Wanneer bovengrondse opslagtanks tijdens een storm falen en hun giftige inhoud zich verspreidt, de bedreiging voor de menselijke gezondheid kan en zal waarschijnlijk met de wind mee in de directe omgeving stromen.

Ingenieurs van Rice University hebben een model ontwikkeld om te kwantificeren wat er kan gebeuren als een orkaan of een andere natuurramp dergelijke schade veroorzaakt op basis van gegevens die zijn verzameld van het Houston Ship Channel, het grootste petrochemische complex in de Verenigde Staten, tijdens en na twee orkanen, Ike in 2008 en Harvey in 2017.

Verontreinigende stoffen zoals giftige organische chemicaliën verdampen door morsen en kunnen door de wind ver van de locatie worden meegevoerd, afhankelijk van de kenmerken van de storm.

Het rekenmodel, volgens atmosferische wetenschapper Rob Griffin van Rice's Brown School of Engineering, gebruikt echte gegevens van de twee stormen als een proof of concept. Het model is op aanvraag beschikbaar om onderzoekers te helpen de 'wat als'-gevolgen te voorspellen van toekomstige stormen die opslagtanks of chemische lekkages in het algemeen bedreigen.

"We moesten eerst de golfmodellen begrijpen, en dat kost tijd na een storm, Griffin zei. "Dit artikel combineert de hydrologie van die stormscenario's met modellen voor structurele kwetsbaarheid, wat leidt tot het voorspellen van de atmosferische gevolgen."

De studie verschijnt in het tijdschrift Atmosferische omgeving .

Het model volgt het hypothetische lot van gifstoffen zoals organische oplosmiddelen, waaronder benzeen en tolueen en hun reactieproducten terwijl ze tot 12 uur na een lekkage met de wind meedrijven. tot ongeveer 5, 000 voet. De verontreinigende stoffen veroorzaken verdere schade als ze evolueren naar secundaire gifstoffen in de pluimen voor de wind, volgens de onderzoekers.

Het model voorspelde dat oliepluimen voor de wind een breder gebied zouden bestrijken dan pluimen van organische oplosmiddelen die geconcentreerd zouden blijven langs het pad van de heersende wind, volgens de studie. Het toonde substantiële vorming van ozon en secundaire organische aerosolen die zich vormden in de oplosmiddelpluimen, afhankelijk van andere factoren zoals zonlicht en achtergrondverontreinigende stoffen.

De onderzoekers merkten op dat modellen de enige manier zouden kunnen zijn om de verspreiding van verontreinigende stoffen te schatten die de bevolking benedenwinds van een lekkage bedreigen als een storm de luchtkwaliteitsbewakingssystemen op zijn pad uitschakelt.

Een onderzoek uit 2015 door Rice, burgerlijk en milieu-ingenieur Jamie Padgett en alumnus Sabarethinam Kameshwar, nu een assistent-professor civiele en milieutechniek aan de Louisiana State University, voorspelde dat een percentage van de opslagtanks zou falen als een orkaan van categorie 4 of hoger het Houston Ship Channel zou raken, ofwel ze van hun fundamenten optillen, ze verpletteren of doorboren met puin.

Ze schatten dat een stormvloed van 24 voet 90 miljoen gallons of meer olie en gevaarlijke stoffen zou kunnen vrijgeven.

Die studie was een startpunt voor Griffin, Padgett en Phil Bedient, directeur van Rice's Severe Storm Prediction, Centrum voor onderwijs en evacuatie van rampen (SPPEED), samen met Hanadi Rifai, een Rice-alumna en milieu-ingenieur aan de Universiteit van Houston, om te modelleren hoe een dergelijke lekkage verontreinigende stoffen door de atmosfeer zou verspreiden.

"De eerdere studie voorspelde de (oppervlaktegebonden) pluim in het scheepskanaal als deze lekkage zou plaatsvinden, Griffin zei. "Het sprak over mogelijke blootstelling aan het milieu en schade aan het kanaal zelf, maar als atmosferisch chemicus, Ik dacht, dat spul blijft daar niet zitten. Het gaat verdampen."

Een model met betrekking tot de omstandigheden tijdens en na orkaan Ike toonde aan dat een dieselpluim van een enkele tanklek gedurende de eerste zes uur langzaam zou uitbreiden tot ongeveer 42 vierkante kilometer. maar breid dan snel uit tot 500 vierkante kilometer na negen uur. De wervelende wind zou de pluim in Texas hebben gehouden, het model laat zien.

Maar met de wind mee reizen zou aanzienlijk anders zijn geweest tijdens Harvey, waarvoor het model een smallere en meer geconcentreerde pluim liet zien die door de wind recht in de Golf van Mexico werd gericht.

Modellen van het lot van verdampt tolueen en benzeen tijdens Ike toonden de pluimen gevolgd met het oostelijke pad van de storm, met niveaus die gevaarlijk zijn voor de menselijke gezondheid, hoogstwaarschijnlijk in het midden van de pluim binnen de eerste minuten na een tankstoring. Deze zouden een risico vormen voor werknemers en gemeenschappen in de buurt van de lekkage, maar verder benedenwinds zouden de concentraties van de chemicaliën snel afnemen.

"Ik denk niet dat de informatie over wat er in de tanks zit algemeen bekend is, dus moesten we een aantal aannames doen over wat er zou lekken als er een lek zou zijn, ' zei Griffin. 'Maar het is waardevol om na te denken over wat er met die chemicaliën zou gebeuren als ze eenmaal in de atmosfeer zijn. Dezelfde resultaten kunnen net zo goed van toepassing zijn op zoiets als de Deepwater Horizon. Toen dat materiaal het oppervlak van de oceaan bereikte, wat gebeurt ermee als het verdampt?

"Ik zou graag zien dat enkele eigenaren van deze tanks dit gebruiken om naar hun constructies te kijken, " zei hij. "Ik kan me voorstellen dat mensen zoals het Environmental Defense Fund of andere pleitbezorgers de studie ook oppikken."

Griffin merkte op dat het model niet is opgezet om een ​​bedrijf in staat te stellen de effecten van een enkele tankstoring te voorspellen. "Het is een meer algemeen model van een regio met tanks die waarschijnlijk zullen falen, gebaseerd op echte situaties die zich hebben voorgedaan, " zei hij. "Maar we kunnen de chemie en atmosferische code beschikbaar maken. Als anderen een bepaalde stormsituatie en een bepaalde lekkende tank willen bestuderen, daar zou wat aanzienlijk werk aan moeten komen."