Salt og andre forekommende stoffer

Transkript

1 Salt og andre forekommende stoffer Birgitte Hansen, seniorforsker, GEUS De Nationale Geologiske Undersøgelser for Danmark og Grønland Klima- og Energiministeriet ATV-vintermøde 2011, FAGSESSION VI, Kortlægning af kalkmagasiner

2 Fokuspunkter 1. Klorid og saltvandsgrænsen 2. Naturlige kemiske problemstoffer 3. Menneskeskabte kemiske problemstoffer

3 Definitioner Salt grundvand og kalkmagasiner Modificeret efter Glover (1959)

4 Saltvandsgrænsen Karlslunde boring Klorid, mg/l O/ O ,5-8 -7, mg/l Advektive zone Dybde, meter Overgangszonen - Impermeable mergelhorisonter 120 Diffusions zonen Larsen m.fl. 2006

5 Saltvandsgrænsen Borehulslogging i form af resistivitetslog. Batum saltstrukturen i Saling Overgangszone Viborg Amt 2003

6 Geologisk udviklingsmodel for saltvandsgrænsen A. Paleogen og Neogen Aflejring af 500 m havbundssedimenter i den østlige del af det Danske bassin Klitten m.fl B. Sen Neogen Tektonisk opløft, erosion, aflejring af kvartære sedimenter C. Kvartærtiden Subvertikale sprækker under hævningsprocessen, efter aflastningen af istrykker er sprækkerne forøget, infiltration af ferskvand, diffusion pga. kemiske gradienter

7 Saltvandsgrænsens påvirkning af grundvandsdannelsen Nyborgområdet Opadrettet strømning (blå) høje kloridkoncentrati oner Nedadrettet strømning (rød) lave kloridkoncentrati oner Mielby & Sandersen 2005

8 Saltvandsgrænsens påvirkning af det hydrologiske kredsløb Nyborgområdet - Vordingborg og Susåen Mielby & Sandersen 2005

9 Hydrogeologiske forhold og indvinding - optrængning af salt grundvand Kristiansen m. fl. 2009

10 3.6 Grundvandskemiske forhold i kalkmagasiner Syntese af eksisterende viden: Resultater fra den nationale grundvandskortlægning Nikkelfrigivelse ved pyritoxidation forårsaget af barometerånding/-pumpning (Jensen m.fl., 2003). Binding af nikkel og frigivelse fra naturlige kalksedimenter (Kjøller m.fl., 2006). Saltvandsgrænsen i kalkmagasinerne i Nordøstsjælland (Klitten m.fl., 2006; Larsen & Berger, 2006; Larsen m.fl., 2006). Arsen i kalkmagasiner i Danmark (Kjøller m.fl., 2009). Strontium i grundvand og drikkevand i Roskilde Amt (Watertech, 2005).

11 Spredning af kemiske stoffer i kalkmagasiner - Matrix- og sprækketransport komplicerer strømningen % vandtransport i sprækker sprækkerne indeholder 1/29 del af grundvandsressourcen (Atkinson, 1975)! - Kemiske stoffer transporteres hurtigere gennem kalk- end sandmagasiner med dæmpning af max koncentration Appelo & Postma, 2005

12 Kloridholdigt grundvand indvinding af drikkevand fra kalkmagasiner begrænses ofte af saltholdigt grundvand Upåvirket grundvand har kloridkoncentrationer op til 30 mg/l grænseværdi er 250 mg Cl/l mange potentielle kilder til klorid i grundvandet Stor risiko for kloridholdigt grundvand: høj grad af urbanisering og lille grundvandsdannelse

13 Naturlige kemiske processer i kalkmagasiner Redoxprocesser Kalk ligevægt Udfældning af jernholdige karbonater Ionbytning Omvendt ionbytning Frigivelse af fluorid Frigivelse af strontium, aragonit calcit ell. Frigivelse af radioaktive stoffer Frigivelse af arsen Delvis efter Larsen & Berger 2006

14 Arsen i kalkmagasiner Kjøller m.fl. 2009

15 Arsen i kalkmagasiner 1. Frigivelse af arsen fra pyrit under iltede forhold Køge 2. Binding til jernoxider 3. Reduktiv opløsning af jernoxider med reaktivt organisk stof og frigivelse af arsen under reducerede forhold Kjøller m.fl. 2009

16 Kemiske processer påvirker af menneskelige aktiviteter Barometeråndring, pyritoxidation og frigivelse af nikkel Køge Bugt området: Skrivekridt, Danien og Lellinge- Grønsand Formationen Højtliggende kalk med tynde kvartære dæklag med store sænkninger af GVS 1.Trykændringer i atmosfæren forplantes via boring til umættet zone forceret oxidation af pyrit 2. Sedundær binding af Ni til manganoxider, lermineraler eller karbonater 3. Frigivelse af Ni ved hævning af GVS Kjøller m. fl. 2006

17 Kemiske processer påvirket af menneskelige aktiviteter Udvaskning af nitrat i GRUMO Bornholm

18 Nitrat og kalkmagasiner Nitratreduktionskapacitet og nitratfront Grafik: Lærke Thorling Vest Jylland Øst Jylland Jylland Sjælland

19 Nitratsårbarhed og kalkmagasiner Jylland Sjælland Grafik: Lærke Thorling Geo-vejledning 5: Hansen m. fl. 2009

20 Konklusion Syntese af eksisterende viden Vigtigt at have fokus på beliggenheden af det salte grundvand og dermed saltvandsgrænsen Vigtig at have fokus på naturligt forekommende problemstoffer som klorid, fluorid, strontium og arsen Vigtig at have fokus på menneskeskabte årsager til forekomst af problemstoffer som nikkel og nitrat