Overvågningsstrategier Overvågning og sårbarhed & fremtidssikring af ressourcen

Transkript

1 Overvågningsstrategier Overvågning og sårbarhed & fremtidssikring af ressourcen Lærke Thorling Chefrådgiver, geokemiker De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland Klima-, Energi- og Bygningsministeriet Grundvandsseminar- Grundvandsbeskyttelse og indsatsplanlægning DANVA og ENVINA 29. aug. 2018

2 Hvad er overvågning for noget? Overvågning er at etablere tidsserier for en bestemt datatype, hvor data over MANGE år er sammenlignelige. Overvågning ser bagud Overvågningen designes altid med et formål Effektmåling af politiske handleplaner Effektmåling af konkrete lokale indsatsplaner Varsling Overvågningen designes med en skala National skala Overvågning af punktkilde Overvågning af kildeplads

3 Elementer i en overvågningsstrategi Systemforståelse Stokastisk udgangspunkt Geografisk skala Rapportering og databehandling = Kvalitetssikring Kontinuitet i datakvalitet Kontinuitet i stationsnet Kontinuitet i parametre og metoder Det svære er ikke at sætte det i gang. Det svære er at blive ved; at sikre sammenlignelighed. (fund af atrazin er et tomt udsagn)

4 Overvågning af grundvand Forvaltning Grundvandsbeskyttelse Kortlægning af sårbarhed Vandforsyningsforhold Natur og overfladevand Evaluering af indsatser EU- VRD- nitratdirektiv Datastrømmme fra tal til viden Formidling Rapporter Foredrag ATV Artikler, DK og internationalt Undervisning Forskning Almen grundvandskemi Datering Overvågningsstrategi Nitratreduktion dynamik og uligevægt Pesticidsårbarhed Prøvetagningsteori Tidsserier

5 Hvilke grundvandskemiske data ligger i Jupiter? Vandværkers boringskontrol, siden ca Fra såvel aktive som lukkede vandværker. Obligatorisk siden Grundvandsovervågning, siden 1988 Landovervågnings data, siden 1988 Grundvandskortlægning fra 2000 Diverse ressourceundersøgelser især i amter Lossepladsdata fra kontrol af lossepladser Industriundersøgelser og kontroller Fremover flere og flere depotdata fra jordforureningsundersøgelser Varslingssystemets data ligger IKKE i JUPITER

6 Overvågning af grundvand Hvad GRUMO LOOP Vandværker Grundvandskortlægning Punktkilder Andet Hvor Overvågnings-indtag Overvågningsindtag 1-5 mut. Kortlægnings boringer Indvindingsboringer Overvågningsboringer mm. Lukkede VV mm Hvorfor NOVANA NOVANA og Nitratdirektiv Drikkevandsbekendtgørelsen Den nationale grundvandskortlægning Jordforureningsloven diverse Hvem MST/GEUS MST/DCE/GEUS Vandværker/ kommuner MST Regioner diverse I alt ca. Hvor mange Over alle år ca : 758 I alt ca : 91 I alt ca : 1584 Ca indtag Kun få data i JUPITER NOVANA Rapport Hvert år Hvert år Hvert år Nitrat Direktiv Hvert 4. år DCE indberetter hvert år aggregere data Vandramme Direktiv Hvert 6. år Hvert 6. år Hvert 6. år Hvert 6. år Hvert 6. år Hvert 6. år Oversigt over bidrag til og aspekter af overvågningen af grundvand i Danmark, herunder omfang af bidrag til datagrundlaget for rapportering i forskellig sammenhæng. Antal punktkilder et skøn baseret på forespørgsler i flere regioner. Pesticider undersøges derudover i Varslingssystemet- VAP

7 2 minutters sidemandsdiskussion Hvad med vandværkerne: vil de etablere overvågning i forbindelse med indsatsplaner mm? Skal det være tilrettelagt af vandværkerne alene? Hvordan og til hvem skal det rapporteres? Er der brug for fælles Tekniske anvisninger/guidelines?

8 Hvad er sårbarhed? Sårbarhed er en iboende egenskab: Er grundvandet robust over for uønskede påvirkninger? -Kvalitet: når humane påvirkninger frem? -Kvantitet: er der vand nok ift. Anvendelsen? For at vurdere sårbarheden skal man have systemforståelse og konkrete data på Geologiske lag Hydrologi og grundvandets alder Vandkvalitet Det grundvandsdannende opland Alt sammen noget grundvandskortlægningen bidrager med Overvågning kan vurdere konsekvens af sårbarheden

9 Konceptuel model: Grundvandets kemiske sammensætning Hvorledes omsættes nitrat og pesticider? Vandtyper A B C+D Konceptuel forståelse landsdækkende generalisering Den konkrete geologi afgør skala herunder herunder grundvandets alder

10 Nitratsårbarhed Pesticidsårbarhed

11 Vi har grundlag for en god Systemforståelse Vandværkerne har verdens bedste konkrete hydrogeologiske basisviden Videnskabelig god forståelse for stofomsætning i grundvand Vores forstår vores vandprøver er punkter i et 5 dimensionalt rum: (x,y,z), t prøve, t infiltration. Vi erkender stor usamtidighed mellem påvirkning og synlig effekt i en boring Vi ved grundvandsdannende opland ikke det samme som indvindingsoplandet i grundvandet Muligt at lave en fornuftig lokal overvågningsstrategi

12 Groundwater age Grundvandets alder og strømning

13 Opholdstid i grundvand Thorling mfl. 2018

14 2 minutters sidemandsdiskussion Hvordan håndterer I i jeres daglige arbejde den tidsforsinkelse, der er fra en påvirkning/indsats sættes i gang, til der er målbare resultater.?

15 Repræsentativitet Det statistiske begreb, som beskriver en stikprøves afspejling af hele populationen I prøvetagningsteorien af LOTTEN. Nødvendigt i forvejen at vurdere, hvilke aspekter af den samlede kompeksitet man ønsker viden om. Alt grundvand, det nitratholdige grundvand, surt grundvand, det påvirkede grundvand (indsatsplanen)

16 Repræsentativitet og overvågningsstrategi Repræsentativitet har kun noget med designet at gøre og har ikke noget med stikprøvestørrelsen at gøre. Sikkerheden afhænger derimod af stikprøvestørrelsen (konfidens) Biasen dominerer uanset stikprøvestørrelsen Overvågningsstrategien kan bygge på Tilfældig udvælgelse Prioriteret udvælgelse (systemkendskab)

17 Skjulte variable Når man har foretaget en statistisk undersøgelse skal man passe på med at drage forhastede konklusioner. Nogle gange kan der nemlig være skjulte variable, der spiller ind på ens data. Man kan statistisk vise, at der er en sammenhæng mellem hvor mange stjerneskud der er observeret, og hvor mange, der bliver forkølede. Heraf kan man ikke slutte, at stjerneskud gør folk forkølede. Årstiden er en skjult variabel. Om vinteren kan man se flere stjerneskud end resten af året, og om vinteren er der flere der bliver forkølede end resten af året. Den eneste virkelige sammenhæng er, at de begge bliver påvirket af den samme skjulte variabel. I overvågning af grundvand er de skjulte variable fx geologi, geokemi, arealanvendelsen mm.

18 Grundvandsprøver er stikprøver af en stor og meget varierende matrix Datasættes Repræsentativitet for fx nitrat, kan kun vurderes ift. div. veldefinerede aspekter (skjulte varialble): på landsplan eller for et særligt område? for dybdefordelingen For geologiske variabilitet For grundvandets aldersfordeling for alt grundvand. Her skal der især være fokus på: repræsentativt ifht nitratkoncentrationerne i den nitratholdige del af grundvandet, evt kun den iltholdige del. repræsentativt ifht hvor stor en del af det samlede grundvand, der er nitratholdigt

19 Grundvandsbeskyttelse og repræsentativiet Data fortolkes bedst i regi af konceptuelle modeller for fx geologi, geokemi mm. Fx Citat fra GVD bilag 4: på grundlag af relevante overvågningsresultater og en passende konceptuel model af grundvandsforekomsten vurdere påvirkningen fra forurenende stoffer i grundvandsforekomster Nedenfor eksempler på konceptuelle modeller for såvel dybder geologi som geokemi under danske forhold

20 Den ofte sete model fra én geologi

21 Eksempler fra det virkelige liv Grundvandsmagasiner

24 Arealmæssig repræsentativitet Hansen, B mfl. Biogeosciences, 9, , 2012

25 Geologisk og redoxmæssig repræsentativitet

26 Repræsentativt? Geologisk nitratsårbarhed 1. Tykke tætte lerlag 2. Tynde oxiderede lerlag 3. Forstyrrede utætte lerlag 4. Hedeslette 5. Bakkeøer, ofte pyrit og brunkul 6. Postglaciale marine aflejringer 7. Velbeskyttede små magasiner 8. Sand over kalk 9. Bornholm, klipper mv Fra NPO projektet 1990

27 Repræsentativitet og Dybdefordeling GRUMO og indvindingsboringer Thorling mfl. 2015

28 Repræsentativitet og dybdeforhold for nitrat og pesticider

29 Nitrat Alle målte data Fordelingen i GRUMO og LOOP indtag samt i vandværksboringer Vandværker: GRUMO:Ca. Ca. 80 % indeholder 20 % indeholder ikke nitrat > 50 mg/l nitrat Man ønsker ikke mere end 50 mg/l nitrat GRUMO:Ca. 40 % indeholder ikke nitrat

30 Repræsentativitet ift effektmålinger på nitratindsatser GRUMO data Nitrat findes kun i oxiderede jordlag, men kun når ilt er tilstede, er indholdet udtryk for den oprindelige udvaskning. (O 2 > 1 mg/l). Iltfrit nitratholdigt grundvand (Vandtype B) indeholder et mindre nitratindhold end oprindeligt tilført grundvandet, og udgør ca. 20 % af alle nitratholdige vandprøver i GRUMO. Derfor anvendes iltholdigt grundvand (Vandtype A) til tidsserieanalyser, når der skal laves vurderinger af effektmålinger. Disse tidsserier er repræsentative for den udvikling i påvirkningen af grundvandet, der har fundet sted, i form af mindre udvaskning. Alle nitratdata anvendes til vurdering af tilstanden, se fx fordelingskurverne.

31 Det iltede grundvands nitratindhold - prøvetagningstidspunkt

32 2 minutters sidemandsdiskussion Hvordan håndterer I i jeres daglige arbejde udfordringen om at få repræsentative data og hvordan vil I håndtere det hvis I skal etablere en overvågning af et konkret vandværks indsatsplan?

33 Pesticider

34 Pesticidsalget i Danmark De pesticider vi finder er ikke kun dem der er brugt mest af Dichlobenil giver BAM sales sales sales sales sales sales sales sales sales sales sales sales

35 Hvad bestemmer pesticidindholdet i det terrænnære grundvand? Fladekilder og punktkilder Nedbrydning i overjord (især biologiske aktivitet) Hydrologi og sprækketransport Thorling mfl Bemærk: Mange pesticider har relativt stabil koncentration, når først udvasket, pga. meget langsom nedbrydning i selve magasinet Geokemiske processer i undergrunden, Sorption Redoxafhængig nedbrydning

36 Analyseprogram GRUMO og vandforsyningsboringer Dynamisk analyseprogram. GRUMO = Boringskontrollen + ekstra fokusstoffer xx legale stoffer pr juni 2017

37 Koncentrationsfordeling pesticider GRUMO og vandværker GRUMO Boringskontrollen

38 GRUMO: Forbudte og tilladte pesticider Administrativ status pr. juni godkendte stoffer i programmet godkendte stoffer i programmet 2016

39 Pesticider i vandværksboringer Borings-kontrollen Prøver antal Boringer antal Boringer andel (%) I alt I alt Med fund >0,1 µg/l Med fund >0,1 µg/l ,2 2, ,2 3, * 26,2 3,9* * 25,1 3,5* * 0,1µg/l * 23,9 3,9* ,0 2,5

40 Dybdefordeling pesticider på vandværker Indvindingen i sig selv kan trække vand fra andre dybder til.

41 Boringskontrollen

42 Vigtigste stoffer i 2016 All pesticides National monitoring Substance 2016 >0,01 µg/l % >0,1 µg/l % 34,3 8,6 2,6-Dichlorbenzamid (BAM) 14,8 3,6 All pesticides Substance Water Works Wells 2016 >0,01 µg/l % >0,1 µg/l % 25,2 2,9 2,6-Dichlorbenzamid (BAM) 16,2 1,8 DEIA 13,8 1,5 Desphenyl chloridazon* 8,3 0,0 Atrazin, desisopropyl- 7,3 0,3 Bentazon 2,3 0,4 Atrazin, desethyl- 3,6 0,5 CGA ,7 0,1 Metribuz-desamino-diketo 3,6 1,1 Mechlorprop 1,6 0,0 CGA ,7 0,2 Metribuzin-desamino-diketo 1,6 0,1 Bentazon 2,6 0,9 DEIA 1,4 0,0 Metribuzin-diketo 2,4 0,0 Dichlorprop 1,2 0,1 Atrazin 2,4 0,3 Atrazin, desethyl- 1,2 0,2 Dichlorprop 1,7 0,5 Hexazinon 1,0 0,2 Mechlorprop 1,5 0,6 CGA ,0 0,1 Simazin 1,5 0,2 Atrazin, desisopropy 0,9 0,1 Hexazinon 1,1 0,2 4-CPP 0,9 0,1 2,6-DCPP 0,8 0,3 ETU (ethylenthiourea) 0,8 0,0 4-CPP 0,8 0,3 4-Nitrophenol 0,7 0,0 Terbuthylazin, desethyl 0,8 0,0 2,6-Dichlorbenzosyre 0,6 0,0 Glyphosat 0,8 0,0 Atrazin, hydroxy- 0,5 0,0 Metalaxyl 0,6 0,0 Didealkyl-hydroxy-atrazin 0,4 0,0 Didealkyl-hydroxy-atrazin 0,6 0,0 2,6-DCPP 0,4 0,0 Atrazin, hydroxy- 0,6 0,0 Deisopropyl-hydroxy-atrazin 0,3 0,0

43 Indsatser mht. pesticider Forebyggelse: Stat og kommuner Godkendelsesordningen VAP Opbevaringsregler Sprøjtecertifikater Sprøjtezoner Vaskepladsdesign Kontrol: GRUMO Genopretning: Regioner Megasites: (fx Harboøre Tange) Kildeopsporing Kortlægning af forbrug Skelnen mellem pesticidkilder Afværge teknik Oprydning BoringsKontrol -vandværker

44 Kan GRUMO vise effekt af regulering?

45 Screeningsresultater Eksempel på ukendt stof Screeninger vigtig del af grundvandsovervågningens MFS program Screening i 2017 for bla. Desphenyl-chloridazon og metyldesphenyl-chloridazon Begge nedbrydningsprodukter fra chloridazon, der blev forbudt i Desphenyl-chloridazon og metyldesphenyl-chloridazon i boringskontrollen siden okt Også Screening for Triazoler i 2017.

46 Resultater af screeningen Tabel 1. GRUMO. Desphenylchloridazon og methyldesphenylchloridazons forekomst vist som antal og procentvis fordeling af undersøgte indtag. Indtagene er opdelt i indtag med fund, indtag med overskridelse af grænseværdien for drikkevand (>0,1 µg/l), og indtag med en overskridelse på 10 grænseværdien for drikkevand ( 1,0 µg/l). GRUMO Prøver antal I alt Indtag antal Indtag andel (%) I alt Med fund >0,1 µg/l 1,0 µg/l Med fund >0,1 µg/l Desphenylchloridazon ,2 16,9 4,6 Methyldesphenylchloridazon ,0 4,7 0,5 Boringskontrollen Prøver antal I alt Boringer antal Boringer andel (%) I alt Med fund >0,1 µg/l 1,0 µg/l Med fund >0,1 µg/l Desphenylchloridazon ,3 9,7 1,0 Methyldesphenylchloridazon ,6 0,6 0,0 1,0 µg/l 1,0 µg/l Sammenligning alle andre stoffer GRUMO 12,7 % >0,1 µg/l Vandværker 2,5 % >0,1 µg/l Johnsen og Kjøller, 2018 Notat 14.marts 2018

47 Johnsen og Kjøller, 2018 Notat 14.marts 2018 Dybdefordeling

48 Pesticid Konklusioner Pesticider og nedbrydningsprodukter heraf forekommer hyppigt i grundvand, dannet inden for de sidste år. (op til 50 % fund) Forekomsten af pesticider falder i det øverste grundvand Overvågningen viser, at pesticidvarslingsprogrammet og handleplanerne ser ud til at virke. Hovedparten af fundene stammer fra forbudte og regulerede pesticider Men, vi finder stadigvæk nye, vidt udbredte stoffer fx nedbrydningsprodukter fra Metalaxyl-M for slet ikke at tale om desphenylchloridazon

49 2 minutters sidemandsdiskussion Hvordan udvælger I lokalt analyseprogram for pesticider?

50 Husk mindst tre pointer Overvågning er at etablere tidsserier for en bestemt datatype, hvor data over MANGE år er sammenlignelige Grundvandsproblemer skal altid forstås I tid og rum Overvågning kigger altid bagud, mens grundvandsbeskyttelse handler om at se fremad Uden kontekst indsamler vi tal og ikke data Overvågning er som skovbrug, vi producerer noget andre skal bruge i en ukendt fremtid.

51 Tak for opmærksomheden Spørgsmål Diskussion? Lærke Thorling Chefrådgiver, geokemiker De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland Klima-, Energi- og Bygningsministeriet Grundvandsseminar- Grundvandsbeskyttelse og indsatsplanlægning DANVA og ENVINA 29. aug. 2018