AFPRØVNING AF GRUNDRISK RISIKOVURDERING PESTICID-PUNKTKILDER

Transkript

1 AFPRØVNING AF GRUNDRISK RISIKOVURDERING PESTICID-PUNKTKILDER Gitte Lemming Søndergaard ATV Vintermøde

2 TEKNOLOGIUDVIKLINGSPROJEKT Følgegruppe Region Sjælland (Projektholder): Nanette Schouw, Henrik Jannerup Region Nord: Annette Dohm Region Midt: Lotte Banke, Helle Larson Region Syd: Tove Svendsen, Lars Frimodt Pedersen Region Hovedstaden: Henriette Kerrn-Jespersen VMR: Kurt Møller DTU Miljø: Poul Løgstrup Bjerg Miljøstyrelsen: Jens Aabling, Jesper Schiött Jensen

3 BAGGRUND FOR PROJEKTET GrundRisk: Nyt risikovurderingsværktøj, erstatter JAGG for grundvandstruende forureninger Region Sjælland ønskede at få undersøgt risikovurderingsværktøjet nærmere for pesticider Hypotese: Selv lave koncentrationer af pesticider (under 1 µg/l) vil resultere i en beregnet grundvandsrisiko Hvor godt stemmer beregninger overens med fundne koncentrationer fx i nedstrøms indvindingsboringer? Hvilke parametre har størst betydning for risikovurderingen? Miljøprojekt nr Miljøprojekt nr. 1915

4 FORMÅL MED PROJEKTET Hvilke kildekoncentrationer udgør typisk ikke en risiko ved brug af GrundRisk Risikovurdering? Baseret på en standard-lokalitet At afprøve GrundRisk Risikovurdering for 3 pesticidpunktkilder: Hvad er forskellen på risikovurdering udført på henholdsvis indledende og videregående undersøgelse? Hvordan passer beregninger med målte koncentrationer? Hvilke er de mest betydende parametre baseret på følsomhedsanalyse? Anbefalinger til den fremadrettede anvendelse af GrundRisk

5 De 5 vertikale modeller GRUNDRISK RISIKOVURDERING Miljøstyrelsens kommende værktøj, der afløser JAGG for grundvandstruende forureninger Online værktøj via Miljøportalen Administrativt kontrolpunkt 1 m nedstrøms 5 forskellige vertikale modeller Model Model 1: Homogen vandmættet ler Model 2: Opsprækket vandmættet ler Kort beskrivelse Modellen inkluderer et dæklag af ler mellem kilde og grundvand Modellen inkluderer et dæklag af opsprækket moræneler mellem kilde og grundvand Model 3: Umættet sand Forureningskilden er beliggende i umættet sand. Transport sker både ved advektion med infiltrerende vand og diffusion i gasfasen.. Vertikal transport (5 modeller) C Model 4: Umættet sand med impermeabelt dæklag Forureningskilde beliggende i umættet sand. Kildeområdet er dækket at et impermeabelt dæklag. Horisontal transport (1 model) C Administrativt kontrolpunkt (2 m filter) Model 5: Forureningskilde beliggende lige over grundvandet. Forureningstransporten er derfor udelukkende styret af transport i gasfasen. Forureningskilden ligger lige over grundvandet. 1 m

6 Magasindybde Forureningsflux = C I A GRUNDRISK RISIKOVURDERING Stationær modeller: Konstant C, ingen tidslig udvikling Grundvandsstrømning med dispersion i 3 dimensioner Infiltration til forureningsfanen Nedbrydning kan medtages både under vertikal og horisontal transport 1. ordens nedbrydning 1. ordens sekventiel nedbrydning Resultater Koncentration i kontrolpunktet Midlet koncentration over et 2 m filter placeret ved max-koncentrationer Forureningsflux (kg/år) Koncentration i nedstrøms indvindingsboring Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 z y L x x Forureningskilde L y Grundvandsmagasin Forureningsfane Overflade Vandspejl Kontrolpunkt Grundvandsstrømning Miljøstyrelsen (216). GrundRisk. Beregningsmodel til risikovurdering af grundvandstruende forureninger. Miljøprojekt nr November m

7 HVILKE KILDEKONCENTRATIONER UDGØR TYPISK IKKE EN RISIKO?

8 STANDARD-PESTICIDLOKALITET Indvindingsrate, Q = 1. m 3 /år Afstand fra kilde til grundvand: Z v = 5 m Magasinmægtighed: d= 1 m Kildeareal: L x = 5 m; L y = 5 m Z v d C Grundvandshastighed, u = 4 m/år HVORNÅR OPNÅS BREAK-EVEN? Infiltration, I = 25 mm/år 1 m C = Grundvandskvalitetskriteriet (GKK) C indv = Grundvandskvalitetskriteriet (GKK) C C indv Modelstof: Dichlorprop: Anbefalet anaerob nedbrydningsrate:,5 d -1 (Miljøstyrelsen 218) Dispersiviteter (alle modeller): Defaultværdier i GrundRisk (α L, α T, α v ) = (1 m,,1 m,,5 m) Sprækkeparametre (Model 2): Worst case værdier, defaultværdier Sprækkeafstand, 2B = 5 m Sprækkeapertur, 2b = 79 µm

9 ) C indv ) Koncentration i kontrolpunkt, C Koncentration i kontrolpunkt, C MODEL 5 UDEN NEDBRYDNING: BREAK-EVEN BEREGNINGER (I) Kontrolpunkt Indvinding Koncentration i kontrolpunktet overstiger GKK for kildekoncentrationer over 3,2 µg/l Koncentration i standardindvinding overstiger GKK for kildekoncentrationer over 16 µg/l,35,3 5 5,5 (a),7,6,5,4,3,2, Kildekoncentration, C GKK Koncentration / Flux Koncentration i invinding C indv (b),35 3,5, , ,5 1,5, Kildekoncentration, C GKK Koncentration i indvinding / Flux 4,3 4 1,4 2,8,6,4,2 (c),25,2,15,1, Længde af kildeområde, L x (m) GKK Koncentration / Flux Koncentration i indvinding, C indv 2 1,2 1,8,8,6,6,4,4,2 (d) Længde af kildeområde, L x (m) GKK Koncentration i indvinding / Flux 4,3 4 1,4

10 Grundvandshastighed Koncentration i kontrolpunkt, C Infiltration Koncentration i kontrolpunkt, C Bredde Koncentration i kontrolpunkt, C Længde Koncentration i kontrolpunkt, C MODEL 5 UDEN NEDBYDNING BREAK-EVEN BEREGNINGER (II) (a) GKK Koncentration / Flux GKK Koncentration i indvinding / Flux 4,3 2,25,2,8,15,6,4,1,2, Længde af kildeområde, L x (m) (c) Kontrolpunkt GKK Koncentration / Flux Koncentration i indvinding, C indv (b) 4 1,4 2 1,2 1,8,8,6,6,4,4, Længde af kildeområde, L x (m) (d) Indvinding GKK Koncentration i indvinding / Flux Standardlokaliteten med kildekoncentration på 1 µg/l udgør som udgangspunkt ikke en risiko, men vil gøre det hvis f.eks. : Længden af kildeområdet overstiger 17 m Infiltrationen overstiger 75 mm/år Grundvandshastigheden er lavere end 17,5 m/år 4 2,8,6,4,2 (e) 4 2,8,6,4,2 (g),3,25,2,15,1, Bredde af kildeområde, L y (m) Koncentration GKK Flux,25,2,15,1, Infiltration, I kilde og I fane (mm/år) Koncentration i indvinding, C indv Koncentration i indvinding, C indv 4 1,4 2 1,2 1,8,8,6,6,4,4, Bredde af kildeområde, L y (m) (f) GKK Koncentration i indvinding / Flux 4 1,2 2 1,8,8,6,6,4,4, Infiltration, I kilde og I fane (mm/år) (h) GKK Koncentration / Flux GKK Koncentration i indvinding / Flux (a),5,4,3,1,8,6,4, Grundvandshastighed, u (m/år) Koncentration GKK Flux Koncentration i indvinding, C indv (b) 2,1,8,8,6,6,4,4,2, Grundvandshastighed, u (m/år) Koncentration i indvinding GKK Flux

11 Koncentration i kontrolpunkt, C MODEL 5: BETYDNING AF NEDBRYDNINGSRATE,5 Kildekoncentration på 1 µg/l (dichlorprop) Nedbrydningsrate varieret. Anaerobe rater fra fra Miljøstyrelsen (218): Anbefalet rate (minimumsrate) Middel rate Maksimumsrate,4,3,1,2,3,4,5 Nedbrydningsrate, k (d -1 ) Koncentration Anbefalet rate (Minimumsrate) GKK Maksimumsrate Middelrate Nedbrydningsrate Anbefalet værdi Min; middel; max Aerob nedbrydningsrate (dichlorprop): Anaerob nedbrydningsrate (dichlorprop) Dannelse af 4-CPP,2 d -1,17 d -1 ;,4 d -1 ;,58 d -1,5 d -1,5 d -1 ;,2 d -1 ;,35 d -1 Nedbrydningsrater for dichlorprop (Miljøstyrelsen (218), Miljøprojekt nr. 213))

12 Koncentration i kontrolpunkt, C Koncentration i kontrolpunkt, C Koncentration i kontrolpunkt, C Kildekoncentration Koncentration i kontrolpunkt, C MODEL 1 MED NEDBRYDNING UNDER VERTIKAL TRANSPORT BREAK-EVEN BEREGNINGER (a) 5,5 Kontrolpunkt,4,35,3,25,2,15,1, Kildekoncentration, C GKK Koncentration / Flux Koncentration i invinding C indv (b) Indvinding 4 1,4 2 1,2 1,8,8,6,6,4,4, Kildekoncentration, C GKK Koncentration i indvinding / Flux Koncentration i kontrolpunktet overstiger GKK for kildekoncentrationer over 8 µg/l Koncentration i standardindvinding overstiger GKK for kildekoncentrationer over 38 µg/l Standardlokaliteten med kildekoncentration på 1 µg/l udgør som udgangspunkt en risiko i kontrolpunktet, men vil ikke gøre det hvis f.eks.: Længden er mindre end 4 m Infiltrationen er mindre end 22 mm/år Afstanden til grundvandet (dæklaget) er over 6,5 m Dæklag Infiltration Længde (c) (e) (g),3 5 5,5 5,5,4,35,3 5 5,5,7,6,5,4,3,2, Længde af kildeområde, L x (m) GKK Koncentration / Flux,4,35,3,25,2,15,1, Infiltration, I kilde og I fane (mm/år) Koncentration GKK Flux,8,7,6,5,4,3,2, Afstand til grundvandet, Z v (m) GKK Koncentration / Flux Koncentration i indvinding, C indv Koncentration i indvinding, C indv Koncentration i indvinding, C indv (d) (f) (h) 6 1,6 4 1,4 2 1,2 1,8,8,6,6,4,4, Længde af kildeområde, L x (m) GKK Koncentration i indvinding / Flux,2,15 5,1,5, Infiltration, I kilde og I fane (mm/år) GKK Koncentration i indvinding / FLux,8,8,7,7,6,6,5,5,4,4,3,3,2,2,1, Afstand til grundvandet, Z v (m) Koncentration i indvinding / Flux

13 BREAK-EVEN KILDEKONCENTRATIONER, OPSUMMERING Break-even kildekoncentrationer for standardlokalitet. Kildeareal på 25 m 2, infiltration på 25 mm/år, grundvandshastighed på 4 m/år Uden nedbrydning Kildekoncentrationer under 3,2 µg/l giver ikke en risiko i kontrolpunkt 1 m nedstrøms Ingen nedbrydning Nedbrydning, vertikal Nedbrydning, vertikal og horisontal Break-even kildekoncentration Med nedbrydning (k =,5 d -1 ). Lokaliteten udgør ikke en risiko, hvis kildekoncentrationen er under: Model 1: 8-12 µg/l Model 2: 3,3-5 µg/l Model 3: 5-7 µg/l Model 5 dichlorprop 3,2 µg/l - 5. µg/l * Model 1 dichlorprop 3,2 µg/l 8 µg/l 12 µg/l Model 2 dichlorprop 3,2 µg/l 3,3 µg/l 5,2 µg/l Model 3 dichlorprop 3,2 µg/l 4,8 µg/l 7.4 µg/l Model 3 p,p -DDE 7,8 µg/l Ikke nedbrydelig Ikke nedbrydelig * Kun horisontal nedbrydning inkluderet Sum af pesticider: Break-even kildekoncentration på 15 µg/l

14 AFPRØVNING AF GRUNDRISK FOR 3 CASE- LOKALITETER HVORDAN STEMMER BEREGNINGER OVERENS MED FAKTISKE FUND? HVAD ER DE MEST BETYDENDE PARAMETRE?

15 CASELOKALITETER - VALG AF MODEL Trommeslagervej 22, St. Heddinge Pilkestræde 1-3, Visborg, Hadsund Dichlorprop 4-CPP Model 2: Opsprækket vandmættet ler Risagervej 1, Aike, Bramming Chloridazon Desphenyl-chloridazon Hydroxyatrazin Lenacil Model 5: Forureningskilde lige over grundvandet Bentazon BAM Desphenylchloridazon Model 5: Forureningskilde lige over grundvandet Model 1: Homogen vandmættet ler Model 2: Opsprækket vandmættet ler

16 TROMMESLAGERVEJ Maskinstation Morænelersdæklag og kalkmagasin Indvinding ændret over tid Indledende undersøgelse (25): Dichlorprop: Op til 8,4 µg/l 4-CPP: Op til 11 µg/l Videregående undersøgelser ( ) Dichlorprop: Op til 41 µg/l 4-CPP: Op til 36 µg/l Befæstet vaskeplads med sandfang Figurer fra: Region Sjælland (215) videregående undersøgelse, Trommeslagervej Store Heddinge, Orbicon, 12. maj 215

17 FASTSÆTTELSE AF MODELPARAMETRE Parameterfastsættelse Bedste estimat (indledende og videregående) samt spænd (videregående) Kildeareal (længde og bredde af kildeområde) Afgrænset ud fra koncentrationer større end eller lig med 1 µg/l for Trommeslagervej, 1 µg/l for øvrige lokaliteter Hvis dette ikke er muligt grundet begrænset data: formodet anvendelsesareal/spildareal Kildekoncentration L x L y Miljøstyrelsen (216) Indledende undersøgelse: Max-koncentrationer anvendt Videregående undersøgelser: Gennemsnitskoncentration baseret på koncentrationer i det afgrænsede kildeområde Hydraulisk konduktivitet, K (grundvandsmagasin) Indledende undersøgelse: Typisk standardværdier for K Videregående undersøgelser: K værdier fra pumpetests, slugtests mv.

18 GRUNDRISK BEREGNING

19 RESULTAT AF RISIKOVURDERING KONCENTRATIONER 1 M NEDSTRØMS Model 2: Opsprækket vandmættet ler Indledende datasæt Videregående datasæt C C C Tidligere indvinding C Nuværende indvinding C Uden nedbrydning Dichlorprop 8,4 6,2 4-CPP 11 8,2 Med nedbrydning (anaerobe rater) Dichlorprop 8,4 3,6 4-CPP 11 4,1 Forureningsflux (uden nedbrydning): Dichlorprop:,6 g/år 4-CPP:,8 g/år Uden nedbrydning Dichlorprop 26,8 3,7 4-CPP Med nedbrydning (anaerobe rater) Dichlorprop 26,7 2,8 4-CPP 136 3,5 12 Forureningsflux (uden nedbrydning): Dichlorprop: 2 g/år 4-CPP: 1 g/år Lokaliteten udgør en risiko baseret på begge datasæt Nedbrydning (anaerobe rater) vil ikke kunne reducere koncentrationerne tilstrækkeligt Væsentlig forskel på forureningsfluxens størrelse

20 SAMMENLIGNING AF MÅLTE OG BEREGNEDE KONCENTRATIONER I INDVINDINGSBORING (DGU ) Koncentration i indvindingsboring, C indv, beregnes som fluxen, J, divideret med indvindingsraten, Q: C indv = J Q God overenstemmelse med beregning ud fra videregående data Koncentrationer underestimeres med indledende data

21 Koncentration i kontrolpunkt Procentvis ændring i koncentration Koncentration i kontrolpunkt RESULTAT AF FØLSOMHEDSANALYSE: KONCENTRATION I KONTROLPUNKT Model 5 uden nedbrydning Model 2 inkl. anaerob nedbrydning Mest betydende parametre: 6 4 Grundvandshastigheden (hydraulisk konduktivitet, porøsitet) Kildekoncentration Længde af kilde Infiltrationsrate Nedbrydning (stofspecifik) 2 Trommeslagervej Dichlorprop Minimumsværdi Basis Maksimumsværdi 1,9,8,7,6,5,4,3 Risagervej BAM 2% 15% 1% 5% % -5% -1% -15% Model 5 uden nedbrydning Model 2 inkl. anaerob nedbrydning Minimumsværdi Basis Maksimumsværdi Pilkestræde Chloridazon Minimumsværdi Maksimumsværdi u: grundvandshastighed

22 Forureningsflux (kg/år) Koncentration i indvidning Procentvis ændring i forureningsflux Forureningsflux (kg/år) Koncentration i indvinding RESULTAT AF FØLSOMHEDSANALYSE KONCENTRATION I INDVINDING/FLUX,35,3,25,2 Model 5 uden nedbrydning Model 2 inkl. anaerob nedbrydning,35,3,25,2 Mest betydende parametre:,15,1,15,1 Kildekoncentration,5,5 Areal af kilde (længde og bredde) Infiltrationsrate Nedbrydning (stofspecifik) Trommeslagervej Dichlorprop Minimumsværdi Basis Maksimumsværdi,12,1,8,6,4 Risagervej BAM,12,1,8,6,4 1% 5% % -5% Model 5 uden nedbrydning Model 2 inkl. anaerob nedbrydning,2,2-1% -15% Minimumsværdi Basis Maksimumsværdi Pilkestræde Chloridazon

23 KONKLUSIONER OG ANBEFALINGER

24 KONKLUSIONER OG ANBEFALINGER (I) GrundRisk er anvendelig til risikovurdering pesticid-punktkilder Ved sammenligning med målte koncentrationer i indvinding sås typisk god overensstemmelse eller tendens til overestimering MEN der er væsentlige usikkerheder forbundet med denne sammenligning: Variable indvindingsmønstre Relevante GrundRisk modeller for pesticider: Model 1: Homogen vandmættet ler Model 2: Opsprækket vandmættet ler Model 5: Forureningskilde beliggende lige over grundvandet Model 3 og 4: Typisk ikke relevante for pesticider, da de er tiltænkt flygtige stoffer, der kan spredes i gasfasen i umættet zone. Andre kilder i oplandet Komplekse hydrogeologiske forhold Model 1 Model 2 Model 3 Model 4 Model 5 Valg af model Model 5 vælges i følgende situationer: Nedbrydning inkluderes ikke under den vertikale transport (i så fald vil Model 1 og 2 give samme resultat som Model 5). Usikkerhed på dæklaget, hydraulisk kontakt mellem magasiner

25 KONKLUSIONER OG ANBEFALINGER (II) Mest betydende parametre for risikovurderingen: Koncentrationen i kontrolpunktet er mest følsom overfor: Grundvandshastigheden (hydraulisk konduktivitet, porøsitet, gradient) Kildekoncentration Kildens længde Infiltrationsrate Flux og koncentration i indvindingsboring er mest følsom overfor: Kildekoncentration Kildens areal (længde og bredde) Infiltrationsrate Forureningsundersøgelser bør have fokus på disse parametre Nedbrydning kan også have stor betydning for risikovurderingen: Mindre betydning i opsprækket moræneler. Muligt at simulere dannelse af nedbrydningsprodukter for et antal pesticider Pesticid/ moderstof Dichlobenil Nedbrydningsprodukt ved sekventiel nedbrydning i GrundRIsk BAM Bemærkning Chloridazon Desphenyl-chloridazon Methyl-desphenyl-chloridazon er også et muligt nedbrydningsprodukt, men modelleres ikke i GrundRisk Glyphosat AMPA Dichlorprop 4-CPP Kræver anaerobe forhold Atrazin Deethylatrazin Hydroxyatrazin og desisopropylatrazin er andre mulige nedbrydningsprodukter, som ikke modelleres i GrundRisk Miljøstyrelsen (218). Nedbrydningsrater til brug i GrundRisk Risikovurdering. Litteraturstudie. Miljøprojekt nr. 213.

26 TAK FOR OPMÆRKSOMHEDEN