Nedsivningsløsninger og filterjord - helt generelt

Transkript

1 Nedsivningsløsninger og filterjord - helt generelt Simon Toft Ingvertsen Institut for Jordbrug & Økologi Slide 1 Filterjord En jordblanding som opfylder nogle specifikke krav til tekstur (sand, ler, organisk indhold), ph og forureningsindhold. Placeres øverst i nedsivningsfaciliteter. Inspiration fra Tyskland, hvor man mange steder har brugt de såkaldte Mulden- Rigolen Systemen. Tyske retningslinjer: Standard DWA-A 138E: Planning, Construction and Operation of Facilities for the Percolation of Precipitation Water April Sparsom dokumentation for effektiviteten. Slide 2 1

2 Tyske retningslinjer for filterjord Standard DWA-A 138E - Planning, Construction and Operation of Facilities for the Percolation of Precipitation Water April 2005 Jordlaget skal være cm tykt afhængig af behovet for rensning og jordens renseegenskaber. Hydraulisk ledningsevne skal ikke være mindre end 10-5 m/s. Ler (i form af bentonit) og silt kan tilsættes jorden for at opnå bedre sortionsegenskaber, men ikke mere end 10% (per masse). Organisk materiale (humus el. kompost) bør tilsættes til en vis grad (1 3% per masse). ph skal justeres ved at tilsætte kalk (ikke som anvendt i landbruget) til et niveau mellem 6 and 8. Jordlaget bør være vegetationsdækket. Forholdet mellem infiltrationsareal og afdræningsareal afgørende for forventet rensning. Slide 3 Mulden-Rigolen Systemen Slide 4 2

3 Egne undersøgelser af tyske filterjorde Simon Toft Ingvertsen Institut for Jordbrug & Økologi Slide 5 Mulden-Rigolen Systemen Syv lokaliteter blev undersøgt: Jordprøver til analyse af ph Organisk materiale Tekstur Tungmetaller Fosfor Jordkolonner til undersøgelse af: Flowmønster Renseeffektivitet (opløste tungmetaller og partikler) Evt. udvaskning Slide 6 3

4 Oversigt over undersøgte systemer Slide 7 Prøvetagning - jordprøver Slide 8 4

5 Prøvetagning - jordkolonner Slide 9 Resultater: ph, tekstur, infiltration Nedsat infiltration typisk associeret med dårlig vedligehold manglende fjernelse af plantemateriale. Slide 10 5

6 Eksempler på dårlig infiltration Slide 11 Resultater: Tungmetaller Fosfor Slide 12 6

7 Beregnet levetid Table 6. Calculated minimum number of years before Danish (upper) and German (lower) soil quality criteria for unrestricted usage in open construction works will be exceeded. HOP 1 HOP 2 HOP 3a HOP 3b DOR HAM BER 1 BER 2 Cd Years to DK Category 1 Years to DE Z1 ( L CS ) DS AI ρ B T = C P A R D Cr Cu Pb Zn Cd Cr Cu Pb Zn Disse beregninger forudsætter blandt andet at al forurening tilbageholdes i jorden. Slide 13 Kolonneforsøg - opsætning Fire kolonner fra hhv. Hoppegarten (Hop 2) og Berlin (Ber 1). Lav flow: ca. 5.1 mm/time højt flow: ca. 34 mm/time Slide 14 7

8 Opløsninger Table 3. Solutions used for irrigation experiments. All solutions were made with deionised water, added 2.5 mm NaNO3 and 0.83 mm Ca(NO3)2, and ph adjusted to 7. Solution Abbreviation Components Concentration Bromide BR KBr Br: 2.7 ± 0.1 g L 1 Unpolluted runoff UR Cd: Cr: Cu: Pb: Zn: P: Polluted runoff PR Cd(NO3)2 K2Cr2O7, Cr(VI) Cr(NO3)3, Cr(III) Cu(NO3)2 Zn(NO3)2 Microsphere MS Fluorescent Microspheres Cd: Cr: Cu: Pb: Zn: P: MS: Brilliant blue BB Brilliant Blue BB: 2 g L ± 0.6 µg L ± 0.7 µg L ± 3 µg L ± 0.5 µg L 1 35 ± 19 µg L 1 19 ± 2 µg L ± 0.6 µg L ± 6 µg L 1 67% Cr(VI), 33% Cr(III) 138 ± 14 µg L ± 0.4 µg L ± 52 µg L 1 19 ± 4 µg L 1 19 ± 4 x 10 6 MS L 1 Slide 15 Bromid-kurver Forskel ml. lav og høj flow i volumen indtil første Br viser sig i udløbet. Tegn på mere præf. strømning ved højt flow. Slide 16 8

9 Initial-udvaskning Tungmetaller + fosfor Total organisk carbon Slide 17 Baseline udvaskning TOC = Total organisk C DOC = Opløst organisk C Hænger stærkt sammen med lav ionstyrke i regnvand i forhold til i jordvæsken. Evt. høj ph, og lavt indhold af jern- og aluminiumhydroxider. Slide 18 9

10 Baseline udvaskning Tungmetaller + fosfor Stjerner angiver statistisk signifikans for korrelation med TOC og DOC. Partikler i form af fluoroscerende mikropartikler blev effektivt tilbageholdt (ikke vist). Slide 19 Rense-% Slide 20 10

11 Visualisering af flow brilliant blue Slide 21 konklusioner Systemerne synes generelt at have tilfredsstillende basis-egenskaber (ph, Organisk indhold, ler- /sandindhold, infiltration - selv efter mange år. Koncentrationer af tungmetaller i jorderne er ikke høje og mht de fleste metaller kan jorden bruges i åbne konstruktioner. I henhold til dansk Genanvendelsesbekendtgørelse er det essentielt at sørge for lave Cd- og Pbkoncentrationer. Fokus på ikke at bruge tidligere landbrugsjord risiko for højt fosforindhold. Slide 22 11

12 Konklusioner fortsat Der forekommer præferentiel strømning, mest ved højt flow. Planterødder og regnorme kan være afgørende for hvor vandet løber. Relativt høje koncentrationer af organisk stof udvaskes fra kolonnerne, formentlig som følge af den lave ionstyrke i regnvand. Cu, Zn, og Pb stærkt korreleret med opløst organisk stof. Gode rense-% er for Cu, Zn, og Cd, men ikke så gode for Cr. Meget effektiv tilbageholdelse af fine partikler. Slide 23 Forsøgsanlægget ved Syddansk Universitet Slide 24 12

13 Faskineblokke Slide 25 Faskineblokke lagt i jorden Slide 26 13

14 Prøveudtagning Slide 27 Prøveudtagning - brønd Slide 28 14

15 Blanding af filterjord Slide 29 Blanding af filterjord Slide 30 15

16 Jordanalyser Slide 31 Jordanalyser fortsat Tungmetaller Pb Cd Cr Cu Ni Zn Middel Stdafv Median %- fraktil Slide 32 16

17 Udlægning af rullegræs Slide 33 Nordlige brønd Slide 34 17

18 Sydlige brønd Slide 35 Instrumentering Slide 36 18

19 Kommende udfordringer/spørgsmål Opsamling af indløbsprøver Skabe overblik over flowsituationen i anlægget og målebrøndene Prøvetagning i brøndene. Hvilket udstyr? Hvilke parametre skal der måles? Forslag: grundig monitering af DOC + P, en række målinger på tungmetaller, salt og PAH per år. Andre lokaliteter / planlagte nedsivningsprojekter? Muligheder for at udvikle/forbedre filterjord (eks. inkorporere sorbent-materialer) kræver systematisk laboratorie-tilgang. Slide 37 19