Stabilisering af arsen-, krom- og kobberforurenet. Sanne Skov Nielsen, PhD-studerende DTU Miljø

Transkript

1 Stabilisering af arsen-, krom- og kobberforurenet jord med okkerslam Sanne Skov Nielsen, PhD-studerende DTU Miljø

2 Baggrund Arsen er mobilt og udvaskes let til grundvandet Op mod 227 lokaliteter i DK (Miljøstyrelsen, 1998) Indledende forsøg: Grundene er dyre og besværlige at remediere Udvaskning af arsen formindskes med en faktor 1000 ved tilsætning af 3% TS okkerslam Jernoxider sorberer anioner effektivt Okkerslam er et affaldsprodukt med et højt indhold af jernoxider

3 Træimprægnering med CCA Opløsning af metaller presses eller suges ind i veddet Arsen: Insekticid Kobber: Fungicid Hexavalent krom: Fikserer metallerne i træet Forurening typisk opstået ved Spild af imprægneringsvæske Utætte rør og kar Slam fra imprægneringskar Forurenet bark Ikke længere i produktion (Miljøstyrelsen, 2002) As forbudt i 1993 Cr frivilligt udfaset i 1996

4 Stabilisering af jord Forhindrer udvaskning af uønskede stoffer til omgivelserne Kemisk stabilisering: Udfældning, sorption Fysisk stabilisering: Indkapsling, vitrificering, cement Tidligere testede sorbenter til arsen-forurenet jord Fe(0) eller ZVI, mikro- eller nanostørrelse (Kumpiene et al., 2007) Salte: Fe(II)SO 4, Fe(III)SO 4, FeCl 2 (f.eks. Hartley and Lepp 2008) Jernoxider: Sandblæsningsaffald, okker (Maurice et al. 2007, Doi et al. 2005, Sakar et al. 2007)

5 Okkerslam fra vandværker Skylleslam fra sandfiltrene 2000 tons produceres årligt i DK Bortskaffelse er primært deponering Kan indeholde uønskede sporstoffer f.eks. As og Cd Jernoxid Calcit Fosfat Organisk stof Silicium Manganoxid Okkerslam fra Sjælsø Vandværk Jernoxid Calcit Fosfat Organisk stof Silicium Manganoxid

6 Okkerslam som sorbent Ferrihydrit er den aktive komponent Ekstremt højt overfladeareal ( m 2 /g) PZC + - Overfladen er ladet afhængig af ph As(V) Nettoladning positiv i jord As(V) Sorberer primært anioner CrO 4 2- og HAsO 4 2- As(III) (modificeret efter Smedley og Kinniburgh, 2002)

7 Projektets formål At afprøve stabilisering med okkerslam på feltskala Vurdere mulighederne for brug af okkerstabilisering som afværgeløsning for arsen, krom og kobber finde den optimale mænge okkerslam til stabiliseringen implementere metoden i stor skala på feltlokalitet evaluere holdbarheden af stabiliseringen

8 Collstropgrunden ved Hillerød Collstrop Træimprtægnering As, Cr, Cu, Fl, 2,4-DNP, diesel Anslået pris for oprensning >100 mill. DKK

9 Dybde [cm under terræn] Stabilisering på feltskala 0 Koncentration i jorden [mg/kg] m 50 m As Cr Cu Træer og buske Opblandet med okker 120 Opblandet Boring før opblanding

10 Soil mixing 2 felter á 10x10 meter 3 m 3 okkerslam i 1 felt

11 Soil mixing

12 100 cm 50 cm N Skovvej 50 cm 100 cm Hegn 100 cm 50 cm Boring, terrænnært grundvand Porevandssampler, dybde 100 cm 50 cm Jordprøver 5 m 1 m 50 cm 100 cm

13 Fordeling af okkerslammet 0-0,5 meter under terræn 0,5-1 meter under terræn 0,1-0,3 % 0,3-0,5 % 0,5-0,9 % 1-1,3 % Naturligt jernindhold ~0,48 %

14 Indsamling og måling af porevand Quiz: Hvilke vandprøver er fra den stabiliserede jord?

15 Vandspejl [cm under terræn] Arsen i porevand jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar Arsen total [µg/l] ,5 m.u.t. 1 m.u.t. Med okker Uden okker jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar Jern total [µg/l] jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar Uden okker 400 Med okker jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar

16 Resultater Krom og kobber ,5 m.u.t. 1 m.u.t Kobber [µg/l] jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar 1000 Uden okker Med okker jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar Krom total [µg/l] jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar 0 jun jul aug sep okt nov dec jan feb mar

17 Sorberet arsen og kobber [%] Sorption af Kobber og Arsen på ferrihydrit -PHREEQC simulering Arsen Kobber ph

18 Langtidseffekt af stabiliseringen

19 Konklusioner Porevandskoncentrationen af arsen, krom og kobber formindskes markant med okkerbehandling Der ser ikke ud til at forgå jernreduktion i den behandlede jord Ingen sammenhæng mellem jern og arsenkoncentrationer Ingen sammenhæng med det sekundære vandspejl Udfordringer i forb.m. doseringen af okker For lidt okker tilsat pga. For stort vandindhold (op mod 90%) Opblanding ikke tilstrækkelig i dybden

20 For dem, der vil vide mere Nielsen, S.S. Kjeldsen, P., Petersen, L. R & Jakobsen, R. (2011): Amendment of arsenic and chromium polluted soil from wood preservation by iron residues from water treatment. Chemosphere 84 (2011) pp Nielsen, S.S. Kjeldsen, P. & Jakobsen, R. (2012): Field scale iron oxide amendment of CCA contaminated soils. Under udarbejdelse. PhD afhandling følger til efteråret

21 Tak til Arkil A/S Region Hovedstaden Sjælsø Vandværk, Nordvand Naturstyrelsen, Nordsjælland

22 Referencer Doi et al. (2005) : A preliminary investigation into the use of ochre as a remedial amendment in arsenic contaminated soil. Appl. Geochemistry, 20, Hartley, W., Edwards, R., Lepp, N.W. (2004): Arsenic and heavy metal mobility in iron oxide-amended contaminated soils as evaluated by short- and long-term leaching tests. Environmental Pollution 131, Kumpien, J. et al. (2007): Evaluation of the critical factors controlling stability of chromium copper arsenic and zinc in iron treated soil. Chemisphere 67, Miljøstyrelsen (1998): Branchevejledning for forurenede træimprægneringsgrunde. Vejledning fra Miljøstyrelsen nr. 8 (1998). Miljøstyrelsen. Miljø- og Energiministeriet. Sakar D. et al. (2007): Arsenic bioaccessibility in a soil amended with drinking water residuals in the presence of phosphorous fertilizer. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 53, Samfundsteknik (1990): Kemikalieaffaldsdepot Stenholtvang. Forureningsundersøgelse Fase 3. Skov og Naturstyrelsen.