LAR og grundvand. Påvirkning af grundvandet ved nedsivning af regnvand. Envina Natur og Miljø konference 2015

Transkript

1 LAR og grundvand Påvirkning af grundvandet ved nedsivning af regnvand Envina Natur og Miljø konference 2015 Morten Ejsing Jørgensen, Center for Miljøbeskyttelse, Københavns Kommune 19. maj 2015

2 LAR og grundvand med udgangspunkt i forsøg i Vanløse med fokus på zink OG fra nyere analyser af drænvand fra kunstgræsbaner Hydraulisk påvirkning - med udgangspunkt i skybrudsforsøg i Vanløse 2 LAR og grundvand

3 Hvorfor er zink (og kobber) et problem?? Når zinkoverflade udsættes for atmosfæren dannes korrosionsprodukter med en sammensætning som afhænger af det aktuelle forureningsniveau i atmosfæren primært med hensyn til svovldioxid (SO 2 ) og klorid (Cl - ). Når det regner vil en del af korrosionsprodukterne bliver opløst i det afstrømmende regnvand. Koncentrationen af zink i det afstrømmende vand (zinc runoff rate) afhænger af ph-værdien i regnen, regnintensiteten og opholdstiden. Når tykkelsen af korrosionsprodukterne øges nedsættes korrosionshastigheden af zinkoverfladen, men vil dog indfinde et stabilt niveau. Regnvand er svagt syreholdigt og har et lavt indhold af opløste stoffer og er derfor relativt aggressivt. Regnvand kan derfor blandt andet opløse tungmetaller, hvor især zink, kobber og bly er udsatte. Zinkioner udvasket fra et zinktag eller zinktagrende er økotoksiske jo højere koncentration jo mere økotoksisk. I Amsterdam er brug af zink til tag og tagrender blevet forbudt i nybyggeri på grund af et højt indhold af zink i floden Amstel pga. regnvandsudledning til floden. 3

4 Zink i afstrømmende regnvand Undersøgelser fra Stockholm viser, at udvaskningen af zink i regnvand fra zinktage varierer mellem 0,07 til 2,5 g/m 2 /år, hvilket er sammenlignelig med København. I områder med tung industri (fx Ruhr-distriktet i Tyskland) er erosionen op til 14 g/m2/år på grund af den forøgede mængde af SO 2 i atmosfæren. SO 2 -indholdet i atmosfæren (syreregn) har været faldende gennem de sidste år. 4

5 Bangsbo-projektet i Vanløse et samarbejde mellem Vanløse Lokaludvalg, grundejeren.dk, HOFOR og Københavns Kommune med assistance fra Teknologisk Institut og PKP Regnvandsteknik Formålet var at undersøge zinkindholdet i tagvand fra zinktagrender og at vurdere om nedsivning af tagvand fra zinktagrender udgør et problem i forhold til jord- og grundvandsforurening. Dertil er også undersøgt påvirkningen af grundvandsspejlet i en skybrudssituation samt hydraulisk ledningsevne i moræneler Der blev etableret 4 faskiner i 4 private haver omkring Bangsbo Plads i Vanløse. Tagrende Tag Indfatninger Tag på kvist Hus A Zink Tegl & Tagpap 1) Bly 2) ingen Hus B Zink Skifer Zink Zink Hus C1 Zink Tegl Bly 3) Zink Hus C2 Zink Tegl Bly 3) Zink Hus D Plast Tegl ingen --- 5

6 Bangsbo-projektet i Vanløse Godt 0,5 m under faskinerne i en smal rende blev nedlagt et opsamlingsrør slidset i toppen til udtagning af vandprøver. Målinger i pejleboringen sikre, at der ikke er grundvand i faskinen på prøvetagningstidspunktet. Til tre af faskinerne blev tilført tagvand fra tage af hhv. tagpap, skifer og tegl med zinktagrender mens den fjerde faskine modtog vand fra plasttagrender (kontrolfaskine). Principskitse af faskine med opsamlingsrør 6

7 Bangsbo-projektet i Vanløse Prøverne blev taget 1-2 måneder efter faskinernes etablering. Et par dage før prøvetagning blev sandfanget og opsamlingsrørene ved faskinerne pumpet tørre for vand. Efter et par dage med regn blev der udtaget vandprøver fra sandfangene (tilløb) og opsamlingsrørene 0,5 meter under faskinerne (udløb). Grundvandsstanden stod lavere end opsamlingsrørene (> 4 m under terræn). Der blev analyseret for ph, suspenderet stof, COD, bakterier (E. Coli), tungmetaller (bly, cadmium, chrom, kobber, zink) og PAH er 7

8 Bangsbo-projektet i Vanløse - resultater Sted ph Suspenderet stof mg/l Hus A zinktagrende/ tagpap indløb COD PAH, sum (MST 6 komp.) µg/l Total kulbrinter µg/l E. Coli pr. 100 ml 7,3 2,5 17 i.p <0,5 >300 Hus A zinktagrende/ tagpap udløb 7, i.p <0,5 <1 Hus B zinktagrende/skifer indløb Hus B zinktagrende/skifer udløb Hus C zinktagrende/tegl indløb Hus C zinktagrende/tegl udløb Hus D plasttagrende/tegl indløb Hus D plasttagrende/tegl udløb 7,8 2, ,014 <0,5 >300 Intet vand Intet vand Intet vand Intet vand Intet vand Intet vand 7,1 <0,2 5,5 i.p <0,5 <1 7, ,012 <0,5 <1 7,4 8,6 9,9 0,021 <0,5 >300 7,0 2,4 15 i.p <0,5 <1 8

9 Bangsbo-projektet i Vanløse resultater (forsat) Sted Bly µg/l Cadmium µg/l Chrom µg/l Kobber µg/l Zink µg/l Hus A zinktagrende/ tagpap indløb Hus A zinktagrende/ tagpap udløb Hus B zinktagrende/skiffer indløb Hus B zinktagrende/skiffer udløb 8,8 0,12 0,20 4, ,56 0,11 0,14 2,1 88 0,39 0,11 0,10 5, Intet vand Intet vand Intet vand Intet vand Intet vand Hus C zinktagrende/tegl indløb 48 0,068 0,21 2, Hus C zinktagrende/tegl udløb 0,42 0,35 0,014 2,7 35 Hus D plasttagrende/tegl indløb Hus D plasttagrende/tegl udløb 0,47 0,12 0,039 2,4 15 1,2 0,073 0,11 2,4 29 9

10 Bangsbo-projektet i Vanløse Zinkindhold i tilløb flere målinger Tagrende Indfatninger/ tagafdækninger Zink (µg/l) Forår Sommer Efterår 1 Efterår 2 Efterår 3 Efterår 4 Hus A Zink? Hus B Zink Zink Hus B udestue Zink ingen Hus C, foran Zink Bly/zink Hus C, bagved Zink Bly/zink Hus D Plast ingen : ingen måling 1 0

11 Bangsbo-projektet i Vanløse Interessante resultater Zinkindhold i tilløb til faskiner og 0,5 meter under faskiner Tilløb (µg zink pr. liter) 0,5 m under faskinebund (µg zink pr. liter) Tilløb (antal E.coli) 0,5 m under faskinebund (antal E.Coli) Hus A med zinktagrende >300 <1 Hus B med zinktagrende (intet vand) >300 <1 Hus C med zinktagrende <1 <1 Hus D uden zinktagrende >300 <1 Markant reduktion i zinkindhold under faskinen Der findes et højt antal E.Coli (>300 pr. 100 ml) i vandet fra tre af tagene, mens der fra det fjerde tag er ikke påvist E.Coli. Det bemærkes også, at der ikke er konstateret PAH er eller kulbrinter i tagvand fra tagpap. Grundvandskvalitetskriteriet er 100 µg/l for zink. I BEK 1022 er kriteriet for zink 3,1-7,8 µg/l for ferske recipienter og 8,4 µg/l for marine recipienter (BEK 1022 omfatter dog ikke regnvandsbetingede udledninger) 11 LAR og grundvand

12 Zink i afstrømmende regnvand E. Gouman (2004). Water Science and Technology Vol 49 No 3 pp IWA Publishing

13 Udvaskning fra kunstgræsbaner 5 nye kunstgræsbaner etableret i 2014 i København På baggrund af DHI-rapporten* blev der krævet vandtæt membran under banerne. Dette krav måtte droppes pga. manglende økonomi. DHI-rapporten påviser risiko for forøget udvaskning af især bly, zink, nonylphenoler og blødgørere (phtalater) samt klorid (fra saltning) Udvaskningstest efter standarden DS blev foretaget på infill gummigranulat (Genan SBR high performance infill) * Lynettefællesskabet. Miljø- og sundhedsskadelige stoffer i drænvand fra kunstgræsbaner. DHI

14 Udvaskning fra kunstgræsbaner Udvaskningstest efter standarden DS blev foretaget på infill gummigranulat (Genan SBR high performance infill) Enhed µg/l 1 4

15 Udvaskning fra kunstgræsbaner Kunstgræsbane i Ryparken blev anlagt uden afværgeforanstaltninger og uden nedsivningstilladelse Dog blev overfladen af råjorden komprimeret (traktose) Drænrender blev anlagt med 6 meter mellemrum Vandprøver er udtaget af rindende drænvand i kombineret sandfangs- og prøveudtagningsbrønd og analyseret af Højvang Laboratorier 1 5

16 Udvaskning fra kunstgræsbaner To baner ved Kløvermarken og Sundby blev anlagt med et tyndt lag aktiv kul over afretningslaget Overfladen af råjorden blev komprimeret (traktose) Drænrender blev anlagt med 6 meter mellemrum Aktivt kullag Vandprøver er udtaget af rindende drænvand i kombineret sandfangs- og prøveudtagningsbrønd og analyseret af Højvang Laboratorier 1 6

17 Udvaskning fra kunstgræsbaner - resultater København Parameter Enhed 1. oktober 2014 Ryparken Tingbjerg Sundby Kløvermarken 26. oktober januar 2015 Aktiv kullag indbygget 9. januar januar 2015 COD mg/l Suspenderet stof mg/l Cadmium µg/l 0,109 0,12 0,15 0,16 0,072 Bly (Pb) µg/l 0,74 0,47 0,39 1,9 0,21 Kobber (Cu) µg/l 6,6 5,7 2,5 3,4 2,1 Nikkel (Ni) µg/l 1,5 2 1,1 0,91 0,43 Zink (Zn) µg/l ,8 6,1 2,2 Total kulbrinter µg/l <10 < ,6 <10 Nonylphenoler (sum) µg/l <0,05 0,19 0,18 <0,05 <0,05 Phtalater (sum) µg/l DEHP µg/ll - <0, Chlorid mg/l Resultatet er kun udtryk for sammensætningen af drænvand fra den specifikke bane på det tidspunkt prøven blev taget 1 7

18 Udvaskning fra kunstgræsbaner - resultater København Parameter Enhed 1. oktober 2014 Ryparken Tingbjerg Sundby Kløvermarken 26. oktober januar 2015 Aktiv kullag indbygget 9. januar januar 2015 COD mg/l Suspenderet stof mg/l Cadmium µg/l 0,109 0,12 0,15 0,16 0,072 Bly (Pb) µg/l 0,74 0,47 0,39 1,9 0,21 Kobber (Cu) µg/l 6,6 5,7 2,5 3,4 2,1 Nikkel (Ni) µg/l 1,5 2 1,1 0,91 0,43 Zink (Zn) µg/l ,8 6,1 2,2 Total kulbrinter µg/l <10 < ,6 <10 Nonylphenoler (sum) µg/l <0,05 0,19 0,18 <0,05 <0,05 Phtalater (sum) µg/l DEHP µg/ll - <0, Chlorid mg/l

19 Udvaskning fra kunstgræsbaner Kunstgræsbane Frørup i Nyborg Sammenlignelig med banerne i København bortset fra at i Nyborg er der udlagt vandtæt membran under kunstgræstæppet 1 9

20 Udvaskning fra kunstgræsbaner - resultater Nyborg SBR Shockpad NIF Frørup (TIF) Parameter Enhed 11. februar maj december februar maj 2014 COD mg/l <15 <15 20 Suspenderet stof mg/l 38 6,5 <1 1,3 1,1 Bly (Pb) µg/l 0,8 <0,2 <0,5 Kobber (Cu) µg/l 12 2,4 5,8 Nikkel (Ni) µg/l 9,3 1 2,7 Zink (Zn) µg/l 65,9 <3 13,7 Total kulbrinter µg/l Nonylphenoler (sum) µg/l <0,5 <0,5 <0,5 Phthalater (sum) µg/l 1,8 <1 <1 Chlorid mg/l På NIF banen formodes at være et højere indhold af SBR gummi end de øvrige baner pga. shockpad en 2 0

21 Udvaskning fra kunstgræsbaner - resultater Banerne i København (Ryparken, Tingbjerg) og Nyborg (TIF) er sammenlignelige Ryparken, Tingbjerg, TIF (Nyborg) Kvalitetskriterier BEK 1022 generel kvalitetskrav Parameter Enhed Max måling COD mg/l 41 Grundvand µg/l Jord mg/kg Ferskvand µg/l Marin µg/ Suspenderet stof mg/l 38 Cadmium µg/l 0,15 0,5 0,5 0,08-0,25 0,2 Bly (Pb) µg/l 1, ,34 0,34 Kobber (Cu) µg/l 9, ,9 Nikkel (Ni) µg/l 2, Zink (Zn) µg/l ,8 8,4 Total kulbrinter µg/l 34 9* Nonylphenoler (sum) µg/l 0,19 0,3 0,3 Phthalater (sum) µg/l < DEHP µg/l <0, ,3 1,3 Chlorid mg/l 512 * lette kulbrinter >C10-C20 2 1

22 Påvirkning af grundvandskvaliteten Nedsivning af regnvand med tungmetaller udgør en mindre miljø- og sundhedsmæssige risiko for grundvandsressourcen, da tungmetaller bindes til jorden og er immobil og ringe biooptagelig. I følsomme ferske recipienter er risikoen større, og høje koncentrationer af tungmetaller kan have en skadelige økotoksilogisk effekt. For andre miljøfremmede stoffer, som phtalater og phenoler, er risikoen højere for både grundvand og recipienter, da disse er mere vandopløselige og dermed mere mobile. Saltning udgør et væsentligt problem for grundvandsressourcen ved nedsivning af saltholdigt smeltevand. Ikke unormalt at der bruges op til 75 tons salt på en 2. generationsbane pr. vinter. På 3. generationsbaner bruges mindre salt. Spredning af gummigranulat i miljøet ved fx snerydning udgør ligeledes et problem og kan bidrage til forurening med mikroplast i havene via renseanlæggene 2 2

23 Spredning af gummigranulat i miljøet Infill problem ved snerydning 2 3

24 Skybrudsforsøg Bangsbo-projektet Der er er udført 2 hydrauliske forsøg med faskinerne ved at tilføre en mængde vand, der skulle simulere et skybrud. Det første forsøg blev udført i marts 2014 og det andet et år efter. Der er planlagt et 3. forsøg i sommeren LAR og grundvand

25 Skybrudsforsøg Der er også lavet hydrauliske forsøg med faskinerne ved at tilføre en mængde vand, der skulle simulere et skybrud. Det første forsøg blev udført i marts meter 1,5 meter Pejlerør i faskinen 2 5 LAR og grundvand

26 Skybrudsforsøg Fra starten var det ca. 10 cm vand i bunden af faskinen. Resultaterne viser, at det terrænnære grundvandsspejl stiger ca cm i en afstand af 3 meter fra faskinen. Ref 0 0,3 t 0,6 t 0,9 t 3 t 6 t t 146 t 184 t t t t t t Faskine: 0 m SØ: 1,5 m SØ: 3 m NØ: 1,5 m NØ: 3 m NV: 1,5 m NV: 3 m SV: 1,5 m SV: 3 m Temadag om Regnvandskvalitet i byområder

27 Skybrudsforsøg Middel nedsivningshastigheden er beregnet til k = 8, m/s Det tager 7 dage og 16 timer før vandstanden i faskinen er tilbage til niveauet før skybruddet. Men allerede efter 3 timer kan faskinen rumme en alm. regnbyge og i løbet af et døgn kan den rumme en voldsom regn (alm. skybrud). Vandstandsstigningen ligger på godt cm 3 meter fra faskinen, så der ses en påvirkning. 2 7 LAR og grundvand

28 Skybrudsforsøg I marts 2015 blev det andet forsøg udført. Denne gang er der udført nye pejleboringer 5 meter fra faskinen. Der var ingen vand i faskinen fra starten. Vandniveau over referencevandstand (i cm) i faskinen og i pejlerør omkring faskinen som funktion af tid i timer Ref 0 0,5 t 5t 8 t t 98 t 116 t 173 t 197 t 269 t 388 t t t t t t t t t t Regn (mm) Faskine: 0 m SØ: 1,5 m, pil SØ: 3 m SØ: 5 m NØ: 1,5 m, bøg NØ: 3 m SØ: 5 m NV: 1,5 m, hus NV: 3 m NV: 5m SV: 1,5 m, brønd SV: 3 m SV: 5m LAR og grundvand

29 Skybrudsforsøg I marts 2015 blev det andet forsøg udført. Denne gang er der udført nye pejleboringer 5 meter fra faskinen. Naturlig regnhændelse indtræder Marts 2015 Marts LAR og grundvand

30 Skybrudsforsøg Tømningen af faskinen gik hurtigere end i marts 2014 Tømningen blev forstyrret af en naturlig regnhændelse mellem timer efter start Der er bemærkelsesværdigt, at regnhændelsen giver en relativt større og meget mere markant grundvandsstigning i jorden omkring faskinen sammenholdt med den stigning der observeres i umiddelbart tilknytning til skybrudsforsøget. 3 0 LAR og grundvand

31 TAK