Forsøg med Sorbicell på Østerbro Brandstation Intern projekt rapport udarbejdet af Per Bjerager og Marina Bergen Jensen KU-Science, nov. 2014 Introduktion SorbiCell er et porøst engangsmodul til analyse af vandkvalitet. SorbiCell tilbageholder en andel af det stof, der ønskes analyseret for, fra vand der passerer gennem SorbiCell. Modulet indeholder desuden et miljøneutralt sporstof (flow-salt), der opløses proportionalt med den passerende vandmængde. I dette forsøg laves en indledende afprøvning af Sorbicell til analyse af vandkvalitet i afstrømning fra 3 forsøgstage i en permanent opstilling på Østerbro Brandstation med to grønne tage og et referencetag. Opstillingen bruges til opstilling af vandbalancer og udtagning af flowproportionale bulk prøver. I forsøget analyseres for indhold af fosfor i afstrømningsvandet fra de tre tage. Fosforindholdet målt med SorbiCell-modul indsat i tagnedløbet sammenlignes med bulk prøver fra den permanente opstilling. Figur 1: SorbiCell fremvises i forbindelse med installation. I baggrunden ses Østerbro Brandstation. De grønne tage anes på skuret til højre. SorbiCell består af engangsmodul (plastrør med sorbent materiale), der indsættes i en holder ( flaske ), der tillader vandpassage. Installation og metode Sorbicell er i forsøget monteret i en flaske, der opsamler det vand som strømmer gennem Sorbicell (Figur 1). Det er optimalt med omkring 250-300 ml i flasken i prøveperioden. Hvis flasken derimod er fuld (ca. 520 ml) har der med stor sandsynlighed været overløb fra flasken idet der ikke var tilsluttet en slange til ventilen. Når der er overløb fra flasken kan man bestemme den øvre grænse koncentrationen af fosfor, idet fosforindholdet vil stamme fra et større volumen end volumen i flasken. Installation af Sorbicell blev udført den 30/4 2014, på afløb fra de tre tage: Vegblok (nyt grønt tag), Måtte (gammelt grønt tag) og Tagpap (gammel tagpap, hydraulisk reference). Der er installeret to SorbiCell-flasker i afløbet fra hvert tag, men der måles i forsøget kun med en Sorbicell placeret i flasken tættest på taget. Montage ses på Figur 2.
I den permanente opstilling ledes afstrømning fra hvert tag til egen måletank med en diameter på 600 mm og en højde på 1,2 m. Afstrømmet volumen måles hvert minut med en tryktransducer i bunden af tanken. Tanken tømmes automatisk med en dykpumpe, og en lille del af pumpevandet opsamles flowproportionalt i en 9 L bulk-opsamler (hvid dunk på figur 2). Hvis der ikke er nok vand i bulk-opsamler til analyse, er der i stedet udtaget en stikprøve direkte fra tanken. Der er gennemført fire opsamlingsperioder. Opsamlet vandvolumen i Sorbicell-flasker og bulk-opsamler registreres. Afløb fra Vegbloktag Afløb fra Måttetag Afløb fra Tagpaptag Figur 2: Foto af de permanente måletanke på Østerbro Brandstation med monterede SorbiCell-flasker på tagnedløb., Fosforindholdet målt med SorbiCell sammenlignes med fosforindholdet i vand fra bulkopsamler (hvid dunk) eller stikprøver fra måletank. Bulk-opsamler fyldes flowproportionalt med en delstrøm fra en dykpumpe, der tømmer tankene.
Resultater/diskussion/konklusion Under forsøget er det løbende forsøgt at tilpasse procedure for prøvetagning for at opnå brugbare sammenhørende prøver i Sorbicell og bulk prøver. Tilpasningen bestod i afkortning i opsamlingsperioden, så overløb fra Sorbicell reduceres. Ved afkortning af opsamlingsperioden blev der opsamlet mindre vand i bulk-opsamlerne, selv om der blev åbnet helt for vandtilførsel til bulk-opsamlerne. Tabel 1: Opsamlingsperioder og oversigt over prøvetagning. Overløb refererer til at SorbiCell flaske har været helt fyldt. Stikprøve refererer til at har været for lille afstrømning fra tagene til at det permanente opsamlingssystem har kunnet udtage en flowproportional prøve. Som kompensation er udtaget en stikprøve fra afstrømningsvand i måletank. Periode Start Slut Nedbør (mm) Tag SorbiCell (ml i flaske), kommentar 1 30-04-14 03-06-14 53,0 2 03-06-14 16-06-14 8,8 3 16-06-14 24-06-14 8,2 4 24-06-14 27-06-14 11,8 Bulk prøve (L i opsamler), kommentar Vegblok 500, overløb 1,0 Måtte 500, overløb 0 + stikprøve Tagpap 500, overløb 0,7 Vegblok 450, overløb? 0 + stikprøve Måtte 500, Utæt? +OV 0 + stikprøve Tagpap 300, intet overløb 0 + stikprøve Vegblok 480, overløb 0 + stikprøve Måtte 330, intet overløb 0 + stikprøve Tagpap 490, overløb 2,5 Vegblok 100, intet overløb 0 + stikprøve Måtte 60, intet overløb 0 + stikprøve Tagpap 390, intet overløb 3 Prøvetagning Generelt har der i forsøgsperioden kun været en lille afstrømning fra tagene. Fra Tagpap er der opsamlet bulprøver i tre ud af de fire opsamlingsperioder. Fra de grønne tage har det generelt ikke været muligt at opsamle flowproportionale bulk prøver på grund af for kort pumpetid. I stedet er der udtaget stikprøver fra måletanke. Eneste undtagelse er bulk prøve fra Vegblok tag i første periode. På trods af den lille afstrømning fra de grønne tage har der i mange perioder været overløb fra Sorbicell prøvetageren. Dette gør det vanskeligt at benytte systemet. Vandstrømmen gennem SorbiCell er for kraftig til at det tidsmæssigt passer med en nedbørshændelse. Periode 1: Opsamlingsperiode på ca. 1 måned, der fulgte aftalte normale procedure for bulk prøver. Det gav overløb fra alle 3 Sorbicell. Det kommer lidt bag på Sorbisense, at der har været så meget vand igennem. Sorbisense valgte at sende SorbiCell prøverne til trods for at det tilhørende vandvolumen var ukendt. Periode 2: Opsamlingsperiode var reduceret til 13 dage, og andel af flow til bulk prøver blev øget for at øge chancen for flowproportional prøve. Der blev ikke opsamlet bulk prøve fra tagpap, fordi slange var tilstoppet med en sten fra tagpaptaget. SorbiCell til Måttetag havde næsten ikke brugt flowsalt, og det
observerede overløb må derfor skyldes utæt montage. Periode 3: Opsamlingsperiode reduceret til 8 dage. Flow til bulk prøver øget yderligere. Stadig overløb fra to af Sorbicell. Periode 4: Opsamlingsperiode reduceret til 3 dage. Flow til bulk prøver er øget maksimalt, men stadig ingen bulk prøver fra grønne tage til analyse. Ingen overløb fra Sorbicell. Figur 3: Sorbiceller efter periode 2,3 og 4
Analyse af prøver Det blev besluttet at sende alle vandprøver fra den permanente opstilling og Sorbicell til analyse hos Eurofins selvom der var overløb fra mange Sorbicell, og de fleste vandprøver fra den permanente opstilling er stikprøver fra måletanke, der dermed ikke præsenterer den fulde afstrømning. Dette medfører, at man ved sammenligning skal tage et stort forbehold for prøvetagningens forløb. Analyserne giver dog indsigt i de generelle niveauer, og bidrager til vurdering af forsøgsopstillingens begrænsninger/muligheder. Sorbicell forventes at måle koncentrationer af fosfor (P), som ligger på niveau med opløst-p i vandprøver eller mellem opløst-p og total-p, da partikler har svært ved at trænge ind i Sorbicell. Ved overløb fra Sorbicell (over ca. 520 ml gennem Sorbicell) fås ved analyse en koncentration som er større end gennemsnit af gennemstrømmet vand beregnet ud fra et volumen på 520 ml. Tabel 2: Analyseresultater for fosfor (P) Vegblok Måtte Periode Vandprøve Sorbicell Total-P Opløst-P Beregnet P feltvolumen Flow-salt vol. Flaske vol. ug/l ug/l µg/l ml ml 1 1800 1700 <920 >520 overløb 2 1700 1700 <158 >520 450 overløb? 3 1400 1400 <20 >520 overløb 4 1200 1300 860 417 100 1 700 680 <3800 >520 overløb 2 740 720 -? 154 Overløb utæt? 3 740 730 909 412 330 4 770 760 1633 175 60 1 33 8 <44 >520 overløb 2 160 82 276 429 300 Tagpap 3 150 59 <146 >520 overløb 4 100 48 52 259 190 Note: ved < er den reelle koncentration lavere end målt med Sorbicell. Det skyldes at flowsalt er opbrugt som følge af for stor gennemstrømning = overløb fra Sorbicell flasken. Sammenligning af P-koncentrationer målt med permanent opstilling og SorbiCell Af Tabel 2 fremgår, at koncentrationen af fosfor (P) i vandprøver er lille fra Tagpap sammenlignet med Måtte og Vegblok. Vandprøver fra Tagpap har en betydelig forskel på total-p og opløst-p i vandprøver, som tilskrives et betydeligt indhold af partikler. Vand fra Vegblok har ca. dobbelt så høje fosforkoncentrationer som vand fra Måtte, og for begge grønne tage er al fosfor på opløst form (total P = opløst P). Det kan ikke udelukkes at en del fosfor på partikulær form fra de grønne tage ikke er kommet med i analysen, da stikprøver er udtaget fra stående vand i måletankene uden mulighed fra omrøring. Det er ikke lykkedes at vise en generel overensstemmelse mellem analyseresultater for vandprøver og SorbiCell. De beregnede værdier for Sorbicell er baseret på opsamlet vandvolumen i Sorbicell flasker i stedet for forbrug af flowsalt, da beregninger baseret på flowsalt gav dårligere resultater. En af
prøvetagningerne kan ikke sammenlignes (lysegrå markering) fordi der ikke har været vand gennem SorbiCell. Kun i to ud af 12 prøvetagninger (grøn markering) ses resultater på samme niveau for analysemetoderne. For 3 prøvetagninger med overløb fra Sorbicell (blå markering) ses som forventet en højere koncentration i SorbiCell end for opløst-p i vandprøver, mens dette ikke gælder for de andre tre prøver med overløb. For de øvrige prøvetagninger uden overløb ses markant forskellige resultater med de to analysemetoder. For de to grønne tage ses en tendens i retning af bedre overensstemmelse ved kortere opsamlingsperiode Sammenligning af vandvolumen gennem SorbiCell bestemt via salt-udskylning og opsamling I de 6 tilfælde, hvor der ikke har været overløb fra SorbiCell er der ikke fundet en god overensstemmelse mellem opsamlet vandvolumen i flaske og volumen beregnet ud fra analyse af brugt flow-salt. Volumen baseret på flowsalt er i alle tilfælde højere. Perspektivering Forsøget har identificeret nogle udfordringer, både i forhold til test af SorbiCell til grønne tage, og i forhold til selve anvendeligheden af SorbiCell på grønne tage. 1) Sorbicell s hydrauliske ledningsevne var for højt og skal tilpasses det gældende trykforhold således at opholdstid af vand i prøvetageren øges, og det undgås at flasken bliver overfyldt. Hermed forventes også bedre sammenhæng mellem volumen i Sorbicell flaske, og volumen bestemt med sporsalt. 2) Der skal bedre styr på, hvor mange timer Sorbicell skal stå under vand for at nå op på de 520 ml. Man skal i den sammenhæng være opmærksom på, at de grønne tage kan være 24 timer om at dræne af efter nedbør, hvorimod hårde tage, eksempelvis tagpap dræner af på under en time efter nedbør. SorbiCell kan designes til forskellige opsamlingsperioder ved at montere SorbiCells med forskellig hydraulisk ledningsevne i serie. Efter opsamlingsperioden analyseres kun den som opfylder bedst kriterie for analyse (fx volumen mellem 100 og 400 ml). 3) Ved sammenligning med vandprøver opsamlet i tanke skal der laves retningslinjer for, hvor stor afstrømningen skal være for at det giver mening at sammenligne SorbiCell med vandprøverne. I prøveperioden var de fleste regn for små til at give væsentlig afstrømning fra de grønne tage. 4) Det skal afklares om SorbiCell kan måle de høje koncentrationer af fosfor (P) som er fundet i afstrømning fra de grønne tage. 5) Årsag til at opsamlet vandvolumen i SorbiCell flasker ikke svarer til forbrug af flow-salt skal findes. Den mest sandsynlige forklaring er for høj gennemstrømningshastighed, hvilket hænger sammen med den meget høje hydrauliske ledningsevne af de anvendte SorbiCells. 6) Der kommer forureninger fra aflejringer oven på SorbiCell ned i flaskens pakning, og der kan derfor opstå problemer med utætheder. Der bør laves en procedure for rengøring af flasken ved skift af SorbiCell. 7) Ved montage af SorbiCell i flaske skal man være særligt opmærksom på at trykke SorbiCell hårdt ned i flasken. 8) De anvendte Sorbicell flasker har et plastikgevind som er svært at skrue op i plastholder på Ø110 rør på nedløb. Det lykkedes dog at udtage de 12 prøver uden at beskadige gevind eller holder fatalt selv om de blev skruet skævt på nogle gange.