Undersøgelser af udsivning til åer fra gamle lossepladser ATV Jord og Grundvand, Århus: Lossepladser State of the Art 10. september 2014 Anne Th. Sonne, Poul L. Bjerg, DTU Miljø Sanne S. Nielsen, Sandra Roost og Nina Tuxen, Orbicon
Gamle lossepladser og vandressourcer Grundvand Miljøfremmedestoffer Ammonium Sulfat? Chlorid Kationer Overfladevand Iltsvind Næringsstoffer Organisk stof Toksicitet Jern(II)/(III) Uorganiske stoffer Miljøfremmede stoffer Bjerg,P.L., Tuxen,N., Reitzel,L.A., Albrechtsen,H.-J. & Kjeldsen,P. (2011): Natural attenuation processes in landfill leachate plumes at three Danish sites. Ground Water, 49(5), 688-705.
359 af de gamle lossepladser ligger afstand 5 m fra overfladevand Store Heterogent affald Overfladevands- afstrømning Intern- og drænafstrømning Vandløb lille fortynding (hav, fjorde og søer) FIGUR 3.4 ANTAL LOKALITETER SOM FUNKTION AF AFSTAND TIL NÆRMESTE OVERFLADEVAND, I FIGUREN ER OPTEGNET DE 1.122 LOKALITETER SOM LIGGER I INDEN FOR 180 M FRA OVERFLADEVAND.
Formål Belyse særlige udfordringer risikovurdering af lossepladser - overfladevand (OV) vandløb! Konceptuel model for gamle lossepladser (ukontrollerede) typologier (placering og danske ådalstypologier) Etablere fælles platform for at risikovurdere specifikke lossepladsers påvirkning af OV på baggrund af: Eksisterende data Konkrete undersøgelser
Betydende processer - lossepladsforurenet grundvand Attenueringsprocesser i lossepladsforurenet grundvand Stof/ Stofgruppe Ionbytning Udfældning/ Opløsning Reduktion/ Oxidation Sorption Nedbrydning Perkolatparametre Organisk stof (NVOC) - - - + +++ Chlorid - - - - - Ammonium +++ - +++ + - Opløst jern +++ +++ +++ - - Miljøfremmede organiske stoffer Benzinstoffer - - - + ++ +++ MEGET BETYDENDE PROCES; ++ BETYDENDE PROCES; + MINDRE BETYDENDE PROCES; - IKKE FOREKOMMENDE PROCES Chlorede opløsningsmi dler - - - + +++ Pesticider - - - + Afhængig af det specikke pesticid Tungmetaller Arsen - ++ (med jern) +++ + - Bjerg et al., 2014
Naturligt Ådalssystem 4 betydende transportveje Opland Indstrømningsområde Ådal Udstrømningsområde Drænrør Drænrør/grøft Q4 Vandløb Ådalsmagasin Tilgrænsende hydrolgeologisk enhed Q3 Moræneler Smeltevandssand Ådalsmagasin Strømningsveje Q1 Diffus Q2 Overfladisk Q3 Direkte Q4 Drænrør og grøfter Modificeret Dahl et al. (2007)
Seks lossepladstypologier (A-F) VURDERING AF RISIKOEN FOR FORURENING AF OVERFLADEVAND FOR DE 6 TYPOLOGIER (TYPOLOGIER FREMGÅR OGSÅ AF FIGUR 4.2). DER ER IKKE TAGET HØJDE FOR FORTYNDINGEN I OVERFLADEVANDET VED VURDERINGEN AF PÅVIRKNINGEN, SOM DISKUTERES I AFSNIT 4.5. Losseplads typologi A En losseplads i umættet zone med hængende vandspejl i bunden (fx tidligere lergrav). Konceptuel model D En våd losseplads i et sandmagasin med forhøjet grundvandsspejl i lossepladsen (mound) Påvirkning af overfladevand Lille risiko. Vær dog opmærksom på dræn Eksempel Moderat risiko. Hejrevej Losseplads, På baggrund Vil af: være stærkt afhængig af Silkeborg Dahl et al. (2007) afstanden til Miljøstyrelsen overfladevand. (2004) Ejlskov et al. (1998) B Tør eller bakkeformet losseplads i umættet zone og ofte i betydelig afstand fra vandløb. C En våd losseplads i et sandmagasin (fx en gammel grusgrav) E En losseplads på et engareal i et udsivningsområde til et vandløb F En losseplads i moræneler tæt ved et vandløb (typisk på en skråning) Lille til moderat risiko. Stor dæmpning i umættet zone. Afstanden til vandløbet er ofte betydelig. Moderat risiko. Vil være stærkt afhængig af afstanden til overfladevand Sjølund Losseplads, Tuxen et al. (2003) Ribjergvej Losseplads Stor risiko for påvirkning af engareal og vandløb. Vær opmærksom på drænafstrømning. Stor risiko for påvirkning af engareal og vandløb. Vær opmærksom på drænafstrømning Bjerg et al., 2014
De 2 udvalgte lossepladser Mågevej Losseplads Lilleskovvej Losseplads
Metoder til undersøgelse af lossepladsers påvirkning af OV Skrivebordsundersøgelser (losseplads og vandløb) Besigtigelse (lokalisere evt. gamle dræn - ikke kortlagt) Kvalitative og kvantitative feltmetoder særligt egnede Udvekslingen (grundvand (GV) og OV) Påvirkningen fra stoffer i OV
Vegen Å (mellemstor): Ca. 20 m fra lossepladsen Nuværende anvendelse: Græsareal, oplagsplads for kommunens materialegård NB! Perkolat, PCE, benzen og phenoler, vurderet åen ikke er påvirket (1993) Viser strømningsforhold af det terrænnære grundvand Vandspejl: Står 0,5 1 m oppe i fyldet (8-10 m) Areal: 19.500-25.000 m 2 Losseplads specifik påvirkning: NVOC Ledningsevne 10 mg/l 258 ms/m ph 6,83 Ammoniak+ ammonium 20,5 mg/l Jern 13,8 Chlorid 600 mg/l DGU 64.809 N Dræn
Brændholtafløbet (lille): umiddelbart ved lossepladsens vestlige afgrænsning Nuværende anvendelse: Ubebygget, ikke landbrug (eng/heste) NB! Påvist xylener (og jern?) væsentligt over kvalitetskravene i vandløb N Dræn 2 Dræn 3 Dræn 1 Lilleskovvej Losseplads Viser strømningsforhold af det terrænnære grundvand Vandspejl: 3 m.u.t. Areal: 23.250 m 2 Losseplads specifik påvirkning: NVOC 17 mg/l Ledningsevne 130 ms/m ph 6,7 Ammoniak+ ammonium 8,8 mg/l Jern 64 mg/l Chlorid 36 mg/l B201
Lilleskovvej vs. Mågevej Losseplads Lilleskovvej Mågevej Areal (m 2 ) 23.250 25.000 Geologi Primært ler og tørv Sand/silt m. vekslende lag af ler Vandspejl i fyld (m) 0,5-1 0,5-1 Påvist forurening af terrænnært GW Perkolat + + Specifikke organiske stoffer + - Vandløb Afstand (m) 0-5 Ca. 20 Vandløb Lille Mellemstor Vandføring (m 3 /s) 0,001-0,09 0,68-1,65 Begge tidligere engarealer Typologi F: engareal på moræneler E: engareal i et udsivningsområde Risiko Stor Stor
Oversigt af metoder OVERSIGT OVER METODER TIL MÅLING OG BEREGNING AF VAND- OG STOFUDVEKSLING FOR AT VURDERE PÅVIRKNIG AF OVERFALDEVAND FRA LOSSEPLADSER Metode Ide Vandudveksling Stofudveksling Vurdering Hydraulisk potentiale Måling af det hydrauliske potentiale i overfladevand og grundvand Kan benyttes til beregning af vandflux ved brug af Darcys lov - Let at udføre og fortolke, da metoden er velkendt Temperaturmålinger Målinger af relative temperaturforskelle kan Kan benyttes kvantitativt til beregning af grundvandsflux - Forholdsvis let at udføre og fortolke indikere udsivning/indsivning i et vandløb Fluxkamre Måling af indsivende vand til overfladevand Kan benyttes kvantitativt til beregning af grundvandsflux Ved måling af koncentrationer i det indsivende vand kan stofudveksling bestemmes Tidskrævende og en meget lokal måling. Kan kun vurdere indsivning Vandføring Måling af vandføring i vandløb Kan ved opstilling af en vandbalance bruges til vurdering af indsivning/udsivning - Forholdsvis let at udføre og fortolke Stofkoncentrationer i vandløb Koncentrationsmålinger i vandløb Kan ved opstilling af en vandbalance bruges til vurdering af indsivning/udsivning af stof Let at udføre og fortolke. Opstilling af en massebalance er omfattende og forbundet med væsentlig usikkerhed Vand og stofbalancer Kvantitative beregninger til belysning af vand og stofudveksling mellem grundvand og overfladevand Kan anvendes Kan anvendes En række forudsætninger skal være Bjerg opfyldt et al., 2014
Kote (m) Kote (m) Hydraulisk potentiale ( h) Måles vha. boringer (piezometre) i overgangszonen mellem GV og OV Trykgradienten er styrende h > overfladevandet tilstrømning af GV h < overfladevandet udsivning af OV 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 58 strømningsforholdene 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 Lilleskovvej Losseplads 54,1 (Boring 201) Brændholtafløbet Lilleskovvej Losseplads 52,2 52,3 52,6 52,3 52,6 52,9 Brændholtafløbet 54,1 (Boring 201) 53,2 (Boring 208) 52,3 52,2 52,6 0 52,3 1 2 3 52,6 4 5 35 6 36 7 37 8 52,9 Afstand (m) 53,2 (Boring 208) 0 1 2 3 4 5 35 6 36 7 37 8 Afstand (m)
Temperaturmålinger Screening af strømningsforholdene (hyppig anvendt metode) Signifikant forskel i temperatur mellem OV og GV (sommer eller vinter) GV relativt konstante temp. (8-10 o C) OV sæsonpåvirkede temperatur Kan benyttes uafhængigt åens str. Lette at udføre i små og mellemstore vandløb Hver 10 m >2 m min. måle to steder på tværs af vandløbet
Mågevej losseplads Vegen Å Herningvej Subterrain GW Q Temperaturmålinger
T 20 ( C) EC (µs/cm) T 20 ( C) q z (m/s) Mågevej losseplads Vegen Å T(20) qz (T_sw) 14 13 12 11 10 9 8 4.5E-06 4.0E-06 3.5E-06 3.0E-06 2.5E-06 2.0E-06 1.5E-06 1.0E-06 5.0E-07 0.0E+00 Betydende GW indsivning Signifikant GV indsivning (Conant, 2004) Afstand (m) T(20) EC (µs/cm) 14 13 12 310 305 300 10 C 11 10 9 295 290 285 Losseplads Landfill 8 280 Afstand (m)
EC (µs/cm) EC (µs/cm) Lileskovvej Losseplads 1000 Brændholtafløbet 12/8/2013 13/8/2013 200 800 600 400 200 0 12/8/2013 13/8/2013 1000 800 600 400 0 200 200 400 600 800 1000 1200 0 Afstand (m)
Vandføring i vandløb,q Q J Løsning for rørudledning eksisterer (Fischer et al. 1979) C mix = J/Q
Koncentration (mg/l) Koncentration (mg/l) Vandprøve: Lossepladsperkolat parametrene Hver 50 m (NB! anbefalingerne fra NOVA, 2003) Selv få prøver fra vandløbet (opstrøms, midtfor og nedstrøms lossepladsen) kan give et godt overblik over den kemiske tilstand Analyserede for: Cl, Br, NVOC, opløst Fe, Ca, Na, K, Mg, nitrat-n, sulfat- S, ammonium-n og Mn Undersøgelsen af de to vandløb viste: -N Brændholtafløbet 10.00 Opløst jern Ammonium-N 0.50 Vegen Å Opløst jern Ammonium-N 0.40 1.00 0.30 0.10 0.20 0.10 100 1200 0.01 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Afstand (m) 0.00 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 Afstand (m)
Konceptuel model for udsivning til nærtliggende vandløb GV prøver (fra piezometre) nedsat i brinken og i selve vandløbet var tidskrævende, men gav godt billede: Vandkemien Vertikale og horisontale strømningsforhold Lokalisere kilden til forureningen af det terrænnære GV og OV Xylener konceptuelle model for udsivning NB! Konc. i dræn Koncentration ( g/l) 1000 100 10 1 Xylener_SW ( g/l) Xylener_GW ( g/l) Xylener_dræn ( g/l) SW_MKK GW_MKK 0.1 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Afstand (m)
Vurdering af undersøgelser og typologi Anbefales at vurdere resultaterne o.lign.) de opstillede typologier (NB! dræn Mågevej Losseplads - Typologi E engareal ned mod å, sker indsivning fra omkringliggende arealer Lilleskovvej Losseplads Typologi F tæt på vandløb i en morænegeologi, vandlidende og drænet i ukendt omfang inden deponering Stofkonc., målte parametre samt strømningsforhold af terrænnære GV Udsivning foregik fra selve brinken over/under vandoverfladen afh. GV spejlet
Kote (m) Kote (m) Kote (m) Konceptuel model for udsivning til nærtliggende vandløb Lilleskovvej Mågevej Losseplads Brændholtafløbet Vegen Å Lilleskovvej Lossepl 20 Vest Øst 58 58 Vest 18 Øst 58 57 57 Vest 5716 56 56 56 55 Fyld 55 14 Fyld 55 Fyld 54 54 5412 53 53 53 Ler m. planterester Ler? m. planterester 10 52 52 52 Ler Ler Smeltevandssand 51 51 51 8 Tørv Tørv 50 50 50 6 Ler Ler 49 49 49 Moræneler 48 4 48 48 0 0 1 30 22 40 3 3 50 4 4 60 5 570 6 80 76 90 8 7 100 9 8 110 10 0 0 1 2 Afstand 3 (m) (m) 4 5 6 35 7 368 1 2 3 Moræne Af
Erfaring fra feltundersøgelse Lilleskovvej Mågevej Areal (m 2 ) 23.250 25.000 Vandspejl i fyld (m) 0,5-1 0,5-1 Typologi F: engareal på moræneler E: engareal i et udsivningsområde Risiko Stor Stor Interaktion m. OV Intern afstrømning + dræn GV-OV Vandløb Afstand (m) 0-5 Ca. 20 Vandløbsstørrelse Lille mellemstor Påvirkning (>MKK)* +++ (+) Stoffer Ferskvandskriterium screeningsværktøj** As, Ba, Pb, Co, Ni, m-og p-xylen NVOC, opløst Fe, ammonium-n (As og Pb) kun analyseret i GW (piez i åen) Tydelig perkolat i GW men stor fortynding i åen! NVOC, opløst Fe, ammonium-n
Erfaring kortlægningsmetoder Metode Lille vandløb Mellemstor vandløb EC: Målinger + - (pga. stor fortynding) Nedbørsafhængig ++ (+) Temperatur: Målinger + + Nedbørsafhængig + (let påvirket af sænket vandspejl i området) Årstidsafhængig Overfladevandsprøver: Grundvandsprøver: Kun sommer og vinter Selv få (3-5) prøver giver et hurtigt og nemt overblik af vandløbets tilstand Mere tidskrævende, men kan lokalisere forureningskilden -
Konklusion Placering af lossepladser Typologisk er der lossepladser med større risiko Problemstoffer: NH 4+, NVOC, opløst Fe Andre stoffer > VKK Konkret risiko afhænger af vandløbets størrelse, C=J/Q Betyder det noget i forhold til andre forureningskilder
Særlig tak til: Region Midtjylland Region Syddanmark Orbicon Bent Skov, Jens Schaarup Sørensen og Ida Sanderson Sinh Hy Nguyen, Susanne Kruse, Mona Refstrup, Morten Andreasen og Mikael Emil Olsson