[논문 리뷰] Concept to assess the human perception of odour by estimating short-time peak concentrations from one-hour mean values. Reply to a comment by Müller et al

Günther Schauberger, Martin Piringer외 8명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 04.

Odor and Emission Control Technologies참고 문헌 24인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 AUSTAL2000 등의 모델에서 사용하는 일정한 요소(예: 4)로 간주되는 것과는 달리, 일시 평균 농도에서 단기 피크 농도를 추정하기 위한 가변적인 피크-평균 비율을 개선한 방법을 제시한다. 이는 대기 안정성, 소스 기하학적 형태, 거리 등에 따라 피크-평균 비율이 달라지며, 이를 보편적인 상수로 간주해서는 안 된다고 주장함으로써 환경 확산 모델링에서 악취 피해 평가의 정확성을 향상시킨다.

ABSTRACT

Biologically relevant exposure to environmental pollutants often shows a non-linear relationship. For their assessment, as a rule short term concentrations have to be determined instead of long term mean values. This is also the case for the perception of odour. Regulatory dispersion models like AUSTAL2000 calculate long term mean concentration values (one-hour), but provide no information on the fluctuation from this mean. The ratio between a short term mean value (relevant for odour perception) and the long term mean value (calculated by the dispersion model), called the peak-to-mean value, is usually used to describe these fluctuations. In general, this ratio can be defined in different ways. Müller et al. (2012), in a comment to Schauberger et al. (2012) which includes a statement that AUSTAL2000 uses a constant factor of 4, argue that AUSTAL2000 does not apply a peak-to-mean factor and does not calculate odour exceedance probabilities. Instead it calculates the frequency of so-called odour-hours by applying the relation between the 90-percentile of the instantaneous concentration and the hourly mean (Janicke and Janicke, 2007a), not between some peak value and the mean. According to Janicke and Janicke (2007a), the 90-percentile of the instantaneous concentration can in practice be estimated with sufficient accuracy from the hourly mean by using a factor of 4. Having so far replied to Müller et al. (2012) we take additionally the opportunity to elaborate a little more on the peak-to-mean concept, especially pointing out that a constant factor independent of the stability of the atmosphere, the distance from and the geometry of the source, is not appropriate. On the contrary it shows a sophisticated structure which cannot be described by only one single value.

연구 동기 및 목표

• 규제 확산 모델인 AUSTAL2000이 단기 변동성을 반영하지 못하는 단점을 해결하기 위해, 인간의 악취 인지와 관련된 단기 변동성을 반영하지 못하는 한시간 평균 농도만 보고하는 문제를 다루기 위해.
• AUSTAL2000 등에서 사용하는 일정한 피크-평균 요소(예: 4)가 장기 평균에서 단기 피크 농도를 추정하는 데 보편적으로 적용된다는 가정을 도전하기 위해.
• AUSTAL2000이 고정된 피크-평균 요소를 사용하지 않고, 시간 평균에 대한 순순간 농도의 90번째 백분율 기반으로 악취 시간을 계산한다는 점을 명확히 하기 위해.
• 피크-평균 비율이 단일 보편적 값이 아니며, 대기 안정성, 소스 거리, 기하학적 구조에 따라 변동됨을 보여주기 위해.
• 단순화된 상수를 더 정교하고 맥락에 따라 조정 가능한 단기 악취 노출 추정으로 대체함으로써 악취 피해 예측의 정확성을 향상시키기 위해.

제안 방법

• 이 방법은 일정한 피크-평균 비율을 사용하는 대신, 순순간 농도의 90번째 백분율과 한시간 평균 농도 간의 관계에서 유도된 가변 비율을 사용하도록 제안한다.
• 이 방법은 Janicke와 Janicke(2007a)가 제안한 바와 같이, 순순간 농도의 90번째 백분율을 한시간 평균으로부터 요소 4를 사용해 추정할 수 있음을 실험적 자료와 확산 모델링 원리에 기반하여 보여준다.
• 이 접근법은 대기 안정성 등급과 소스 기하학적 형태를 피크-평균 비율 추정에 통합하여, 이러한 요소들이 농도 변동성에 상당한 영향을 미친다는 점을 인식한다.
• 논문은 이전 모델링 가정을 비판하고 개선하기 위해 회신 형식을 사용하며, 특히 AUSTAL2000이 피크 추정에 고정된 요소 4를 사용한다는 주장에 대응한다.
• 이 방법은 임의의 피크 값이 아닌, 순순간 값의 90번째 백분율이 악취 노출 평가에 적합한 지표임을 강조한다.
• 이 방법은 생물학적으로 관련 있는 악취 노출은 장기 평균이 아니라 단기 피크에 따라 달라지며, 따라서 동적이고 맥락에 민감한 추정이 필요하다는 원칙에 기반한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 AUSTAL2000 확산 모델은 한시간 평균 농도에서 단기 악취 피크를 추정하기 위해 일정한 피크-평균 요소 4를 적용하는가?
• RQ2 순순간 악취 농도의 90번째 백분율은 악취 확산 모델링에서 단기 피크 노출의 타당하고 충분한 대체 지표인가?
• RQ3 피크-평균 비율은 대기 안정성, 소스 거리, 기하학적 구성에 따라 어떻게 변하는가?
• RQ4 단일 보편적 상수는 실제 환경 확산 시나리오에서 단기 피크와 장기 평균 악취 농도 간의 변동성을 충분히 대표할 수 있는가?
• RQ5 AUSTAL2000에서 악취 시간의 정확한 해석은 무엇이며, 인간이 실제로 악취를 인지하는 데 어떻게 관련되는가?

주요 결과

• AUSTAL2000 모델은 고정된 피크-평균 요소 4를 적용하지 않으며, 대신 시간 평균에 대한 순순간 농도의 90번째 백분율 기반으로 악취 시간을 계산한다.
• Janicke와 Janicke(2007a)가 검증한 바와 같이, 순순간 농도의 90번째 백분율은 한시간 평균으로부터 요소 4를 사용해 추정할 수 있지만, 이 요소는 보편적인 피크-평균 비율이 아니다.
• 피크-평균 비율은 일정하지 않으며 대기 안정성, 소스 거리, 소스 기하학적 형태에 따라 크게 변동하므로 단일 값은 일반적 사용에 부적절하다.
• 요소 4는 다양한 환경 및 기상 조건에서 악취 농도의 진정한 변동성을 신뢰성 있게 대표할 수 없다.
• 이 연구는 단기 악취 인지가 임의의 피크 값이나 고정된 배수보다는 순순간 농도의 90번째 백분율을 통해 가장 잘 평가될 수 있음을 확인한다.
• 이 연구는 악취 피해 모델링과 규제 평가의 정확성을 향상시키기 위해 맥락에 따라 피크-평균 비율을 추정할 필요성이 있음을 강조한다.