[Forside] [Indhold] [Forrige] [Næste]

Naturlig nedbrydning af olie og chlorerede opløsningsmidler i grundvandet på Drejøgade 3-5.

6. Nedbrydningsprocesser

6.1 Oliekomponenter
6.1.1 Generel beskrivelse af observeret fane
6.1.2 TMB
6.2 Chlorerede opløsningsmidler
6.2.1 Generel beskrivelse af observerede faner
6.3 Sammenfatning af observerede nedbrydningsprocesser
6.3.1 BTEX
Årlig mængde nedbrudt olie
6.3.2 Chlorerede opløsningsmidler
6.3.3 BTEX sammenholdt med chlorerede opløsningsmidler
6.4 Usikkerheder på ratebestemmelse

6.1 Oliekomponenter

Som det fremgår af afsnit 4.1 samt af kortene i bilag 3 og det vertikale profil i bilag 6, er der et olie-hot spot centralt på lokaliteten omkring boringerne MB1, MB2, MB5, MB6 og MB7 med fri fase af terpentin oven på grundvandet og høje koncentrationer af total kulbrinter og BTEX. I nedstrøms retning falder koncentrationerne markant over en strækning på 50-60 meter i strømningsretningen. Ved selve hot spot når den kraftige forurening ned i det røde filterniveau. I de samme boringer er der i det blå filterniveau væsentlig lavere koncentrationer.

Grundet oliekomponenternes nedbrydelighed vurderes koncentrationsnedgangen at være forårsaget af mikrobielle nedbrydningsprocesser. Dette underbygges af bikarbonatproduktionen, der ses i hot spot, svarende til, at der her foregår en nedbrydning af organisk stof. Omsætningen er årsag til de sulfatreducerende/methanogene forhold, der findes i området ved hot spot.

6.1.2 TMB

Som nævnt i afsnit 2.5 anses TMB for at være svært nedbrydelige under anaerobe forhold. Data fra Drejøgade viser imidlertid det modsatte, idet der observeres en markant koncentrationsnedgang over en ganske kort strækning i strømningsretningen, som ikke kan forklares alene ved fortynding eller sorption. Der tegner sig således det samme billede for disse stoffer som for total kulbrinter og BTEX’erne.

6.2 Chlorerede opløsningsmidler

6.2.1 Generel beskrivelse af observerede faner

I nærværende afsnit angives koncentrationerne af chlorerede ethener i mol/l af hensyn til massebalancebetragtningerne, idet stofferne på molbasis umiddelbart kan adderes. Lokaliseringen af PCE-kilderne er vurderet ud fra summen af chlorerede ethener (side 7, bilag 4), idet PCE er den eneste kilde til chlorerede forbindelser på lokaliteten og da stoffet nedbrydes successivt til de øvrige chlorerede ethener.

På denne baggrund, vurderes der at være adskillige PCE-kilder på lokaliteten: En i området ved MB6 og MB7 i olie-hot spot, en ved MB10 og MB15, en mindre kilde ved MB13 og muligvis en kilde under bygningerne mellem MB10 og MB11. Kildestyrken er størst i MB6 og MB7 (40-50 µmol/l), kraftig ved MB10 og MB15 (25 og 13 µmol/l) og mindst ved MB13 (4 µmol/l). I boringerne MB6 og MB7 er der kun fundet lave koncentrationer af PCE og til dels TCE, men derimod høje koncentrationer af både cDCE og VC. 99,5% af PCE er omdannet til nedbrydningsprodukter, heraf er 96,2% omdannet til DCE og VC og 3,25% er fuldstændigt nedbrudt til ethen. Der er altså sket en reduktiv dechlorering i denne stærkt reducerede zone.

I modsætning hertil er der i MB10 og MB15 et langt højere niveau af PCE end af TCE og cDCE og slet intet VC. I MB10 er 4,9% PCE omdannet til nedbrydningsprodukter, hvoraf 0,6% er omdannet til DCE og VC. Der er ikke foregået en fuldstændig reduktiv dechlorering til ethen i dette område. Nedbrydningen forløber altså her i langt mindre omfang og ikke så fuldstændigt som i området med BTEX’er, hvilket stemmer overens med, at reduktiv dechlorering ikke kan foregå under aerobe forhold.

Der fremstår således tre parallelle faner af chlorerede alifater: En fane (1) ud fra MB5, MB6 og MB7 af nedbrydningsprodukter, der falder sammen med fanen af BTEX, som skaber de stærkt reducerede forhold, der giver mulighed for, at den reduktive dechlorering kan forløbe. Derudover de to andre faner (benævnes her fane 2) af moderprodukter, der ikke overlappes af BTEX, hvorfor der i disse faner er aerobe eller svagt reducerede forhold, som derfor ikke giver et lige så højt potentiale for nedbrydning. De to fanetyper er afbildet på figur 6.1.

I fane 1 er der tilnærmelsesvis massebevarelse af de chlorerede ethener, hvilket peger på, at det er reduktiv dechlorering, der er den betydeligste nedbrydningsmekanisme. Massebevarelsen er kun omtrentlig, idet totalindholdet af chlorerede ethener plus ethen og ethan (regnet i mol) falder fra 49 µM i MB7 til 43 µM i MB14, trods en mulig PCE-tilførsel, indikeret af en betydelig stigning i PCE-koncentrationen mellem disse to boringer. Dette peger på, at reduktiv dechlorering ikke er den eneste nedbrydningsmekanisme, men at også oxidation er ansvarlig for en del af stoffjernelsen.

6.3 Sammenfatning af observerede nedbrydningsprocesser

I det følgende sammenholdes den observerede nedbrydning med det, der forventes ud fra litteraturen, og der beregnes nedbrydningsrater for hhv. BTEX’erne og de chlorerede ethener, som ligeledes sammenholdes med litteraturværdier. Det bør bemærkes, at der er en betydelig usikkerhed forbundet med rateberegningerne, da porevandshastigheden er beregnet ud fra en række estimater af den hydrauliske ledningsevne og dermed i sig selv er behæftet med en anseelig usikkerhed. De forskellige usikkerheder er endvidere omtalt i afsnit 6.4. Som det fremgår af afsnit 2.6 inkluderer de beregnede nedbrydningsrater afdampning af forureningskomponenter, og kan derfor være overestimerede.

6.3.1 BTEX

Observeret nedbrydning af BTEX

Som forventet fra litteraturen nedbrydes BTEX’erne hurtigt. Såfremt nedbrydningen antages at følge en 1. ordens kinetik, kan nedbrydningsraterne beregnes til følgende (tabel 6.1):

Nedbrydningsrater

Der regnes med porevandshastigheder på hhv. 1, 50 og 115 m/år. For de enkelte BTEX’er ses det, at toluen, ethylbenzen og xylenerne nedbrydes hurtigere end benzen.

Beregningen er udført for strækningerne mellem de to boringspar MB6 og MB11 samt MB7 og MB14, da det med boringernes indbyrdes placering og variabiliteten i koncentrationerne ikke har været muligt at projicere flere boringer ind på samme strømlinie.

Sammenlignes med litteraturværdier, som angivet i afsnit 5.4.1, stemmer de for Drejøgade beregnede rater fint overens med de anaerobe forhold. Som nævnt tidligere, inkluderer raterne gasfasetransport/afdampning.

Årlig mængde nedbrudt olie

I det følgende beregnes den totale mængde oliekomponenter, der er omsat vha. naturlig nedbrydning i hhv. kilden og fanen.

I kildezonen regnes med, at der ligger fri fase oven på grundvandet, som giver et kontinuert bidrag af opløst olie til grundvandet. Bredden af den fri fase, på tværs af strømningsretningen, antages at være 15 meter, og der regnes med, at koncentrationerne er ens i hvert tværsnit i de øverste 2 meter af magasinet; fra grundvandsspejlet ned til bunden af det hvide filter. Der regnes med en porevandshastighed på 50 m/år og med to forskellige mængder fjernet kulstof i hht. de to anvendte metoder (afsnit 5.4.2).

Fjernelsen i fanen er beregnet vha. en massebalancebetragtning. Længden og bredden af fanen antages at være hhv. 50 og 15 meter. Igen betragtes de øverste 2 meter af magasinet, hvor der antages uniform koncentrationsfordeling i hvert tværsnit. Der regnes i fanen alene med et opstrøms input.

Som det fremgår af ovenstående tabel 6.2 er den mikrobielle nedbrydning ansvarlig for en stoffjernelse af størrelsesorden 25-75 kg /år i kilden og ca. 17 kg/år i fanen.

6.3.2 Chlorerede opløsningsmidler

Nedbrydning af opløsningsmidler

De observerede nedbrydningsforhold er i god overensstemmelse med teorien og den observerede redoxkemi, idet der ses en omfattende dechlorering, hvor der er stærkt reducerede forhold og en begrænset dechlorering, hvor der er svagt reducerede eller aerobe forhold. Som nævnt i afsnit 6.2.1, er der indikationer på, at den væsentligste nedbrydningsmekanisme er reduktiv dechlorering, men at der tillige foregår en oxidation i aquiferen.

Ved udregning af fjernelsesraterne (nedbrydning samt sorption og fortynding) er der antaget en porevandshastighed på 50 m/år, vurderet ud fra beregningerne, beskrevet tidligere i afsnit 2.3. Nedbrydningen af de chlorerede stoffer antages at følge en 1. ordens kinetik. Fjernelsesrater for de chlorerede ethener er beregnet for de to fanetyper i /Ref.1/ og angivet i nedenstående tabel 6.3.

Sammenholdes ratekonstanterne med litteraturværdier ses, at raterne i fane 1 for cDCE og VC stemmer overens med rapporterede værdier, mens samtlige ratekonstanter i fane 2 ligger noget over rapporterede værdier.

6.3.3 BTEX sammenholdt med chlorerede opløsningsmidler

Det vurderes altså at være to fanetyper på lokaliteten, som illustreret på figur 6.1:

Se her!

Fane 1: Chlorerede ethener og olieforbindelser

En fane(1) med både chlorerede ethener og oliekomponenter, hvor der er stærkt reducerede forhold, og hvor der foregår en omfattende nedbrydning både af BTEX’erne og af de chlorerede forbindelser. BTEX-koncentrationerne reduceres med 2 størrelsesordener inden for 30 m i nedstrøms retning. De højere chlorerede forbindelser (PCE og TCE) er stort set væk i hot spot, hvor der til gengæld ses høje koncentrationer af nedbrydningsprodukterne; de lavere chlorerede stoffer cDCE og VC samt til dels ethen. Der sker således en anseelig omdannelse af PCE i denne fane, fortrinsvist vha. reduktiv dechlorering men også vha. anaerob oxidation. Nedstrøms i fanen, i MB14, stiger PCE-koncentrationen, hvilket kan skyldes tilstedeværelsen af endnu en kilde i området umiddelbart opstrøms herfor.

Fane 2: Chlorerede ethener

I den anden fane (2) er der alene chlorerede forbindelser og ikke BTEX, hvorfor der her er aerobe og nitratreducerende forhold. I denne fane er koncentrationerne af PCE og TCE høje og koncentrationerne af cDCE og VC modsat lave. Her foregår en vis nedbrydning, men den reduktive dechlorering forløber ikke nær så fuldstændigt og i nær så stort omgang som i den fane, hvor der tillige er BTEX. Dette skyldes, at der i fanen, som indeholder BTEX, er methanogenese, sulfat- og jernreduktion.

I området ved olie-hot spot, hvor der forekommer den kraftigste PCE-kilde, sker der altså den største omsætning af begge typer forurening. Der er således ingen indikationer på, at mikroorganismerne hæmmes af de høje koncentrationer af chlorerede forbindelser. Flere forsøg /Ref. 14,15/ har vist, at de dechlorerende bakteriers nedbrydningseffektivitet ikke påvirkes af koncentrationer, der er højere end de, der er observeret på Drejøgade. Således er der ikke forekommet inhibering af de dechlorerende bakterier ved koncentrationer på 91 mg PCE/l, /Ref. 14/, hhv. 830 mg PCE/l og 3670 mg TCE/l, /Ref. 15/. Sidstnævnte koncentrationer svarer til 3-4 gange stoffernes mætningskoncentrationer.

6.4 Usikkerheder på ratebestemmelse

Hydraulisk ledningsevne

I beregningerne af 1.ordens nedbrydningsrater er raterne direkte proportionale med porevandshastigheden og dermed den hydrauliske ledningsevne. En usikkerhed på den hydrauliske ledningsevne vil derfor overføres direkte på de beregnede rater. Der er på den aktuelle lokalitet beregnet porevandshastigheder, der varierer med en faktor 100 fra 1-115 m/år. Som følge heraf er der en betydelig usikkerhed knyttet til de udregnede rater, idet porevandshastigheden er valgt til 50 m/år. Porevandshastigheden er beregnet på baggrund af estimerede K-værdier og en skønnet porøsitet.

Stationaritet i fanen og konstant udslip

Udover at have en tilstrækkelig sikker bestemmelse af hydrauliske parametre, er det en forudsætning for en pålidelig ratebestemmelse, at forureningsfanen er stationær, f.eks. skal udslippet være konstant over tiden /Ref.9/. Det er forbundet med store usikkerheder at antage, at udslippet er konstant, da dette vil afhænge af infiltrationsmængden, dispersionen, vandets strømning omkring den eventuelle fri fase samt af den fri fases fordeling i jorden.

Boringsplacering

For de chlorerede ethener er det desuden væsentligt, at boringerne, der danner grundlag for ratebestemmelsen, ligger på en strømlinie. Dette skyldes, at stofferne trinvist nedbrydes til hinanden, så et stof på samme tid kan være både moder- og nedbrydningsprodukt. I dette tilfælde ligger boringerne spredt og der er en relativt stor koncentrationsvariation. Det har derfor ikke været muligt at projicere flere boringer ind på samme strømlinie. Det kunne endvidere være ønskeligt, at have en boring midt i fanen nedstrøms, tættere på kilden. Dette har dog ikke været muligt pga. bygningerne beliggenhed. Ydermere dækker de nedstrøms boringer MB11 og MB14 en afstand på ca. 30 på tværs af strømningsretningen. En boring herimellem ville give yderligere information om fanens bredde.

Sammenligning med litteratur

Ved sammenligning med litteraturen skal det erindres, at de beregnede rater ikke korrigeres for fortynding, sorption eller gasfasetransport, hvilket kan medføre overestimering af raterne.

Det skal desuden bemærkes, at temperaturen på lokaliteten er 3-9⁰C højere end normale forhold i danske grundvandsmagasiner.