Endotoxinegehalten in het model

Om de verspreiding van endotoxinen te kunnen modelleren moet naast de stofmassa fractie voor elk van de tien klassen bepaald worden hoe groot het endotoxinegehalte (EU/mg) in deze klasse is. Het endotoxinegehalte is afhankelijk van de deeltjesgrootte: grotere deeltjes bevatten meer endotoxine dan kleinere deeltjes (zie ook Tabel 5 in deel A). De endotoxinegehalten per

deeltjesgrootteklasse zijn berekend aan de hand van drie gegevens: (1) het rekenkundig gemiddelde endotoxinegehalte in de PM0-10 fractie, (2) het rekenkundig gemiddelde endotoxinegehalte in de inhaleerbare fractie (PM0-100) en daaruit afgeleid (3) het endotoxinegehalte in de fractie van 10 tot 100 µm (PM10-100) op basis van de relatieve stoffracties van PM10 en PM10-100. Deze gegevens zijn bepaald per diersoort en voor leghennen apart voor de licht en donker periode, aangezien voor leghennen geldt dat er een groot verschil aanwezig is tussen licht en donker periode (zie Figuur 1 deel A). Met behulp van deze drie waarden zijn functies afgeleid voor het verloop van het

endotoxinegehalte met de deeltjesgrootte. Aangenomen is dat het endotoxinegehalte beschreven kan worden met een normale verdeling met als onafhankelijk parameter de deeltjesgrootte. De

resulterende curves staan weergegeven in Figuur 4.

Figuur 4. Geschat verloop van het endotoxinegehalte (EU/mg) in afhankelijkheid van de

deeltjesgrootte per staltype.

Door de aldus geschatte verloop in endotoxinegehaltes te combineren met de stofmassa fracties in de deeltjesgrootteklassen zoals beschreven in Tabel 10, wordt de cumulatieve toename van het

endotoxinegehalte in het stof gemodelleerd (Figuur 5 rechts). Dit blijkt goed het endotoxinegehalte in de twee gemeten fracties te beschrijven. In Figuur 5 (links) zijn de in het eerste deel van dit

onderzoek (onderdeel A) gemeten waarden en de uit de functies gefitte waarden voor het

endotoxinegehalte in het stof weergegeven. De overeenkomst is hier prima; dat komt voornamelijk omdat er maar twee (en één afgeleide, namelijk de concentratie in de fractie van 10-100 µm) waarden benaderd hoeven te worden met de verdelingsfunctie, waarvoor (arbitrair) een normale verdeling gekozen is. Dat maakt dat de onzekerheid in de gevonden waarden van Figuur 5 groot is. Immers, de gemeten concentraties zijn afgeleid van een beperkt aantal metingen (2 bedrijven per diersoort) en bevatten dus veel onzekerheid. De verdeling van de concentraties is hier gevoelig voor. Als er iets andere waarden gemeten waren, dan worden ook andere gewichtsfracties en

Figuur 5.

Op basis van de gefitte curves zijn vervolgens endotoxinegehaltes (EU/mg stof) voor de tien gekozen deeltjesgrootteklassen voor de modellering bepaald (Tabel 12).

Tabel 12

De tien deeltjesgrootteklassen gebruikt in de verspreidingsmodellering.

Deeltjesgrootteklasse Leghennen, licht Leghennen, donker Vleeskuikens Vleesvarkens (ondergrens – bovengrens) Fractie (%) End. geh. (EU/mg) Fractie (%) End. geh. (EU/mg) Fractie (%) End. geh. (EU/mg) Fractie (%) End. geh. (EU/mg) 1 (1–6) 26,3 133 26,3 436 27,7 307 20,9 1554 2 (6–10) 14,8 135 14,8 438 20,4 345 15,4 1668 3 (10–16) 12,0 145 12,0 455 26,0 416 23,3 2072 4 (16–22) 5,1 207 5,1 556 15,9 511 18,5 2743 5 (22–28) 2,1 426 2,1 910 7,1 616 12,0 3504 6 (28–35) 2,0 724 2,0 1393 2,5 749 7,1 4209 7 (35–45) 4,4 838 4,4 1578 0,3 875 2,5 4649 8 (45–58) 9,2 838 9,2 1578 0,0 878 0,3 4650 9 (58–57) 13,5 838 13,5 1578 0,0 879 0,0 4650 10 (75–100) 10,6 839 10,6 1578 0,0 880 0,0 4650

4.5

Samenvatting aanpassingen van het model

In deze paragraaf staat een korte beschrijving van de aanpassingen in het STACKS model die nodig waren om de verspreiding van endotoxinen te kunnen modelleren.

1. Vergroten van het aantal deeltjesgrootteklassen

In de eerste plaats is het aantal deeltjesgrootteklassen uitgebreid van vijf naar tien. De kenmerken van de stofdeeltjes zijn per diersoort in verschillende tabellen ondergebracht (voornamelijk de data uit Tabel 12).

2. Inbouwen van pluimdaling

Met grotere deeltjes wordt rekening gehouden door de valsnelheid (onder invloed van de

zwaartekracht) op te nemen in de modellen. Dat maakt dat de pluimas zich niet meer horizontaal over de grond beweegt met de heersende windsnelheid, maar juist neerwaarts zal afbuigen. Pluimdaling is geen onderdeel van de standaardversie van STACKS, omdat er nooit gerekend wordt met deeltjes groter dan PM10. Deze pluimdaling is daarom in het model (per deeltjesfractie) ingebouwd. Voor hoge bronnen betekent dit dat de grondconcentraties benedenwinds reeds op kortere afstand hoger zijn dan wanneer zonder deze pluimdaling gerekend wordt. Voor lage bronnen, zoals stallen leidt dat (op niet

te korte afstanden; op ca. 200 tot 250 meter) daarentegen tot concentratieverlaging. Dat wordt dan versterkt doordat de zwaardere fracties ‘uit de pluim vallen’ waardoor de bronterm met toenemende afstand vermindert. Dit alles is grafisch weergegeven in Figuur 6. In modeltermen betekent dit dat de concentratie niet op het normale niveau van 1 (of 1,5) meter wordt berekend, , maar – door de pluimdaling – op een hoger niveau: immers de concentratie die normaal hoger in de pluim heerst, heerst nu op grondniveau. Daarom wordt de concentratie berekend op de hoogte z + zpluimdaling, (die

met pluimdaling maatgevend is voor het grondniveau) waarbij de pluimdaling het product is van looptijd en daalsnelheid. De daalsnelheid wordt berekend in de depositiemodule (en is beschreven in de formele beschrijving van het nieuw nationaal model (NNM) (Infomil, 1998).

Figuur 6.

In het model is toegevoegd dat elke stoffractie een specifiek endotoxinegehalte bevat. Door de massa en het endotoxinegehalte in elke deeltjesgrootteklasse met elkaar te vermenigvuldigen, de

verspreiding voor deeltjes te bepalen en de uiteindelijke concentraties voor endotoxinen te sommeren over alle deeltjes en alle uren over een periode van vijf jaar door te rekenen, worden uurgemiddelde endotoxineconcentraties verkregen voor ieder uur over een periode van vijf jaar .

4. Inbouwen van variabele middelingstijden

Ook is de middelingstijd voor de percentielberekening uitgebreid naar alle mogelijke middelingstijden, niet alleen 24 uur (voor PM10) of 8 uur (voor CO). Hiermee is het mogelijk berekeningen te doen voor willekeurige nader te specificeren uursgemiddelde percentielwaarden.

De berekeningen in deze rapportage zijn gebaseerd op 4-uursgemiddelde percentielwaarden, hetgeen als een relevante middelingstijd wordt gezien voor de effecten van endotoxinen op de luchtwegen. Gezondheidseffecten zijn in de literatuur beschreven op basis van inhalatie-experimenten waarbij proefpersonen minimaal enkele uren endotoxine houdend stof hebben geïnhaleerd. Daarnaast vormen studies in de werkomgeving een belangrijke informatiebron. Hier worden in observationele studies blootstellingsmetingen uitgevoerd op basis van minimaal 4 tot 8-uurs middelingsperioden.

Uurgemiddelde endotoxineconcentraties werden daarom eerst gemiddeld over alle opeenvolgende vier uur combinaties en hiervan werden de percentielwaarden (bij de percentielen: 98,0%, 98,5%, 99,0% en 99,9%) berekend.

5. Toepassing van verschillende emissieprofielen en variatie

Ten slotte zijn de berekeningen uitgevoerd voor een vast emissieprofiel (waarbij de emissie niet varieert met tijdstip van de dag of groeicyclus van de dieren), en voor een variabel emissieprofiel zoals beschreven in het rapport van Verhees en Erbrink (2013), voor details zie paragraaf 4.6. Daarnaast is rekening gehouden met (willekeurige) variatie van het endotoxinegehalte in het stof, zoals die in veel studies is waargenomen welke veelal groter is dan de variatie in stof. Details over hoe dit toegepast is staan beschreven in paragraaf 4.6.

4.6

Samenvatting uitgangspunten voor het model