Undersøgelse af passiv ventilation

Transkript

1 Ringe Tjære- og Asfaltfabrik, Villavej 15, 5750 Ringe Undersøgelse af passiv ventilation Marts 2007

2 Rekvirent Region Syddanmark Jordforureningsafdelingen Damhaven Vejle Telefon Hans Skou Rådgiver Orbicon A/S Klostermarken Viborg Telefon Sag Projektleder Claus Westergaard Kvalitetssikring Lars Larsen Revisionsnr. 3 Godkendt af Tove Nyegaard Udgivet Marts 2007 Region Syddanmark Ringe Tjære- og Asfaltfabrik Villavej 15, 5750 Ringe Undersøgelse af passiv ventilation

3 INDHOLDSFORTEGNELSE 1 Indledning og baggrund Formål Passiv ventilation Undersøgelsernes omfang Udførte undersøgelser Undersøgelsens resultater Trinvis prøvepumpning Pumpetest i boring K Sammenhæng mellem atmosfæretryk og trykdifferens Beregnet luftskifte i testperioden Vurdering af potentialet for naturlig nedbrydning Vurdering af potentialet for stripning til atmosfæren Vurdering af nedsivning af opløst forurening Anbefalinger Referencer...22 Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

4 BILAGSOVERSIGT Bilag 1 Bilag 2 Bilag 3 Bilag 4 Bilag 5 Situationsplan. Boreprofiler. Analyserapporter poreluft. Beregning af udeluftkoncentration. Beregning af nedsivning af opløst forurening. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

5 1 Indledning og baggrund Tidligere aktiviteter ( ) på Ringe Tjære og Asfaltfabrik, Villavej i Ringe har ført til omfattende forurening med tjære, som bl.a. har givet anledning til en forureningsfane i grundvandsmagasinet med høje koncentrationer af tjærekomponenter. Forureningen vurderes at kunne udgøre en trussel mod indvindingen ved Ringe Vandværk. Med henblik på nærmere at belyse risikoen overfor områdets grundvandsressource og vandindvindingen ved Ringe Vandværk samt at tilvejebringe manglende viden i relation til en vurdering af afværgemuligheder, har Fyns Amt iværksat en række delprojekter. Der drejer sig om følgende 6 delprojekter: Supplerende undersøgelse af grundvandsforurening i kildeområde og forureningsfane. Opstilling af geologisk model. Undersøgelse af passiv ventilation. Opstilling af grundvands- og stoftransportmodel. Undersøgelse af naturlig og stimuleret nedbrydning ved laboratorieforsøg. Specialanalyser til vurdering af naturlig nedbrydning (isotopfraktionering og specifikke nedbrydningsprodukter). De enkelte delprojekter afrapporteres selvstændigt og indgår som bilag i en samlet hovedrapport. I hovedrapporten vil resultater fra de enkelte delprojekter blive indarbejdet og vurderet i sammenhæng med resultater fra tidligere undersøgelser. I hovedrapporten gives desuden en samlet oversigt over forureningen. Nærværende delrapport beskriver de undersøgelser, der er gennemført med henblik på at undersøge, om tilførsel af atmosfærisk luft til den umættede zone i kildeområdet ved passiv ventilation kan stimulere den naturlige nedbrydning af forurening i den umættede zone. Rapporten vil kun i beskedent omfang indeholde vurderinger. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

6 2 Formål Formålet med de gennemførte undersøgelser har dels været at undersøge hvad variationer i atmosfæretrykket betyder for luftskiftet og ilttilførslen til den umættede zone ved kildeområdet og dels at undersøge koncentrationen af forureningskomponenter i poreluften. Resultatet af undersøgelsen skal indgå i en vurdering af, om passiv ventilation af umættet zone i kildeområdet og hermed stimulering af den naturlige nedbrydning i umættet zone kan være en relevant teknologi til afskæring eller reduktion af nedsivning af forurening til grundvandet under kildeområdet. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

7 3 Passiv ventilation Ved passiv ventilation udnyttes de naturligt forekommende trykgradienter mellem atmosfæren og den umættede zone i jorden til at ventilere den umættede zone. Disse trykgradienter er resultatet af en dæmpning og forsinkelse af trykforplantningen mellem atmosfæren og den umættede zone. Størrelsen af denne trykforskel afhænger bl.a. af den overliggende jords tykkelse og effektive permeabilitet samt af den hastighed, hvormed atmosfæretrykket ændrer sig. På grund af denne dæmpning og forsinkelse vil der stort set altid være en trykgradient af varierende størrelse, henholdsvis opad- eller nedadrettet, afhængig af trykændringernes karakter. Ved en nedadrettet trykgradient transporteres der iltrig luft fra atmosfæren ned i den umættede zone. Ved en opadrettet trykgradient vil foregå en transport af poreluft fra den umættede zone til atmosfæren. Poreluften kan indeholde eventuelle flygtige forureningskomponenter samt CO 2 dannet ved biologisk nedbrydning af kulbrinter. Ved de gennemførte undersøgelser er effekten af passiv ventilation i den umættede zone, samt omfanget af naturlig nedbrydning ved kildeområdet på Villavej 15, Ringe undersøgt. Dette er sket ved at tillade iltrig atmosfærisk luft at trænge ned i den umættede zone i randen af kildeområdet og lade poreluften trænge ud af den umættede zone i selve kildeområdet. Tilførslen at atmosfærisk luft og bortledningen af poreluft er ved undersøgelsen sket via eksisterende undersøgelsesboringer, der er filtersat i den umættede zone. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

8 4 Undersøgelsernes omfang 4.1 Udførte undersøgelser Inden undersøgelsen blev det vurderet, hvilke af de eksisterende undersøgelsesboringer i og ved kildeområdet, som ville kunne anvendes ved testen dvs. boringer, der er filtersat i sand-/gruslag i umættet zone. En situationsplan er vedlagt i bilag 1. Med henblik på at sikre ligevægt af koncentrationer af forureningskomponenter i poreluften inden undersøgelsen blev der ca. 3 uger før gennemførelsen af de første undersøgelser monteret tætsluttende propper i de boringer, der er filtersat i den umættede zone, i og ved kildeområdet. Indledningsvis blev der den 11. januar 2006 gennemført en kortvarig trinvis prøvepumpning på boring K1-2 (DGU ), K4 (DGU ), K8-1 (DGU ) og K9-1 (DGU ) med henblik på at fastlægge sammenhængen mellem trykdifferens og luftflow i boringerne. Boringerne er filtersat i sandlag i umættet zone i kildeområdet. Efterfølgende er der den 28. november 2006 udført kortvarige trinvise prøvepumpninger på boring DGU , kildeboring (DGU ), K2 (DGU ), K5 (DGU ) og K6 (DGU ). Endelig er der den 29. november 2006 udført en pumpning på boring K4, samtidig med at trykresponsen blev observeret i boring DGU A, , 155,795, , K1-2, K2, K5, K6, K8-1 og K9-1. Formålet var at undersøge magasinudbredelsen i umættet zone. Dataloggeren i boring faldt under pumpeforsøget ned i bunden af boringen. Da det ikke lykkedes at fiske loggeren, indgår data fra A ikke i undersøgelsen. Boreprofiler for alle boringer, der indgår i testen, er vedlagt i bilag 2. Boringernes placering fremgår figur 1, hvor også sand-/gruslagstykkelsen i den umættede zone umiddelbart over grundvandsspejlet er vist. Boringernes filtersætning i umættet zone fremgår af nedenstående tabel 1. Boring Filtersætning m u. t. Umættet sand-/gruslag m u. t. K1-2 15,9 19,9 16,3 18,0 (DS/DG) K4 14,5 18,5 14,1 18,4 (DS, mel.-groft) K8-1 16,0 22,0 16,1 16,4 (DS, mel.-groft) K9-1 15,4 18,4 15,1 17,4 (DS, mel.-groft) K2 14,0 19,0 13,4 17,3 (DS/DG) K5 15,0 19,0 14,7 17,9 (DS/DG) K6 15,0 20,0 10,2 17,9 (DS, fint) ,3 17,3 15,1 17,2 (DS, fint) ,5 19,5 14,5 18,1 (DS, gruset) ,7 24,5 16,6 18,1 (DS, mel.-groft) ,1 22,0 13,4 18,0 (DS, fin-mel.) A 16,1 22,1 9,2 18,9 (DS/DG) Tabel 1: Boringer anvendt til passiv ventilationstest. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

9 Figur 1: Skønnet lagtykkelse af sand-/gruslag umiddelbart over grundvandsspejlet ved kildeområdet. Pumpetestene blev udført ved at montere en ventilator på toppen af filterrøret på den enkelte boring. Herefter blev der udført sammenhængende målinger af tryk og luftstrømning fra boringen ved forskellige strømningshastigheder. Ved slutningen af prøvepumpningen på boring K1-2, K4, K8-1 og K9-1 blev der udtaget poreluftprøver på kul- og XADII-rør med henblik på analyse for indhold af forureningskomponenter. I felten måltes PID, ilt, kuldioxid og methan i poreluften. Gennem en periode på 68 døgn fra den 11. januar til den 21. marts 2006 er effekten af passiv ventilation undersøgt i boringerne K4, K8-1 og K9-1. I hver boring blev der installeret en Barodiver/tryktransducer samtidig med, at boringerne blev lukket med tætsluttende ekspanderende toppropper. Desuden blev atmosfæretrykket opsamlet løbende. Data blev logget med 15 minutters interval. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

10 Ud fra de opsamlede data er sammenhængen mellem atmosfæretrykket og trykdifferensen i boring K8-1 og K9-1 fastlagt. Data er ikke blevet opsamlet fra boring K4 som følge af en fejl på dataloggeren. Med henblik på at vurdere hvor stor en mængde forureningskomponenter, der fjernes fra umættet zone i kildeområdet ved passiv ventilation, er der den 21. marts 2006 installeret envejs ventiler af typen In-line på boringer, som er filtersat i umættet zone i og ved randen af kildeområdet. I boring 9912A (DGU ), K1-2 (DGU ), K2 (DGU ) og K5 (DGU ) ved randen af kildeområdet er ventilerne vendt således, at der kun kan suges luft ind i boringerne, mens ventilerne i boring K4 (DGU ), K8-1 (DGU ) og K9-1 (DGU ) i kildeområdet er vendt således, at kun udstrømmende poreluft kan passere. 5 gange i perioden fra den 22. marts 2006 til den 18. september 2006 er der opsamlet poreluft fra boring K4, K8-1 og K9-1 med henblik på analyse for indhold af flygtige forureningskomponenter. Det var tilstræbt at foretage opsamlingen af poreluft under en lavtrykspassage med udstrømmende poreluft. I forbindelse med opsamlingen af poreluft blev der foretaget feltmåling af PID, ilt, kuldioxid og methan. Analysen af poreluft har omfattet følgende parametre: MAH erne benzen, toluen, ethylbenzen, xylener, C9- og C10 aromater samt TVOC. De mest flygtige PAH er: Naphthalen, acenapthylen, acenaphten, flouren og phenanthen. NSO-forbindelserne: Quinolin, thiophen,benzothiophen, benzofuran, dibenzofuran, methylfuran og methylnaphthalener. Analysearbejdet er forestået af Eurofins. Analyserapporter er vedlagt i bilag 3. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

11 5 Undersøgelsens resultater 5.1 Trinvis prøvepumpning Ved den trinvise prøvepumpning på boring K1-2 (DGU ), K4 (DGU ), K8-1 (DGU ), K9-1 (DGU ), DGU , DGU , K2(DGU ), K5 (DGU ) og K6 (DGU ) er sammenhængen mellem trykdifferens og luftflow i boringerne bestemt. På nedenstående figur 2 ses diagrammer med den målte sammenhæng mellem tryk og luftstrømningen i de enkelte boringer Pumpetest boring K1-2 Y = * X r² = Pumpetest boring K4 Y = * X r² = Flow m³/h 12 8 Flow m³/h Tryk hpa Tryk hpa Pumpetest boring K8-1 Y = -3.5x10-5 * X r² = Pumpetest boring K9-1 Y = * X r² = Flow m³/h Flow m³/h Tryk hpa Tryk hpa Pumpetest boring Y = * X r² = Pumpetest boring Y = * X r² = Flow m³/h 20 Flow m³/h Tryk hpa Tryk hpa Figur 2: Sammenhæng mellem tryk og flow i boring K1-2, K4, K8-1 og K9-1, , , K2, K5 og K6. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

12 60 Pumpetest boring K2 60 Pumpetest boring K5 Y = * X r² = Y = * X r² = Flow m³/h 20 Flow m³/h Tryk hpa Tryk hpa Pumpetest boring K6 Y = * X r² = Flow m³/h Tryk hpa Figur 2- fortsat: Sammenhæng mellem tryk og flow i boring K1-2, K4, K8-1, K9-1, , , K2, K5 og K6. De fundne sammenhænge er opsummeret i tabel 2. Boring Flow pr. hpa K1-2 0,016 m³/h K4 2,26 m³/h K x10-5 m³/h K9-1 0,46 m³/h ,206 m³/h ,187 m³/h K2 1,798 m³/h K5 0,753 m³/h K6 1,979 m³/h Tabel 2: Flow genereret af 1 hpa undertryk. Som der fremgår af diagrammerne i figur 2 og tabel 2 medfører et trykfald i boringerne K1-2 og K8-1 kun et meget ringe luftflow. Af boreprofilet for boring K8-1 ses, at sandlaget i umættet zone kun har en mægtighed på 0,3 m, hvilket kan forklare det ringe luftflow. Det største luftflow registreres i boring K4, K2 og K6. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

13 5.2 Pumpetest i boring K4 Ved pumpning på boring K4 ses, jf. figur 3, ses respons i alle boringer, hvor trykfaldet blev registeret. Størst trykfald ses i boringerne K6, A og , mens det mindste trykfald ses i boring K1-2 og K hpa hpa -5 hpa 160 Vakuum -10 hpa -15 hpa -20 hpa -25 hpa -30 hpa -35 hpa K4 (pumpeboring) A K1-2 K2 K5 K6 K8-1 K9-1 Luftflow 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 Tid Flow - m³/time Figur 3: Vakuum i boringerne K4, A, , 155,795, K1-2, K2, K5, K6, K8-1 og K9-1 ved pumpning i boring K4. Kurverne der repræsenterer boring K1-2 og K8-1 er stort set vandrette under den sidste del af pumpetesten. Dette vurderes at være et udtryk for lækage gennem jorden til overfladen. Det tilsyneladende vandrette forløb af kurverne for boring K1-2 og K2 skyldes en mindre følsomhed på de anvendte tryktransducere. 5.3 Sammenhæng mellem atmosfæretryk og trykdifferens På figur 4 og 5 på næste side er lufttrykkets variation i boring K8-1 og K9-1 vist sammen med variationen af atmosfæretrykket og differenstrykket gennem perioden 11. januar 2006 til 21. marts De registrerede lufttryk i atmosfæren og i boringerne er relative lufttryk, idet de anvendte tryktransducere ikke var kalibreret i forhold til det absolutte atmosfæretryk. Differenstrykket er beregnet som forskellen mellem lufttrykket i Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

14 boringen og lufttrykket i atmosfæren. Ved positivt differenstryk sker der ud strømning fra boringen til atmosfæren Relativt lufttryk hpa Differenstryk hpa Jan Relativt lufttryk Lufttryk i boring Differenstryk 14-Jan 21-Jan 28-Jan 4-Feb 11-Feb 18-Feb 25-Feb 4-Mar 11-Mar 18-Mar 25-Mar Figur 4: Loggede data for det relative atmosfæretryk, relativt lufttryk i K8-1 samt differenstrykket. Ved positivt differenstryk (grønt) er der udstrømning til atmosfæren Relativt lufttryk hpa Differenstryk hpa Jan Relativt lufttryk Lufttryk i boring Differenstryk 14-Jan 21-Jan 28-Jan 4-Feb 11-Feb 18-Feb 25-Feb 4-Mar 11-Mar 18-Mar 25-Mar Figur 5: Loggede data for det relative atmosfæretryk, relativt lufttrykt i K9-1 samt differenstrykket. Ved positivt differenstryk (grønt) er der udstrømning til atmosfæren. Som det fremgår af figur 4 og 5, skabes der i forbindelse med ændringer i atmosfæretrykket en trykgradient mellem atmosfæres tryk og trykket i boringen. Ved lavtrykspassager genereres en luftstrømning op mod terræn Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

15 5.4 Beregnet luftskifte i testperioden Ud fra pumpetesten og de loggede trykdata kan den teoretiske udstrømmende luftmængde i perioden beregnes. Den beregnede udstrømmende luftmængde i testperioden for de 2 undersøgte boringer er 0,2 m³ for boring K8-1 og m³ for boring K9-1 svarende til henholdsvis ca. 120 ml/h og ca. 1,4 m³/h i gennemsnit over hele perioden. Luftudskiftningen i boring K8-1 er således ubetydelig. Hvis det antages, at testperioden er repræsentativ for et år, vil den årlige luftmængde fra boring K9-1 svare til ca m³/år. Figur 6 viser trykændringer i atmosfæren og den beregnede akkumulerede luftmængde i perioden for boring K Flow Summeret flow Flow m 3 /h Summeret flow m Jan 14-Jan 21-Jan 28-Jan 4-Feb 11-Feb 18-Feb 25-Feb 4-Mar 11-Mar 18-Mar 25-Mar Figur 6: Trykændringer i atmosfæren og beregnet akkumuleret luftflow i boring K9-1. Hvis det antages, at differenstrykket i boring K4 følger det observerede differenstryk i boring K9-1, og når der anvendes et flow på 2,26 m³/h ved 1 hpa differenstryk, jf. tabel 2, vil den naturlige ventilation i denne boring være ca m³/år. Samlet udgør den udstrømmende luftmængde fra boring K9-1 og K4 således m 3 /år. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

16 Lufttryk hpa Trykfald pr. time - hpa/h Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Figur 7: Lufttryk ved station Årslev og perioder med trykfald > 0,15 hpa/h. En vurdering af om moniteringsperioden 11. januar - 22.marts 2006 er repræsentativ for lavtrykspassager hen over året kan ske ud fra figur 7. På figuren er vist lufttrykket ved den meteorologiske station Årslev tæt på Ringe for perioden 1. januar til 30. september I bunden af figuren er med rødt er angivet perioder med trykfald >0,15 hpa/h. Et trykfald på 0,15 hpa/h er valgt arbitrært som afskæringsniveau for effektiv naturlig ventilation ud fra den tankegang, at der kun opbygges differenstryk ved tilstrækkelig hurtige trykændringer. Det fremgår af figur 7, at der i moniteringsperioden 11. januar 22. marts 2006 er observeret flere og større trykfald end i resten af perioden april - september Effekten pr. tidsenhed i moniteringsperioden januar - marts er ca. 135 % af effekten i hele perioden januar - september. Da det må forventes, at der også i efterårsperioden oktober december indtræffer hyppige og store trykfald, vurderes det registrerede luftskifte i moniteringsperioden at være repræsentativt for hele året. Såfremt det antages, at kildeområdet udgør 30 x 30 m, at sandlaget i umættet zone i kildeområdet har en gennemsnitlig mægtighed på 4 m og at porøsiteten er 30 %, kan porevoluminet i sandlaget beregnes til m 3. Med en årlig udstrømning fra boring K4 og K9-1 på m 3 svarer det til, at poreluften i sandlaget i umættet zone udskiftes ca. 67 gange pr. år eller ca. hvert 5. døgn. 5.5 Vurdering af potentialet for naturlig nedbrydning I perioden 11. januar til 18. september 2006 er poreluften i boringerne K4, K8 og K9 flere gange undersøgt for en lang række parametre henholdsvis ved feltmålinger (PID, metan, kuldioxid og ilt) og ved laboratorieanalyser (MAH er, PAH er og NSO-forbindelser) med henblik på en vurdering af potentialet for naturlig nedbrydning i magasinet ved naturlig ventilation. I nedenstående ta- Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

17 bel 3 er feltmålinger for PID, metan, kuldioxid og ilt sammenstillet med analyseresultater for benzen og TVOC. K9-1 PID Methan CO 2 Ilt Benzen TVOC Atmosfæretryk % % % µg/m 3 µg/m 3 hpa ,1 0 5,7 15,4 3, , udstrømning (efter prøvepumpning) i.m. i.m. i.m. i.m. <0, , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m. <0, , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m. <0, , udstrømning , , indstrømning , i.m. i.m. 1017, udstrømning i.m. 0 1, , udstrømning K , udstrømning (efter prøvepumpning) i.m. i.m. i.m. i.m , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m , udstrømning ,4 20,1 2, , indstrømning ,7 16,3 i.m. i.m. 1017, udstrømning i.m. 0 6,6 16, , udstrømning K ,1 0 3,8 17,4 5, , udstrømning (efter prøvepumpning) i.m. i.m. i.m. i.m. <0, , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m. 0, , udstrømning i.m. i.m. i.m. i.m. 0, , udstrømning ,3 20,1 0, , indstrømning ,8 19,3 i.m. i.m. 1017, udstrømning i.m ,7 <0, , udstrømning i.m.: Ikke målt Tabel 3: PID, methan, kuldioxid, ilt, benzen og TVOC i poreluft i boring K4, K8-1 og K9-1. I tabel 4 på næste side er givet en oversigt over poreluftens indhold af MAH er, PAH er og NSO-forbindelser. Analyserapporter er vedlagt i bilag 3. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

18 Benzen Toluen Ethylbenzen Xylener C 9 - aromater C 10 - aromater TVOC PAH er NSOforbind. Alle enheder i µg/m 3 K ,5 1,1 0,77 10, ,4 0, <0,10 2,2 1,0 5,6 6,6 3, <0,1 < <0,09 2,8 0,61 4,11 3,5 1,4 200 <0,1 <0, <0,10 3,3 0,72 5,3 4,4 <0, <0,1 <0, , ,2 8,7 6,9 2,5 210 <0,1 <0, ,64 0,72 0,14 0,91 3,1 <0, i.a. i.a. K , , <0, ,1 19 4,7 34, <0,2 1, i.a. i.a. K ,4 6,3 3, ,2 0, <0,10 1,6 0,41 2,42 3,2 1,1 160 <0,1 < ,065 1,6 0,32 2,13 1,4 0, <0,1 <0, ,10 2,7 0,71 4,8 7,7 <0, <0,1 <0, , ,2 7,7 7,9 2,8 230 <0,1 <0, <0,10 0,48 0,10 0,45 2,6 <0,50 82 i.a. i.a. i.a.: Ikke analyseret Tabel 4: MAH er, PAH er og NSO-forbindelser i poreluft i boring K4, K8-1 og K9-1. Baggrundsmåling i udeluften viste nedenstående indhold af CO 2, ilt og methan : CO 2 : 0,0 %, ilt: 20,2 %, methan: 0 % : CO 2 : 0,0 %, ilt: 20,2 % : CO 2 : 0,1 %, ilt: 19,4 %, methan: 0 %. Det fremgår af tabel 3, at indholdet af CO 2 er højest ved prøvetagningerne under faldende lufttryk. Tilsvarende er iltindholdet lavest ved de samme prøvetagninger. Under faldende lufttryk er luftstrømmen rettet ud af boringerne, og det vurderes derfor, at disse prøver er mest repræsentative for poreluften i det umættede sandmagasin, hvori der er filtersat. Størst indhold af CO 2 er observeret i poreluften i K8-1. Indholdet af CO 2 og et lavere indhold af ilt end i atmosfæren tages som et udtryk for et aerobt mikrobielt stofskifte i den umættede zone. Til beregning af den mikrobielle aktivitet er der i det følgende anvendt gennemsnitsværdier for indhold af ilt og CO 2 i K4 og K9-1. Størst indhold af CO 2 er observeret i K8-1. Denne boring har imidlertid et meget lavt luftskifte og er derfor udeladt. Det høje CO 2 -indhold i K8-1 tages som udtryk for en lang opholdstid for atmosfæ- Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

19 reluften i magasinet, med en deraf følgende større opbygning af CO 2 -indholdet. Middelindholdet af CO 2 og ilt i boringerne K4 og K9-1 under faldende lufttryk er hhv. 2,08 % og 18,45 %. Atmosfæren indeholder normalt 0,037 % CO 2 og 20,9 % ilt. Der er således dannet 2,04 % CO 2 og forbrugt 2,45 % ilt under luftens ophold i magasinet, svarende til 0,91 mol CO 2 /m 3 og 1,09 mol O 2 /m 3. Da indholdet af ilt er tæt på iltindholdet i atmosfæren, tyder det ikke på, at den mikrobielle aktivitet er begrænset af iltmangel. Sammenhængen mellem CO 2 og ilt ved aerob respiration af n-oktan er 2C 8 H O 2 16 CO H 2 O + energi Dvs. at der forbruges ca. 1,6 mol ilt for hvert mol CO 2 der dannes. Der ses således at der er god sammenhæng mellem de observerede ilt- og CO 2 -indhold i poreluften. Den dannede CO 2 kan dog også stamme fra omsætning af andet organisk materiale. Da der forbruges 12,5 mol ilt til at nedbryde 1 mol kulbrinter, svarer dette til, at der i magasinet nedbrydes ca. 1,09/12,5 mol = 0,087 mol kulbrinter for hver m 3 luft, der passer magasinet ved naturlig ventilation. Hvis det på baggrund af ventilationsforsøget antages, at det årlige luftskifte i boring K4 er m 3 og i K9-1 er m 3, og hvis der anvendes en molvægt for kulbrinter på 114 g/mol svarende til n-oktan, fås at potentialet for nedbrydning af kulbrinter i de to boringer er henholdsvis 595 kg C/år og 119 kg C/år. Alternativt er den naturlige nedbrydning nedenfor estimeret ud fra faldet i indholdet af kulbrinter (TVOC) i den luft, der strømmer ud fra kildeområdet, i forbindelse med ventileringen af den umættede zone. Med baggrund i koncentrationen af tjærestoffer i jorden 18 m u. t. i boring K1 i kildeområdet, hvor der er indikationer på at tjæreforureningen optræder som fri tjærefase (NAPL), er poreluftkoncentrationen i en ligevægtssituation før ventilationsforsøget beregnet til µg C/m 3 på grundlag af vægtandelen, opløseligheden og Henry s konstant for de mest flygtige enkeltstoffer i tjæren (benzen, toluen, ethylbenzen, xylener, naphthalen og 1-methylnaphthalen). For en koncentration i den udstrømmende luft på 150 µg C/m 3 ved slutningen af ventilationsforsøget og et årligt luftskifte på m 3, kan stoffjernelsen beregnes til ca. 80 kg C/år. Watertech har tidligere /5/ estimeret, at der vil kunne fjernes ca. 7 tons kulbrinter pr. år ved nedbrydning. Beregningen er baseret på, at alt tilgængelig ilt, 20 % af luften i umættet zone, anvendes til nedbrydning af forurening. Antagelsen om at alt tilgængelig ilt anvendes til nedbrydning af forureningen vurderes at være en voldsom overestimering. Det gennemførte ventilationsforsøg ved denne undersøgelse har vist, jf. tabel 3, at iltindholdet i umættet zone ikke er en begrænsende faktor for nedbrydningen. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

20 Såfremt der tilføres ilt til den umættede zone i kildeområdet, vurderes det ud fra de gjorte antagelser at være muligt at fjerne en væsentlig mængde forurening, i størrelsesordenen 100 kg/år, fra kildeområdet ved naturlig nedbrydning. 5.6 Vurdering af potentialet for stripning til atmosfæren De løbende prøveudtagninger af poreluft i boring K9-1 viser, jf. tabel 4, at indholdet af TVOC i starten af ventilationsforsøget lå på µg/m³ for herefter at falde til µg/m³ i den sidste halvdel af forsøget. Ved naturlig ventilation af denne boring svarer det til, at der for en årlig udstrømning på m³/år, jf. afsnit 5.4. fjernes ca. 2 g/år kulbrinter ved stripning til atmosfæren. I boring K4 er indholdet af TVOC i poreluften faldet til 82 µg/m³ ved slutningen af ventilationstesten. For en naturlig ventilation af denne boring på ca m³/år, svarer det til, at der fra boring K4 årligt fjernes ca. 5 g kulbrinter ved stripning til atmosfæren. Overordnet vurderet vil der således kun fjernes en meget beskeden mængde forurening, <100 g kulbrinter/år, fra det samlede kildeområde ved stripning til atmosfæren i forbindelse med en ventilering af den umættede zone i kildeområdet. Watertech har tidligere /5/ estimeret, at der vil kunne fjernes ca. 10 g kulbrinter pr. år ved stipning (baseret på et luftskifte på m 3 /år og en koncentration på 100 µg C/m³ i den udstrømmende luft). Ved sammenligning med den mængde kulbrinter, der vurderes at kunne fjernes ved naturlig nedbrydning, er den del der fjernes ved stripning helt uden betydning. En vurdering af hvor meget forureningen i den strippede poreluft vil påvirke udeluften i området kan foretages ved at anvende JAGG til beregning af en resulterende opblandingskoncentration i udeluften /3/. For benzen, der har den mest kritiske grænseværdi af de stoffer, der findes i poreluften, tages udgangspunkt i en poreluftkoncentration på 0,8 µg/m³, idet indholdet af benzen i poreluften i boring K4 og K9-1 i den sidste del af ventilationsforsøget vurderes at være repræsentativ for indholdet af benzen, når den umættede zone ventileres. Ved hjælp af JAGG kan udeluftkoncentrationen beregnes til 8,33 x 10-2 µg/m³ (regneteknisk er anvendt en jordlagstykkelse på 0,0001 m). Dvs. et indhold i udeluften, der er lavere end kvalitetskriteriet på 0,13 µg/m³ /4/. JAGG-beregningen er vedlagt i bilag 4. Tilsvarende gennemføres en beregning for indholdet af total kulbrinter excl. aromater i poreluften. Jf. tabel 4 antages en værdi på 150 µg/m³ at være en repræsentativ værdi for indholdet af total kulbrinter excl. aromater i poreluften i kildeområdet, når den umættede zone ventileres. Ved JAGG-beregningen er anvendt en diffusionskoefficient for n-oktan, idet indholdet af flygtige total kulbrinter i poreluften excl. aromater antages at have en sammensætning svarende til aromatfri mineralsk terpentin, C 7 - C 12. Koncentrationen i udeluften kan beregnes til 97 µg/m³, hvilket er lavere end kvalitetskriteriet på 600 µg/m³ (aromatfri mineralsk terpentin, C 7 - C 12, /4/). JAGG-beregningen er vedlagt i bilag 4. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

21 5.7 Vurdering af nedsivning af opløst forurening Baseret på et kildeområde på 30x30 m samt en årlig infiltration på 125 mm, kan nedsivningen gennem kildeområdet beregnes til 112,5 m 3 /år. Med udgangspunkt i indholdet af tjærestoffer henholdsvis i mættet zone 18 m u. t. i boring K1 og i umættet zone i kildeområdet kan nedsivningen gennem kildeområdet beregnes til ca. 1 kg tjærestoffer pr. år, jf. bilag 5. Nedsivningen af tjærestoffer i kildeområdet er således beskeden i forhold til mængden af tjærestoffer, der kan nedbrydes naturligt ved passiv ventilering af den umættede zone i kildeområdet. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

22 6 Anbefalinger Den gennemførte undersøgelse af effekten af passiv ventilation af den umættede zone i kildeområdet har vist, at konceptet med at lede iltrig atmosfærisk luft ned i den umættede zone i randen af kildeområdet og lade luften trænge ud af den umættede zone i selve kildeområdet har stor betydning for fjernelse af forurening fra kildeområdet. Den alt dominerende faktor er den stoffjernelse, der sker ved naturlig nedbrydning grundet tilledning af iltrig atmosfærisk luft. Den mængde stof der fjernes ved stripning er meget beskeden i sammenligning hermed. I perioder med lav grundvandsstand i det primære magasin vil tjæren, der normalt befinder sig i den øverste del af den mættede zone, blive tilgængelig for luftens ilt med nedbrydning af tjæren til følge. I sådanne situationer vil den naturlige ventilation også have en reducerende effekt på mængden af tjærestoffer i toppen af grundvandszonen og dermed på udvaskningen af tjærestoffer. Det anbefales, at passiv ventilation udnyttes som afværgeteknologi med henblik på at reducere mængden af forurening i kildeområdet og at reducere nedsivningen af forurening til grundvandet under kildeområdet. For at opnå en god effekt af den passive ventilation skal boringerne ved randen og i selve kildeområdet være placeret optimalt, dels for at sikre at forureningen kommer i kontakt med iltrig luft, dvs. at der sker tilførsel af iltrig luft overalt i kildeområdet, og dels for at sikre at luften har mulighed for at blive ledt tilbage til atmosfæren centralt i kildeområdet. For at sikre en optimal effekt og stoffjernelse i kildeområdet, foreslås de boringer der er blevet anvendt ved undersøgelsen suppleret med nye ventilationsboringer. Ved randen foreslås udført tre nye ventilationsboringer filtersat i umættet zone henholdsvis sydvest, øst og nordøst for kildeområdet. I selve kildeområdet foreslås udført 2-3 nye ventilationsboringer. Her viste ventilationsforsøget, at der kun sker et meget beskedent luftskifte via boring K1-2 og K8-1. Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

23 7 Referencer /1/ Miljøstyrelsen. Passiv ventilation til fjernelse af PCE fra den umættede zone. Miljøprojekt nr. 806, /2/ Miljøstyrelsen. B-værdivejledningen. Oversigt over B-værdier. Vejledning fra Miljøstyrelsen Nr /3/ Miljøstyrelsen. Vejledning nr. 6 og 7, Oprydning på forurenede lokaliteter. Hovedbind og appendikser /4/ Miljøstyrelsen: Liste over kvalitetskriterier i relation til forurenet jord. Opdateret december /5/ Watertech. Fyns Amt. Ringe Tjære- og Asfaltfabrik. Grundvandsmodel, prøvepumpning, m.m. Endelig rapport. Oktober Region Syddanmark, RTA, Ringe. Undersøgelse af passiv ventilation Marts /22

24 Bilag 1

25 A ar K K6 K Kildeboring K F5 15 K9 K5 K2 K7 14A K Villavej Signaturforklaring Titel Fyns Amt Ringe tjære- og Asfaltfabrik, Ringe Boringer hvor der sker indstrømning af luft Boringer hvor der sker udstrømning af luft F Projekt 9 Passiv ventilation Sagsnr. Målforhold Kotesystem : 500 Udarbejdet Kontrol Dato Bilag JON Forurenet Jord og Grundvand Klostermarken Viborg Telefon Telefax vib@orbicon.dk

26 Bilag 2

27 ...\TEGNING\boresignatur.dgn :50:16

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62 Bilag 3

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74 Bilag 4

75 Forurening stof Benzen Baggrundskonc. C 0 0 mg/m 3 Diffusionskoefficient i luft D L 9,30E-06 m 2 /s Poreluftkoncentration C L 8,00E-04 mg/m 3

76 Jordparametre Stof: Benzen Hvis koncentrationen er målt umiddelbart under gulv, skal der ikke angives jordlag. Lagtykkelse angiver hvert enkelt lags tykkelse. Det øverste lags tykkelse er formodentlig mindre ved indeklimaberegning end ved udeluftberegning, pga. udgravning til fundament. Jordlagene indtastes "oppefra og ned" i tabellen. Rækkefølgen er uvæsentlig, da det er den samlede effekt af lagene der regnes med. Lagtykkelse d ρ f oc V L V V V J Materialekonst. m kg/l kg/l 0,0001 2,65 1,4575 0,001 0,3 0,15 0,55 0, ######### 1 ######### 1 ######### 1 ######### Sum lagtykkelse: 0,0001 m

77 Beregning: Udeluft Poreluftskoncentration C L 0,0008 mg/m 3 Forurenings udbredelse, i vindretningen: Udeluftskoncentration Cu 8,3343E-05 mg/m3 længde l 100 m Kriterie, Benzen 0, mg/m 3 opblandingshøjde h 8 m Vindhastighed v 1 m/s Koncentration, mg/m3 1 0,1 0,01 0,001 0,0001 0,00001 Diffusion til udeluft Poreluftskoncentration Udeluftskoncentration Kriterie, Benzen

78 Forurening stof n-oktan Baggrundskonc. C 0 0 mg/m 3 Diffusionskoefficient i luft D L 5,80E-06 m 2 /s Poreluftkoncentration C L 1,50E-01 mg/m 3

79 Jordparametre Stof: n-oktan Hvis koncentrationen er målt umiddelbart under gulv, skal der ikke angives jordlag. Lagtykkelse angiver hvert enkelt lags tykkelse. Det øverste lags tykkelse er formodentlig mindre ved indeklimaberegning end ved udeluftberegning, pga. udgravning til fundament. Jordlagene indtastes "oppefra og ned" i tabellen. Rækkefølgen er uvæsentlig, da det er den samlede effekt af lagene der regnes med. Lagtykkelse d ρ f oc V L V V V J Materialekonst. m kg/l kg/l 0,0001 2,65 1,4575 0,001 0,3 0,15 0,55 0, ######### 1 ######### 1 ######### 1 ######### Sum lagtykkelse: 0,0001 m

80 Beregning: Udeluft Poreluftskoncentration C L 0,15 mg/m 3 Forurenings udbredelse, i vindretningen: Udeluftskoncentration Cu 0, mg/m3 længde l 100 m Kriterie, n-oktan Ingen mg/m 3 opblandingshøjde h 8 m Vindhastighed v 0,1 m/s Koncentration, mg/m3 1 0,1 0,01 Diffusion til udeluft Poreluftskoncentration Udeluftskoncentration Kriterie, n-oktan

81 Bilag 5

82 Region Syddanmark RTA Ringe NOTAT Til Hans Skou, Region Syddanmark Fra Claus Westergaard, Orbicon Sag Dato 8. februar 2007 Nedsivning i kildeområdet Som aftalt har jeg set på nedsivningen af tjærestoffer gennem kildeområdet i relation til vurderingerne om brug af passiv ventilation som afværgemulighed. Beregningerne baseres på et kildeområde på 30x30 m samt en infiltration på 125 mm/år; dvs. en årlig nedsivning gennem kildeområdet på 112,5 m 3. I rapporten om passiv ventilation er koncentrationen af kulbrinter i poreluften i en ligevægtssituation beregnet til µg C/m 3 ud fra koncentrationen af tjærestoffer i jorden 18 m u. t. i mættet zone i boring K1. Tilsvarende kan porevandskoncentrationen af kulbrinter ud fra samme prøve beregnes til i alt 16 mg C/l. Den samlede nedsivning af kulbrinter fra kildeområdet kan således beregnes til 16 mg C/l x 112,5 m 3 = 1,8 kg C/år. Det skal bemærkes, at den anvendte koncentration af kulbrinter er konservativ set i forhold til det samlede kildeområde. På grundlag af vægtandele og opløselighed, Raoults lov, kan ligevægtskoncentrationer og dermed nedsivningen af enkeltstoffer i kildeområdet estimeres ud fra prøven 18 m u. t. i K1: Stof Opløselighed i ligevægtssituation µg/l Nedsivning g/år Benzen Toluen Ethylbenzen 18 2 Xylener Naphthalen methylnaphthalen ,6-xylenol Orbicon A/S CVR Klostermarken Viborg Tlf Fax info@orbicon.dk

83 Benzothiophen Methylbenzofuran 60 7 Det fremgår således, at det ud fra de gjorte antagelser tilføres grundvandet ca. 1,6 kg tjærestoffer pr. år gennem kildeområdet. Et estimat på nedsivningen af tjærestoffer gennem kildeområdet kan også beregnes ud fra koncentrationen af tjærestoffer i jorden i umættet zone i kildeområdet og en fugacitetsberegning. Ved nedenstående fugacitetsberegning er den størst målte koncentration i jorden anvendt. Stof Målt koncentration i jord mg/kg TS Beregnet porevandskoncentration µg/l Nedsivning g/år Benzen 0, Toluen 0, Ethylbenzen 1, Xylener Naphthalen methylnaphthalen ,6-xylenol 0,1-2,5 Benzothiophen 1-18 Methylbenzofuran 1-11 Som det fremgår, tilføres der grundvandet ca. 0,5 kg tjærestoffer pr. år fra umættet zone i kildeområdet. Den sidst anvendte beregningsmetode vurderes at give et mere realistisk resultat end den første beregningsmetode, da der tages udgangspunkt i målte stofkoncentrationer i jorden over det primære grundvand. Som du skriver i dine bemærkninger til rapporten om passiv ventilation, er udvaskningen af benzen fra kildeområdet 7,6 kg/år, jf. modelrapportens scenarie 1. Det skal bemærkes, at der i scenarie 1 regnes med nedbrydning af benzen i/ved kildeområdet, hvilket betyder, at den virkelige flux formentlig vil være større end 7,6 kg/år. Fluxen af tjære er derfor sandsynligvis større end de angivne kg/år. Den mængde tjærestoffer, der tilføres grundvandet ved nedsivning i kildeområdet, er således beskeden i forhold til den del, der udvaskes fra den mættede zone i kildeområdet. I perioder med lav grundvandsstand i det primære magasin vil tjæren, der normalt befinder sig i mættet zone, blive tilgængelig for ilten med nedbrydning af tjæren til følge. I en sådan situation vil omsætningen af tjæren medføre en reduceret udvaskning af tjærestoffer til grundvandet. Region Syddanmark, RTA Ringe 2/2