Nedbrydning af olie i umættet zone - Processer, rater og praktiske udfordringer



Relaterede dokumenter
Oprensning af olie- og benzinforurening: Naturlig nedbrydning og biologisk afværge

Hvordan kan vi inddrage viden om nedbrydning (benzen og vinylchlorid)? - Grundvand til indeklima

VERTIKAL TRANSPORT MODUL OG NEDBRYDNING I JAGG 2.0 ET BIDRAG TIL FORSTÅELSE AF DEN KONCEPTUELLE MODEL. Jacqueline Anne Falkenberg NIRAS A/S

Udtagning af Porevandprøver i den Umættede Zone Vurdering af nedsivning til grundvandet

Hvornår kan vi stoppe risikovurderingen med troværdighed? -En rådgivers vinkel

Erfaringsopsamling på udbredelsen af forureningsfaner i grundvand på villatanksager

Felttest til dokumentation af nedbrydning i umættet zone

UNDERSØGELSE AF FYRINGSOLIES TRANSPORT OG NEDBRYDNING I DEN UMÆTTEDE ZONE

HVAD MED NEDBRYDNING I JAGG 2.0?

Af Claus Larsen, Per Loll og Poul Larsen, Dansk Miljø-rådgivning A/S og Jesper Bruhn Nielsen og Anders G. Christensen, NIRAS A/S

Transportprocesser i umættet zone

Overordnede betragtninger vedr. erfaringsopsamlingerne. Projektchef Anders Riiber Høj Oliebranchens Miljøpulje

GrundRisk Screeningsværktøj til grundvandstruende forureninger

NOTAT. 1. Indledning. Jorden stammer fra diverse kommunale vejprojekter udført i Svendborg Kommune.

1. ordens nedbrydningsrater til brug i GrundRisk Risikovurdering

Status, erfaring og udviklingsmuligheder

Anvendelser af passiv sporgasteknik (PFT) på indeklimasager

Dansk Historik 1998: JAGG : JAGG 1.5. Hvad kan JAGG ikke? 2010: JAGG 2.0

Risikovurdering af forurenet jord, slagger og flyveaske. EnviNa 30/9 2015

Håndtering og risikovurdering af biooliespild. Andreas Houlberg Kristensen Civilingeniør, ph.d.

Litteraturgennemgang af strategier til dokumentation af nedbrydning af oliestoffer i den umættede zone. Miljøprojekt nr

[XXX] Forvarsel af påbud om oprensning af olieforurening, [Adresse]

Automatiseret porevandsprøvetager med online overvågning

Nye anvendelser af passiv sporgasteknik (PFT) på indeklimasager

MILJØBESKYTTELSE VED HÅNDTERING AF OVERSKUDSJORD RISIKOBEREGNINGER/- VURDERINGER? 25 JANUAR 2018

Vurdering af indeklimarisiko ved fremtidig følsom arealanvendelse på baggrund af grundvandskoncentrationer. Overestimerer vi risikoen?

HVORDAN STILLES PRÆCISE MÅLSÆTNINGER FOR AFVÆRGEFORANSTALTNINGER - OG HVAD KAN MAN EGENTLIG OPNÅ?

PCB'er udgør de en grundvandsrisiko? Niels Peter Arildskov, COWI. 2,4,5,3',5'-pentachlorbiphenyl

OPRENSNING AF OLIE- OG BENZINFORURENINGER - STATUS FOR NATURLIG NEDBRYDNING OG BIOLOGISKE AFVÆRGETEKNIKKER MED FOKUS PÅ OLIE OG BENZINFORURENINGER

Risikovurderinger overfor indeklimaet baseret på grundvandskoncentrationer

Konceptuelle modeller

FORUDSÆTNINGER FOR NATURLIG NEDBRYDNING AF OLIESTOFFER I DEN UMÆTTEDE ZONE UNDER TYPISKE DANSKE FORHOLD

Hvorfor er nedbrydning så vigtig

Slutdokumentation og oprensningskriterier på et aktivt system Jernbanegade 29, Ringe

VENTILERING I UMÆTTET ZONE

Manual for program til risikovurdering JAGG 2.0. Miljøprojekt nr. 1508, 2013

Oliekulbrinter og indeklimarisiko - estimering af reduktionsfaktorer

Nedbrydningsrate, umættet zone

GrundRisk screeningsværktøj til identifikation af grundvandstruende forureninger

Hvornår r holder en reduktions- faktor påp. 100 over betongulv? - Erfaringer fra de danske regioner

Indledning og formål

Nedbrydning af oliestoffer i den umættede zone

GrundRisk Screeningsværktøj til grundvandstruende forureninger

Rekvirent. Rådgiver. Region Sjælland. Orbicon A/S Ringstedvej 20 Sagsnr Projektleder Ole Frimodt. Faglig

Støjvold III Risikovurdering ved brug af lettere forurenet jord til anlæg

Grænser for restforurening med olie og benzin der kan efterlades

Dataanalyse ifm. poreluftundersøgelser - Nye vinkler

Sammenligning af laboratorieforsøg med kemiske og biologiske metoder til oprensning af residual fri fase under grundvandsspejlet i Kærgård plantage

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

Søren Rygaard Lenschow NIRAS 6. MARTS 2018

Nye metoder til risikovurdering af indeklima

Baggrundsniveauer af oliekulbrinter i udeluft og uforurenede hjem. - Ny dansk undersøgelse.

RAPPORT Karakteristik af tangtag nedbrydelighed og kemisk sammensætning

SRD DOKUMENTATION AF AFVÆRGEEFFEKT ERFARINGER OG UDFORDRINGER CHARLOTTE RIIS, NIRAS

KULBRINTER I INDEKLIMAET STAMMER DE FRA OLIEFORURENING ELLER INDBO, RYGNING ELLER ANDET?

Praktisk anvendelse af koblet mættet og umættet strømnings modeller til risikovurdering

ERFARINGER MED VILLATANKVEJLEDNINGEN - STYRKER OG SVAGHEDER

AFPRØVNING AF GRUNDRISK RISIKOVURDERING PESTICID-PUNKTKILDER

Pesticidsager: Undersøgelser- Risikoafklaring- Perspektiver for afværge ved stimuleret biologisk nedbrydning

Jordkvalitetskriterium mg/kg

Drikkevandsrør af plast i forurenet jord

Dynamisk udvikling i fordelingen af opløst PCE i sprækket kalkmagasin ved ændrede pumpningsforhold og udvikling af konceptuel model

Region Hovedstaden. Region Hovedstadens erfaring med volumenpumpning på poreluft Minakshi Dhanda 1

Klorerte løsemidler i inneklimaet. Henrik Engdal Steffensen 25. & 26. Maj 2016

Redoxforhold i umættet zone (Bestemmelse af ilt, kuldioxid, svovlbrinte og metan i poreluft)

RISIKOVURDERING. μg l = K 5,2. / l l

Bilag 1. Teknisk beskrivelse af forurening, risiko, afværgescenarier, proportionalitet og økonomi

MTBE-NEDBRYDNING I JORDENS UMÆTTEDE ZONE

INTRODUKTION TIL SOIL MIXING (ISS/ISCO) PÅ SØLLERØD GASVÆRK.

Miljøteknisk rapport. Sag: J M2 Bakkegårdsvej 8, Vivild, Allingåbro. Risikovurdering af indeklima og udeluft. Horsens, den 5.

ISTD (In Situ Thermal Desorption) Oprensning af olieforurening i moræneler med gastermisk metode ATV VINTERMØDE 6. MARTS 2019

Miljøstyrelsens vejledning 2/ administrative og tekniske aspekter

ATV JORD OG GRUNDVAND VINTERMØDE OM JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Kommunen har PLIGT til at meddele påbud til forurener

Hvordan fastlægger vi oprensningskriterier for grundvandstruende forureninger?

Modelfortolkning af MTBE-transport i kalk

Høringssvar til udkast til Vejledning om Undersøgelse og oprensning af forurening fra villaolietanke.

HYDROCARBONER I INDEKLIMA HVOR KOMMER DE FRA? DORTE HARREKILDE, RAMBØLL

Bente Villumsen, COWI A/S. Afstandskrav til jordvarmeanlæg. Hvilke hensyn skal afstandskravene varetage?

Udfordringer med diffusionstætte rør

Erfaringsopsamling på udviklingen i poreluftkoncentrationer på villatanksager

Termisk oprensning - erfaringer

Retardation i mættet zone

Anvendelse af GrundRisk til lokal risikovurdering. Gennemgang af værktøjet med fokus på betydning af parameterværdier. Professor Philip J.

Oprensning af megasite med PCE-forurening ved brug af reduktiv dechlorering og biocelle

DOKUMENTATION AF NATURLIG NEDBRYDNING AF PESTICIDFORURENEDE LOSSEPLADSER. ATV møde 28. januar 2015

Nitrat i grundvand og umættet zone

ATV-Vintermøde den 7. marts 2017, Vingsted Sandra Roost, Orbicon

Nyere afgørelser efter jordforureningsloven.

RISIKOVURDERING AF EN PESTICIDFORURENING VED EN GAMMEL FRUGTPLANTAGE

HVORDAN VÆLGES DEN OPTIMALE METODE TIL KILDEFJERNELSE?

Sag 1 Pesticider i et dansk opland

Jordvarmeboringer og grundvandskvalitet

Nationalt netværk af testgrunde

ANVENDELSE AF BAKTERIELLE GENTEST I FORBINDELSE MED BIOREMEDIERING AF JORD- OG GRUNDVANDSFORURENING

Hovedgaden, Solrød. Tankstation, 40.

Oprensningskriterier behov og udfordringer. Oprensningskriterier. Succeskriterier. Oprensningsmål. Stopkriterium. flux masse koncentration

Undersøgelse af udslip fra jordvarmeanlæg

Automatiseret prøvetagning af poreluft ved specifikke GVS-niveauer udvikling og test af apparatur

Spredning af flygtige forureningsstoffer i kloakker

Transkript:

Nedbrydning af olie i umættet zone - Processer, rater og praktiske udfordringer Per Loll, udviklingsleder, Ph.D ATV møde 28. januar 2015 1

Hvad er det vi snakker om? banen kridtes op Oliestoffer, dvs. benzin og olie. Kilde: Miljøprojekt nr. 1413, 2012. Jordens umættede zone (UZ); dvs. over grundvandsspejlet. Der er en umættet zone imellem kilde og receptorer. Naturlig nedbrydning under transport mod grundvandet (og indeklimaet). Dvs. der er mulighed for at kildestyrkekoncentrationen reduceres fra C 0 til C u. Der skal kun lave nedbrydningsrater til før reduktionen er betydende. 2

Hvorfor er det interessant? Hvis oliestofferne nedbrydes inden de når vores receptorer (grundvand og indeklima), udgør de måske ikke en risiko. Mindre konservative/mere retvisende risikovurderinger kan hjælpe os med at koncentrere vores indsats og ressourcer til de rette sager mht. afgrænsende undersøgelser og afværgetiltag. Essentielle spørgsmål: Kan nedbrydning inddrages i vores risikovurderinger/jagg-beregninger? Foregår der nedbrydning, hvor ofte og hvor meget? Hvordan dokumenterer vi nedbrydning? 3

Kan nedbrydning inddrages i risikovurderinger? Ja, i JAGG 2.0 kan nedbrydning medtages under transport fra en kilde i UZ til førstkommende grundvandsmagasin i modulet vertikal transport. Bolig Ift. indeklima- og udeluftvurderinger behøver vi ikke at tale om nedbrydning; ved måling over kilden er nedbrydning allerede inkluderet i målingen. Problemer ved at overføre denne strategi til grundvandsvurderinger: Vi har kun få erfaringer med koncentrationsmåling i porevand (vand i UZ). Nedsivning er forbundet med en langsom og svært håndgribelig dynamik. Punktreceptor (indeklima) vs. fladereceptor (grundvand). Det er billigt at måle meget ved overfladen, men dyrt at måle meget i dybden. 4

Nedbrydning på tre niveauer ift. grundvandet Niveau 1 Ingen nedbrydning. Kun en tidsmæssig forsinkelse af forureningspulsen. Niveau 2 Nedbrydning dokumenteres kvalitativt: Den foregår, men raten er ukendt. En lav nedbrydningsrate fra litteraturen bruges i risikoberegningen. Niveau 3? > Nedbrydning dokumenteres kvantitativt. Nedbrydningsraten bestemmes og benyttes i risikoberegningen. Niveau 2 og 3 skal opfølges af grundig monitering/dokumentation: Balance imellem kildestyrke og nedbrydning - ingen forureningsspredning. Det sandsynliggøres at nedbrydningen kan foregå over kildens levetid. Baggrundsrapporter til JAGG 2.0 er ikke udgivet, så det er uvist om vi må operere på alle tre niveauer specielt niveau 2. Og der er endnu ingen etableret praksis ift. monitering/dokumentation. 5

Foregår der nedbrydning? Ja, benzin- og oliestoffer nedbrydes i jordens umættede zone: På dampform eller opløst form i zone mellem hot-spot og receptorer. Meget hurtigt under aerobe/iltrige forhold. Langsommere under anaerobe/iltfrie forhold. På et ATV-møde i 2008 sagde jeg: Naturlige mikroorganismer der kan nedbryde benzinog oliestoffer findes næsten alle vegne. Forsøg på AAU igennem de sidste 10 år viser, at mikroorganismer der kan nedbryde f.eks. BTEX altid vokser op i betydende antal (indenfor 2-14 dage). Poreluftkoncentrationer på villatanksager: Bare 6 mdr. efter spild er koncentrationerne <100 x afd.krit. Hvis der er >1 meter ren jord imellem forurening og målepunkt (1 meter aerob reaktor ). Benzin/olie i UZ, udenfor kildeområdet, er som at smide en pose slik foran en flok børn - den er hurtigt ædt... 6

Foregår der nedbrydning? Biologisk omsætning af benzin/olie skyldes at visse typer af mikroorganismer får energi og kulstof til vækst ved at nedbryde organiske molekyler. Biomassen består ca. af (w/w): 50% C, C 20% O, O 14% N, 8% H, 3% P, P 4,7% mikronæringsstoffer (S, K, Na, Ca, Mg, Cl, Fe) og 0,3% andet. Nedbrydning af 100 L olie (70 kg C) kræver ca. 8,5 kg N, 1,8 kg P og 250 kg O 2. Bemærk: Der er forskel på hot-spot og afskærende zone, da der ofte kommer til at mangle noget i hot-spot der er kulstof i rå mængder. Når vi taler om risikovurdering inkl. nedbrydning er det derfor forudsat, at vi ser på en zone imellem hot-spot og receptor; vi taler ikke om oprensning af kilden, der kan have en levetid på årtier eller århundreder. 7

Foregår der nedbrydning? Benzin og olie er blandingsprodukter med mange stoffer med meget forskellige fysiske og kemiske egenskaber: Stor forskel på bevægelseshastigheder. Stor forskel på nedbrydningshastigheder. Der er ofte en sammenhæng imellem de to. Generelt nedbrydes små, ligekædede alkaner og monoaromater (BTEX er) hurtigere end større og mere komplekse molekyler: Dag 0 Dag 36 Dag 84 Biologisk nedbrydning af fyringsolie: Miljøprojekt nr. 1060, 2006. Forskellige dele af den mikrobielle befolkning nedbryder forskellige komponenter (ændres over tid). Generelt vil bulk raten falde med tiden. Det gør bulk mobiliteten også. 8

Miljøprojekt nr. 1413, 2012. Nedbrydningsrater (litteraturværdier) Feltmålte nedbrydningsrater er ikke noget der hænger på træerne. Begrundelse kommer vi til senere... Litteraturstudier over batch-, kolonne- og lidt feltrater, både DK og udland. 1. ordens aerobe nedbrydningsrater i UZ: k 1 (d -1 ) T 1/2 (d) Rater for benzen/btex, absolut lave ende 0,004-0,019 36-170 Fyringsolie (totalkulbrinter) 0,0033 210 I forprojekt til JAGG 2.0 anbefales (BTEX) 0,01-0,1 7-70 I forprojekt til JAGG 2.0 anbefales (alifater, C6-C12) 0,1-1 0,7-7 I JAGG 2.0 på www.mst.dk (oliemodul) 0,02 35 Bedre ilttilførsel = højere rater (>2-5 % i poreluft). Effektiv geniltning kan ikke forventes i aflejringer med højt naturligt vandindhold (silt, ler). 72 d -1 2,4 d -1 0,024 d -1 9

Benzen MTBE [mg/l] Hvordan dokumenterer vi nedbrydningen? Nedbrydningsrater kan ikke måles, men estimeres ved at måle et koncentrationsfald over tid og fitte en matematisk model til data (invers modellering). Den klassiske 1. ordens model fittet til labdata fra batch: 14 12 10 8 6 4 2 C(t)=C 0 *exp(-k 1 *t) B K1 = 0.046 d -1 K1 = 0.084 d -1 0 0 200 400 600 800 Time [h] 10 I dette tilfælde inkluderer modellen ingen beskrivelse af det fysiske system det er bare som det er, og antages konstant igennem forsøget. Det fysiske system har 0 dimensioner. Det er forholdsvist let og billigt at estimere nedbrydningsrater ud fra batchforsøg, men jordprøven er forstyrret og raten muligvis > in-situ raten. Kan evt. bruges som en dokumentation for nedbrydningspotentiale.

Figurer fra Kristensen, 2006 og Nørgaard, 2007. Hvordan dokumenterer vi nedbrydningen? Kolonneforsøg er et overskueligt fysisk system (1D) i det her tilfælde simplificeret til et diffusivt system, dvs. uden konvektiv transport. Invers numerisk modellering: 11 Selv i dette simple system volder inhomogeniteter og dynamiske effekter os problemer (= usikre nedbrydningsrater).

Hvordan dokumenterer vi nedbrydningen? 12 Og så banker virkeligheden på døren: Jorden er vildt inhomogen, lagdelt og 3D. Situationen er dynamisk (vejr og vind). I UZ er der 3 stoffaser (adsorberet, opløst og gasformig) med dynamiske ligevægte. Processerne er ikke-lineære, og har forskellige tidsskalaer (f.eks. diff. i gasfase ca. 1000 x vandfase). Benzin/olie er sammensat af mange forskellige stoffer (42-175 navngivne i M.proj. 1220, 2008), med forskellige egenskaber. Forskellige mikroorganismer nedbryder forskellige stoffer med forskellige nedbrydningsrater. Stofsammensætning og mikrobiel population ændrer sig i tid og sted. Det er svært at beskrive matematisk nøjagtigt og umuligt at fastlægge de indgående parametre så der bliver store usikkerheder i fittede nedbrydningsrater (invers modellering).

Hvordan dokumenterer vi nedbrydningen? Kan vi så ikke bare forsimple vores model/system? F.eks. måle og modellere på et 1D udsnit af vores system: 2D 1D Kun hvis de forsimplinger vi laver, vil føre til konservative nedbrydningsrater de skal jo bruges til en risikovurdering. Og det modsatte er desværre tilfældet her. En manglende matematisk beskrivelse af diffusion til siden (som vil forekomme i det system vi måler på), vil fejlagtigt medføre en modelmæssig tolkning af at stoffet er blevet nedbrudt, og medføre en for høj nedbrydningsrate. Så vi kan godt måle en rate i 3D og bruge den konservativt i en 1D-model, men ikke omvendt. I den mættede zone kan man lettere snyde sit system 1D end i UZ, ved at opstille sine filtre på en centerlinje; diffusionen til siden negligeres. Men i UZ er diffusionen til siden betydende, ligesom lagdelinger typisk vil medføre stofspredning til siden (lagdeling på tværs af spredningsretning). 13

Hvordan dokumenterer vi nedbrydningen? Kan vi ikke låne andre tricks fra den mættede zone? F.eks. bruge tracere (samme fysisk-kemiske egenskaber, bare ingen nedbrydning)? Idéen er sådan set god, men hvor det kun er adsorption og opløselighed der er afgørende i det mættede system (igen kan diffusion ofte negligeres), så bliver både afdampning og diffusionshastighed afgørende i UZ. Så i praksis er det umuligt at finde egnede tracere (og der er jo mange forskellige kulbrinter). I labforsøg løses problemstillingen ved at lave sterile kontroller, men det er ret svært at bruge ude i virkeligheden. Jamen skal vi så ikke bare komme videre til de næste indlæg? Det her bliver vi jo ikke klogere på eller hvad? 14

Opsummering Der er gode nyheder: Nedbrydning af benzin- og oliestoffer foregår i vid udstrækning i jordens UZ. De mest mobile og risikopotente stoffer fjernes hurtigst. Nedbrydning går meget hurtigt under aerobe forhold (høj rate). Også under anaerobe forhold vil der være nedbrydning (lav rate). Benzin- og oliestoffer udgør sjældent en risiko i grundvand (erfaringer). I JAGG 2.0 kan vi inddrage nedbrydning i vores risikovurderinger for grundvand. Selv en lav nedbrydningsrate kan ofte eliminere risiko for grundvand. De dårlige nyheder: Benzin- og olieforureninger består af mange forskelligartede stoffer. Kildeområder forsvinder langsomt (eks. gamle OM-sager; benzin vs. gasolie). Den umættede zone er meget kompleks. Der findes ingen metoder hvormed vi kan måle nedbrydningsrater direkte. Det er forholdsvist let at påvise at der foregår nedbrydning lige nu, men hvordan kan vi sikre os at den bliver ved med at foregå (100 år)? 15

Perspektiver hvor skal vi hen? Teknisk: Porevandsprøvetagning (slide 4) løftes til standard hyldevare-metode. Test og eksemplificering af hvor mange prøver i plan, dybder og tid der skal til for at vi er trygge ved risikovurderingen. Det er noget vi arbejder på, men vi mangler samarbejdspartnere/penge. Komme videre med anbefalinger i Miljøprojekt nr. 1413, 2012: Udvikle og afprøve nedbrydningstests (M.proj. 1392, 2011). Teste analyseprogrammer med isotopfraktionering. Begynde at anvende Niveau 2 (slide 5): Kvalitativ dokumentation for nedbrydning og lav litteraturrate. Konkretisere vejledende strategier/måleprogrammer for dokumentation af nedbrydning i den umættede zone på den lange bane. 16

Perspektiver hvor skal vi hen? Administrativt: Hvor meget sikkerhed har vi behov for? Hvor meget sikkerhed har vi råd til? Det er som om nedbrydning, rent administrativt, er kommet i skammekrogen efter Radstedsagen (Miljøprojekt 752, 2003) må den komme ud igen? Tak for ordet Og så den flyvske til sidst: Vil jeg gerne på forsiden af Ekstrabladet med en eller anden del af mit faglige virke. Der er 2 ting jeg gerne lader andre forsvare: 1. Indeklima og oliekulbrinter. Hvorfor skal vi bruge midler på at sikre at bidraget fra en jordforurening ligger under baggrundsniveauerne i alm. indeklima og ren udeluft? 2. Oliekulbrinter og nedbrydning. Hvis olie næsten aldrig udgør en reel grundvandsrisiko fordi det bliver nedbrudt, hvorfor må vi så ikke bruge nedbrydning i vores risikovurderinger? 17