Amerikanske forskningserfaringer i Danmark

Den amerikanske forsker og rådgiver Larry D. Jacobson havde i 1994/95 et års orlov fra University of Minnesota. Sabbatåret blev tilbragt på Forskningscenter Bygholm, hvor han kunne beskæftige sig med sin hovedinteresse: støv og luftkvalitet i svinestalde. I nedenstående artikel fortæller Larry D. Jacobson om nogle af sine danske erfaringer.

Miljøbetingelser i svinestalde

Luftmiljøet i moderne svinestalde indeholder høje koncentrationer af organisk støv, gasser og mikroorganismer, hvor de luftbårne partikler udgør en sundhedsfare - både for de mennesker, som arbejder i staldene og for svinene. Specielt den menneskelige sundhedsfare vækker stor bekymring i lande som Danmark og USA, hvor man har store svinebrug, og hvor man i stedet for 1 eller 2 timer tilbringer en fuld arbejdsdag i svinestaldene.

Faciliteter på Forskningscenter Bygholm

En grundlagsskabende forskning i luftbårne forurenende stoffer i svinestalde er en forudsætning for bedre at forstå nogle af disse sundhedsfarer. Sådanne forskningsarbejder udføres i Luftfysisk Laboratorium (fig. 1) på Forskningscenter Bygholm. Laboratoriet, der er etableret specielt til studier i luftbårne støv og forurenende stoffer i svinestalde, har til formål at undersøge udvikling, transport, sedimentation og bevægelse af støv under kontrollerede forhold. Laboratoriet er opbygget om et fuldt ventileret rum, 5x10 m, og det er identisk med en af svinestaldene på Rugballegård.

Herudover har Bygholm rådighed over en række faciliteter og udstyr, som er nødvendig i forbindelse med forskningen, herunder et vejerum med computerstyret klimakontrol til gravimetriske målinger, laserlys-faciliteter til brug ved visualisering af luftstrømme, en højopløselig aerodynamisk partikelmåler (ISI) til optælling og måling af støvpartikler og et kemisk laboratorium til forberedelse af gravimetriske støvprøver.

Udvikling af støvgenerator

På Bygholm er der blevet lagt stor vægt på at udvikle et støvgenereringssystem, der gør det muligt at simulere realistiske staldforhold. Arbejdet tog sin begyndelse ved at etablere mål-karakteristika til en støvgenerator. Disse blev sammenlignet med eksisterende "støvgenereringssystemer", som anvendes i andre europæiske laboratorier. Herefter blev et endeligt design udvalgt og konstrueret (fig. 2). Den valgte model virker som en højkapacitetsgenerator, der kan tilføre rummet tørt pulvermateriale gennem en række punktkilder.

Udvælgelse af støvmaterialer

Typen af støv er en vigtig komponent i støvgenereringssystemet. Støv opsamlet i stalde kan ikke anvendes, fordi det er svært at indsamle i repræsentativ mængde, og de potentielle skadelige virkninger på de mennesker, der arbejder i laboratoriet, er ikke kendte. En række organiske støvsubstitutter primært fra levnedsmiddelindustrien er derfor blevet undersøgt. Substitutterne skal have en massefylde, som svare til staldstøv. Herudover er det særdeles vigtigt, at det syntetiske støv har samme partikelstørrelsesfordeling som rigtigt staldstøv.

Luftstrømninger i luftkvalitetslaboratoriet

For at studere transporten af støv i et staldanlæg var det nødvendigt at kende luftstrømningerne i laboratoriet. Da dette er meget vanskeligt og dyrt at udføre i det rigtige målestoksforhold, blev der konstrueret en plexiglas-model af staldrummet i målestoksforholdet 1/10. Modellen kunne - i forbindelse med laserlyset - anvendes til visualisering af luftstrømningerne i rummet. I forbindelse hermed blev der udviklet et temperatur/hastighedssystem med dataopsamling til måling af hastighedsprofiler under isoterne forhold.

Sammenhæng mellem mobile og stationære støvmålinger

Laboratoriet har, som det fremgår af følgende eksempel, allerede vist sin berettigelse.

Gravimetrisk målinger, hvor vejning af filtre før og efter, at en kendt mængde af luft suges igennem, er den mest anvendte metode til bestemmelse af støvkoncentrationer i staldanlæg. Prøveopsamlingsapparater for støv er udviklet enten til stationære målinger eller til placering på en person, der bevæger sig rundt under staldarbejdet. De sidste såkaldte personbårne støvopsamlere er blevet meget almindelige, bl.a. fordi de er billige at anskaffe og vedligeholde. På grund af deres udbredelse bliver de personbårne støvopsamlere i stigende omfang anvendt som stationære prøveudtagere.

For at bestemme om personbårne støvopsamlere kan anvendes til stationært brug blev der anvendt en el-dreven drejebar "mannequin" til simulering af en person. To personbårne støvopsamlere, "IOM" og "cyclone", blev sat på "mannequinen", som herefter blev placeret i Luftfysisk Laboratorium. I laboratoriet kunne man via laserlys observere luftcirkulationen omkring personbårne støvopsamlere.

Senere blev der gennemført to forsøg i en smågrisestald, hvor "mannequinnen" igen blev sammenlignet med en stationær personbåren støvopsamler. Det ene forsøg gennemførtes med lave lufthastigheder (vinterforhold) og det andet med høje lufthastigheder (sommerforhold). Resultaterne viste ingen forskel i mængden af indsamlet støv under sommerforhold og kun en lille forskel under vinterforhold. Denne viden vil være anvendelig for forskere, der måler støv i svinestalde ved hjælp af personbårne støvopsamlere, hvilket bl.a. sker i EU-overvågningsprojekter, der involverer Danmark, Holland, Tyskland og Storbritannien.

Ideer fra opholdet i Danmark

Gennem forskningsopholdet på Bygholm opnåede jeg en betydelig viden på støvområdet. Som et resultat heraf vil følgende specifikke områder blive sat i gang på University of Minnesota: Opbygning af 1/10 (målestoksforhold) modeller af bygninger til brug både i rådgivning og til forskningsformål; Opbygning af et vejerum, som er af høj kvalitet og pålidelig til at udføre gravimetriske støvprøveudtagninger, opbygning af laserlysteknologi til visualisation af luftstrømme i modeller og rum i fuld størrelse, og brug af videokamera til dokumentation og visualisation af støvbevægelse og -transport i dynamiske miljøsituationer.

Et andet resultat af opholdet på Bygholm bliver, at computerprogrammet StaldVent, som i Danmark anvendes til at designe ventilationssystemer i staldanlæg, modificeres, så det kan anvendes under nordamerikanske forhold. En engelsk manual og et tilknyttet forsøgsprogram er allerede under forberedelse.