluftflödetdådetpasserarfiltretpåverkarfiltretseffektivitet, vanligafronthastigheteröverettfilterär1,5 3,5m/s(Filterskolan Camfil, 2012).Etthögt flödeminskarinfiltrationenförultrafinapartiklarmenökardetförpartiklaröver 400nmidiameter(Mølgaard, 2009).Ävenbeläggningenavdammpåfiltretpåverkar desseffektivitet.filterklassificerasefterderasavskiljningsgradförolikastorlekarhos partiklar.deallraenklastefiltrenmedlägstavskiljningsgradfiltrerarendastskräpoch insektertillskillnadfråndemestavanceradefiltrensomiprincipfiltrerarbortalla partiklarurluften(foi,2012).desistnämndakallasabsolutfilter(ellerhepafilter)och dessaanvändsilokalermedsärskilthögakravpåluftenskvalitet(salik,2012,muntlig referens).meromolikafiltertyper,se Viktigtatttänkapånärdetgällerluftfilterärattdeärgjordaförförutbesämdaluftflöden ochlufthastigheter.vidstoraavvikelserfråndessavärdenfungerarfiltretintesomdet ska,dettagällersärskiltvidförstoraflödenellerförhögahastigheter(filterskolan 21

29 Camfil, 2012).Vidareskallluftfilterbetraktassomenfärskvaraochdebörkontrolleras eftersombeläggningavdammochpartiklargörattfiltretblirfulltochdärmedtappar sinförmågaattfångainkommandepartiklar.detärävenviktigtattettfilterbytsutitid eftersomidetfallradioaktivapartiklarfastnarpåfiltretkommerdeattutsända joniserandestrålning.filtretbliridettafallenstrålkällaochkandärmedorsakaskada omdetfårsittakvar. (FOI, 2012) 3.7. Hälsoeffektervidexponering Närenföroreningkommerikontaktmedmänniskokroppenblirämnettillgängligtför upptag,exempelvisviahudenellervidinandning.hurmycketavföroreningensomtas uppavkroppenkallasdos.enschematiskillustrationfrånkällatilleffektsesifigur18. Videxponeringavenföroreningärdetämnenaskemiskaochfysiskaegenskapersåväl somexponeringenstidsomäravintresse.exponeringunderlångtidgerenstörrerisk förupptagvilketmedförökadriskförhögredos.(naturvårdsverket, 2008). Upptag (inhalation) KÄLLA (radioaktivt utsläpp) EXPONERING (föroreningennår inomhusmiljön) DOS (kroppen absorberar föroreningengenom inandling) EFFEKT Figur18Processerfrånkällatillhälsoeffekter(efterNaturvårdsverket,2008) Inhalationsdos Idennastudieundersöksexponeringenviainhalation,beskrivensominhalationsdos, somenpersoninutienbostadutsättsförefterettutsläpp.dosenberäknasenligt uttrycketnedanochgesvanligeniviktellervolym.närdetgällerradioaktivaämnen angesdosendäremotimängdabsorberadenergipermassenhethosindividen(finckr., 2012,muntligreferens).Exponeringenangesimängdpervolymochlungventilationen angesivolyminandadluftgenomtid(petersson, 2008).Hälsoeffekternasombeskrivs nedangällerinhalationsdoser. Dos!"#"$#$ = Exponering Lungventilation Tid Partiklarkommerefterinandningattdeponerasiolikadelaravkroppen(Helgesson, 2009).Generelltdeponerasstorapartiklarimun ochnäshålan,pågrundavimpaktion. Mindrepartiklarfortsätternedtillluftrörochlungor,därdeponeringskergenom impaktionellerdiffusion,se3.4.3respektive3.4.1.deallraminstapartiklarnakommer attdeponerasilungorna.varpartiklarnadeponerasvisasifigur19.figurenkan jämförasmedfigur2eftersomprocessernaärdesammaoavsettvarpartiklarna deponeras.hurmycketavenföroreningsomnårlungornaberorävenpåanatominoch fysiologinhosandningsorganen.kön,ålder,kroppsviktochkonditionspelarenstorroll vidintagavenföroreninggenominandning.icrp,detinternationellarådgivande organetförstrålskydd,harutförtberäkningaravdoskoefficienter.koefficienternakan användasförattberäknainhalationsdoserfrånradioaktivaämnenförsexolika åldersklassersamtvidolikaaktivitetsnivåer(exempelvissovandeellerlättarearbete). 22

30 Barnböruppmärksammassärskilteftersomdeandasmeränvuxnaiförhållandetill kroppsviktocheftersomderaskropparärunderutveckling(naturvårdsverket, 2008). Figur19Hurstorandelpartiklarsomdeponerasiolikadelaravluftvägarnaberoendepå partiklarnasstorlek.npl=näsaochsvalg,tb=luftstrupe,a=lungblåsor.(naturvårdsverket, 2008,med tillstånd.) Enpersonsombefinnersigiettradioaktivtmolnsominnehållergasformigaoch partikelbundnaradioaktivaämnenkankommaattandasindessa.huvuddelenavde inandaderadioaktivaädelgasernakommerföljamedutandningsluftenuturkroppen medanjodföreningarochsmåradioaktivapartiklar(istorleksordningenmindreän 1μm)kommerattstannakvarinutikroppenefterinandning.Dåexponeringenförde radioaktivaämnenaupphörminskarmängdeninutikroppenochtillföljdavradioaktivt sönderfallgenomtransportuturkroppenviadessnaturligautsöndringsmekanismer. Hurlångtiddettatarärolikaförolikaämnen(Robert, m.fl., 1980).Vissaradionuklider sönderfallertilldotternuklidersomocksåkanvararadionuklider.mängdenavdessa dotternukliderkandärförökaenvisstidikroppeninnandebörjarminska.(nilsson, 2012,muntligreferens).ICRPharenmodellförberäkningavdoskoefficientervid inhalationavradioaktivanuklider.luftvägarnakandelasuppifemdelar,sefigur20, förberäkningavabsorberaddosförvarjedelseparat.dosbidragetfråndeolikadelarna vägssammantillendoskoefficientförberäkningavstråldostilllungan(ekvivalentdos angivenisievert,sv)ochtillhelakroppen(effektivdosangivenisievert,sv).arbetet använderdoskoefficientförberäkningavgivennuklidmedgivenpartikeldiameter. Koefficientendelasuppiålders ochaktivitetskategorierutifrånbeskrivningfrånicrp. 23

31 Figur 20 Uppdelning av luftvägarna enligt modell från ICRP för inhalationsdos (Internationella strålskyddskommissionen, 1997,medtillstånd). Deponering och upptag av gaser i kroppen beror på kemiska egenskaper, om molekylerna upplöses eller reagerar vid kontakt med ytorna i luftvägarna. Deponeringen här antas vara oberoende av ålder och kön och uppskattningar görs i modellen på gaser som anses vara av särskilt intresse (Internationella strålskyddskommissionen, 1997).Inhalationsdoseravgaseringårinteidennastudie. 24

32 4. Metod 4.1. Modelleringochprogrammeringsverktyg MedutgångfrånteorinharmodelleringgenomförtsmedverktygetMatlab.Föratt kunnaberäknakoncentrationinutienbyggnadberäknasförstbyggnadensarea,volym ochventilationshastighet.sedanansättspenetrationsfaktor,depositionshastighet,källor inomhus,initialkoncentrationinomhussamtkoncentrationutomhus.efter beräkningarnaplottasförändringenavkoncentrationeninomhusmottiden.integralen avkurvangertotalmängdiinomhusluftenundermodelleradtid.genomattdividera mängdeninomhusmedmotsvarandeutomhusfåsskyddskoefficientenförvardera simuleratfall. Imodellenärdetenkeltattändraochanpassaindataförattundersökahurdeingående parametrarnaenskiltpåverkarskyddskoefficienten.indataärnuklidenshalveringstid, partikelstorlek,filter,ventilationshastighet,byggnadensgeometrisamtkoncentrationen utomhus.förberäkningavdepositionshastighetenärindatapartikeldiameter,ytans skrovlighetsamtpartikeldensitet.källorinomhussamtinitialkoncentrationinomhus sättstillnoll.kontrollavkodenförberäkningavinomhuskoncentrationensesi Appendix Modelleringavradioaktivanuklider Idennastudieundersöktesaerosolersvägintillenbyggnadtillföljdavettradioaktivt utsläpp.ämnenmedolikahalveringstidochdepositionshastighetervaldesuttill beräkningarna.utsläppetfrånverketochplymenstransportframtillbyggnadeningick inteistudien.förhållandenautanförbyggnadenharförenkladestillkonstanta koncentrationerutomhus(1bq/m 3 )ochdessvaraktighetharsattestilltrescenarier,1 timme,12timmarsamtoändligt,setabell2. Tabell2Antagnaförhållandenutanförsimuleradbyggnad Koncentrationutomhus Mängd [Bq/m 3 ] 1timmesutsläpp 1 12timmarsutsläpp 1 Oändligtutsläpp 1 Attderadioaktivanuklidernasönderfallerinnebärattderaskoncentrationiluften minskarmedtiden.halveringstiden,t1/2,förennuklid(tidenförettantalradioaktiva atomerattsönderfallatillhälften)påverkarskyddskoefficientenförenbyggnadefterett utsläppdåantaletatomeravenvissnuklidhelatidenkommerattminska.föratt beskrivahurantaletatomersönderfallermedtidenanvändssönderfallskonstanten,λsf. Sönderfallskonstantendefinierassomandelenatomersomsönderfallerpertidsenhet, Ekvation10,ochärolikaförolikanuklider. λ!" =!"!"! /N = (10)!"!!/! Aktivitetenhosettradioaktivtämneärantaletsönderfallandeatomerpertidsenhet. Aktivitetenmätsienhetenbecquerel[Bq]därenBqmotsvararettsönderfallper sekund.seekvation11. 25

33 A = λ!" N [Bq] (11) Modelleringenidettaarbeteanvänderansatsenomenkeltutrymmemedenkel komponent.inläckningavsåvälgassomradioaktivaerosolharstuderats. BalansekvationenkommerattutgåfrånEkvation5medtilläggatthänsyntastill sönderfallhosderadioaktivanukliderna,seekvation12.sönderfallskonstanten,λsf, multiplicerasmedantaletatomeravdenundersöktanuklideninomhusvidgiven tidpunkt.förstabilaämnengällerekvation5.källtermens[m 3 /min]föremissionav föroreninginomhus,inklusiveresuspensionen,antasvaranoll.!"!"#$!!"!" = λ PN!"#$!!" N!"#$!!" λ! N!"#$!!" + S λ!" N!"#$!!" (12) Eftersomkoncentrationenutomhusantasvara1Bq/m 3 behöverdettagörasomtill enhetenantal/m 3 innanberäkningarnakangöras.dettagörsiprogrammetgenomatt dividerakoncentrationenutomhusmedsönderfallskonstanten.beräkningarnaanpassas härmedförrespektivemodelleradnuklid.efterattberäkningarnautförtsmultipliceras svaretåtermedsönderfallskonstantenochgesdåienhetenbq/m 3. Ventilationshastighetenharett,avanvändaren,förutbestämtvärde.Penetrationsfaktorn sättstillettförgaserochberäknasutifrånolikafiltertyperförpartiklar.antagandenför depositionshastighetförjodigasform(i 131ochI 133)grundarsigpåuppgifterfrån SSM(Finck, 2011).Ädelgaserhardepositionshastighetnollochpartiklarnas depositionshastighetberäknasurmodellavtareqhussein(hussein,2012,muntlig referens). Förattundersökahurstorpåverkanhalveringstidenharpåskyddskoefficientenhar modellenkörtsförolikanuklidermedolikahalveringstider,setabell3.kr 89 representerarennuklidsomharenmycketkorthalveringstid(3,19minuter)ochcs 134harenlånghalveringstid(2,06år).Kr 78samtCs 133representerarstabila nuklidersomintesönderfaller.övrigaparametrarhöllskonstantaochkörningen gjordesförtvåolikautsläppsscenarier. Tabell3Olikascenarieravhalveringstider Namn Aggregationsform Halveringstid Kr 89 (Ädel )gas 3,19minuter Kr 78 2 (Ädel )gas Stabil I 133 Gassamtpartikel 20,8timmar I 131 Gassamtpartikel 8,02dagar Cs 134 Partikel(aerosol) 2,06år Cs Partikel(aerosol) Stabil 2 Hartagitsmeddåderepresenterarnuklidervarsegenskaperutgörytterligheteri modellen.huruvidadessaförekommeriettutsläppmedradioaktivaämnenharinte beaktats. 3 Sefotnot2 26

34 Ienförorenadplymkommerdetattfinnassåvälpartiklarsomgaserochdessakommer attinfiltrerabyggnaderpåolikasätt.partiklarnakommerattskiljasigfrånvarandra blandannatgenomolikapartikeldiametrarochfrånexisterandelitteratursesattde olikaprocessernastyrsavblandannatpartikeldiametern.förundersökningavhurstor påverkanpartikeldiameternharpåskyddskoefficientenharmodellenkörtsförsjuolika partikeldiametrarsamttvåolikatyperavgaser.diametrarnaharvaltsiintervallet 10nmtill5μmochfalleralltsåinundergrova,finasamtultrafinapartiklar,seTabell4. Gaserhardelatsuppitvåfall.Meddepositionshastighet0,0001m/ssamtutan depositionshastighet.övrigaparametrarhöllskonstantaochkörningengjordesförolika utsläppsscenarier. Tabell4Valavpartikelstorlekarvidsimulering Partikelstorlek 10nm 50nm 100nm 250nm 500nm 1μm 5μm Geometrinhosbyggnadenvaldesförattrepresenteraettvanligtbostadshus,seTabell5. Friktionshastigheten,vilkenbehövsförberäkningavdepositionshastighetenskiljersig åtförfalletmednaturligrespektivemekaniskventilering,setabell6.dennahastighet beskriverhurytansskrovlighetpåverkandeponeringenhospartiklarochgaser.för beräkningarnaharmekanisktventileradebyggnaderantagitsochettmedelvärdeföru på0,15[m/s]haranvänts.förberäkningavdepositionshastighetenbehövsäven antagandeompartikeldensiteten,dettaantagandeharförsamtligamodelleringarsatts till1600kg/m 3 (Hussein,2012,muntligreferens). Tabell5ByggnadstyperutifrångeometriskaförhållandenTyp1motsvararettutrymmeietthus.(Värdena kommerfråntareqhussein) Byggnadstyp 1 Volym[m 3 ] 258 Inomhusarea[m 2 ] uppåt 86 nedåt 86 vertikalt 271 Tabell6Värdenpåfriktionshastigheten,U,förolikatyperavventilationssystem(VärdenkommerfrånTareq Hussein) U Naturligtventilerat Mekanisktventilerat Minstafriktionshastighet[m/s] 0,01 0,10 Maximalfriktionshastighet[m/s] 0,12 0,20 Medelvärde[m/s] 0,06 0,15 EftermodelleringanvändsvärdenutgivnaavICRPförattberäknahurstordeneffektiva dosenblirifrånaerosolermedpartikeldiameterpå1μmavi 131.Resultatetmotsvaras avindelningenifrånicrpförsexolikaåldersklasser,setabell7,samttvåolika 27

35 aktivitetsnivåer(lättarearbeteochsovande).deäldreåldersgruppernasyftartillmän somreferensgrupp.förålder10årelleräldrefinnsolikadataförmänrespektive kvinnoratttillgå.skillnadenmellaninhalationsdosförmänrespektivekvinnorvid sammaålderberorpåskillnaderiintag(kvinnorandasmindreänmän)samtskillnadi kroppsstorlek.dessaskillnaderärdäremotrelativtlikaistorleksordningoch inhalationsdosenkommerdärförinteattskiljasigsärskiltmycket(internationella strålskyddskommissionen, 1997).Koefficienternasomanvändsvidberäkningarnaskiljer sigåtberoendepåantagandeomhursnabbtämnetabsorberasavkroppen.ämnetkan antingenabsorberassnabbt,måttligtellerlångsamt.beräkningarnaidettaarbeteantar ensnabbabsorption(typf),dettaförattvisaettvärstatänkbartfall.mängden inandningfördeolikaaktivitetsnivåernaangesitabell8. Tabell7ÅlderklassindelningenligtICRPsmodell Namnpååldersklass 3månader 1år 5år 10år(man) 15år(man) Vuxen(man) Ålder 0till12månader 1till2år 2till7år 7till12år 12till17år Äldreän17år Tabell8Inandningförolikaåldersklasservidaktivitetsnivåerna:lättarearbeteochsovande(Internationella strålskyddskommissionen, 1997)samtdoskoefficient,förabsorptionstypF Aktivitetsnivå 3månader 1år 5år 10år(man) 15år(man) Vuxen(man) Lättarearbete[m 3 /h] 0,19 0,35 0,57 1,12 1,38 1,5 Sovande[m 3 /h] 0,09 0,15 0,24 0,31 0,42 0,45 Doskoefficient,I 131, 1μm[Sv/Bq] 7,20E 08 7,20E 08 3,70E 08 1,90E 08 1,10E 08 7,40E 09 Förberäkningavinhalationsdosfördeolikaåldersgruppernaanvändsdoskoefficienter frånicrpförvarjestuderadnuklid,setabell8.värdenagällerförabsorptionstypf. Inhalationsdosenfåsgenomattmultipliceradentotalamängdenavnuklideni inomhusluften[bq/m 3 ]medmängdeninandadluftförvarjeåldersklass[m 3 /h]under totalsimuleradtid[h]medeffektivdoskoefficient[sv/bq].inhalationsdosenfåsi enhetensievert[sv]ochangesvanligenimillisievert[msv] Avgränsningarvidmodellering Förattihuvudsakbeskrivahurenföroreningtarsiginienbyggnadanvändesansats med single compartment single component.luftutbytemellanolikarumsamt skillnadeniventilationshastighetförolikaavdelningaravettutrymmetogsdärförinte hänsyntill.koncentrationenutanförbyggnadenantogsvarakonstantochdetstuderade ämnetantogsvaraheltbortaluftenutanförbyggnadenefterenrespektive12timmar. Ävenfalletmedkonstantkoncentrationunderoändligtlångtidstuderades.Idet verkligafalletkankoncentrationenavenföroreningefterettutsläppvarierakraftigt beroendepåutsläppetochhurplymentarsigframiatmosfären.koncentrationen antogsvarakonstantundersimuleradtidmedvärdet1bq/m 3. Penetrationsfaktornförsprickorochotätheterärsomtidigarenämntsmycketsvåratt beräkna.modellentogavdennaanledningendasthänsyntillpenetrationsfaktornöver filtret.penetrationsfaktornidefallgasharmodelleratsharantogsvaraett. 28

36 Ytansskrovlighetpåverkardepositionen.Depositionenblirhögreförenytamedhög skrovlighet.friktionshastigheten,u,antogsvara0,15m/sförberäkningav depositionshastighet.dettaantagandegjordesefterdiskussionmedtareqhusseinoch motsvararettmedelvärdeförtypiskaminstaochmaximalavärdenpå friktionshastighetenibyggnadermedmekaniskventilation.depositionenkommeratt varieraförolikatyperavytorochförenklingengörattresultatetfördepositionen endastgällerförgenerellafall.byggnadenantogsvaraomöbleradvidmodelleringarna. Möblergerstörreytorförpartiklarnaattdeponerapå.Koncentrationeniluftenblir därmedlängremenresuspensionenkommerattöka. 29

37 5. Resultat Resultatenidettaavsnittäruppdeladeefterundersöktparameter.Isamtligafallhar parameternavintresse,idenmåndetvaritmöjligt,tillåtitsvarieraförattkunna undersökadesspåverkanpåskyddskoefficienten.övrigaparametrarharvarit konstanta.omingetannatangesharventilationshastighetenantagitstill0,5[1/h]och körningarnagjortsmedfilterenligtstandardeu7samteu3.husetsgeometrivarenligt byggnadstyp1.detärskyddskoefficientenmotinhalation,sinh,sommenasi nedanståenderesultatochdiskussion. 5.1.Halveringstidenspåverkanpåskyddskoefficienten Förattundersökahurskyddskoefficientenpåverkasutifrånhursnabbtenradionuklid sönderfallerkördesmodellenförolikaämnenmedolikahalveringstider. Koncentrationenutanförbyggnadenantogstill1Bq/m 3 i12timmarochmodellen kördestillskoncentrationenilufteninomhusåtervarnoll(24timmar).resultatetsesi Figur21samtFigur22medtabelleradevärdeniAppendix2.Kodsamtkurvorsesi Appendix1. Kr 78(Stabil) I 131(8,02dagar) I 133(20,8timmar) 1,00 0,99 0,94 Kr 89(3,19min) Cs 133(Stabil) Cs 134(2,06år) I 131(8,02dagar) I 133(20,8timmar) 0,04 0,52 0,52 0,52 0,49 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Skyddskoefiicient Partiklar(250nm) Figur21Skyddskoefficientförnuklidermedolikasönderfallshastigheter.Ventilationshastighet:0,5[1/h]. Byggnadstyp:1.Filter:EU7.Utsläpp:12timmar.Siffrornaangervarjenuklidsskyddskoefficient. Gas 30

38 Kr 78(Stabil) I 131(8,02dagar) I 133(20,8timmar) Kr 89(3,19min) Cs 133(Stabil) Cs 134(2,06år) I 131(8,02dagar) I 133(20,8timmar) 0,04 0,99 0,98 0,93 0,90 0,90 0,90 0,85 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Skyddskoefiicient Partiklar(250nm) Figur22Skyddskoefficientförnuklidermedolikasönderfallshastigheter.Ventilationshastighet:0,5[1/h]. Byggnadstyp:1.Filter:EU3.Utsläpp:12timmar.Siffrornaangervarjenuklidsskyddskoefficient. Gas Skyddskoefficientenfåsgenomattdivideratotalkoncentrationilufteninutibyggnaden medtotalkoncentrationiluftenutanförbyggnaden.simuleringenförhalveringstidens påverkanpåskyddskoefficientenkördesmedenventilationshastighetpå0,5[1/h], vilketmotsvararsocialstyrelsensallmännaråd.förstakörningengjordesmedettbra partikelfilter(eu7)vilketgerskyddskoefficienterpåomkring0,5förpartiklarna. Körningenmeddetsämrefiltret(EU3)visarpåhögreskyddskoefficienter.Anledningen atthögaskyddskoefficienterfåsfördetvåkörningarnahospartiklarnaärattdetär partiklarmed250nmidiameter.figuriappendix1visarattdennapartikeldiameter harlättastatttasigingenomfiltren.samtligagaserharantagitshanoll depositionshastighet,dettaförattkunnasehalveringstidenspåverkan. Figur21ochFigur22visaratthalveringstidenharenvisspåverkanpå skyddskoefficienten,omänmycketliten,såvidahalveringstideninteärmycketkort. Eftersomkörningenendastärpå24timmarochkoncentrationenåtergårtillattvara nollefter12timmarkommerhalveringstiderpådagarochårinteattpåverkahär. Halveringstidpåtimmar(härCs 134medhalveringstidpå20,8timmar)gerennågot lägreskyddskoefficientochhalveringstidpåminuter(härkr 89medhalveringstidpå 3,19minuter)gerenbetydligtlägreskyddskoefficient.Dettaberorpåatttillräckligtstor delavdensimulerademängdenämnehinnersönderfallaunderdensimuleradetiden ochdärmedgeenskillnadpåskyddskoefficienten.ovanståendeargumentgäller skyddskoefficientenförinhalationsdosochintestrålningensomkommerviaextern och deponeradstrålning.härblirdenlångahalveringstidenettstörreproblemeftersom partiklarnasomfinnskvarliggerochstrålarunderenlångtidefterplymendragitfram. Halveringstideninnebärettsönderfallhospartiklarna.Nyaämnenkommerdärmedatt bildasochendelavdessakommerorsakaytterligareproblemeftersomdekanavge 31

39 joniserandestrålningochgeettytterligarebidragtillinhalationsdosen.exempelvis sönderfalleri 131tillXenon.Bidragetingårdockinteidennastudie. Omettradioaktivtmolninnehållandesenädelgaspasserarenbyggnadantas penetrationsfaktornhärvaralikamedettochdeponeringenantasvaranoll.om ädelgasenärstabil(härkr 78)kommerintehellernågotsönderfallattske. Inomhus/utomhuskoncentrationskvoten(I/U kvot)kommerattblietteftersom ädelgasenintekommerattpåverkasavdeingåendeprocesserna,seappendix4. Långsaminläckningkommerattmedföraattkoncentrationeninomhusbyggsupp långsamt.figur23visarhurkoncentrationeninomhusbyggsuppmedscenariooändligt utsläppochenventilationshastighetpå0,5[1/min] Kr 78 Utomhuskoncentration Bq/m Tid [timmar] Figur23SkyddskoefficientenblirettförenstabilädelgasmedP= Partikeldiameternspåverkanpåskyddskoefficienten Vidmodelleringförundersökningavpartikeldiameternspåverkanhöllsövriga parametrarkonstanta.körningengjordesföri 131.Koncentrationenutanförbyggnaden antogstill1bq/m 3 iscenariooändligtutsläpp.körningenvaradei24timmar.resultatet sesifigur24medtabelleradevärdeniappendix6ochkodiappendix5.figur25visar hurkoncentrationeninomhusbyggsuppförolikastorlekarpåpartiklarnaföri

40 5μm 0,00 0,00 1μm 0,09 0,70 Partikeldiameter 500nm 250nm 100nm 0,34 0,45 0,49 0,83 0,80 0,85 50nm 0,24 0,69 10nm 0,01 0,18 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 Skyddskoefiicient EU3 Figur24Partikelstorlekenspåverkanpåskyddskoefficienten.Nuklid:I 131.Ventilationshastighet:0,5[1/h]. Byggnadstyp:1.Siffrornaangervarjenuklidsskyddskoefficient. EU nm 50 nm 100 nm 250 nm 500 nm 1 µm 5 µm 131 I [Bq/m 3 ] Tid [timmar] Figur25UppbyggnadavkoncentrationförI 131inomhusmedolikapartikeldiametrar.Utsläpp:1Bq/m 3. Ventilationshastighet:0,5[1/h].Filterklass:EU7. 33

41 Simuleringenförpartikelstorlekenspåverkanpåskyddskoefficientenkördesmeden ventilationshastighetpå0,5[1/h],vilketmotsvararsocialstyrelsensallmännaråd,och medettbrafiltersamtettdåligtfilter.meddetbrafiltret,eu7,fåsskyddskoefficienter mellan0 0,5fördeolikadiametrarna.Meddetdåligafiltret,EU3,fårhöga skyddskoefficienter,över0,5förfleraavstorlekarna.bäggekörningarnavisarstora skillnaderfördeolikastorlekarnapåpartiklar,vilketförklarasifrånlitteraturenmed storleksberoendehospenetration samtdepositionsprocesserna.småpartiklar deponerastackvarediffusionochdestorapartiklarnadeponerasmedimpaktion. Partikeldiameterpå250nmgerdehögstaskyddskoefficienternaochdettaberorpåatt deponeringsprocessernaharminstpåverkanpådennastorlek. 5.3.Ventilationshastighetenspåverkanpåskyddskoefficienten Förattundersökaventilationshastighetenspåverkanpåskyddskoefficientenvaldesfyra olikaventilationshastigheterut:0,4,0,5och0,6[1/h],se3.6.1.dessasattesmot maximaltantagetvärdepå1,5[1/h](hussein, 2012).Övrigaparametrarhöllskonstanta medfilteravtypeu7ochutsläppsscenario12timmar.beräkningarnagjordesför partiklarmedolikadiametrarförnuklidi 131medhalveringstidpå8,02dagar.Kodför beräkningarnasesiappendix5ochresultatetförskyddskoefficientensvariationsesi Figur26.TabelleradevärdenåterfinnsiAppendix7. Skyddskoefiicient 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10nm 50nm 100nm 250nm 500nm 1μm 5μm Partikeldiameter Ventilationshastighet:0,4[1/h] Ventilationshastighet:0,5[1/h] Ventilationshastighet:0,6[1/h] Ventilationshastighet:1,5[1/h] Figur26Ventilationshastighetenspåverkanpåskyddskoefficienten.Utsläpp:12timmar.Filter:EU7. SomFigur26visarsåpåverkarventilationshastighetenskyddskoefficienten.För250nm idiameterärskillnadensomminst,dennastorlekharlättastatttasiginienbyggnad ochpåverkasintelikamycketavventilationshastigheten.denstörstaskillnadenblirför deminstarespektivestörstaavdeundersöktapartikelstorlekarna.ävenom ventilationshastighetenökasmeddettredubbla(från0,5till1,5[1/h])gerdetta däremotinteenmarkantskillnadpåskyddskoefficienten. Omventilationshastighetenkanantasvaramycketstörreändepositionshastigheten kommeri/u kvotenattgåmotpenetrationsfaktorn.dettaförklarasutifrånekvation7. Omλ>>λdsåkanλförkortasbortochkvarblirP.Figur27ochFigur28visardettaför 34

42 filterklasseu7respektiveeu3.koncentrationenutomhusärnollframtilltidenen timma,efterdettaärdenkonstant1bq/m 3.Debådafigurernavisarkoncentrationen inomhusföraerosolermedpartikeldiameter250nm.ifalletmeddetsämrefiltretkan noterasattkoncentrationeninneblirmycketnärakoncentrationenutomhus. Koncentrationeninomhuspåverkasavsönderfallethosnuklidenvarförvärdetpå penetrationsfaktornintenåshelt.figur29visarfalletförsamtligaundersökta partikeldiametrar.jämviktsvärdetvisasiderödaochblåmarkeringarnamed ventilationshastighet0,5respektive1,5[1/h] I 133 [Bq/m 3 ]. Halveringstid: 8,02 dagar Ventilationshastighet: 0,5 [1/h] Ventilationshastighet: 1 [1/h] Ventilationshastighet: 3 [1/h] Penetrationsfaktor Tid [timmar] Figur27I/U kvotengårmotpenetrationsfaktornvidhögaventilationshastigheter.filter:eu7. Partikeldiameter:250nm.Koncentrationenutomhusär1Bq/m 3 efterentimme I 133 [Bq/m 3 ]. Halveringstid: 8,02 dagar Ventilationshastighet: 0,5 [1/h] Ventilationshastighet: 1 [1/h] Ventilationshastighet: 3 [1/h] Penetrationsfaktor Tid [timmar] Figur28I/U kvotengårmotpenetrationsfaktornvidhögaventilationshastigheter.filter:eu3. Partikeldiameter:250nm.Koncentrationenutomhusär1Bq/m 3 efterentimme. 35

43 0,60 0,55 0,56 0,50 I/U kvot 0,40 0,30 0,34 0,39 0,20 0,10 0,12 0,02 10nm 50nm 100nm 250nm 500nm 1μm 5μm Partikeldiameter Penetrationsfaktor Ventilationshastighet:0,5[1/min] Ventilationshastighet:1,5[1/min] Figur29Jämviktsvärdetnärmarsigpenetrationsfaktorndåventilationshastighetenökar.Degrönastaplarna medsiffrormotsvararpenetrationsfaktornförvarjeundersöktpartikeldiameter.filterklass:eu Filtereffektivitetenspåverkanpåskyddskoefficienten Eftersomdentotalapenetrationsfaktornärsvårattavgöraförenbyggnaddå penetrationenuppkommerisprickorochotäthetersomintebörvaradärhar beräkningarnafördennafaktorförenklatsimodelleringentillarbetet. Penetrationsfaktornbestämsavfiltretseffektivitet.Fyraolikatyperavfilterhar simuleratsförsamtligaundersöktapartikeldiametrarförnuklidi 131medhalveringstid på8,02dagarochresultatetsesifigur30.övrigaparametrarhöllskonstantamed ventilationshastighetmotsvarandemedelvärdetförhastighet0,4,0,5och0,6,och utsläppsscenario12timmar.kodförberäkningarnasesiappendix5ochtabellerade värdenåterfinnsiappendix7. 36

44 Skyddskoefiicient 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 10nm 50nm 100nm 250nm 500nm 1μm 5μm Partikeldiameter Medelvärde:EU3 Medelvärde:EU6 Medelvärde:EU7 Medelvärde:EU8 Figur30Filtereffektivitetenspåverkanpåskyddskoefficienten.Utsläpp:12timmar. SomsesiFigur30harfiltretseffektivitetstorpåverkanpåskyddskoefficienten.Stora (1μm)samtsmå(10nm)stoppasnästanheltavvissafiltermenmedlågfilter effektivitetsläppsnästan70%(1μm)in.ävenettriktigtbrafilterhardäremot fortfarandesvårtatthållaallapartiklarbortafråninomhusluften.partiklari mellanintervallet(exempelvis250nm)harfortfarandestormöjlighetatttasigingenom effektivafilter. 5.5.Inhalationsdos Inhalationsdosenberäknasenligttidigareangivelser.BeräkningarharutförtsförI 131 medpartikeldiameter1μmmedutsläppenligtentimmesscenario,byggnadstyp1, ventilationshastighet0,5[1/h]ochkörningengjordesi12timmar.resultatetsesifigur 31förfilterklassEU7samtiFigur32förfilterklassEU3.Kod,tabelleradevärdenoch körningsesiappendix9. 4E 05 Inhalationsdos[mSv] 3E 05 3E 05 2E 05 2E 05 1E 05 5E 06 0E+00 3månader 1år 5år 10år(man) 15år(man) Vuxen(man) Inhalationsdos[mSv](lättarearbete) Inhalationsdos[mSv](sovande) Figur31InhalationsdosmedfilterklassEU7förmänniskoravolikaålder.Koncentrationenutomhushar antagitstill1bq/m 3. 37

45 3E 04 Inhalationsdos[mSv] 2E 04 2E 04 1E 04 5E 05 0E+00 3månader 1år 5år 10år(man) 15år(man) Vuxen(man) Inhalationsdos[mSv](lättarearbete) Inhalationsdos[mSv](sovande) Figur32InhalationsdosmedfilterklassEU3förmänniskoravolikaålder.Koncentrationenutomhushar antagitstill1bq/m 3. Resultatetvisarpåsammafördelningoavsettfilterklassmedtiogångerhögrevärdenför densämrefilterklassen.dosenökarmedlägreålderochökadarbetsbelastning.för spädbarnärinhalationsdosenlägreänföräldrebarn. 38