C.G. JENSEN A/S SLUSEHOLMEN KANALBY - VURDERING AF UDSIVNING AF MILJØFREMMEDE STOFFER IGENNEM SPUNSVÆG ADRESSE COWI A/S Parallelvej 2 2800 Kongens Lyngby TLF +45 56 40 00 00 FAX +45 56 40 99 99 WWW cowi.dk NOTAT INDHOLD 1 Baggrund 1 2 Etablering af spunsvæg for kanaler og havnebassin 2 3 Udsivning og fortynding 2 4 Beregning af ligevægtskoncentrationer med jorden 3 5 Resulterende koncentrationer i recipienten 4 6 Referencer 5 1 Baggrund I forbindelse med anlæggelse af en kanalby på Sluseholmen skal der etableres kanaler med en vanddybde på 2 meter. Etablering af kanaler og havnebassin sker ved afgravning indenfor nyetablerede spunsvægge. Kanalerne skal etableres i to dimensioner: 12 meter bredde og 2 meters vanddybde 16 meter bredde og 2 meters vanddybde Ved forklassificering af projekteret overskudsjord fra projektet er der i 2013 udført analyser af tungmetaller, PAH-komponenter og kulbrintefraktioner på i alt 292 PROJEKTNR. A047985 DOKUMENTNR. 02 VERSION 0.1 UDGIVELSESDATO 28. januar 2014 UDARBEJDET NPA KONTROLLERET NDR GODKENDT TRW
2/5 SLUSEHOLMEN KANALBY - VURDERING AF UDSIVNING IGENNEM SPUNSVÆG jordprøver, som anvendes til at vurdere, om etableringen af indspunsede kanaler kan medføre en uacceptabel udsivning til havmiljøet. 2 Etablering af spunsvæg for kanaler Som kanalindfatning etableres der en traditionel stålspuns. Spunsen rammes til ca. kote -4 svarende til ca. 2 meter under kanalbunden. I forbindelse med vurdering af den frie hydrauliske modstand igennem en spunsvæg, er det den hydrauliske modstand i de fri låse som er relevant. En spunsvægs frie lås kan tillægges en P-værdi (m/s) som benævnes "inverse joint resistance". Denne værdi er for spunsvægsleverandøren "Arcelor" oplyst at være 10-7 m/s. Denne værdi kan for en given afstand imellem spunsvægslåsene anvendes til at beregne en ækvivalent permeabilitetskoefficient svarende til en 1 meter tyk slurry wall. For den påtænkte spunsvæg med en afstand imellem spunsvægslåsene på 0,77 meter kan således beregnes en ækvivalent permeabilitetskoefficient for en 1 meter tyk slurry wall på: 10-7 /0,77 = 1,3 10-7 m/s. 3 Udsivning og fortynding Forskellen på høj- og lavvande vil generere en strømning og dermed også udsivning igennem spunsvæggen. Denne udsivning afhænger af permeabilitetskoefficienten (1,3 10-7 m/s), vanddybden og trykforskellen imellem kanaler og grundvand. Da der vil være direkte kontakt imellem havn og kanaler, antages det, at vandstanden for disse er den samme. Trykforskellen imellem havn og grundvand vil udligne sig gennem magasinet, og der vil derfor overvejende være ens tryk på begge sider af spunsen. I dette tilfælde vil der ifølge Darcy-beregninger ikke ske nogen udsivning. Grundet svinginger i vandstanden i havneløbet vil trykket til tider være højere i grundvandsmagasinet end i havnen. I disse tilfælde vil der kunne ske en udsivning til kanalerne. For at vurdere omfanget af denne udsivning, er der opsat et scenarium, hvor spunsen antages at være en 1 m tyk slurry wall. Herefter benyttes Darcys lov til udregning af en mulig udsivning. Det antages, at normale vandstandssvingninger i Københavns Havn maksimalt vil være 0,5m. Grundet tryksammenhængen imellem de to vandstande, og det forhold at vandstanden i havnen også til tider ligger højere end grundvandsstanden, forventes forskellen imellem vandstandene i gennemsnit ikke at overstige 0,2 m. Med en kanaldybde på 2 meter bliver grundvandsudsivningen følgende, Udregningen viser altså, at der per meter spunsvæg vil være en årlig udsivning på 1,6 m 3 vand.
SLUSEHOLMEN KANALBY - VURDERING AF UDSIVNING IGENNEM SPUNSVÆG 3/5 For kanalsystemet er der - baseret på erfaringer fra tilsvarende projekter - antaget en gennemsnitlig opholdstid svarende til 63 % udvaskning på 6,5 døgn. Til 1 meter kanal kan der udstrømme 1,6 m³/år, dvs. 3,2 m³/år fra begge sider. Med denne udsivning er det på baggrund af en massebalance beregnet, at dette svarer til en middelfortynding på en faktor 430. Det understreges, at denne fortyndingsfaktor i høj grad er konservativ, idet udsivningen igennem spunsen er beregnet ved maksimal tidevandsforskel. 4 Beregning af ligevægtskoncentrationer med jorden Ligevægtskoncentrationen i vandfasen med forurenet jord beskrives efter gængs praksis ved en lineær isoterm, dvs.: K d = C fast fase / C vandfase Hvor K d er den lineære distributionskoefficient (l/kg), og C betegner koncentration. For tungmetaller er K d -værdierne beregnet ud fra estimeringsformlerne angivet i nedenstående tabel 1. For at opnå konservative K d -værdier er der anvendt neutral ph (ph i 35 havvand er 8,22) sammen med typiske indhold af ler (2,5 %) og organisk kulstof (1 %) i sandjorde. Tabel 1: Estimeringsformler til bestemmelse af K d -værdier for tungmetaller /2/ Stof Formel Reference Bly log(kd) = 2,41-0,043 ler + 0,216 ph + 0,0214 OC + 0,00601 ler ph /4/ Cadmium log(kd) = 0,64 ph - 1,53 /3/ Krom* log(kd) = 1,79 + 0,287 ph /4/ Kobber log(kd) = 0,27 ph + 1,49 /3/ Nikkel log(kd) = 0,718 + 0,233 ph + 0,0148 OC /4/ Zink log(kd) = 0,89 ph - 3,16 /3/ *: Beregninger udført på den mest stabile form Cr(III) For kulbrinteforbindelser, herunder PAH er, er K d estimeret som: K d f OC K OC Idet K OC estimeres ud fra Abduls formel /1/: log(k OC ) 1,04 log(k OW ) - 0,84 Log(K OW )-værdier er fundet i EPI Suite databasen /3/. I nedenstående tabel 2 er gengivet beregnede K d -værdier og ligevægtskoncentrationer i vandfasen med gennemsnitlige jordkoncentrationer fra forklassificeringen. For kulbrintefraktioner er der konservativt beregnet på den mest opløselige alkan, eksempelvis hexan for fraktionen C6-C10. Det bemærkes, at ligevægtskoncentrationer er de maksimalt opnåelige vandfasekoncentrationer. Ved beregning af gennemsnitskoncentrationer er koncentrationer under detektionsgrænsen sat til nul. Tabel 2: Beregnede ligevægtskoncentrationer i vandfasen
4/5 SLUSEHOLMEN KANALBY - VURDERING AF UDSIVNING IGENNEM SPUNSVÆG Middel jord (mg/kg) Middel vand (µg/l) Stof log(k OW ) K d (l/kg) Bly - 8731 157,1 18,0 Cadmium - 891 0,42 0,47 Krom - 6295 14,4 2,3 Kobber - 2399 37,5 15,6 Nikkel - 231 11,6 50,1 Zink - 1175 105,8 90,1 Hexan (C6-alkan) 3,9 16,4 0,15 8,8 Decan (C10-alkan) 5,01 235 10,0 42,7 Pentadecan (C15-alkan) 7,71 150800 36,1 0,24 Eicosan (C20-alkan) 10,16 53259857 224 0,0042 Fluoranthen 5,16 336 3,6 10,6 Benz(b+j+k)fluoranthen 6,11 3269 1,6 0,50 Benz(a)pyren 6,13 3429 0,88 0,26 Indeno(1,2,3-cd)pyren 6,7 13428 0,48 0,035 Dibenzo(a,h)anthracen 6,75 15136 0,12 0,0079 5 Resulterende koncentrationer i recipienten Beregnede resulterende koncentrationer uden fortynding og ved 430 gange fortynding samt marine kvalitetskrav, jf. /4/, ses i tabel 1. Flere af de marine kvalitetskrav i /4/ relaterer sig til baggrundskoncentrationer i recipienten. Der foreligger ikke analyser af havvand ud for Sluseholmen, hvorfor de marine koncentrationer af tungmetaller er estimeret ud fra sammensætningen af 35 havvand /5/, /6/, idet der konservativt er regnet med ren fortynding (i demineraliseret vand med ph 7) ned til 10. Det reelle saltindhold i Øresund varierer imellem 10 og 15, afhængig af vind- og strømforhold. For miljøfremmede stoffer er baggrundskoncentrationen i havvandet sat til nul. Tabel 1: Beregnede koncentrationer i recipienten uden fortynding og ved 430 gange fortynding samt marine kvalitetskrav Uden fortynding 430 fortynding Havvand Marint kvalitetskrav Stof (µg/l) (µg/l) 10 Bemærk Værdi Bly 9,0 0,030 0,009 Fast værdi 0,34 Cadmium 0,5 0,031 0,03 0,2 + baggrund 0,23 Krom 3,2 0,067 0,06 Fast værdi 3,4 Kobber 38,0 0,35 0,26 1 + baggrund 1,26 Nikkel 51,2 2,00 1,89 0,23 + baggrund 2,13 Zink 102 1,66 1,4 Fast værdi 7,8 Benz(a)pyren 0,21 0,00048 0 Fast værdi 0,05 Dibenzo(a,h)anthracen 0,0089 2,07E-05 0 Fast værdi 0,00014 Naphthalen 27,0 0,063 0 Fast værdi 1,2 Hexan (C6-alkan) 86,8 0,20 0 Intet specifikt - Decan (C10-alkan) 201 0,47 0 Intet specifikt - Pentacosan (C25-alkan) 3,18059E-06 7,40E-09 0 Intet specifikt - Beregningerne viser, at de konservativt beregnede ligevægtskoncentrationer af de analyserede miljøfremmede stoffer ved den konservativt beregnede fortynding på en faktor 430 ikke vil medføre overskridelser af marine kvalitetskrav i recipienten, og dermed ikke vil medføre en uacceptabel påvirkning af det marine miljø ud for Sluseholmen.
SLUSEHOLMEN KANALBY - VURDERING AF UDSIVNING IGENNEM SPUNSVÆG 5/5 6 Referencer /1/ Miljøstyrelsen, 1996: Kemiske stoffers opførsel i jord og grundvand. Projekt om jord og grundvand fra Miljøstyrelsen, nr. 20. /2/ Sheppard, S., Long, J., Sanipelli, B. & Sohlenius, G. 2009. Solid/liquid partition coefficients (Kd) for selected soils and sediments at Forsmark and Laxemar-Simpevarp. Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Co. March, 2009. /3/ United States Environmental Protection Agency, 2012. /4/ BEK nr. 1022 af 25/08/2010. Bekendtgørelse om miljøkvalitetskrav for vandområder og krav til udledning af forurenende stoffer til vandløb, søer eller havet. /5/ Danmarks Natur, Bind 3, Havet, Politikens forlag. /6/ www.seaagri.com/docs/seawater.pdf