Naturlig nedbrydning af PAH'er i jord og grundvand
8. Konklusioner
I dette kapitel gennemgås de væsentligste konklusioner, som er tilvejebragt ved dette litteraturstudium vedrørende PAH’er i jord og grundvand.
Forureningskilder
Kilder til kraftige (hot-spot) PAH-forureninger er typisk tjæreforureninger. Dette gælder f.eks. på de tidligere gasværksgrunde og på forurenede grunde ved tjære/asfaltfabrikker og tjærepladser (for fiskegarn). Derudover findes der en række kilder, som har forårsaget PAH-forurening af mere diffus karakter, såsom trafik, forbrændingsanlæg m.v., samt deponeringer af affald.
PAH’ers karakteristika afgørende for nedbrydning
PAH’er er karakteriseret ved at være stoffer med lavt damptryk, lav vandopløselighed samt udprægede hydrofobe egenskaber. Disse karakteristika bevirker, at en meget lille fraktion af PAH’erne vil være tilknyttet vandfasen i jordmiljøet, hvorfor stofferne typisk er vanskeligt tilgængelige for nedbrydning.
Laboratorieforsøg vs. "naturlig nedbrydning"
Ved kunstigt optimerede laboratorieforsøg med varierende jord-/vandforhold er der under aerobe forhold set halveringstider fra <3 dage for naphthalen stigende til 30 - 300 dage for de tungere PAH’er, som f.eks. benzo(a)pyren. Under anaerobe forhold er der typisk set en langsommere nedbrydning. For de tungere PAH’er er der kun i få tilfælde rapporteret om nedbrydning under anaerobe forhold.
Nedbrydningshastigheden ved "naturlige betingelser" er noget langsommere:
 | Jord. Ved nedbrydningsforsøg med jord fra PAH-forurenede grunde ses ved feltforsøg halveringstider på 6-16 år imod 200 - 1.700 dage ved forsøg i pilot-/laboratorieskala.. |
| Grundvand. Under aerobe forhold er typisk observeret nedbrydning af de undersøgte PAH’er. Bortset fra de simpleste 2- og 3-ringede, er viden om PAH’ers aerobe nedbrydning i grundvand under naturlige forhold imidlertid lille. Under anaerobe forhold er der observeret modstridende resultater med hensyn til naphthalens nedbrydelighed, og viden om øvrige PAH'ers nedbrydelighed er forsvindende |
Biotilgængelighed afgørende for nedbrydning
Det ses af ovenstående, at der typisk observeres en meget hurtigere nedbrydning af PAH’er ved laboratorieforsøg med vandige opløsninger end ved undersøgelser af jord og grundvand fra PAH-forurenede grunde. Disse for-skelle skyldes primært forskelle i den opløste andel af PAH’erne og dermed deres biotilgængelighed for nedbrydning. Ved tilstedeværelse af tjære forefindes PAH’er primært i tjærefasen. PAH’erne sorberes desuden stærkt til jordens naturlige indhold af organisk materiale. PAH’er i tjærefase og sorberet til jord er mindre biotilgængelige end PAH’er i vandige opløsninger.
Oprensningsmetoder baseret på biologisk nedbrydning
Fuldskala erfaringer med biologiske oprensningsmetoder begrænser sig især til landfarming, milekompostering og bioventilering. Generelt beskrives store fjernelsesgrader ved de anførte metoder, men fjernelsen er generelt ikke veldokumenteret. I Danmark er der udført en række forsøgsoprensninger på gasværker, hvor der er fundet begrænset effekt af biologiske metoder.
Som for nedbrydningsforsøg medfører PAH-forureningers heterogene fordeling i jorden, at der er store variationer på bestemmelser af PAH-koncentrationer i jord ved oprensninger. Ved biologiske oprensninger homogeniseres jorden ofte. Herved ændres PAH’ernes fordeling i jorden, således at variationerne vil blive mindsket. Dette kan misfortolkes, som at der er opnået en fjernelse af forureningen ved biologisk nedbrydning. De nævnte forhold illustrerer, at der er behov for dokumentation i form af et tilstrækkeligt antal analyser, samt udførelse af parallelle forsøg til kontrol af abiotisk nedbrydning, effekt af homogenisering etc., for at det statistisk kan dokumenteres, i hvilket omfang PAH’erne bionedbrydes under oprensninger.
Monitering af oprensning/nedbrydning
Til karakterisering af PAH-forureninger findes der en række feltmetoder samt traditionelle laboratoriemetoder. Ved beskrivelse af PAH-forureninger i jord og grundvand anbefales de PAH’er, hvortil Miljøstyrelsen har opstillet kvalitetskriterier, suppleret med de øvrige af de 16 US/EPA PAH’er.
Andre målinger
Ovenstående analyseprogram kan suppleres med biotest, redoxparametre og biotilgængelighedstest.:
| Redoxparametre. Nedbrydningshastigheden for PAH’er afhænger af redoxforholdene, hvorfor der anbefales udført analyser for redoxparametre såsom ilt, nitrat, sulfat, jern m.v. i grundvandet og af ilt niveauet i jordens umættede zone. Koncentrationerne af de forskellige redoxparametre i grundvandet, samt monitering af iltindholdet i jorden, kan også indirekte vise, om der foregår/har forgået nedbrydningsprocesser i jord og grundvand |
| Biotest. Der kan ikke umiddelbart gives konkrete anbefalinger til anvendelse af biotests, men der vil formodentligt være behov for et testbatteri af flere metoder for sikre brugbare resultater. |
| Biotilgængelighed. Der findes en række metoder til bestemmelse af PAH’ers biotilgængelighed, men deres anvendelse ved undersøgelser af PAH-forurenede grunde er ikke velbeskrevet. |
Udvikling af metoder
Der vurderes at være behov for udvikling af metoder til bestemmelse af (bio-)tilgængelighed. Ved udvikling af metoderne forslås det undersøgt, om de kan anvendes til at beskrive stabiliteten af PAH’er i jord og grundvand, herunder deres potentiale for nedbrydning og udvaskning. Metoderne kunne således forbedre grundlaget for udarbejdelse af risikovurderinger af PAH-forurenede grunde.
Naturlig nedbrydning som oprensningsmetode
Naturlig nedbrydning af PAH’er i jord og grundvand er beskrevet i litteraturen, men pga. PAH’ernes egenskaber vil de som følge af bl.a. ældningsprocesser med tiden blive stort set utilgængelige for nedbrydning. PAH’erne indbygges i jordmatrix eller optræder i faste partikler, hvorved biotilgængeligheden af stofferne minimeres. Ved undersøgelser på bl.a. gasværker ses at de PAH’er der udvaskes tillige nedbrydes naturligt i et vist omfang. Det er fremdeles de 2- og 3-ringede PAH’er der pga. deres relative store vandopløselighed, i størst omfang optræder i vandfasen og dermed tillige i grundvandet. Naturlig nedbrydning som oprensningsmetode vurderes således særligt relevant at følge for de 2- og 3-ringede PAH’er. Ved f.eks. tjæreforureninger vil der efter en årrække med naturlig nedbrydning, således restere en stor forureningsmasse i jord af ikke biotilgængelige PAH’er, som typisk udgøres af PAH’er med 4 eller flere ringe. Hvor tjære er trængt ned under vandspejlet som separat fase, vil denne separate fase ligeledes restere i den mættede zone.
Der synes dog at være et potentiale for at naturlig tilbageholdelse og nedbrydning kan kontrollere den opløste forureningsfanes udbredelse, omend der er meget begrænset viden mht. nedbrydning af PAH’er med 4 eller flere ringe i grundvand.