Defekte lagertanke udgør atmosfæriske risici under katastrofer

Når overjordiske lagertanke svigter under en storm, og deres giftige indhold spredes, truslen mod menneskers sundhed kan og vil sandsynligvis flyde ned ad vinden af ​​nærområdet.

Rice Universitys ingeniører har udviklet en model til at kvantificere, hvad der kan ske, når en orkan eller anden naturkatastrofe forårsager sådanne skader baseret på data indsamlet fra Houston Ship Channel, det største petrokemiske kompleks i USA, under og efter to orkaner, Ike i 2008 og Harvey i 2017.

Forurenende stoffer som giftige organiske kemikalier fordamper fra spild og kan transporteres langt fra stedet af vinden, afhængig af stormens karakteristika.

Beregningsmodellen, ifølge atmosfærisk videnskabsmand Rob Griffin fra Rice's Brown School of Engineering, bruger reelle data fra de to storme som et proof of concept. Modellen er tilgængelig efter anmodning for at hjælpe forskere med at forudsige "hvad nu hvis"-konsekvenserne af fremtidige storme, der truer lagertanke eller kemikalieudslip generelt.

"Vi skulle først forstå bølgemodellerne, og det tager tid efter en storm, " sagde Griffin. "Dette papir kombinerer hydrologien fra disse stormscenarier med strukturelle skrøbelighedsmodeller, fører til at forudsige de atmosfæriske konsekvenser."

Undersøgelsen vises i tidsskriftet Atmosfærisk miljø .

Modellen følger den hypotetiske skæbne for toksiner som organiske opløsningsmidler inklusive benzen og toluen og deres reaktionsprodukter, når de driver med vinden i op til 12 timer efter et spild, op til omkring 5, 000 fod. De forurenende stoffer udgør yderligere skade, efterhånden som de udvikler sig til sekundære toksiner inden for vindfanerne, ifølge forskerne.

Modellen forudsagde nedvindsoliefaner ville dække et bredere område end organiske opløsningsmiddelfaner, der ville forblive koncentreret langs den fremherskende vinds vej, ifølge undersøgelsen. Det viste betydelig dannelse af ozon og sekundære organiske aerosoler dannet i opløsningsmiddelfanerne, afhængigt af andre faktorer som sollys og baggrundsforurenende stoffer.

Forskerne bemærkede, at modeller kunne give det eneste middel til at estimere spredningen af ​​forurenende stoffer, der truer befolkningen i vindretningen af ​​et udslip, hvis en storm slår luftkvalitetsovervågningssystemer ud på sin vej.

En undersøgelse fra 2015 af Rice civil- og miljøingeniør Jamie Padgett og alumnen Sabarethinam Kameshwar, nu assisterende professor i civil- og miljøteknik ved Louisiana State University, forudsagde, at en procentdel af lagertankene ville fejle, hvis en orkan af kategori 4 eller større ramte Houston Ship Channel, enten løfte dem fra deres fundamenter, knuse dem eller trænge ind i dem med affald.

De vurderede, at en 24 fods stormflod kunne frigive 90 millioner gallons eller mere af olie og farlige stoffer.

Det studie var et springende punkt for Griffin, Padgett og Phil Bedient, direktør for Rice's Severe Storm Prediction, Center for uddannelse og evakuering fra katastrofer (SPPEED), sammen med Hanadi Rifai, en Rice-alumne og miljøingeniør ved University of Houston, at modellere, hvordan et sådant spild ville sprede forurenende stoffer gennem atmosfæren.

"Den tidligere undersøgelse forudsagde den (overfladebundne) fane i skibskanalen, hvis dette spild skulle ske, " sagde Griffin. "Den talte om potentiel eksponering for miljøet og skader på selve kanalen, men som en atmosfærisk kemiker, Jeg troede, de ting kommer ikke bare til at sidde der. Det kommer til at fordampe."

En model relateret til forhold under og efter orkanen Ike viste, at en dieselfane fra et enkelt tankspild ville udvide sig langsomt i de første seks timer til at dække omkring 42 kvadratkilometer, men udvider derefter hurtigt til at dække 500 kvadratkilometer efter ni timer. De hvirvlende vinde ville have holdt fanen i Texas, modellen viser.

Men at rejse med vinden ville have været væsentlig anderledes under Harvey, hvor modellen viste en smallere og mere koncentreret fane rettet af vinden lige ind i den Mexicanske Golf.

Modeller af skæbnen for fordampet toluen og benzen under Ike viste, at fanerne fulgte med stormens østlige vej, med niveauer, der er farlige for menneskers sundhed, højst sandsynligt i midten af ​​fanen inden for de første minutter efter en tankfejl. Disse ville udgøre en risiko for arbejdere og lokalsamfund i nærheden af ​​udslippet, men kemikaliernes koncentrationer ville falde hurtigt længere nede mod vinden.

"Jeg tror ikke, at oplysningerne om, hvad der er i tankene, er offentlig viden, så vi var nødt til at gøre nogle antagelser om, hvad der ville spilde, hvis der var et spild, " sagde Griffin. "Men det er værdifuldt at tænke på, hvad der ville ske med disse kemikalier, når de først er i atmosfæren. De samme resultater kunne være lige så anvendelige for noget som Deepwater Horizon. Når dette materiale nåede havets overflade, hvad sker der med det når det fordamper?

"Jeg ville elske at se nogle af ejerne af disse tanke bruge dette til at se på deres strukturer, " sagde han. "Jeg kan forestille mig, at folk som Environmental Defense Fund eller andre fortalere også vil tage fat på undersøgelsen."

Griffin bemærkede, at modellen ikke er sat op til at give et firma mulighed for at forudsige virkningerne af en enkelt tankfejl. "Det er en mere generel model af en region med kampvogne, der sandsynligvis vil fejle, baseret på virkelige situationer, der skete, " sagde han. "Men vi kan gøre kemien og den atmosfæriske kode tilgængelig. Hvis andre ønsker at studere en given stormsituation og en given utæt tank, noget betydeligt benarbejde ville være nødvendigt at gå ind i det."