Risikovurdering af forurening i moræneler Processer, modellering og værktv rktøj Julie hambon, Poul L. Bjerg og Philip J. Binning DTU Miljø
Formål Risikovurdering i moræneler er kompleks vordan udfører man risikovurdering i moræneler? Betydende processer Transportveje til primært magasin Modellering af transport i moræneler Værktøj Eksempel af Vadsbyvej lokalitet 2
Vadsbyvej - Baggrund Repræsentativ for mange lokaliteter i DK Moræneler Opløsningsmidler Typisk geologi 0 m 40 m 80 m 3
Geologi Sprækker Moræneler Sand- og siltlag siltlag?? Primært magasin Sandlinser 4
Geologi Sand- og siltlag siltlag?? Primært magasin 5
Transport gennem opsprækket moræneler urtig transport gennem vertikale sprækker øj lagerkapacitet i lav permeabel og porøs moræneler Magasin 1 udvaskning til grundvandet 0.1 0.01 0.001 0 100 200 300 400 Tid 6
Transport gennem opsprækket moræneler Stempelstrømning Ækvivalent porøsitet og hydraulisk ledningsevne EPM Magasin 1 Værktøj med analytiske løsninger til risikovurdering i opsprækket moræneler DTU V1D udvaskning til grundvandet 0.1 0.01 0.001 0 100 200 300 400 Tid 7
DTU-V1D Regneark i Excel Brugervenlig Minimum input parametre
Vadsbyvej - Forurening Sand- og siltlag siltlag?? Primært magasin Sekundær kilde Nedbrydning i kildeområde lavere risiko? Udvaskning til sandlag og til primært magasin??? vornår vil der være gennembrud? Koncentration i primært magasin? 9
Nedbrydning i kildeområde i moræneler Naturlig nedbrydning dokumenteres på Vadsbyvej (Mette Broholms indlæg) Abiotisk Biotisk reduktiv dechlorering Dannelsen af nedbrydningsprodukter V (og A?) Betydning for risikovurdering på lokalitet Massefjernelse -> fluxreduktion? mindre risiko? Udvaskning af mere problematiske produkter i magasin? højere risiko? trans-1,2-de l l l l PE l l TE 1,1-DE V l l l l R.D R.D R.D D:O. l l cis-1,2-de Glycolate Acetate Fe(III)-adsorped Formate Green rust (Darlington et al, 2008) (Jeong et al, 2011) l l R.D Ethene D.O. arbon dioxide O O Pyrite (Lee and Batchelor, 2002; Weerasooriya and Dharmasena, 2001) R.D. D.O. Reductive Dechlorination Direct Oxidation Abiotic degradation Biotic degradation Acetylene Ethane D.O. Damgaard et al., 2012 10
Nedbrydning i moræneler Nogle eksempler Sekventiel nedbrydning Abiotisk nedbrydning Massefjernelse (%) Dannelsen af V (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 omogen TE+DE+V Ingen nedbrydning eterogen 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 Massefjernelse (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 omogen Ingen nedbrydning eterogen TE 0 50 100 150 200 l TE l l 2 l l cis-1,2-de l 2 l l V 2 l Ethen l TE l l 11
Nedbrydning i moræneler lavere risiko? Sekventiel nedbrydning Abiotisk nedbrydning 120 120 Fluxreduktion (%) 100 80 60 40 20 omogen eterogen Ingen nedbrydning Fluxreduktion (%) 100 80 60 40 20 omogen eterogen Ingen nedbrydning 0 0 20 40 60 80 100 0 0 20 40 60 80 100 Massefjernelse (%) Massefjernelse (%) Vurdere risiko med nedbrydning? Fluxreduktion til magasin? / 0 = (M/M 0 ) Γ Falta et al., 2005, J Bjerg et al., 2010, ATV l TE l l 2 l l cis-1,2-de l 2 l l V 2 l Ethen l TE l l 12
Transportveje fra moræneler til primært rt magasin? Recharge R?????? Ksand Ksilt??? Modellering af transport fra forureningskilde til primært magasin Betydning af siltlaget for beskyttelse af magasin Vertikal vs. horisontal flow Advektion vs. dispersion/diffusion Betydning af sandlinser for transport i moræneler 13
Modellering af transport - parametre Recharge (mm/y) Ksand (m/s) Ksilt (m/s) 10 10-6 3*10-7 50 6*10-6 2*10-6 100 3.2*10-5 Recharge 10-5 Kombinering af parameterværdier Dominerende advektiv flux til magasin Advektiv/diffusiv flux til magasin Dominerende diffusiv flux til magasin (mm.y 1 ) 10 50 100 K sand (m.s 1 ) K silt (m.s 1 ) Nr Breakthrough time (y)* Max concentration (% of sand ) In 40 years At steady state 10 6 2*10 6 2 3*10 7 1 >40 3.6 10 5 3 6*10 6 2*10 6 5 >40 6.6 3*10 7 4 >40 6.0 10 5 6 3.2*10 5 2*10 6 8 >40 0.7 3*10 7 7 >40 0.4 10 5 9 none 10 6 2*10 6 11 3*10 7 10 10 5 12 6*10 6 2*10 6 14 27 12.2 22.3 3*10 7 13 10 5 15 3.2*10 5 2*10 6 17 25 12.1 32.8 3*10 7 16 38 0.2 16.8 10 5 18 31 12.8 33.7 10 6 2*10 6 20 3*10 7 19 10 5 21 6*10 6 2*10 6 23 12 26.4 26.3 3*10 7 22 10 5 24 3.2*10 5 2*10 6 26 13 47.6 47.6 3*10 7 25 10 5 27 13 49.6 49.6 14
Forurening efter 40 år Fane og gennembrud /0 (%) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 Time (years) 50 1 0.1 Diffusion dominerende 15
Forurening efter 40 år Fane og gennembrud /0 (%) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 Time (years) 0.1 1 50 Advektion dominerende 16
Forurening efter 40 år Fane og gennembrud /0 (%) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0 10 20 30 40 Time (years) 1 50 0.1 Advektion/Diffusion 17
Vadsbyvej Betydning af sandlinser Timo Kesslers indlæg 18
Konceptuelle modeller for sandlinser? Er de præferentielle transportveje til magasin? Sandlinser Gennemsnit K Random K field 19
Konklusion risikovurdering i moræneler Processer i moræneler er komplekse Transport (sprække, sandlinser, porøs matrix ) Nedbrydning (biotisk, abiotisk, heterogen) MEN Modelværktøjer eksisterer for risikovurdering i moræneler Analytiske løsninger for vertikal transport gennem opsprækket ler Sammenhæng mellem naturlig nedbrydning og risikovurdering (massefjernelse vs. fluxreduktion) Usikkerhed kan håndteres ved undersøgelsen af forskellige scenarier Undersøgelse af transport- og nedbrydningsprocesser med komplekse numeriske modeller Udvælge de vigtigste processer for udvikling af praktisk værktøj 20
Vil du vil mere? DTU V1D - Udvikling af risikovurderingsmodeller for opsprækket moræneler, 2009-2010, Miljøstyrelsen, DTU Miljø, 2009-2011. Regnearksmodel og Manual. Risikovurdering af forurenede grunde på Vadsbyvej i forhold til vandressourcen og Soderup Vandværk. hambon, J., Thomsen, N.I., Kessler, T., Nilsson, B., Klint, K.E., Binning, P., Bjerg, P.L. (2011). DTU Miljø og Region ovedstaden, februar 2011. Fastlæggelse af oprensningskriterier for grundvandstruende forureninger. Overheu, N.D., Tuxen, N., Thomsen, N.I., Binning, P., Bjerg, P.L. og Skou,. (2011): Miljøstyrelsen, København. Miljøprojekt Nr. 137. Publikationer kan downloades fra: www.sara.env.dtu.dk A risk assessment tool for contaminated sites in low-permeability fractured media. hambon, J.., Binning, P.J., Jørgensen, P.R. & Bjerg, P.L. (2011). Journal of ontaminant ydrology, 124, 82-98. Tak for opmærksomheden 21