Indholdsfortegnelse. Side

Transkript

1 Indholdsfortegnelse Side Hvilke svar giver NOVANA på, hvor pesticider og andre 1-8 miljøfremmede stoffer i overfladevand kommer? Susanne Boutrup, akadmisk medarbejder, cand.pharm. Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet Påvirker grundvandsforurening med chlorerede 9-16 opløsningsmidler og andre stoffer overfladevand? Professor Poul L. Bjerg, DTU Miljø Ph.d.-studerende Flavio Malaguerra, DTU Miljø Lektor Philip Binning, DTU Miljø Er sammenhængen mellem punktkilder og overfladevand faldet i et administrativt hul? Hydrogeolog Nils Bull, Jord og Vandchef Københavns Amt og afdelingschef Koncern Miljø, Region Hovedstaden Samarbejde på tværs af kommune- og administrationsgrænser en nødvendighed. Eksempler fra Egedal Kommune Civilingeniør, Mette Skougaard. Egedal Kommune, Miljøcenteret Miljøtekniker, Palle Dannemand Sørensen, Egedal Kommune, Miljøcenteret Civilingeniør Mads Ærtebjerg Nielsen, Egedal Kommune, Miljøcenteret Hydrology of stream valleys and consequences for substances and processes Senior Hydrologist Mette Dahl, Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS) RISKPOINT - Assessing the risks posed by point source contamination to groundwater and surface water resources Lektor Philip Binning, DTU Miljø

2

3 HVILKE SVAR GIVER NOVANA PÅ, HVOR PESTICIDER OG ANDRE MILJØFREMMEDE STOFFER I OVERFLADEVAND KOMMER FRA? Cand. pharm. Susanne Boutrup, Danmarks Miljøundersøgelser, Aarhus Universitet ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

4

5 RESUMÉ Det Nationale Program for Overvågning af Vandmiljøet og Naturen, NOVANA, er sammensat af en række delprogrammer omfattende punktkilder, landovervågning, luft, grundvand, vandløb, søer, marine områder samt arter og terrestrisk natur. Forekomsten af pesticider og andre miljøfremmede stoffer i ferskt og marint overfladevand undersøges i delprogrammerne for vandløb, søer og marine områder. Kilderne til stoffernes forekomst i overfladevand undersøges i delprogrammerne for landovervågning, punktkilder og luft. NOVANA vil 1. januar 2010 blive afløst af et revideret overvågningsprogram. HVAD ER NOVANA? NOVANA er det Nationale program for Overvågning af Vandmiljøet og Naturen, der skal følge tilstand og påvirkninger af vandmiljøet og naturen og udviklingen heri. Det nationale overvågningsprogram blev etableret i 1989 med henblik på at dokumentere udviklingen i vandmiljøet efter gennemførelsen af Vandmiljøplan I. Efterfølgende er programmet udviklet på baggrund af yderligere prioriterede politisk-administrative behov. Blandt andet har inddragelsen af overvågning af miljøfremmede stoffer og terrestrisk natur gjort, at NOVANA i dag er et integreret natur- og miljøovervågningsprogram. NOVANA er under revision med henblik på, at et nyt program kan træde i kraft 1. januar NOVANA er behovsstyret, dvs. at programmet inden for den givne økonomiske ramme i videst muligt omfang skal tilgodese politisk-administrativt prioriterede behov, herunder opfylde de internationale forpligtelser. Miljøministeriets centrale styrelser har udarbejdet opgørelser over behovet for data om miljøets tilstand, herunder hvilke internationale forpligtelser vedrørende miljø- og naturovervågning i relation til direktiver og internationale konventioner, der skal tilgodeses. Vandrammedirektivet er en af de væsentligste internationale forpligtelser i forhold til overfladevand og grundvand i såvel NOVANA som det reviderede overvågningsprogram. NOVANA har til formål at: Beskrive forureningskilder og andre påvirkninger og deres effekt på tilstand og udvikling i vandmiljø og terrestrisk natur Dokumentere effekten af nationale vandmiljø- og naturhandlingsplaner og foranstaltninger herunder om målsætningen er nået og udviklingen går i den rigtige retning Opfylde Danmarks forpligtelser i henhold til EU-lovgivning, internationale konventioner og national lovgivning Bidrage til at styrke det faglige grundlag for fremtidige internationale tiltag, nationale handlingsplaner, regional forvaltning og andre foranstaltninger til forbedring af vandmiljø og natur, herunder bidrage til at udvikle forskellige værktøjer. OVERORDNET STRUKTUR OG INDHOLD AF NOVANA NOVANA er opdelt i ni delprogrammer: Baggrundsovervågning af luftkvalitet og atmosfærisk deposition

6 Punktkilder Landovervågningsoplande Grundvand Vandløb Søer Hav og fjord Arter og terrestriske naturtyper Det landsdækkende luftkvalitetsprogram (LMPIV) Programmet er opbygget efter det såkaldte DPSIR koncept. Ideen i konceptet er kvantitativt at beskrive sammenhængene mellem de samfundsmæssige aktiviteter, der involverer brugen af stoffer og andre påvirkninger, emissioner og udledning af stoffer til omgivelserne, tilstanden i omgivelserne, virkningen i omgivelserne og endelig effekten af den indsats, der gøres for at undgå miljøpåvirkningerne. D P S I Samfund Landbrug Industri Energi Transport Service Husholdninger/ Forbrug Påvirkninger Udledninger Arealanvendelse Brug af ressourcer Risikofyldte teknologier Tilstand Fysisk tilstand Økologisk tilstand Kemisk tilstand Effekter Natur og Miljø Menneske og samfund Sektorpolitik Miljøpolitik Fastlæggelse af målsætninger Prioriteringer R Figur 1: DPSIR diagram med principbeskrivelse af miljøsammenhænge og beslutningsproces på et vidensbaseret grundlag PESTICIDER OG ANDRE MILJØFREMMEDE STOFFER I NOVANA Overvågning af pesticider og andre miljøfremmede stoffer indgår i alle delprogrammer undtagen delprogrammerne for arter og terrestrisk natur og det landsdækkende luftkvalitetsprogram. Med udgangspunkt DPSIR beskrives kilderne til pesticider og andre miljøfremmede stoffers forekomst i overfladevand i delprogrammerne for baggrundsovervågning af luftkvalitet, punktkilder, landovervågning og til dels grundvand.

7 Forekomsten i overfladevand beskrives i delprogrammerne for vandløb, søer samt hav og fjord. Overvågningen i vandløb foregår ved undersøgelse af vandfasen. I søerne sker overvågningen af pesticider og andre miljøfremmede stoffer ved undersøgelse af sediment en gang i programperioden på 6 år. Overvågningen af marint overfladevand sker ved undersøgelse af sediment og biota fra havet og fjorde. Undersøgelse af forskellige matricer i programmerne for henholdsvis vandløb, søer og marine områder er baseret på resultaterne fra tidligere overvågning, hvor stofferne ikke har kunnet påvises i målbare koncentrationer i vandfasen, mens en række stoffer opkoncentreres i henholdsvis. Samlet set indgår der ca. 45 pesticider og nedbrydningsprodukter i NOVANA, ca. 110 andre miljøfremmede organiske stoffer og ca. 20 tungmetaller og uorganiske sporstoffer. Ingen af stofferne indgår i alle matricer, jf. tabel 1 som indeholder en oversigt over hvilke stofgrupper, der overvåges i de enkelte matricer. Ved programmets tilrettelæggelse er der taget udgangspunkt i, hvilke matricer det er relevant at overvåge for de enkelte stoffer/stofgrupper. Som udgangspunkt overvåges stoffer, som har stor affinitet til partikler i slam, sediment og biota og stoffer med større vandopløselighed i grundvand og vandløb. Punktkilder Slam Marine områder Spildevand Regnvand Atmosfære Grundvand Vandløb Sediment Tungmetaller x X x x x x x x Uorganiske sporstoffer Pesticider x x x x x x Aromatiske kulbrinter x X x x x x x x Halogenerede alifatiske kulbrinter Halogenerede aromatiske kulbrinter x X x x x X x x x Phenoler x X x x x x Chlorphenoler x X x x x Blødgørere x X x x x x x Anioniske detergenter x X x x Ether (MTBE) x X x PAH x X x x x x x P-triestere x X x PCB X x X Dioxiner og furaner X X X Organotinforbindelser x X X X Bromerede flammehæmmere Perfluorerede forbindelser (PFAS) x X x x X x X Tabel 1: Oversigt over stofgrupper i overvågning af de enkelte matricer x Biota

8 PESTICIDER I OVERFLADEVAND Forekomst af pesticider i fersk overfladevand skyldes enten overfladisk afstrømning fra arealer, hvor pesticiderne har været anvendt, udvaskning med drænvand fra behandlede arealer, tilførsel med overfladenært grundvand under behandlede arealer eller luftbåren tilførsel. Landbrugets anvendelse af pesticider er en væsentlig kilde til tilførslen af pesticider til overfladevand. Anvendelsen af pesticider i landbrugets følges i landovervågningsprogrammet ved interviewundersøgelse indenfor fem små landbrugsdominerede landbrugsoplande. Dette har tidligere været suppleret med målinger i jordvand, drænvand, grundvand og vandløb indenfor oplandene. Tilførsel af pesticider til overfladevand kan endvidere ske fra regnbetingede udledninger. Dette følges ved overvågning af enkelte udvalgte pesticider i punktkildeprogrammet del for regnbetingede udledninger. Endelig har indholdet af pesticider været overvåget ved undersøgelse af enkelte pesticider i nedbør. Pesticid Vandløb Grundvand Regnbetingede udledninger Luft nedbør 2,6-dichlorbenzamid (BAM) X X X 4-nitrophenol X X AMPA X X X Atrazin X X X Bentazon X X Desethylterbutylazin X X Desethyldesisopropylatrazin X X Desisopropylatrazin X X X Diuron X X DNOC X X Glyphosat X X X X Hydoxyatrazin X X Hydroxysimazin X X Isoproturon X X MCPA X X Mechlorprop X X X Simazin X Terbutylazin X X X Trichloreddikesyre X X Tabel 2: Pesticider i overvågningen af vandløb i NOVANA, samt overvågning af de samme pesticider i grundvand, regnbetingede udledninger og luft, nedbør. Overvågningen af grundvand, regnbetingede udledninger og luft, nedbør omfatter en række pesticider ud over de anførte

9 Overvågningen af pesticider i marine områder omfatter enkelte af de gamle chlorerede pesticider. Lindan, DDT og DDE indgår i programmet for overvågning af sediment og biota fra marine områder. ANDRE MILJØFREMMEDE STOFFER I OVERFLADEVAND Spildevand er en væsentlig kilde til forekomst af andre miljøfremmede stoffer i fersk overfladevand om end en væsentlig del af stofferne fjernes fra spildevandet på renseanlæggene, enten ved binding i slam eller nedbrydning. Forekomsten af andre miljøfremmede stoffer i marint overfladevand hidrører fra vandløb, luftbåren tilførsel diffus tilførsel, eksempelvis organotinforbindelser fra skibe før forbuddet mod anvendelse af tributyltin i bundmaling. Stof Vandløb Udløb fra renseanlæg Regnbetinget udledning Luft - nedbør Naphthalen X X X X Nonylphenoler X X X Nonylphenol-monoethoxylater X X X Nonylphenol-diethoxylater X X X Trilchlorethylen X X X Trichlormethan X X X Pentachlorphenol X X X PAH X X X X DEHP X X X LAS X X X Tabel 3: Andre miljøfremmede stoffer i overvågningen af vandløb i NOVANA, samt overvågning af de samme stoffer i udløb fra renseanlæg, regnbetingede udledninger og luft, nedbør. Overvågningen af spildevand, regnbetingede udledninger og luft, nedbør omfatter en række stoffer ud over de anførte NYE STOFFER I OVERVÅGNINGEN Implementeringen af nye pesticider og andre miljøfremmede stoffer i NOVANA sker efter en strategi, som forudsætter dokumentation af relevansen inden nye stoffer inddrages i den rutinemæssige overvågning. Dokumentationen omfatter bl.a. screeningsundersøgelser i relevante matricer. Hvilke matricer, der er relevante, afhænger af kilden til de pågældende stoffers forekomst i miljøet samt deres skæbne i miljøet med hensyn til transport, udvaskning, nedbrydning eller akkumulering. Der er i NOVANA gennemført følgende screeningsundersøgelser: PFAS og organotinforbindelser (2006) Lægemidler og triclosan i punktkilder og vandmiljøet (2007) PFAS i grundvand (2007)

10 Udvalgte pesticider i vandløb (ikke afsluttet) Muskstoffer i punktkilder og vandmiljøet (ikke afsluttet) Endvidere pågår en undersøgelse af udvaskning fra forurenede grunde til overfladevand. FREMTIDIG OVERVÅGNING Programperioden for NOVANA ophører 31. december 2009, og der pågår nu et arbejde med at udarbejde et revideret program. Det reviderede program vil baseres på de samme overordnede principper som i NOVANA, og resultaterne fra screeningsundersøgelserne vil blive inddraget ved tilrettelæggelse af det reviderede program.. Et væsentligt element i det reviderede program vil være opfyldelse af kravene i Vandrammedirektivet. Vandrammedirektivet stiller krav til overvågning af såvel overfladevand som grundvand. For overfladevand er der krav om overvågning af stofferne på direktivets liste over prioriterede stoffer, som i dag omfatter i alt 31 stoffer.

11 PÅVIRKER GRUNDVANDSFORURENING MED CHLOREREDE OPLØSNINGSMIDLER OG ANDRE STOFFER OVERFLADEVAND? Professor Poul L. Bjerg, DTU Miljø Ph.d.-studerende Flavio Malaguerra, DTU Miljø Lektor Philip Binning, DTU Miljø ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

12

13 RESUME Artiklen diskuterer, om der sker en påvirkning af overfladevand fra punktkilder. Resultaterne peger på et behov for at forbedre vores vidensgrundlag for at kunne foretage kvalificeret risikovurdering i lyset af EU s Vandrammedirektiv. Der er udarbejdet en oversigt over publicerede studier, hvor der er gennemført detaljerede undersøgelser i nærzonen mellem grundvand og overfladevand. Der er generelt begrænset viden om de styrende processer for forureningsstoffernes skæbne og effekter i overfladevand. På baggrund af en sådan indsigt kan der skabes en konceptuel forståelse, som kan anvendes til risikovurdering lokalt og på oplandsskala. INDLEDNING OG BAGGRUND Risikovurdering af forureningskilder på lokal skala er væsentlig for at sikre den bedste udnyttelse af ressourcerne til undersøgelse og oprensning. Vurderingerne inddrager i Danmark typisk grundvand og arealanvendelse i henhold til Jordforureningsloven. Der har i de senere år været fokus på at foretage en samlet vurdering på oplandsskala for at kunne prioritere hvilke indgreb, der ville være det mest effektive i forhold til at beskytte grundvandet eller et konkret vandværk (Tuxen et al., 2006, Troldborg et al., 2008). På oplandsskala vil der både være punktkilder og fladekilder, som kan bidrage til forureningen af grundvandet. Samtidig er det i lyset af EU s Vandrammedirektiv (Directive 2000/60/EC) ikke blot grundvandet, som skal beskyttes, men hele vandkredsløbet. Det betyder, at grundvand og overfladevand skal ses som et hele, og risikovurderingen ideelt set skal inddrage både fladekilder og punktkilder. En af udfordringerne for risikovurderingen er påvirkningen fra punktkilder (fx tankstationer, gasværker, renserier, industrigrunde og lossepladser) på vandløb og søer. På dette område er vidensniveauet i Danmark desværre begrænset, da der ikke eksisterer ikke en samlet, central oversigt over kortlagte grundes påvirkning af overfladerecipienter. Jensen og Svensson (2008) har i et specialeprojekt på Roskilde Universitetscenter foretaget en rundspørge til de 5 regioner, som viser, at der heller ikke i de enkelte regioner findes detaljerede oplysninger. I samme rapport er der også benyttet en GIS analyse for at vurdere arealmæssige overlap mellem V2-kortlagte arealer med en influenszone på 25 m og overfladerecipienter. I Region Hovedstaden fandt de af sådanne forurenede lokaliteter. I rapporten om Store forureningssager er det opgjort, at 13% af disse sager alene påvirker en overfladerecipient, mens der i 29% af sagerne indgår påvirkning af både overfladevandsrecipienter og andre typer af påvirkninger (Miljøstyrelsen, 2006). To velkendte eksempler er udsivning af arsen fra Collstrup grunden ved Esrum Sø og Grindstedværkets udledning af kviksølv til recipienter i Grindsted by. Disse oversigter og undersøgelser peger på, at der er en væsentlig problemstilling, men da der kun i ganske få tilfælde er udført undersøgelser af udsivningen i detaljer, og eventuelle effekter i vandløb eller søer ikke er belyst, er risikoen ikke klarlagt. Årsagen er, at der administrativt i forvaltningen af forurenet jord ikke været fokus på området, da Jordforureningsloven ikke giver adgang til at foretage undersøgelser af punktkilders påvirkning af overfladevand. I forvaltningen af overfladevand har der traditionelt været fokus på fladebelastningen med

14 kvælstof og fosfor, og til dels pesticider og dens påvirkning af overfladevand. Forureningen fra punktkilder omfatter imidlertid en bred vifte af miljøfremmede stoffer fx chlorerede opløsningsmidler, olie og benzinstoffer, tjæreforbindelser og pesticider. Desuden vil der fra visse industrier og især gamle lossepladser være forurening med metaller, salte og organisk stof. Formålet med denne artikel er at formidle en række udenlandske og danske studier med påvirkning af overfladevand fra punktkilder med miljøfremmede stoffer. På den baggrund vil der blive peget på behov for generel viden på området og skitseret nogle fokusområder for fremtidige undersøgelser. Artiklen ser fortrinsvis på udsivning til ferske vande, så udsivningerne fra Høfde 42 og Kærgaard Plantage vil ikke blive diskuteret. PUNKTKILDER OG OVERFLADEVAND I tabel 1 er der givet et overblik over en række undersøgelser af forurenede lokaliteter, hvor udsivningen til overfladevand fra en punktkilde er studeret i udlandet. Der er fokuseret på undersøgelser, hvor der indgår detaljerede undersøgelser i nærzonen af overfladevand, så der er fokus på de specielle forhold her. Tabel 1: Oversigt over eksempler i litteraturen af påvirkning fra punktkilder på overfladevand. Site name, Type of point Surface water Key contaminants Key references Country source Birmingham Industrial activities River Tame VOCs, mostly Ellis and Rivett England TCE, cdce and (2007) PCE A network of riverbed piezometers was used to study a 7.4-km urbanized reach of the River Tame. Baseflow VOC fluxes were estimated through in-river flow metering of river discharge increase, Darcy s law calculation using riverbed hydraulic gradient and conductivity data, and baseflow separation analysis. The general absence of aromatic hydrocarbon VOCs in riverbed piezometers suggested they were attenuated by biodegradation in the vicinity of the source areas. Chlorinated VOC degradation products were widely detected, however, there was no evidence that anaerobic degradation occurred in the riverbed: the high hydraulic conductivity and the low organic carbon content of the riparian zone keep the aquifer strictly aerobic, preventing microbial dechlorination. British Columbia, Canada Perth, Western Australia Wood-preserving Fraser River Naphthalene Bianchin et al. facility (Creosote) (2006) Degradation of naphthalene has been unambiguously distinguished in situ from other fate and transport processes such as sorption and dispersion using a radiotracer method. Ratio-labeled naphthalene was injected into the aquifer in the region beneath the river and the production of radio-labeled degradation product monitored. 500 groundwater samples were collected, providing a dense sampling network sufficient to map the extent of the tracer-plume including details of the internal geometry. Results provided the evidence of in situ naphthalene degradation under methanogenic and iron-reducing conditions within a creosote contaminated aquifer; however, the collected samples were not sufficient to reliably identify the order of the degradation model. Gasoline and diesel tank Estuary of the Canning River BTEXN (Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Westbrook et al. (2005)

15 Angus, Ontario, Canada Connecticut, USA Xylene and Naphthalene) Fine scale mapping (0.5 m) of an hydrocarbon plume were performed through samples collected from transects of multiport wells along the riverbank and into the river. The zone of mixing between river water and groundwater was delineated through electric conductivity measurements of samples collected beneath the river sediments and into the water table. Results show that the hyporheic zone can significantly influence the spatial and temporal discharge patterns of groundwater at the sediment/water interface and that seasonal and tidal fluctuations play a role in redistributing hydrocarbon concentrations, governing the lateral extent of discharge into the river. Dry cleaning Pine River TCE Conant Jr. et al. facility (2004) A groundwater plume discharging to a river was extensively characterized using multilevel samplers, Ground Penetrating Radar, streambed temperature mapping, drive point piezometers, and soil coring and testing. Results showed a complex concentration distribution in the streambed due to temporal and spatial variations in groundwater contaminant concentrations, low hydraulic conductivity silty-clay deposits beneath the river affecting groundwater discharge into the river, extensive biodegradation within the top 2.5 m of the streambed, and sorption to streambed sediments containing an high organic carbon content. Despite the relatively large area of VOCs discharging through the streambed, VOCs were rarely detected in surface water because rapidly diluted by clean river water Metal product manufacturing facility A river, two streams and a pond TCE Chapman et al. (2007) The VOC distribution in a plume in a surficial sand aquifer was determined in detail using discrete sampling techniques. Results showed that although degradation plays a role in the plume attenuation, the major attenuation factor is partial groundwater plume discharge to surface water, where some mass loss occurs via water-air exchange. The pond also showed to cause large seasonal variation in VOC concentration downgradient in the groundwater, with highest concentrations observed at the spring and lowest at the beginning of the fall. The VOC plume did not reach the river but discharged to the streams were it was strongly diluted, so that concentrations were below the minimum detection limit. På DTU Miljø er der i tre eksamensprojekter sat fokus på problemstillingen på udvalgte danske lokaliteter (tabel 2). Resultaterne viser i to tilfælde, at der sker en tydelig påvirkning af vandkvaliteten lokalt med chlorerede opløsningsmidler eller pesticider. Der er i disse projekter ikke fokuseret på de biologiske effekter, så betydningen for vandløbets generelle tilstand er ikke belyst. Resultaterne i de 5 udenlandske undersøgelser i tabel 1 og de tre danske undersøgelser i tabel 2 viser samlet set bl.a. - Litteraturgennemgangen viser, at der kun er et begrænset antal publikationer inden for området. Dette gør det vanskeligt at generalisere resultaterne. - Der er behov for at anvende detaljerede undersøgelsesmetoder, som kan beskrive de betydelige hydrauliske, kemiske og biologiske variationer, der ses i overgangszonen mellem grundvand og overfladevand.

16 - Der er eksempler på betydelig mikrobiel nedbrydning af miljøfremmede stoffer i overgangszonen, men også eksempler på det modsatte. Både hydrauliske og biogeokemiske forhold spiller en rolle. - Der kan i nogle tilfælde ske en markant påvirkning af overfladevandet med miljøfremmede stoffer. Der har ikke været fokus på effekterne i overfladevand i de gennemgåede undersøgelser. Tabel 2: Resultater fra tre eksamensprojekter på DTU Miljø vedrørende påvirkning af overfladevand fra punktkilder Site name, Type of point source Surface water Key contaminants Key references Country Ganløse Site, Denmark Several landfills Stream (Å), Damvad Å Pesticides, phenoxy acids Bruun og Rose (2006) One landfill is identified as the main source of contamination with phenoxy acids in the stream. Discharge areas are identified by temperature measurements in and below the stream. The phenoxy acids and related degradation products were found in concentrations above 0,1 µg/l in and below the stream. The relation between the stream and the landfill is supported by chemical fingerprinting. The contamination is not followed along the river. Skensved Site, Denmark Industrial site Stream (Å), Skensved Å Skrydstrup waste disposal site, Denmark Chlorinated solvents, trichloroethene (TCE) and cisdichloroethene Christensen og Raun (2005); Brun og Rose (2005) A contaminant plume impacts Skensved Å. A discharge zone is identified by mapping of the plume close to the stream, temperature measurements in and below the stream and flux meters. No conversion of chlorinated ethenes was found due to the aerobic environment in the aquifer and the river bed. The discharge of TCE is significant and measurements of chlorinated ethenes in the river reveal concentrations of TCE above 10 µg/l in the stream for several 100 m s Industrial waste disposal site, the site was remediated in 1986 Stream (Å), Jernhyt Bæk Chlorinated solvents, trichloroethene and trichloroethane Gammeltoft og Damgaard (2007) and references in here A model study has quantified the flow in the regional catchment. A local model, previous investigations and updated hydraulic head measurement have identified main flow path of the contaminant plume. The discharge zone is has been identified by temperature measurements in and below the stream and hydraulic characterization. A local monitoring network showed low concentrations of contaminants in the discharge zone. It was suggested that this was caused by the remediation of the site in Thus the discharge in 2007 originates from the tail of the plume. PERSPEKTIVER Denne oversigtsartikel peger på, at der kun er begrænset viden om på virkning fra punktkilder på overfladevand og bekræfter dermed konklusionerne i Refsgaard et al. (2002). I forhold til at udføre en risikovurdering på oplandsskala er dette et problem, da EU s Vandrammedirektiv foreskriver en helhedsorienteret beskrivelse af vandets kredsløb med fokus på kvalitet af både grundvand og overfladevand. Vandkvaliteten skal desuden opfylde både kemiske og biologiske kvalitetskrav. I fremtiden bør der være mere fokus på interaktionen mellem overfladevand og grundvand. Det er

17 væsentligt at belyse, om der er en væsentlig problemstilling i Danmark. Har udsivning fra punktkilder et betydeligt omfang med hensyn til antallet af vandløb og søer, der er påvirket? Belyser de nuværende overvågningsprogrammer spørgsmålet? Er de nuværende kvalitetskriterier tilstrækkelige til beskyttelse af overfladvand (se diskussion i Baun, 2004)? Hvordan håndteres overgangen mellem grundvand og overfladevand administrativt? Svar på disse spørgsmål kræver en samlet indsats fra regioner, miljøcentre og kommuner, da forvaltningen af forurenede grunde, vandressourcen og overfladevand er spredt ud på forskellige administrative enheder. Det andet hovedspørgsmål er, hvordan håndteres risikovurdering på oplandsskala, når overfladevand skal inddrages? Det kræver i første omgang undersøgelser på lokal skala. Undersøgelser i litteraturen indikerer, at der kan ske en betydelig udsivning med miljøfremmede stoffer til overfladevand fra punktkilder. Der sker i nogle tilfælde en betydelig fortynding/fjernelse eller nedbrydning af stofferne, men der eksisterer ikke en samlet vurdering af de betydende processer i forskellige systemer og for forskellige stoffer. Det er fx væsentligt at få mere viden om følgende: - Effektive metoder til kortlægning af interaktionen mellem grundvand og overfladevand i nærzonen. Metoderne skal belyse både hydrauliske, kemiske og mikrobiologiske forhold. - Sker der en lokal påvirkning fra punktkilder med miljøfremmede stoffer, som forringer den kemiske kvalitet i vandløb og søer? Her er der behov for mere viden om transport og nedbrydning af miljøfremmede stoffer i nærzonen af fx et vandløb. - Giver udsivning af miljøfremmede stoffer som chlorerede opløsningsmidler og pesticider anledning til biologiske effekter i overfladevand? Her tænkes ikke blot på udsivning fra overfladevand, men også udsivning fra fladebelastning med pesticider. Her bør det overvejes om de nuværende biologiske vurderingsværktøjer er egnede til at vurdere en eventuel påvirkning med miljøfremmede organiske stoffer? - Sker der en påvirkning fra forurenet overfladevand til drikkevandsboringer placeret langs fx vandløb? Ved at etablere en sådan viden på lokal skala vil der kunne skabes en bedre konceptuel forståelse for problemstillingen, som kan inddrages i fremtidens modeller for risikovurdering på oplandsskala. REFERENCER Baun, A. (2004). Risikovurdering af kemiske stoffer i grundvand og overfladevand økotoksikologiske aspekter. ATV-møde, Schæffergården, Miljødebat - grænseværdier - risikoaspekter, 16. juni Bianchin, M., Smith, L., Barker, J.F., Beckie, R., (2006). Anaerobic degradation of naphthalene in a fluvial aquifer: a radiotracer study. Journal of Contaminant Hydrology, 84, Bruun, S.; Rose, J. (2005): Påvirkning af vandløb fra punktkildeforurenet grundvand. Forprojekt udført ved Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet. Bruun, S.; Rose, J. (2006). Påvirkning af vandløb fra lossepladsforurenet grundvand. Eksamensprojekt udført ved Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet. Chapman, S.W., Parker, B.L., Cherry, J.A., Aravena, R., Hunkeler, D., (2007). Groundwater-surface water interaction and its role on TCE groundwater plume attenuation. Journal of Contaminant Hydrology, 91,

18 Conant Jr., B., Cherry, J.A., Gillham, R.W. (2004). A PCE groundwater plume discharging to a river: influence of the streambed and near-river zone on contaminant distributions. Journal of Contaminant Hydrology, 73, Christensen, S.B.; Raun, K.D. (2005): Udsivning af punktkildeforurenet grundvand til overfladevand i et Vandrammeperspektiv. Eksamensprojekt ved Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet. August Directive 2000/60/EC of the European Parliament and the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action in the field of water policy. The European Parliament and the Council of the European Union. Official Journal of the European Communities, L327, pp. 1-72, Ellis, A.E.; Rivett, M.O. (2007). Assessing the impact of VOC-contaminated groundwater on surface water at the city scale. Journal of Contaminant Hydrology, 91, Gammeltoft, A.; Damgaard, I. (2007). Interaktion mellem TCE og 1,1,1-TCA forurenet grundvand og overfladevand. Eksamensprojekt ved Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet. April Jensen, I.,R. Svenson, L. (2008). Forurenet jord i vandrammedirektivet. Specialeprojekt ved Institut for Miljø, Teknologi og Rumlig Forandring. Roskilde Universitets Center, Juni Miljøstyrelsen Store Foureningssager. Miljøstyrelsen, Refsgaard, J.C., Henriksen, H.J., Nilson, B., Rasmussen, P., Kronvang, B., Skriver, P., Jensen, J.P., Dalsgaard, T., Søndergaard, M., Hoffmann, C.C. (2002). Videnstatus for sammenhængen mellem tilstanden i grundvand og overfladevand. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen nr. 22. Miljøstyrelsen, København, Danmark. Troldborg, M., Lemming, G., Binning, P.J., Tuxen, N.; Bjerg, P.L. (2008): Risk assessment and prioritisation of contaminated sites on the catchment scale, Journal of Contaminant Hydrology. In press. Tuxen, N., Troldborg, M., Binning, P.J., Kjeldsen, P.; Bjerg, P.L. (2006): Risikovurdering af punktkilder. (Risk assessment of point sources, in Danish). Institut for Miljø & Ressourcer, Danmarks Tekniske Universitet & Københavns Amt, Kgs. Lyngby. Westbrook, S.J.; Rayner, J.L., Davis, G.B; Clement, T.P., Bjerg, P.L.; S.J. Fisher, S.J (2004): Interaction between shallow groundwater, saline surface water and contaminant discharge at a seasonally- and tidallyforced estuarine boundary. Journal of Hydrology. 302,

19 ER SAMMENHÆNGEN MELLEM PUNKTKILDER OG OVERFLADEVAND FALDET I ET ADMINISTRATIVT HUL? Hydrogeolog Nils Bull, Jord og Vandchef Københavns Amt og afdelingschef Koncern Miljø, Region Hovedstaden ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

20

21 RESUME Relationen punktkilder (forurenede grunde) og overfladevand har længe været lavt prioriteret. Med kommunalreformen og Lov om Miljømål er det blevet meget synligt, at området er lavt prioriteret. Spørgsmålet er, om det acceptabelt. Hvis svaret er nej, hvem skal så tage sig af opgaven? Dette indlæg forsøger at afdække, hvem der potentielt kan udføre opgaven, hvad loven siger, om der er afsat midler til opgaven, om myndigheden, der skal bære opgaven, også har den nødvendige ekspertise, om der er konsekvenser ved gennemførelsen af opgaven, om der i det hele taget er et problem der skal håndteres og hvem der må anses for at være mest kvalificeret til at løse denne opgave? INDLEDNING Efter at have arbejdet et par måneder i Laos, hvor der ikke er et miljøministerium, en fungerende miljølovgivning eller lavet en kortlægning og monitering af overfladevandet, som der er rigtig meget af i Laos, forekommer det stillede spørgsmål som en problemstilling, der tilhører luksusklassen. Hvor Laos ikke er kommet i gang med at monitere vandområder, har vores egen regering besluttet at reducere moniteringen efter flere års rimelige aktiviteter på området. Riget fattes penge og måske netop nu rigtig mange penge. Hvis begrundelsen er, at vi ikke har midler til at overvåge, er det da en ærlig udmelding men at påstå at den nye monitering er en effektivisering og forbedring og tilstrækkelig til at holde et vågent øje med vandmiljøet, er måske nok lige at tage munden fuld. Hvem skal tage sig af opgaven med sammenhængen mellem punktkilder og overfladevand? Da der ikke i den nuværende lovgivning klart er fastlagt, hvem der skal håndtere sammenhængen mellem punktkilder og overfladevand, er det Folketinget og dermed vel reelt staten, der har opgaven. Så formelt set men måske ikke reelt er opgaven ikke faldet i et administrativt hul. Og her er den sædvanlige stoleleg i gang. Der er ingen, der rigtig vil have opgaven, med mindre den er rimeligt velbeskrevet, og der følger ressourcer med til at løse opgaven. Af de samme årsager er det svært at fremsætte en lovændring, der kan få fastlagt, hvem der skal have opgaven. Hvem er spillerne, hvad sige loven, er der afsat midler til opgaven, har den myndighed, der skal bære opgaven, også den nødvendige ekspertise, er der i det hele taget et problem, der skal håndteres, og hvem er mest kvalificeret til denne opgave? Der er mange spørgsmål, der skal besvares, og et forsøg gøres på de følgende sider.

22 HVEM ER SPILLERNE? Spillerne er naturligvis Miljøstyrelsen - først og fremmest repræsenteret ved miljøcentrene, de nye regioner og kommunerne, hvoraf nogle er blevet store. I forbindelse med kommunalreformen fik staten eksperterne på vandområdet både overfladevand og grundvand, regionerne opgaven med punktkilderne men ingen ekspertise i overfladevand og grundvand og kommunerne opgaven med at udføre vandplanerne men ingen ekspertise. HVAD SIGER LOVEN? Med hensyn til loven så er det Lov om Miljømål fra december 2003 der er den væsentlige spiller. Loven udmønter en række EU direktiver, der alle har det formål at gennemføre en fælles vand- og naturplanlægning. Indtil gennemførelse af kommunalreformen var det amterne, der havde opgaven med udarbejdelse af basisanalyser, vandplaner, udpegning af drikkevandsforekomster samt kortlægning og oprydning af punktkilder (forurenede grunde). Den eneste ændring i Jordforureningsloven, som følge af den nye lov om miljømål, var 18, der handler om, at den offentlige indsats i henhold til denne lov ikke må stride med vandplanerne efter Lov om Miljømål. Ordet stride med kan måske nok tolkes på mange måder, men vel ikke at oprydningen af punktkilder, der truer overfladevand, skal prioriteres højere eller på linje med prioriteringen, der ligger i Jordforureningsloven. Og der er ikke megen hjælp at hente i lovbemærkningerne. Efter kommunalreformen er amternes opgaver, der stort set dækkede alle aspekter vedrørende Jordforureningsloven og Lov om Miljømål, overført til staten, regionerne og kommunerne. Staten er blevet vanddistriktsmyndighed og planlægger både med NATURA 2000 og vandplanerne og har, når ingen andre har fået ansvar for relationen punktkilder og overfladevand, også denne opgave. Kommunerne er udførende myndighed for vandplanerne og vandindvindingstilladelser og - kunne man tilføje - vel så også eller måske myndighed for vandressourcerne. Regionernes opgave med Lov om Miljømål og Vandrammedirektivet er blevet begrænset til en meget diffus opgave, der handler om, at regionerne skal mægle og koordinere, hvis kommunerne ikke kan komme til enighed. Denne opgave må anses for mere af administrativ karakter, da regionerne ikke har fået faglig ekspertise til at udføre denne opgave. Med hensyn til koordinering er det svært at se, hvad der er tænkt på, andet end at regionerne kan konstatere, at de kommunale planer strider mod hinanden. Hvordan regionerne finder ud af det, uden at den faglige ekspertise er til rådighed, svæver i det uvisse. Men det er måske kommunerne, der fortæller regionerne, at deres individuelle planer er i modstrid med hinanden. Herudover har regionerne fået en høringsret, som de må se at finde ud af, hvad de vil bruge til. Man kan eksempelvis måske komme i en situation med vandplaner, der strider imod en regional udviklingsplan.

23 Miljøcentrene laver kortlægningen, målsætningerne og de overordnede vandplaner. Kommunerne laver og gennemfører indsatsplanerne for at opnå god økologisk tilstand i overfladevand og god tilstand i grundvand og regionerne udfører den indsats der i vandramme sammenhæng handler om god tilstand i grundvandet. Der er tilsyneladende ikke basis for i den gældende jordlov for regionerne at anvende de statslige midler på punktkilder, der truer overfladevand. Aktiviteter på overfladevandsområdet kan kun gennemføres, hvis det sker på basis af en ordre fra ministeren. Ser man på Lov om Miljømål og punktkilder, så står der, at vandplanen - som staten står for - skal indeholde et resume over betydende belastninger og virkninger for overfladevandets og grundvandets tilstand fremkaldt af menneskelig aktivitet, og specifikt nævnes det, at der skal udføres et skøn over punktkildeforurening. I denne sammenhæng skal det nævnes, at punktkilder i henhold til jordforureningsloven er jordforurening og i henhold til overfladevand normalt er udledning fra spildevands renseanlæg. Man kan vel tillade sig at antage, at begge belastninger er dækket ved den nævnte formulering. HVEM HAR EKSPERTISEN? Med hensyn til erfaring så er det klart, at de gamle amter takket være den holistisk fornuftige lovgivning før kommunalreformen havde hele ekspertisen til at tage sig af punktkildeopgaven, hvad enten disse punktkilder var udledning fra renseanlæg eller udsivning fra forurenede grunde. Af samme grund var det en naturlig opgave for de velkvalificerede amter at tage sig af opgaven. Kommunalreformen har splittet ekspertisen fra 14 amter ud til 7 miljøcentre, der er godt i gang med at afvikle personale og dermed ekspertise, og 5 regioner der fra starten har været underbemandet med den nødvendige ekspertise på grundvands- og overfladevandsområdet. Tilbage er der 99 kommuner, hvoraf kun få fik amtsfolk nok eller i det hele taget fik amtsfolk til at have den tilstrækkelige ekspertise. Det regnestykke har ikke løftet ekspertisen eller evnen til at håndtere opgaven med punktkilder. ER DER AFSAT MIDLER TIL OPGAVEN? Nej, det ser ikke umiddelbart ud til, at der er afsat midler til opgaven. Vandplanerne kan indebære, at der kan komme et indgreb i de statslige bevillinger til regionernes hidtidige indsats på jordforureningsområdet i form af, at regionerne eventuelt skal tage sig af punkkildeproblematikken. Sker dette, vil det være en væsentlig forsinkelse af regionernes indsats for at redde grundvandet. Der kan være ikke ubetydelige beløb bundet i at identificere og rydde op på forurenede grunde, der kan påvirke vandløb, søer og hav. Hvis ikke der tilføres flere ressourcer, kan det specielt for hovedstadsområdet få betydelige konsekvenser. De bevilgede midler til jordforureningsområdet er allerede kraftigt prioriteret. Opsporing og afhjælpning af forurening, der truer vigtigt grundvand, sikring af områder der anvendes til følsom arealanvendelse såsom børneinstitutioner og indeklimaproblemer i eksisterende boliger og børneinstitutioner er prioriteret højt. Prioritering på arealanvendelsesområdet er -

24 bortset fra børneinstitutioner - allerede prioriteret forholdsvist lavt som følge af størrelsen på de bevilligede ressourcer. Den aktuelle politiske fokus på børneinstitutioner kan i sig selv udgøre en ikke ubetydelig økonomisk og tidsmæssig belastning for regionerne. Der er ingen, hverken Miljøministeriet, miljøcentre, kommuner, regioner, universiteter eller rådgivere, der ved, om det vil lykkes regionerne at redde grundvandet i tide. Det, vi tror, vi ved, er, hvor lang tid det vil tage at finde og rydde op på forurenede grunde set i lyste af den nuværende bevilling på 380 mio. kr. Det vil på landsplan tage gennemsnitligt 27 år at afslutte opgaven, men 42 år i Region Hovedstaden, da denne region kun får en tredjedel af den statslige bevilling men har halvdelen af problemet. Forureningen af Danmarks grundvandsressourcer stammer fra perioden 1880 til slutningen af 1980 erne med den største forureningsbelastning fra 1940 erne til 1970 erne. Regnvandet er eksempelvis i Region Hovedstaden mellem 30 og 50 år om at nå det grundvand, der benyttes til drikkevand. Det er kun fortynding og naturlig nedbrydning, der har forhindret, at ikke mange flere boringer og vandværker er blevet lukket, siden forureningen fra industrierne nåede grundvandet i anden halvdel af det forrige århundrede. Hvis ikke der gribes massivt ind med beskyttelse, vil vandværker og boringer blive lukket, eller der vil blive installeret aktiv kulfilter til vandrensning på grund af forureningen. Specielt for hovedstadsområdet er der altså allerede en problemstilling, om oprydningen af punktkilderne kan nås i tide inden for de bevilligede midler, eller om et større antal vandværker må have installeret aktivt kulfilter i en kortere, længere eller en meget lang periode som følge af, at der ikke bliver ryddet op i tide. Det forekommer derfor vigtigt inden for de begrænsede økonomiske rammer at fremme oprydningen for at beskytte drikkevandsressourcerne og ikke at trække denne proces yderligere ud ved at sprede de bevilgede midler over flere opgaver, end der allerede er. I dag er det ikke regionernes opgave at oprense forureninger, som ligger kystnært og alene er en trussel mod havet eller naturen. I Miljøstyrelsens og Danske Regioners undersøgelse af store forureninger kan det ses, at ud af 122 sager er der 19 placeret i 3 af de 5 regioner, der alene truer overfladevand. De skønnede udgifter til disse sager udgør et beløb på godt 1,1 mia. kr. Af de 1,1 mia. kr. udgør Collstrup træimprægnering, Kærgaard Plantage og Høfde mio. kr. De resterende 400 mio. kr. er baseret på et overordentligt usikkert skøn, og beløbet for de store jordforureninger kan være betydeligt større eller mindre. Hertil kommer de formodentligt mange sager, der ikke er fundet på nuværende tidspunkt, dels som følge af, at kortlægningen i regionerne stadig pågår, og dels at der ikke specifikt er ledt efter forurenede lokaliteter, der alene truer en recipient. Som det ser ud lige i dette øjeblik, vil en eventuel offentlig indsats på forurenede grunde, der alene truer overfladevand, være en del af vandplanens indsatsprogram. Dette program, der udarbejdes af miljøcentrene, skal foreligge i december Det er kommunerne, der via kommunale handlingsplaner senest i 2015 skal have opnået målsætningen.

25 Skal regionerne eller en anden myndighed prioritere anderledes, end de gør i dag, skal jordforureningsloven ændres samtidig med, at det må formodes, at de økonomiske og prioriteringsmæssige konsekvenser skal indarbejdes i løsningen. Tilføres der ikke yderligere midler til jordforureningsområdet, vil en opprioritering af overfladevand i Jordforureningsloven medføre en væsentlig belastning for den grundvandsbeskyttende indsats. Der vil eksempelvis blive behov for en væsentligt øget indsats fra vandværkerne side, hvis situationen med øget anvendelse af kulfilter til rensning af forurenet vand på vandværkerne skal undgås. Denne ændrede prioritering kan formodentligt finansieres via skat eller ved en øget vandpris hos forbrugerne. ER DER I DET HELE TAGET ER ET PROBLEM DER SKAL HÅNDTERES? Amterne har aldrig gennemført en systematisk kortlægning af punktkilder, der kun truer overfladevand, da denne type forurening ikke er prioriteret i Jordforureningsloven, og den landbrugsrelaterede belastning efter det foreliggende langt overskygger en eventuel punktkilde belastning. Når der findes en række oplysninger om punktkilder, der forurener eller truer overfladevand, skyldes det, at der har været byggesager, jordflytningssager, borgerklager eller en forurening, der truer den nuværende arealanvendelse eller truer prioriteret grundvand. Eksempelvis er der i Miljøministeriets gennemgang af de store jordforureninger en lang række større jordforureninger, der truer hav eller vandløb, samtidig med at de truer vigtigt grundvand eller arealanvendelsen. Der er ikke nogen tvivl om, at gamle lossepladser tæt på vandløb kan påvirke vandløbet. I hovedstadsområdet ses dette blandt andet i det lille vandløb, Engagerrenden. Her er der en belastning med næringsstoffer, pesticider med videre fra udvaskningen af Sørup losseplads. En undersøgelse fra 1997 viser, at der en belastning med næringssalte, der svarer til 130 personækvivalenter. Belastningen synes at forsvinde nedstrøms lossepladser og udgør derfor som sådan ikke en belastning af Roskilde Fjord. Spørgsmålet er, om vandrammedirektivet forudsætter, at vandløb på alle delstrækninger skal have god økologisk tilstand, eller om der på mindre delstrækninger kan accepteres en mindre påvirkning. Hvis disse mindre påvirkninger skal afværges, kan det indebære en betydelig økonomisk belastning, der måske ikke helt står mål med den miljømæssige gevinst. Her er der måske god grund til at anvende Vandrammedirektivets disproportionalitetsprincip.

26 Engagerrenden Losseplads Vi ved ikke med sikkerhed, hvad indsatsen omfatter for at redde vores grundvand, og vi ved i meget mindre omfang, hvad der skal til for at afværge punkkilders belastning af overfladevand. Der ligger formodentlig en større kortlægningsindsats, før sidstnævnte kan besvares, og en større beregningsmæssig indsats før førstnævnte kan besvares. Begge dele belaster den oprydningsmæssige indsats for at redde grundvandet i tide, hvis de skal gennemføres. Hertil kommer, at tidshorisonten i jordforureningsloven er ubeskreve, medens tidshorisonten i Vandrammedirektivet er meget stram, selv når man tager de to mulige forlængelser på 6+6 år med i betragtning. Det ville nok være logisk, at den grundvandsbeskyttende indsats er baseret på et succeskriterium så som at redde grundvandet i tide og ikke baseret på en tilfældig størrelse statslig bevilling. NOVANA programmet har mig bekendt nu inkluderet en overvågning af to forurenede lokaliteter, der truer overfladevand. Det er en meget begrænset overvågning, der nok kan give os en ide om principper og forudsætning for belastning af overfladevand, men slet ikke svaret på behov for indsats og behov for økonomi for at opfylde vandrammedirektivets målsætninger når de ellers på et eller andet tidspunkt bliver fastlagt. HVEM ER MEST KVALIFICERET TIL OPGAVEN? Drejer det sig om klorerede opløsningsmidler og lokalisering af forurenede grunde, er det regionerne, er det næringsstoffer, er det kommunerne, og er det beregning af transporten fra

27 en punktkilde ud i overfladevand, er det miljøcentrene, der har kvalifikationerne til at løse opgaven. Der er ikke et ordentligt beslutningsgrundlag for at lave en handlingsplan for punktkilder. Der mangler viden om lokaliteter, der truer overfladevandet, der mangler viden, om der er et reelt problem i vandrammedirektivsammenhæng. Der er et fundamentalt behov for at blive klogere på området. Problemet kan angribes fra kilden eller fra recipienten. Med udgangspunkt i kilden skal der gennemføres et større kortlægningsarbejde i regionerne, der vil tage tid og midler og dermed være en væsentlig belastning af den grundvandsbeskyttende indsats. Kortlægningen skal efterfølgende suppleres med en egentlig undersøgelse af, om der er uacceptable mængder af miljøfremmede stoffer i de fundne lokaliteter og et modelleringsarbejde af risikoen for, at overfladevand vil blive belastet, hvilket er en yderligere væsentlig belastning for oprydningen af grundvandstruende forurening. Punktkildeopsporingen ligger vidensmæssigt klart i regionerne, medens den modelmæssige vurdering af kildernes mulige belastning af overfladevand vidensmæssigt ligger i miljøcentrene. Med udgangspunkt i recipienten kan der gennemføres en undersøgelse af, om der på nuværende tidspunkt er en belastning af overfladevand med miljøfremmede stoffer. Er dette tilfældet, kan der herefter søges efter kilder til denne belastning. Den første del af opgaven ligger klart i miljøcentrene, der står for den kortlægningsmæssige del relateret til overfladevandets tilstand. Den anden del af opgaven er oplagt et samarbejde mellem regionerne og miljøcentrene, hvor regionerne er gode til at finde de forurenede lokaliteter, og miljøcentrene har ekspertisen til at vurdere stoftransporten og omsætningen i de enkelte recipienter. Som det ser ud netop nu, er der altså ikke en enkelt myndighed, der alene vil kunne løse opgaven kvalificeret. For at løse opgaven ser det ud til, som det fremgår af ovenstående, at der er et behov for et samarbejde mellem minimum to myndigheder: regioner og miljøcentre, suppleret med kommunernes erfaring med renseanlæg, hvis problemet hovedsagelig viser sig at være næringsbelastning fra gamle lossepladser. Hvis ikke der skal ske en væsentlig neddrosling af den grundvandsbeskyttende indsats, der i parentes bemærket vel også er en af de vigtige aktiviteter i Vandrammedirektivet, ser det ud til, at der er et klart behov for at tilføre flere ressourcer til den eller de myndigheder, der får ansvaret for at løse opgaven.

28

29 SAMARBEJDE PÅ TVÆRS AF KOMMUNE- OG ADMINISTRATIONSGRÆNSER EN NØDVENDIGHED. EKSEMPLER FRA EGEDAL KOMMUNE Civilingeniør, Mette Skougaard Miljøtekniker, Palle Dannemand Sørensen Civilingeniør Mads Ærtebjerg Nielsen Egedal Kommune, Miljøcenteret ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

30

31 RESUME Efter kommunalreformen har kommunerne fået ansvaret for flere store komplicerede opgaver, der rækker ud over kommunegrænsen, heriblandt realisering af miljømålsloven. Er kommunerne i stand til at løfte disse opgaver?? Egedal Kommune har evalueret erfaringerne fra fire store tværfaglige opgaver på vandområdet. De vigtigste forudsætninger for et godt samarbejde er, at der findes en arbejdsform, en vilje og de nødvendige ressourcer. Ved samarbejde kan kommunerne løfte det faglige niveau og være en kvalificeret medspiller til Miljøcentrene ved diskussion af vandplanen og sætte sit præg på planlægningen. INDLEDNING Ansvaret for at beskytte og forbedre vores miljø i Danmark, har gennem tiden ligget hos forskellige myndigheder, og det gør det stadigvæk. Senest har de nu nedlagte amter stået for en del af denne opgave. Amterne er nedlagt og Miljøcentre og Regioner er opstået. Opgaverne er ikke forsvundet, men en stor del af dem har blot skiftet myndighed. Egedal kommune blev født den 1. januar 2007, da kommunalreformen trådte i kraft, og består af de tre tidligere kommuner; Ledøje-Smørum, Stenløse og Ølstykke. I de sidste 1½ år har Egedal Kommune etableret en række samarbejder med nabokommuner og myndigheder om nye og gamle opgaver. I dette indlæg vil vi evaluere erfaringerne fra fire af disse samarbejder og sætte dem i perspektiv til kommende kommunale handleplaner på vandområdet. SAMARBEJDSPROJEKTER i EGEDAL KOMMUNE Udarbejdelse af indsatsplaner Indsatsplaner for grundvandsbeskyttelse er et nyt område, hvor kommunerne i dag arbejder sammen på tværs af kommune- og myndighedsgrænser. Ved udarbejdelsen af indsatsplaner fungerer kommunerne som et bindeled mellem statens indsatskortlægning og blandt andet Regionernes oprydninger og afværgeforanstaltninger. Før Kommunerne overtog opgaven nåede Frederiksborg Amt at udarbejde 4 af de i alt de 11 indsatsplaner som omfatter Egedal Kommune. Egedal Kommune står overfor at udarbejde de resterende 7 indsatsplaner, sammen med 9 kommuner, to regioner og cirka 35 vandværker. Se figur 1. Kommunen opkræver gebyrer hos vandværkerne til arbejdet med indsatsplaner, jf. vandforsyningsloven. Det giver en god ressourcemæssige forudsætning for samarbejdet, men til gengæld har kun en enkelt af samarbejdskommunerne erfaring med at udarbejde indsatsplaner.

32 Figur 1 Indsatsplanområder i Egedal Kommune Flere af kommunerne skal samarbejde om at udarbejde forskellige indsatsplaner. I 2007 tog Høje Taastrup Kommune initiativ til at de berørte kommuner mødtes for at fastlægge en projektform, hvor hver kommune blev projektleder på en indsatsplan ud fra et lighedsprincip. Der er efterfølgende nedsat arbejdsgrupper for de igangværende indsatsplaner. I begyndelsen var fremdriften af projektforløbet langsom, da det tog tid fra projektet at indføre kommunereformen og flere nøglemedarbejdere skiftede job. Miljøcenter Roskilde spiller en rolle som dataleverandør og ved besvarelse af konkrete spørgsmål, men deltager som sådan ikke i arbejdsgrupperne for udarbejdelsen af indsatsplanerne. Regionerne deltager i arbejdsgrupperne, når konkrete indsatser for grundvandsressourcen skal diskuteres. Deres interesse i samarbejdet er at få viden om kommunernes og vandværkernes fremtidsplaner for grundvandsressourcen, så den kan foretage de rigtige prioriteringer. Regio-

33 nerne søger, at give ensartethed i deres input til indsatsplanerne ved at have en fast person i deres organisation, som er ansvarlig, hvilket skaber trygge rammer for samarbejdet. Det er fælles for de indsatsplaner som Egedal Kommune geografisk er involveret i, at alle kommunerne selv ønsker at udarbejde indsatsplanerne, så den faglige viden opbygges i forvaltningen. Det oplever vi som et tegn på, at kommunerne tager opgaven til sig ud fra en tro på og vilje til at løse den. En kommune har på grund af sygdom ikke haft medarbejdere til at løfte opgaven i en periode. Egedal Kommune og denne har derfor indgået et formaliseret samarbejde, hvor Egedal Kommune løfter opgaven i større grad, i stedet for at en rådgiver skulle hyres. Fordelingsnøglen for samarbejdsaftalen er fastlagt ud fra kommunernes gebyrindtægt i det aktuelle indsatsområde. Efter de første 1½ år med indsatsplaner i Egedal Kommune kan det konkluderes, At projektarbejdet er godt i gang på tre indsatsplaner. Projektrollerne er faldet klart på plads. At den opbyggede viden ligger i kommunerne At samarbejdet omkring indsatsplanerne skaber en vidensrelation til nabokommunerne som kan bruges i andre sammenhænge I Egedal Kommune vil vi fremover være opmærksom på, at definere projektets rammer ved projektstart. Kommuner med erfaring på området har et særligt ansvar, at flere medarbejdere i en kommune er involveret i indsatsplanarbejdet, så kontinuiteten kan sikres ved jobskifte, at være realistisk omkring projektets tidsforbrug og skabe sammenhængende tid til opgaven i forvaltningen. Alternativt at udforme en formaliseret samarbejdsaftale med en nabokommune eller hyre en konsulent. Kommentering af vandplaner, idéfase Før strukturreformen lå opgaver, hvis hovedformål var at koordinere indsatsen i et vandområde, typisk i amterne. Efter 1. januar 2007 stod kommunerne med denne nye og uvante opgave. Ret hurtigt indså kommunerne i Roskilde Fjords opland, at der ville blive behov for en ny type samarbejdsform som erstatning for amtets koordinerende rolle. Da Statens Miljøcentre I sommeren 2007 indkaldte idéer til de kommende vandplaner var den nye samarbejdsform derfor allerede på plads. På initiativ fra Roskilde Kommune samledes repræsentanter for alle oplandskommunerne til opstartsmøde. Både embedsmænd og politikere mødte op til orientering fra bl.a. KL, som har foretaget et stort analysearbejde for kommunerne af opgaven. På denne måde blev alle fra starten klar over opgavens nødvendighed og omfang, hvilket senere medvirkede til, at alle deltagende kommuner sluttede sig til samarbejdet. Efterfølgende blev det besluttet at en projektmodel skal ligge til grund for arbejdsformen. Herved opnåedes følgende fordele:

34 Ligelig repræsentation af alle deltagende kommuner i styregruppe og projektgruppe Fleksibel organisationsform, hvor eksperter eller konsulenter kunne kobles til og fra. Mulighed for at faseopdele projektet, og dermed give alle deltagere mulighed for at springe fra ved hver faseslut. Samtidig kunne de nødvendige ressourcer i form af økonomi og mandetimer lettere fastsættes og overskues. Velfunderet politisk ophæng. Allerede på de første møder i projektgruppen blev det tydeligt, at de nye kommuner ikke havde den fornødne erfaring og kendskab til denne - for nogle - helt nyt type opgave. Samtidig kunne det hurtigt konstateres, at der i de kommunale forvaltninger heller ikke var afsat de nødvendige ressourcer til at løfte denne store opgave. Løsningen på denne problemstilling blev, at udbyde opgaven med projektledelse og som projektsekretariat til en konsulent. Efter beskrivelse af opgaven, blev der indhentet tre tilbud, som blev fremlagt på et møde af de tre konsulentfirmaer. På denne baggrund blev et firma valgt til at styre processen og til at bearbejde alle foreliggende data frem mod afsendelse af et færdigt fælles svar på idéfasen. Konsulenten blev finansieret af kommunerne i fællesskab, hvorved udgiften for den enkelte kommune blev begrænset. Der blev udarbejdet en fordelingsnøgle baseret på arealstørrelse i oplandet og indbyggertal. Projektgruppens arbejde bestod efterfølgende i at fremskaffe og videregive data til konsulenten, samt løbende at følge med i fremdriften i projektet og bearbejdningen af data. Efter at den første fase af projektet er afsluttet, kan følgende konkluderes: Det er skabt et koordineret svar på idéfasen for hele oplandet til Roskilde Fjord på et højt fagligt niveau. Der er ingen tvivl om, at brugen af konsulent har betydet et langt større overblik og faglig kunnen. Herved har kommunernes input til vandplanlægningen fået stor faglig vægt. Den opbyggede faglige viden ligger hovedsageligt hos konsulenten, men er til gengæld veldokumenteret. Projektorganisationen har medført, at der har været godt styr på proces og ressourceforbrug. Der er etableret en god basis for at fortsætte et lignende samarbejde i høringsfasen og ved udarbejdelse af kommunale handlingsplaner. Samarbejde om vandløbsvedligeholdelse en driftsopgave Før 1. januar 2007 blev vandløbene administreret vandløb af to instanser. De større vandløb var amtsvandløb og de mindre kommunevandløb. Efter 1. januar 2007 administrerer kommunerne alle offentlige vandløb. Der var derfor brug for nytænkning i forbindelse med organisationen af udførelse af vandløbsvedligeholdelsen i form af grødeskæringer og oprensninger. Efter en række drøftelser kommuner imellem, blev der etableret et formaliserede samarbejder omkring vedligeholdelse af grænsevandløb - vandløb på kommunegrænser. Formaliserede i form af skriftlige aftaler, som bl.a. omfatter økonomi. Udgangspunktet for tilrettelæggelse af

35 vandløbsvedligeholdelsen var, at opnå bedre sammenhæng i vedligeholdelsen på tværs af administrative grænser, så for eksempel skæring af grøde opstrøms før skæring af grøde nedstrøms undgås. Som eksempel på en aftale kan nævnes samarbejdet mellem Roskilde, Frederikssund, Ballerup og Egedal kommuner om vedligeholdelse af Værebro Å. Værebro Å er 19 km lang, hvor de 6 km ligger i Egedal Kommune, 1,5 km er grænsevandløb mellem Egedal og Ballerup, 10 km er grænsevandløb mellem Egedal og Roskilde, resten er grænsevandløb mellem Roskilde og Frederikssund Kommune. Det er aftalt, at Egedal Kommune varetager al vedligeholdelse af Værebro Å i sit fulde forløb og deraf afledt sagsbehandling. Egedal Kommune forestår således de regulativfastsatte grødeskæringer, vandløbssyn, drift og vedligeholdelse af målestationer, opmåling af vandløbet, placering af sten og gydegrus m.m., forberedelse af regulativrevision, modtagelse af klager o.l. Sagsbehandlingen omfatter alene forhold omkring vedligeholdelsen. Der er ikke flyttet på egentlige myndighedsområder. Aftalen løber nu på andet år. Erfaringerne med det nye system er gode: Der opnås en effektiv udnyttelse af ressourcer (personale, grødeskæringsbåd, etc.) Billigere vedligeholdelse. Denne del er svær at dokumentere, da vi ikke har data fra amterne. Højere grad af faglighed, kompetence og specialviden. Det er opnået sammenhæng i vandløbsvedligeholdelsen. Større tilfredsstillelse og arbejdsglæde. Der er tilsvarende gode erfaringer med vandløb, hvor Egedal Kommune har afgivet vedligeholdelsen til en af nabokommunerne. Der er sket en betydelig administrativ lettelse og arbejdet bliver udført på et forsvarligt fagligt niveau i overensstemmelse med regulativerne. Samarbejde om Værebro Ådal et projekt om klimatilpasning, miljømålsopfyldelse og meget mere Værebro Å afleder vand fra et samlet oplandsareal på godt 150 km 2 beliggende i oplandet til Roskilde Fjord. Godt 60 % af oplandet til Værebro Å er beliggende i Egedal Kommune, mens resten ligger i Allerød, Gladsaxe, Herlev, Furesø, Ballerup, Roskilde og Frederikssund Kommuner. Å-systemet består af en lang række mindre vandløb og enkelte større vandløb. Selve Værebro Å starter, hvor Bunds Å og Jonstrup Å løber sammen, og løber herfra 19 km til Roskilde Fjord. Vandløbet lever ikke op til miljømålsætningerne beskrevet i Regionplan Ifølge amternes basisanalyse foretaget i forbindelse med implementeringen af Vandrammedirektivet, vil vandløbet ikke kunne leve op til en god økologisk tilstand i Sommeren 2007 blev for det nordøstlige Sjælland en af de vådeste i mands minde, hvor der faldt op til 500 mm regn fra juni til august. Dette gav - i kombination med store dagsregnhændelser på mm - anledning til store oversvømmelser bl.a. i Værebro Å. Der stod

36 blankt vand på mere end 420 ha og i mange tilstødende områder fungerede drænene ikke på grund af den høje vandstand. Se figur 2. Figur 2 Værebro Å s opland og oversvømmelser i Som nævnt varetager Egedal Kommune hele vedligeholdelsen af Værebro Å på vegne af de 4 kommuner, hvor vandløbet ligger. Det var derfor til Egedal Kommune at lodsejere klagede over oversvømmelserne, som de mente skyldtes manglende grødeskæring og oprensning. På baggrund af oversvømmelserne blev der i efteråret 2007 afholdt et dialogmøde med berørte lodsejere og kommunen. Egedal Kommune fik i den forbindelse et rådgivende ingeniørfirma til at undersøge Egedal Kommunes vedligeholdelse af Værebro Å og årsagerne til oversvømmelsen. De udarbejdede desuden et idékatalog over hvilke løsningsmodeller, der kunne være realistiske for at imødegå fremtidige oversvømmelser. Rapporten og idékataloget blev fremlagt på et dialogmøde. Rapportens undersøgelser og konklusioner viste, at Egedal Kommune ikke kan imødegå fremtidige oversvømmelser uden aktiv medinddragelse af de kommuner, der ligger i Værebro Å s opland. En række af de aktuelle problemer går på tværs af kommunegrænser. Som eksempel herpå kan nævnes: Kloakeringsforhold i oplandet, klimatilpasning, miljømålsopfyldelse m.m. Egedal Kommune vurderer, at løsning af opgaven er af et stort omfang, og har så store økonomiske og ressourcemæssige konsekvenser, at den kan løftes i samarbejde med oplandskommunerne. De indledende analyser viste, at der er en lang række interesser i ådalen, og at alle de foreslåede løsninger i idékataloget kommer i konflikt med én eller flere af disse. Det, der startede som et forholdsvis begrænset vandløbsprojekt, blev herefter løftet op til at integrere alle inte-

37 resser både internt i kommunerne og hos organisationer, lodsejere og borgere i øvrigt - i Værebro Ådal. Egedal Kommune har inviteret de 7 oplandskommuner til et samarbejde. Dette skete ved at afholde en visionsdag for Projekt Værebro Ådal i foråret 08. Formålet med visionsdagen var at inspirere, at formidle nødvendigheden af et fælleskommunalt samarbejde, samt at fastlægge de overordnede rammer for projektet. Egedal Kommune har desuden bevilliget penge til ansættelse af en projektleder, foreløbigt for en 3-årig periode. På visionsdagen enedes de 8 kommuner om at organisere projektet efter den klassiske projektmodel med projektleder, projektgruppe, styregruppe og følgegrupper til at tage hånd om de væsentligste interessenter: Politikerne og organisationerne. Der arbejdes for tiden med at færdiggøre projektbeskrivelser og formulering af projektets mål. I slutningen af året vil disse blive forelagt de politiske udvalg i kommunerne til endelig vedtagelse. KONKLUSIONER FRA EGEDAL KOMMUNE Der er mange måder at samarbejde på. Fælles for de fire samarbejder på overflade- og grundvandsområdet fra Egedal Kommune er, at de har løftet det faglige niveau, både når det gælder drifts- og projektopgaver. I Egedal Kommune drager vi følgende konklusioner: Kommuner er forskellige. Det er vigtigt at erkende og acceptere, at kommuner har forskellige udgangspunkter. Det gælder om at udnytte hinandens styrker En god projektorganisation sikrer ejerskab af projektet, og at der er sammenhæng i procesforløbet Politisk forståelse for nødvendigheden af samarbejdet er væsentlig, når det gælder afsætning af ressourcer og forankring i kommunen Et formaliserede samarbejde mellem kommuner eller brug af rådgiver kan være med til at sikre det gode projektforløb og resultat Netværksdannelse på alle niveauer er en sidegevinst. PERSPEKTIVERING Med implementeringen af EU s Vandrammedirektiv i miljømålsloven i slutningen af 2006 stod det klart, at kommunerne ville komme til at stå for hovedparten af den praktiske gennemførelse af Vand- og Natura2000-planer, og at arbejdet på vandsiden ville blive baseret på hydrologiske oplande, ikke administrative grænser. På baggrund af de forudgående pilotprojekter (bl.a. Odense Pilot River Basin) er der i kommunerne en forventning om, at realiseringen af planerne bliver et stort arbejde; et arbejde der bliver endog meget dyrt og ressourcekræven-

38 de. Egedal Kommune har derfor forsøgt at gå direkte efter mest mulig indflydelse på planlægningen og valg af indsatsmidler ved at bidrage aktivt i idefasen. Der fokuseres allerede nu på at finde en samarbejdsform og værktøjer, som er egnet til at løse de kommende opgaver med vandplanerne: Høringssvar og handleplaner. Alt afhængig af vandplanernes detaljeringsniveau bliver der brug for et samarbejde i stor skala for hele oplandet, eller måske alene ERFA-grupper og samarbejde om mindre vandløbsoplande. En hurdle, der skal overvindes i samarbejdet om vandplaner, er den politiske ulyst til at bidrage økonomisk til projekter, der fysisk ligger i andre kommuner. Hidtidig kommunal praksis og tankegang har været, at skattekroner betalt i en kommune også skulle bruges i samme kommune. Der bliver brug for et holdningsskift, hvor de administrative kommunegrænser brydes op til fordel for en mere helhedsorienteret politik og administration på vandområdet.

39 HYDROLOGY OF STREAM VALLEYS AND CONSEQUENCES FOR SUBSTANCES AND PROCESSES Senior Hydrologist Mette Dahl Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS) ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

40

41 ABSTRACT The EU Water Framework Directive outlines an approach to water administration in which interactions between groundwater bodies, groundwater dependent terrestrial ecosystems and surface water bodies take on a central role. To facilitate monitoring and status assessment the directive allows grouping according to typologies. A typology used for evaluating interdependency between groundwater bodies, riparian areas and streams must be based on processes controlling flow, contaminant transport and attenuation. The typology of Groundwater Surface water Interaction (GSI typology) has been developed as a process oriented multi-scale framework classifying interactions between the three hydrological components. The controlling processes are characterized using an eco-hydrological approach based on geomorphology, hydrogeological setting and flow paths on gradually smaller scales. 1. INTRODUCTION The EU Water Framework Directive (WFD) outlines an approach to water administration in which interaction between groundwater bodies, groundwater dependent terrestrial ecosystems and surface water bodies take on a central role. Recognition of the interdependency between components of the hydrological continuum is a major strength of the WFD as a management framework. A main purpose of the WFD is to promote sustainable water and land use protecting associated aquatic ecosystems and water requirements of dependent terrestrial ecosystems and wetlands. Despite its significance, a terrestrial ecosystem is not well defined in the WFD, however, but the term covers areas where the water table is at or near ground surface. Riparian areas and wetlands are encompassed within this term. To obtain good quantitative and chemical status of a groundwater body, the directive requires that groundwater level and chemical composition of the body must cause neither the associated surface water bodies (rivers, lakes and coastal waters) to fail in achieving their environmental objectives, nor cause any significant damage to groundwater dependent terrestrial ecosystems. A typology primarily addressing the quantitative status must reflect physical processes that control spatial, temporal and quantitative interaction with dependent ecosystems. The directive calls upon two features of riparian areas to be evaluated: (1) their water requirements, and (2) their capability of maintaining high water quality of adjacent surface water bodies. To evaluate the water requirements it is of equal importance to conceptualize how a site works hydrologically and by what mechanisms water requirements of the ecosystems are met. Consequently, a typology must characterize processes controlling riparian water sources. The water requirements form part of the quantitative status assessment of the contributing groundwater body. Finally, assessment of ecological status of streams and rivers requires evaluation of biological, hydromorphological and physico-chemical elements of the stream and its riparian area, if the structure and condition of the riparian area is relevant to achieve the environmental objectives of the stream. In this context the effects of the biogeochemical processes in the riparian area form part of the status assessment of the adjacent stream or river.

42 To facilitate monitoring and status assessment, the directive allows grouping of both groundwater and surface water bodies according to typologies. Previous typologies or classification systems, however, commonly characterize only one component of the hydrological continuum as reviewed by Dahl et al. (2007). Therefore, a need exists to develop an integrated typology characterizing functional linkages and controlling flow processes between groundwater bodies, riparian areas and streams. Figure 1. Terminology, scale hierarchy and classification criteria of the GSI typology. Applying the typology in Denmark results in five most important Landscape Types and eight Riparian Hydrogeological Types. Four Riparian Flow Path Types are common to all Riparian Hydrogeological Types. 2

43 TYPOLOGY OF GROUNDWATER SURFACE WATER INTERACTION In the GSI typology, controlling processes are characterized using an eco-hydrological approach based on geomorphology, hydrogeological setting and flow paths on a gradually smaller scale (Dahl et al., 2007). The hierarchy includes three scales as illustrated in Figure 1. As the deposits of riparian areas are extremely heterogeneous and often organic-rich caused by a changing flow regime, water logging, sediment delivery, and channel displacement over time, these characteristics give rise to a perception of the deposits as a unique type of aquifer termed Riparian Area Aquifer in the typology. Landscape Type On a catchment scale of more than 5 km, the Landscape Type classifies the groundwater flow systems and the groundwater system as a regional frame controlling the complexity of flow processes and discharge patterns. The classification criteria are regional geomorphology and regional hydrogeological setting, respectively. The typology includes an unlimited number of regional geomorphologies forming landscapes characterized by a typical pattern of regional and local slopes. The typology distinguishes between four regional hydrogeological settings. A single dominant unconfined aquifer Two interconnected aquifers of equal importance A three-unit system consisting of an unconfined aquifer, a confining layer, and a confined aquifer A complexly interbedded sequence of aquifers and confining layers with no dominant aquifer. Figure 2. Moraine landscape with a groundwater system comprising a complexly interbedded sequence of aquifers and confining layers. The regionally sloping and locally undulating geomorphology creates local, intermediate and regional flow systems directing groundwater through Local, Regional or Deep Groundwater Bodies and Riparian Area Aquifers to various surface water bodies. 3

44 The position, magnitude and confineness of these aquifers give way to perceive them as specific groundwater body types as defined below. Through landscape forming processes, the geomorphology is often linked to geology and, subsequently, to the hydrogeological setting of the groundwater system. Figure 2 illustrates an example of a regionally sloping and locally undulating moraine landscape with a hydrogeological setting comprising a complexly interbedded sequence of sand aquifers and confining layers of clayey till. Riparian Hydrogeological Type On an intermediate or reach scale of 1 5 km the Riparian Hydrogeological Type classifies the hydrogeological setting adjacent to a riparian area aquifer. This scale characterizes the exchange of groundwater between a groundwater body and a riparian area aquifer. The hydrogeological settings are defined by a combination of two features, namely the Contact Type and the Groundwater Body Type. The typology distinguishes between five Contact Types (Figure 3) characterizing the physical contact between a groundwater body and a riparian area aquifer. The Contact Types are arranged in order from no contact to full contact. They determine groundwater ability to enter the riparian area aquifer and, to a large extent, the entry point. Figure 3. Riparian Hydrogeological Types. The hydrogeological legend corresponds to Figure 2. 4

45 Disconnected. An impermeable confining layer between a groundwater body and a riparian area aquifer permits no groundwater to enter the riparian area aquifer. Confined. A low-permeable confining layer between a groundwater body and a riparian area aquifer permits some groundwater to enter the riparian area aquifer. Lateral. A riparian area aquifer is in contact with a groundwater body at a hillslope side of the riparian area aquifer. Groundwater enters the riparian area aquifer at the hillslope. Bottom. A riparian area aquifer is in contact with a groundwater body at the base of the riparian area aquifer. Groundwater is conveyed to the riparian area aquifer along its base. Unconfined. A riparian area aquifer is in contact with an unconfined groundwater body on all three sides. Groundwater is easily conveyed into the riparian area aquifer along all sides. The typology encompasses two Groundwater Body Types (Figures 2 and 3). They control the temporal contact, stability and flux of groundwater to the riparian area aquifer. Local Groundwater Body. A shallow and generally small groundwater body in which groundwater tends to connect with an adjacent riparian area and stream through a local flow system. This groundwater body generally has the largest recharge rate, shallowest flow penetration depth, shortest flow path and residence time, and it discharges seasonally unsteady amounts of water. Consequently, baseflow is quite small and may even cease in the dry season. Regional Groundwater Body. A deeper and generally larger groundwater body in which groundwater tends to connect with riparian areas along medium-sized streams and large rivers through a larger scale flow system. Generally, this groundwater body has a smaller recharge rate, a deeper flow penetration depth as well as a longer flow path and residence time. Discharge from this type of groundwater body is continuous and seasonally steadier. Discharge flux, however, depends on size of recharge area and leakage properties of possible confining layers overlying the groundwater body. When an extensive groundwater body lies at great depth, and groundwater flows along a regional flow system only connected to transitional or coastal waters, the groundwater body is defined as a Deep Groundwater Body (Figure 2). Generally, this groundwater body has the smallest recharge rate, deepest penetration depth, and longest flow path and residence time. Because this kind of groundwater body does not exchange water with a riparian area aquifer along a stream, it is not included in the GSI typology. Eight Riparian Hydrogeological Types as described in Figures 1 and 3 are defined through combining Contact Types and Groundwater Body Types: Disconnected, Confined, Lateral Local, Lateral Regional, Bottom Local, Bottom Regional, Unconfined Local, and Unconfined Regional. In case of a Disconnected or Confined type there is no need to characterize the corresponding Groundwater Body Type because the discharge is nil or very small, respectively. However, this must be done in case of a Lateral, Bottom or Unconfined type. Riparian Flow Path Type On a local scale of m the Riparian Flow Path Type classifies the dominant flow path through the riparian area to the stream based on the flow path distribution in the riparian area 5

46 Four flow paths have been identified as the most important transferring water through the riparian area to the stream (Figure 4). They are defined based on type of flow (matrix, preferential, overland, channel or pipe), and contact time between water and riparian deposits with an organic content. To a large extent, these flow paths control transport and attenuation processes and, consequently, the capability of the riparian area to maintain high water quality of an adjacent stream. Figure 4. Flow paths through a riparian area to a stream. Diffuse Flow. This flow path (Q 1 ) passes slowly through the riparian area aquifer as matrix flow with a long contact time between water and deposits. Groundwater may recharge the aquifer upwards or laterally. Water may infiltrate into the aquifer from seepage faces or drains. Groundwater may also exfiltrate onto the riparian surface as return flow, or it may stay in the aquifer until it discharges into the stream. Residence time is expected to range from weeks to years. Overland Flow. This flow path (Q 2 ) passes across the riparian area as overland flow. Water has a short contact time to riparian deposits. Water may enter the riparian area from drains ending at the hillslope or it may flood the riparian area from the stream. Water may also reach the riparian surface as springs in areas with preferential flow. Residence time is expected to range from hours to days. Direct Flow. This flow path (Q 3 ) transfers groundwater beneath the riparian area aquifer, through an underlying groundwater body, directly through the stream bed. Within the order of a few days water may or may not have contact with riparian deposits beneath the stream bed. Drainage Flow. This flow path (Q 4 ) transfers flow through drainpipes or ditches bypassing the riparian area aquifer, conducting water directly into the stream. The transfer is expected to take place in the order of hours. 6

47 DISCUSSION Landscape Type Regional geomorphology to a large extent controls which groundwater flow systems operate in the catchment (Toth, 1963). Dependent ecosystems are affected by these systems because they control a number of important factors like location of recharge and discharge areas, flux and stability of discharge, flow penetration depth, and residence time within biogeochemical environments affecting quality of discharging water. Subsurface heterogeneity, however, strongly influences water flux and travel time in the flow systems. The heterogeneity also influences groundwater ability to enter riparian areas and streams resulting in a more patchy discharge pattern. The classification of groundwater systems by Heath (1982), adopted in the GSI typology, is very applicable to characterize the heterogeneity through types of regional hydrogeological setting. The setting divides groundwater flow through specific Groundwater Body Types defined in the GSI typology. Subsequently, several functional aspects of a groundwater body can be evaluated such as response to climate and abstraction, susceptibility to pollution, water quality, and interaction pattern with dependent ecosystems. Consequently, both features are important classification criteria on catchment scale. Riparian Hydrogeological Type Hydraulic properties of aquifers and confining layers adjacent to riparian areas and streams significantly impact the spatial distribution of groundwater discharge on an intermediate scale. Riparian Hydrogeological Types provide a new framework classifying this heterogeneity in greater detail through combining Contact Types and Groundwater Body Types. From the Riparian Hydrogeological Types several functional aspects concerning the groundwater discharge to riparian area aquifers and streams may be evaluated, i.e. physical contact between the contributing groundwater body and the riparian area aquifer controlling ability of groundwater to enter the riparian area aquifer, and to a large extent the entry point. Temporal contact, stability and flux of groundwater discharge controlling the seasonal stability of the flow path distribution in the riparian area may also be evaluated. These factors are all critical for maintaining diverse ecosystems (Wheeler et al., 2004) as they together with riparian permeability, depth and width determine the riparian hydrological regime. Likely redox conditions and water quality of groundwater recharging a riparian area aquifer may also be deduced. As illustrated in Figure 2 there is a tendency for groundwater originating from Regional (and Deep) Groundwater Bodies to be reduced and nitrate free. In Odense Pilot River Basin about half of the nitrate leaching from the agricultural fields are reduced in anoxic groundwater bodies (Hinsby et al., 2008b; Thorling et al. 2008). The opposite is expected for groundwater originating from shallow Local Groundwater Bodies, where water presumably is oxidized and maybe nitrate polluted depending on land use. Hence, it is likely that riparian area aquifers with Lateral Local or Unconfined Local Contact Types, where the groundwater body is in contact with the terrain near the valley hillslope, receive oxidized nitrate polluted groundwater. However, when the contributing groundwater body of a Lateral Local Contact Type in the upland is completely covered by a confining layer, the riparian area aquifer probably receives reduced nitrate free groundwater. This is 7

48 probably also the case for riparian area aquifers of Confined, Bottom and Unconfined Regional Contact Types. This suggests that supply of nitrate, which is critical for maintaining or damaging specific riparian habitat types, may likely be evaluated through Riparian Hydrogeological Types. In Dahl et al. (2007) and Banke (2005) the GSI typology has been applied in a moraine landscape in Odense stream basin. The stream is along upper and lower reaches primarily recharged by Local Groundwater Bodies and along middle reaches by a Regional Groundwater Body. In Dahl (2008) and Hinsby et al. (2008a) the GSI typology has been applied in Åkær stream basin in another moraine landscape in Eastern Jutland to gain a detailed knowledge of groundwater - surface water interaction within the basin and to guide restoration projects to reduce nitrate load from the basin to a coastal water body (Lillebælt). Riparian Flow Path Type The Riparian Flow Path Type provides a new classification of the capability of riparian areas to maintain high water quality of adjacent streams based on flow paths controlling transport and attenuation through the riparian area. Various researchers have studied which geomorphologic and hydrogeological parameters control the flow path distribution through riparian areas in glacial landscapes in temperate climate (Vidon and Hill, 2004; Banke, 2005; Langhoff et al., 2006). Their research demonstrate that the most important parameters are: predominantly bulk permeability of the riparian area aquifer; less pronounced the total extent of the contributing groundwater body and the riparian area; presence or absence of a confining layer between the riparian area aquifer and the contributing groundwater body; and to a small degree thickness of this confining layer. Nitrate and other elements and compounds are gradually transformed through the changing redox zones observed during passage of a riparian area aquifer. For this reason the entry point and flow paths to a large extent control where transformation processes take place. As groundwater recharges the riparian area aquifer at the hillslope or at the base of the aquifer, this is where the important zone of denitrification is found. Compared to this zone the hyporheic zone immediately beneath the stream bed is of only minor importance in Denmark. By reviewing nitrate attenuation capacities of many riparian areas in Denmark Dahl et al. (2007) proposed very general path-specific attenuation capacities. The capacity of Q 1 and Q 3 is close to 100% if the organic content of the riparian deposits is more than 3%, and the capacity is close to 0% if the organic content is less than 3%. For Q 3 this implies that the water contacts riparian deposits beneath the stream bed. If it does not the attenuation capacity is close to 0% instead. The attenuation capacity of Q 2 is approximately 50%, and the capacity of Q 4 close to 0%. These capacities result from hydrogeochemical environments composing different redox conditions, contact time with riparian deposits, and carbon availability along the flow paths. In the future similar path-specific attenuation capacities may be developed for other elements and compounds. 8

49 CONCLUSION In relation to the WFD the GSI typology may be applied to group interacting groundwater bodies, riparian areas and streams in a functional way to support effective groundwater risk and status assessments, and to establish programmes of monitoring and measures. As such it may act as a framework for comparison between sites, an approach for regionalisation of features, and a tool to point out data and research needs. A combined use of a sound typology for description of the physical/hydrological system and the biogeo- and hydrochemical system decrease uncertainties in estimation of quantitative as well as chemical groundwater-surface water interaction. Hence, Riparian Hydrogeological Types support delineation of riparian areas receiving nitrate free or nitrate polluted groundwater. The Riparian Flow Path Types, on the other hand, assist assessment of nitrate attenuation in riparian areas. This knowledge may be applied in management plans to protect and enhance the chemical and ecological status of associated surface water systems, which is a main purpose of the WFD. In an eco-hydrological context the GSI typology may also provide an important interlock framework overcoming difficulties in dealing with different time and space frames within the two fields. Hense, Riparian Hydrogeological Types may be applied to evaluate a number of aspects such as physical and temporal contact, stability, flux, and water quality in the exchange between a groundwater body, a riparian area aquifer and a stream. These aspects to a large extent control abiotic site factors such as hydrological regime and water quality determining riparian terrestrial habitat distributions. They also affect stream habitats through sustaining baseflow, moderating surface water levels and temperatures, and supplying nutrients and inorganic ions. Consequently, Riparian Hydrogeological Types may form basis for evaluation of eco-hydrological interaction and assist in assessing habitat vulnerability to water requirements. In regional hydrological models Riparian Hydrogeological Types may form basis for distributing leakage properties between aquifers and surface water. However, if the modelling purpose is to simulate consequences of groundwater withdrawal or contaminant transport and attenuation the controlling processes on various scales point to the need of applying flexible models to simultaneously estimate regional-scale groundwater body and local-scale riparian area aquifer processes. ACKNOWLEDGEMENTS The Danish Environmental Protection Agency and Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS) are greatly acknowledged for funding this work. REFERENCES Banke, M. (2005). Metode til bestemmelse af strømningsfordeling gennem ådale. MSc thesis. University of Copenhagen, Denmark. Dahl, M. (2008). GOI kortlægning og beskyttelsesstrategi i naturgenopretningsområder i Åkær Å oplandet. GEUS, Report nr

50 Dahl, M., Nilsson, B., Langhoff, J.H. and Refsgaard, J.C. (2007). Review of classification systems and new multi-scale typology of groundwater-surface water interaction, Journal of Hydrology 344: Heath, R.C. (1982). Classification of ground-water systems of the United States. Ground Water 20(4): Hinsby, K., Condesso de Melo, M.T. and Dahl, M. (2008b). European case studies supporting the derivation of natural background levels and groundwater threshold values for the protection of dependent ecosystems and human health. Science of the Total Environment, 40: Hinsby, K., Dahl, M. and Nygaard, E. (2008a). Karakterisering af ådalsmagasinet langs Åkær Å Grundvand- Overfladevand Interaktion 2 (GOI-2). GEUS Report, nr. 5. Langhoff, J.H., Rasmussen, K.R., Christensen. S. (2006). Quantification and regionalization of groundwatersurface water interaction along an alluvial stream. Journal of Hydrology 320: Thorling, L., Larsen, C.L. and Hinsby, K. (2008). Derivation of background levels and groundwater threshold values based on environmental objectives for associated aquatic ecosystems. Poster presentation at the EU Groundwater Conference, Paris, November Toth, J. (1963). A theoretical analysis of groundwater flow in small drainage basins. Journal of Geophysical Research 68: Vidon, P.G.F., Hill, A.R. (2004). Landscape controls on hydrology of stream riparian zones. Journal of Hydrology 292: Wheeler, B.D., Gowing, D.J.G., Shaw, S.C., Mountford, J.O., Money, R.P (2004). Ecohydrological Guidelines for Lowland Wetland Plant Communities (Eds Brooks, A.W., Jose, P.V., Whiteman, M.I.). Environment Agency (Anglian Region), Peterborough, United Kingdom. KEYWORDS Water Framework and Groundwater Directives, typology, groundwater surface water interaction, multi-scale. 10

51 RISKPOINT - ASSESSING THE RISKS POSED BY POINT SOURCE CONTAMINATION TO GROUNDWATER AND SURFACE WATER RESOURCES Lektor Philip Binning, DTU Miljø ATV Jord og Grundvand Forurenede grunde og overfladevand: Udfordringer og samarbejder Schæffergården, Gentofte 20. november 2008

52

53 SUMMARY The RISKPOINT project aims to develop a complete risk assessment tool that can be used to identify and prioritise clean up and management of point sources of contamination to groundwater. Denmark has many point sources of contamination that pollute our water resources with toxic substances like chlorinated hydrocarbons and pesticides. For example, there are up to 35,000 sites with suspected contamination in Copenhagen alone. The EU Water Framework Directive will necessitate the evaluation of these point sources and their impact on water quality and ecology. RISKPOINT will provide the knowledge to make those evaluations. The challenge will be to consider groundwater, surface water, water quality and ecosystems as an integrated system. Work packages in the project address key aspects of the problem. New geophysical methods will be developed to characterise the geology of the ground water/surface water interface. New methods will be devised to investigate the impact of point source contamination on surface water ecosystems and on drinking water interests. The determinant biogeochemical processes that act and may retard contaminants at the groundwater/surface water interface will be assessed. State of the art modelling tools that couple ecological impacts to water quality and hydrology well be constructed. The RISKPOINT project is a 4 year project that is financed by the Danish Research Council under their Strategic research grants program. The project is lead by DTU and involves DTU, Arhus University, Københavns Energi, DHI, Orbicon, Miljøcenter Roskilde and several international partners. The 4 industry project partners represent the major actors in the Water Framework Directive legislation, namely government, drinking water suppliers and the water industry. The University partners provide expertise in monitoring, geophysics, fresh water ecology, toxicology, water resources, contaminated sites and groundwater biogeochemistry. PROJECT OBJECTIVES To provide the background knowledge and tools with which to assess the impact of point sources of contamination under the Water Framework Directive. The project will focus on two prevalent contaminant groups, chlorinated hydrocarbons and pesticides. It is aimed to improve the competitiveness of the consulting industry and Danish authorities in the management of water quality problems in water catchments. In particular it will: 1. Develop new geophysical techniques for assessing the hydrogeological coupling between surface and groundwater. 2. Quantify the surface water ecosystem impact of point sources of contamination. 3. Develop methods for assessing the risk of point sources of contamination to water supply. 4. Determine the pollutant attenuating capacity of the biogeochemically active zone between groundwater and surface water systems. 5. Develop models for evaluating risk and for prioritising remediation of point sources of contamination.

54 MAIN PROJECT OUTCOMES The research conducted in the project aims to make major advances in risk assessment technologies. In particular, the project will advance our knowledge by: Geophysical characterization Providing a platform for development of the new Magnetic Resonance Sounding (MRS) technology in Denmark. This geophysical method is a breakthrough because it allows direct measurement of the hydraulic properties of porous media [Vouillamoz et al., 2007]. The project will advance geophysics by integrating MRS technologies with other hyrdogeophysical mapping tools such as transient electromagnetic, earth resistivity imagining and induced polarization. In the project, the method will be used for the first time in the characterization of the aquifer/stream interface. Ecological impact models Identification of the ecological effects of pesticides, chlorinated hydrocarbons and other toxic substances in a whole stream system using multivariate gradient analyses and controlled experiments in stream microcosms is a current challenge and will be addressed in the project [Beasly and Kneale, 2002]. Results will be incorporated into suitability curves (indicators of ecological function and structure) and a new investigative monitoring procedure that can be used by catchment managers as a standard screening tool under the Water Framework Directive. Drinking water impacts Techniques have recently been developed for determining the amount of stream water infiltrating into groundwater based drinking water supplies [Hunt et al., 2005]. This work will be advanced to consider the extent of contaminant migration from streams into aquifer based water supplies. Groundwater/surface water interaction The project will develop new in-depth and quantitative descriptors of the governing factors for attenuation of chlorinated compounds in a groundwater surface interface [Chapman et al., 2007]. Riskpoint will also show how hydrological models of surface water groundwater interaction including solute transport can be calibrated and validated by jointly using geophysical proxy data and hydrological data. Risk assessment models New risk assessment tools will be developed that integrate ground and surface water resources for assessment of contaminant point sources and will be a major advance on current approaches which consider only groundwater resources [Chisala et al., 2007]. BACKGROUND AND MOTIVATION Chlorinated hydrocarbons and pesticides are amongst the most prevalent and serious contaminants of surface and ground water resources. Often these contaminants originate from point sources. In the Copenhagen region there are an estimated 35,000 sites with potential contamination that must be investigated and prioritised [Jensen, 2007]. Bjerg et al. [2007] noted that pesticide contamination was found at 97% of the rural point sources investigated by the Counties in Denmark and at 8% of them concentrations were very high ( μg/L). More than 40 different pesticides are currently found in Danish streams [Lauridsen et al., 2006]. Given limited resources, it is necessary to prioritize cleanup of contaminant problems.

55 Assessment tools are required to make this prioritization. The RISKPOINT project addresses that need. Drinking water in Denmark is primarily derived from groundwater. Wells are commonly placed in valleys where there is a close coupling between surface and ground water, so when supply security is assessed it is insufficient to consider only groundwater. In 2000, the EU passed the Water Framework Directive. This directive specifies that surface water must meet good water quality and minimum ecological criteria, and that groundwater must have good chemical status. Denmark faces significant challenges in meeting the Water Framework Directive. Knowledge and management of groundwater is very advanced in Denmark. However, the impact of groundwater contamination on surface water is not well known. In particular, Denmark does not have access to management tools that explicitly link contaminant point sources with groundwater, surface water and ecological impacts. Such tools are also not available internationally. An opportunity therefore exists to develop state of the art knowledge in monitoring, modelling and risk assessment of ground and surface water resources and ecosystems. Such knowledge is essential. Coupled groundwater and surface water contaminant transport models are a recent development in hydrological modeling [Hussein and Schwartz, 2003]. Project participant DHI is a world leader in this type of modeling [Borah and Bera, 2004]. Some work on nutrients has been conducted, for example Heathwaite et al. [2005] developed a Water Framework Directive focused risk assessment tool for nutrients. Similar work has been done by the project participants in Denmark [Andersen et al., 2005]. Project participants from DTU have recently developed a risk assessment tool for point sources in groundwater, but this tool does not consider surface water or ecological impacts [Tuxen et al., 2006]. The development of a risk based approach for point sources and their direct coupling to ecological impacts is therefore an unresolved challenge. In order to develop appropriate risk assessment tools, it will be necessary to significantly strengthen our understanding of several aspects of the problem. New methods that can help identify hydrological couplings between surface water and groundwater will be necessary. MRS is a promising new development in that area and will be employed in the project [Legchenko et al., 2004]. Geophysical inversion techniques such as those employed by the Aarhus University project participants will be essential to interpreting the new data [Auken and Christiansen, 2004]. Detailed investigation of the surface water groundwater interface is essential because the spatial and temporal controls governing microbial abundance and activity in the hyporheic zone remain poorly understood. [Moser et al., 2003]. Existing knowledge of microbial degradation processes of chlorinated hydrocarbons gained at DTU will need to be placed into this new context [Friis et al., 2007]. DTU project participants have developed suitable tools for high-resolution mapping of microbial and chemical species at such interfaces [Gan et al., 2006]. Preliminary work on water quality monitoring at the groundwater surface water interface conducted by DTU will also be relevant [Christensen and Raun, 2005]. The project will evaluate the toxic response of aquatic ecosystems to contaminants. On the background of existing knowledge it is difficult to evaluate how current pesticide usage affects Danish freshwater systems (Conclusion of [Bichel Udvalget, 1999]). Few studies have

56 worked on field measurement of pesticide-ecosystem impact [Friberg et al., 2003], but project participants are well equipped to address this knowledge deficiency [Lauridsen et al., 2006]. In Denmark, Dahl et al. introduced a descriptive classification scheme to classify the types of interaction between surface and groundwater systems [Dahl et al., 2007]. This work will be a major advance on available approaches because it will quantify ecological impact and contaminant fluxes. PROJECTS METHODOLOGY AND EXPECTED RESULTS The project consists of 5 interlinked work packages, each addressing essential elements of the problem. The relationship between the work packages is shown in figure 1. The packages address all aspects of the risk assessment problem. The aim is to determine the impact of point sources on the ecological and human receptors in water catchments. This requires detailed consideration of their potential attenuation along the pathway from groundwater to surface water. An integrated risk assessment work package considering all components of the problem forms the culminating outcome of the project. Figure 1. Workpackages in the RiskPoint project. The project will be built around a central field site which will be a catchment to substantial drinking water interests. Several sites are currently under consideration, but the final decision will be made during the start up phase of the project, with input of all project participants. For example, it has been necessary to close seven of Copenhagen Energy s ground-