Behov for dokumentation af vandkvalitet og renseløsninger Forslag til test-cocktail Vand i Byer 16.11.2017 Marina Bergen Jensen mbj@ign.ku.dk
Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet Figur: Simon Toft Ingvertsen Forureningen opbygges i tørvejrsperioden mellem regn 23-11-2017
Under regn skylles byen mere eller mindre ren SS Zn PAH Pb Cu Figur: Simon Toft Ingvertsen Det Natur- og Biovidenskabelige Fakultet
Oversigt over forureningskilder Source: Eriksson et al., 2005
Fra: MST-rapport Afstrømning fra tagflader og befæstede arealer Vurdering af forureningsrisici for grundvand Suspenderet stof, elektrisk ledningsevne, turbiditet, temperatur, klorid, opløst ilt, hårdhed, ph, alkalinitet, sulfat, sulfider, olie og fedt, TOC, DOC, BOD, COD, NH4, NO3, NO2, Total N, HPO4, PO4, Total P, aluminium, arsen beryllium, bly, cadmium, jern, kalium, kobber, krom, magnesium, natrium, nikkel, zink, acenaphthen, acenaphthylen, anthracen, benzo(a)anthracen, benzo(a)pyren, benzo(b)fluoranthen, benzo(e)pyren, benzo(ghi)perylen, benzo(k)flouranthen, chrysen, dibenzo(a,h)anthracen, fluoranthen, fluoren, indeno(1,2,3- cd)pyren, naphthalen, perylen, pyren, aldrin, antrazin, lindan, chlorfenvinfos, fenitrothion, malathion, propazin, simazin, terbuthylazin, og det er ikke engang dem alle sammen, her mangler blødgørere, detergenter, emerging contaminants og mange flere Miljøstyrelsen, 2013. Afstrømning fra tagflader og befæstede arealer Vurdering af forureningsrisici for grundvand. Af: Mette Fjendbo Petersen, Liselotte Clausen, Jens Sølling og Luca Vazzaro. ISBN: 978-87-7279-592-8
Hvis vi vil aflevere byen og dens naturgrundlag i god stand til vores børn, skal vi dokumentere hvad vi ser i vandet og hvad der virker rensemæssigt Hvor forurenet er vandet vi vil håndtere lokalt? Hvor rent kan vi forvente det bliver efter rensning?
Er det ok at genbruge vandet, lede det ud i vandløb og søer eller nedsive det? Eller skal det renses først?
Hvordan kan vi kontrollere kvaliteten af regnafstrømningen? Forebyggelse (non-structural) -Udfasning/forbud/erstatning af farlige stoffer i miljøet -Øge opmærksomheden, uddanne folk Fysiske metoder (Structural) - Undgå at håndtere det mest forurenede vand med LAR
Hvordan kan vi kontrollere kvaliteten af regnafstrømningen? Forebyggelse (non-structural) -Udfasning/forbud/erstatning af farlige stoffer i miljøet -Øge opmærksomheden, uddanne folk Fysiske metoder (Structural) - Undgå at håndtere det mest forurenede vand med LAR - Rens vandet før det bruges som ressource - Regnbede, trug, græsinfiltrationsområder - Bassiner (våde og tørre) - Konstruerede vådområder - Sandfiltre, mekaniske filtre - Filterjord - Dobbelt porøs filtrering Dokumentation er vigtig når der er tvivl om vandkvaliteten
Målinger på regn er muligt, men der er mange udfordringer
Bred profil Både opløst og partikulært Noget kan nedbrydes, andet akkumuleres Partikulær del Opløst del Måske er det nok at fjerne partikulær forurening, måske skal også det opløste fjernes. Bl.a. fosfor, nogle tungmetaller og pesticider findes i betydelig grad på begge former
Ide: Udvikle en test, der kan benyttes i felten og være uafhængig af nedbør 1) Cocktail-opskrift: Udvælge relevante stoffer i relevante koncentrationer 2) Tilsætte dem på en ordentlig måde til indløbet (dosering) 3) Teste under mest kritiske flow forhold (kortest mulige opholdstid, al gammel vand udskiftet) 4) Inkludere en konservativ tracer (korrektion for andre tab) 5) Kun opløste stoffer. SS er let at dokumentere (ses altid) Cocktail tilsættes til indløbet Renseenhed Cocktail genfindes i udløbet
Cocktail-opskrift Stamopløsning #1 Kationiske metaller, P og Br- Forureningsstof Pb (Pb 2+ ) Cd (Cd 2+ ) Ni (Ni 2+ ) Cu (Cu 2+ ) Zn ( Zn 2+ ) P (PO 3-4 ) Br (Br - ) Opløsningsmiddel og beholdermateriale Opløses i ionbyttet vand Transporteres i flasker af polyethylene #2 Cr(VI) og detergenter Cr(VI) (CrO 4 2- ) Linear alkylbenzene sulphonates Opløses i ionbyttet vand Transporteres i flasker af polyethylene #3: PAH er #4: Pesticider Acenaphthene Naphthalene Phenanthrene Glyphosate MCPA Opløses i methanol Transporteres i borsilikat-flasker Opløses i ionbyttet vand Transporteres i borsilikat-flasker
Tre test steder udvalgt Vejbed DPF Permeable befæstelser
Vejbed
DPF
Permeable befæstelser
Vejbed DPF PB Test nr. 1 2 1 2 1 Dato for forsøg (2014) Sept. 24 Dec. 15 Oct. 23 Dec. 17 Dec. 19 Tilført volumen (m 3 ) 10.6 11 7.2 7.2 0.3 Varighed (t) 5.9 6.1 3.9 4.6 1 Doseringssystem Kontinuerlig opblanding i beholder (akvarium) Kontinuerlig opblanding i beholder (akvarium) Opblandet i stor container fra start Vandkilde Brandhane Brandhane Indendørs hane Tilsat stamopløsninger 1, 2, 3, 4 1, 2, 3, 4 1, 2
Holde styr på flowet via vandstand, flow og EC
Vejbede og DPF (testet to gange hver)
6 permeable befæstelser (testet én gang hver)
PRØVER AF INDLØB Ønsket Observet Vejbed og DPF Observet Permeable befæstelser ph neutral 7.9 (0.1) 8.1 (0.04) Suspended solids [mg/l] 0 1.1 (0.4) 0.5 (0.1) Br [µg/l] 4500 3067 (208) 5250 (383) Zn [µg/l] 200 185.0 (7.1) 180.0 (0.0) 232(7.5) 222(7.5) Pb [µg/l] 20 18.3 (0.6) 9.6 (6.9) 15.5(1.6) 9.1(2.0) Cd [µg/l] 5 4.3 (0.4) 4.2 (0.4) 3.8(0.1) 3.7(0.1) Ni [µg/l] 20 18.0(2.8) 16.5(0.7) 26.5(17.0) 18.2(0.98) Cu [µg/l] 50 50.0 (4.6) 42.7 (2.1) 56.3(4.2) 49.0(13.7) Cr(VI) [µg/l] 20 25.3 (9.7) 22.0 (9.8) 19.2(1.2) 15.7(2.3) P [µg/l] 400 380.0 (10.0) 366.7 (20.8) 343 (29) 273(20) Linear alkylbenzensulphonates 200 135.0 (7.1) Not added [µg/l] Acenaphthene [µg/l] 1 0.9 (0.2) Not added Naphthalene [µg/l] 1 0.8 (0.04) Not added Phenanthrene [µg/l] 1 0.8 (0.18) Not added Glyphosate [µg/l] 1 0.8 (0.04) Not added
Cocktailen fungerer fint Til trods for felthold Til trods for store volumener ( baljekemi ) Til trods for brug af almindeligt vand Nødvendigt at anvende flere stamopløsninger
Genfinding af bromid-traceren Vejbed DPF PB Test 1 0.70 Test 2 0.48 pre-filter: main filter: pre-filter: main filter: Ikke målt 0.97 0.97 PP1: 0.44 PP2: 0.37 PP3: 0.22 PP4: 0.12 PP5: 0.52 PP6: 0.49
Koncentrationer i udløb fra vejbed med filterjord
Den konservative tracer er vigtig! Uden en konservativ tracer kan vi ikke dokumentere effekten af renseenheden Med en konservativ tracer kan vi beregne hvor meget af tilbageholdelsen der skyldes anlægget Hvis traceren kommer ud i samme koncentration som den blev tilsat behøver man ikke korrigere
Forslag til testpakker Tungmetaller (total+opløst) Testpakke Næringssalte 1 Zn, Cu, Cr, Pb Total P, opl. P 2 Zn, Cu, Cr, Pb Total P, opl. P + NH4-N, NO3-N og Total N 3 Zn, Cu, Cr, Pb Total P, opl. P + NH4-N, NO3-N og Total N Org. forureninger PAH Acenaphthen, naphthalen, phenanthren Acenaphthen, naphthalen, phenanthren Org. Forureninger udvidet LAS, glyphosat, MCPA, mechlorprop
Læs mere Metoden er beskrevet i følgende paper: Cederkvist, K., M.B. Jensen and P.E. Holm. 2017. Method for assessment of stormwater treatment facilities - Synthetic road runoff application including micro-pollutants and tracer. Journal of Environmental Management: Accepted.