A.K. Sharma 1, L. Vezzaro 1, H. Birch 1, E. Eriksson 1, Lützhøft, H.- C.H 1, Høg, H.H, P.S. Mikkelsen 1. DTUMiljø

Transkript

1 Miljøfremmedestoffer i regnafstrømning: Udvikling fra traditionelle målinger til anvendelse af modeller A.K. Sharma 1, L. Vezzaro 1, H. Birch 1, E. Eriksson 1, Lützhøft, H.- C.H 1, Høg, H.H, P.S. Mikkelsen 1 1 DTUMiljø 2 Albertslund l Kommune Indhold Udfordringer Case site Metode Resultater fra de traditionelle undersøgelser Model udvikling og anvendelse Effekten af klimaforandringer Passiv sampling til monitering Konklusioner 1

2 Udfordringer Udledninger af miljøfremmede stoffer (MP) er påvirket af dynamiske forhold Forbrugsmønstre Forudgående tørvejrsperiode, regnvolumen og intensitet EU Vandrammedirektiv og vandplaner: behov for monitering Den traditionelle metode med at udføre målekampagner for at indsamle information vedrørende kvalitet er Forholdsvis dyre at udføre Giver kun billede af tilstanden i den målte periode Flow- eller volumenproportional prøvetagning er kompliceret For at kunne vælge den optimale løsning er der behov for at evaluere forskellige strategier Klimaforandringer Vores approach er at anvende en helt ny form for modeller Case Site Hersted industripark (Albertslund) Industri beboelse 75 ha reduceret areal Industri og beboelse Separat kloakeret Studieperiode:

3 Metode Målinger GIS data om area anvendelse Kilder til MP Integreret Model Bassin Usikkerheds analyse (GLUE) Opland Definere scenarier for håndtering af MPs i samarbejde med interessenter Scenarieanalyse De traditionelle undersøgelser Indløb og udløbs vandkvalitet (basale parametre; tungmetaller organiske forbindelser) Grab sampling Tidsproportional Flow proportionale Nye og smartere metode som passiv sampling Sediment kvalitet (fysiske parametre, tungmetaller) Grab sampling Hydraulik Flow meter Regn Regnmåler 3

4 De traditionelle undersøgelser Resultater: Vandkvalitet (Total) Påvirkes af regnintensitet, volumen og tørvejrsperiode Ekstremhændelser er meget vigtig i forhold til belastning med partikulært stof fra oplandet. 4

5 Resultater: Vandkvalitet (Opløst) Koncentrationen af opløst stof afhænger af regnintensitet, afstrømmet volumen, tørvejrsperiodens længde. Resultater: Tilbageholdelse i Bassinet Eksempel: Cu Effekttiv fjernelse af partikulært Cu, derimod fjernes opløst Cu ikke så effektivt. 5

6 Resulater: Sediment fordeling i bassinet Bundfældes allerede i starten af bassinet Hvilke stoffer kan man forvente i regnafstrømningen? GIS data vedrørende arealanvendelse er allerede tilgængelige GIS GIS data on om land usage areaanvendelse MP source data Kilder til MP Vej År Parkering Data om Aeeal anvendelse Tag Vej Andet Estimeret årlig Cu belanstning 6

7 Fra data til model Opland Afløbssystem Rensning Største kilder Konc., belastning Fjernelse Integreret Model Usikkerhedsanalyse (GLUE) Integreret dynamisk model Regn Flow data Flow data Oplandsmodel: Ophobning-skylning Fjernelsesmodel: STUMP: Stormwater Treatment Unit Model for Pollutants INPUT OUTPUT 7

8 Eksempler på model anvendelser Akademiske øvelser: 2 forskellige strategier for at reducere belastningen Scenarie A: Frakobling af 40% reduceret areal (Source control) 50% tagareal og 30% veje og parkerings areal Scenarie B: Forbedre fjernelse (Extended treatment) Fordobling af basinvolumen og forbedret bassin udformning Identifikation af mulige strategier i samarbejde med Albertslund og Orbicon Effekten af klimaforandringer Resultater: Frakobling vs forbedring Estimeret belastning Opløst max median min Generelt: ingen effekt på opløste koncentrationer Frakobling: Reducerer belastningen Forbedrer bundfældning Bassinforbedring: Higher sediment load (for metals) Bedre fjernelse af bionedbrydelige stoffer 8

9 Identifikation af mulige strategier Scenarie A: Byomdannelse fra industri til bolig) Med og uden Zn tagrender Scenarie B: Vejvand og vandet fra parkerings områder renses ved nedsivning gennem wadier Scenarie C: Tagvand afledes lokalt ved nedsivning Kun tagvand fra industri område eller alt tagvand Scenarie D: Vandstanden i bassinet hæves Scenarie E: Forbedring af stoftilbageholdelse i bassinet ved opdeling i små bassiner Scenarie F: Hvad betyder fisk for resuspension i bassineti? Scenario G: Adsorptions filter Resultater: Effekten af klima forandringer på total koncentration Klar effekt på total koncentration i indløbet til bassinet for de ekstreme hændelser Mindre effekt på tilbageholdelse i bassinet for de ekstreme hændelser 9

10 Resultater: Effekten af klima forandringer på total koncentration for de forskellige metaller Effekten af klimaforandringer afhænger af metal Ingen effekt på de opløste koncentrationer (er ikke vist her), hvilket er relevant i forhold til vandkvalitetskriterier Passive sampling til moniteringsformål Diffusionsprincip Sorptionsprincip SorbiCell Giver en tidsvægtet måling af koncentrationen Egner sig til søer, floder, havet Både tidsvægtett t og hastighedsvægtet måling Samler ikke prøve før vandet bliver presset igennem Indbygget tracer, der måler hvor meget vand der er løbet igennem 10

11 Resultater: Sammenligning af Passiv sampling med flowvægtet prøvetagning Cu Zn Fluoranthen Generelt: Variation i replikater Højere målinger med passive samplere Videreudvikling af de passive samplere er i gang Konklusioner Ekstreme regnhændelser bidrager væsentligt til belastningen af partikulær forurening. Valg af prøvetagnings metode afhænger af formålet for prøvetagningen. Passiv sampling har et potentiale for anvendelse til moniteringsformål, men dette kræver at der udvikles egnede installations metoder. Den udviklede monitering og modelliering kan anvendes til at Forudsige koncentration af miljøfremmede stoffer i regnafstrømningen Forudsige miljøfremmede stoffers skæbne i regnvands bassiner Danne beslutningsgrundlag for at vælge den rigtige løsning ved at evaluere de forskellige regnvandshåndteringsstrategier Give beslutningstagere et værktøj til at evaluere effekten af klimaændringer på de eksisterende bassiner og tage de nødvendige initiativer til at tilpasse sig situationen. Et tæt samarbejde mellem universiteter og interessenter er vigtigt for at fremme projekter af denne art. 11

12 Publikationer: Vezzaro, L., Ledin, A., Mikkelsen, P.S. (in press). Integrated modelling of priority pollutants in stormwater systems. Physics and Chemistry of the Earth. Doi: /j.pce Birch, H., Mikkelsen, PS., Jensen, JK. & Holten Lützhøft, HC. (2011). Micropollutants in stormwater run-off and combined sewer overflow in the Copenhagen area, Denmark, Water Science and Technology, 64 (2), Sharma, A. K., Vezzaro, L., Birch, H. Arnbjerg-Nielsen K. and Mikkelsen, P.S.: Effect of climate change on stormwater characteristics and treatment efficiencies of stormwater retention ponds. Article accepted for the 12th International national Conference ence on Urban Drainage (ICUD 12), Porto Alegre, e Brazil, September Vezzaro, L., Sharma, A. K., Ledin, A. and Mikkelsen, P.S. : Evaluating stormwater pollution control strategies by the application of an integrated model. Article accepted for the 12th International Conference on Urban Drainage (ICUD 12), Porto Alegre, Brazil, September Birch, H., Sharma, A. K., Vezzaro, L., Mikkelsen, P.S. and Lützhøft, H.-C. Holten : Passive sampling and modeling of PAHs and heavy metals in stormwater runoff. Article accepted for the 12th International Conference on Urban Drainage (ICUD 12), Porto Alegre, Brazil, September Tak til: Studernede, Thomas Åbling, Orbicon Tak for opmærksomheden Anitha K. Sharma DTUMiljø akush@env.dtu.dk 12