|
Biologiske effekter af toksiske stoffer i regnbetingede udløb 2. Regnbetingede udløb i DanmarkTo typer afløbssystemer Udledningerne opdeles efter, hvorvidt afløbssystemet kun transporterer afstrømmet regnvand eller om afløbssystemet også benyttes til transport af spildevand. De to systemer benævnes henholdsvis separate regnvandssystemer og fællessystemer. I områder med separate regnvandssystemer er der også et afløbssystem til transport af spildevand. Fællessystemer leder i tørvejr og moderat regn den transporterede regn til renseanlæg. Ved større regnhændelser overbelastes fællessystemer hydraulisk, hvorefter der udledes en blanding af regnvand, spildevand og resuspenderet materiale fra fællessystemer gennem overløbsbygværker til recipienten. Separate regnvandssystemer udledes som oftest direkte til recipienten, eventuelt efter en udjævning af vandføringen. Nye afløbssystemer er separate regnvandssystemer Indtil fremkomsten af anlæg til biologisk rensning af spildevand i midten af det 20. århundrede var alle afløbssystemer fællessystemer. Regnvandet generede disse renseanlæg, og derfor begyndte man at udlede det afstrømmede regnvand udenom kloaksystemet i separate regnvandssystemer. Regnvandet blev betragtet som rent, fordi det ikke som spildevandet medførte akut iltsvind i recipienterne. Dette princip er bibeholdt indtil nu, således at stort set alle nye afløbssystemer er 2-strengede med afledning af regnvand via separate regnvandssystemer. Det har medført, at de ældre byområder i storbyerne er fælleskloakerede, mens parcelhusområderne i randområderne til byerne stort set benytter separate regnvandssystemer til transport af regnvand. Store afløbssystemer er således ofte en blanding af fællessystemer og separate systemer, hvilket gør det vanskeligt at beregne størrelsen af stofudledningerne i udløbet fra overløbsbygværkerne i systemet. Det samlede befæstede areal i Danmark skønnes til at udgøre knap 72000 ha. fordelt ligeligt på de to typer af systemer. Der er registreret 5207 overløbsbygværker på fællessystemer og 8950 udløb med separat regnvand (Miljøstyrelsen, 1999). 2.1 Kilder og processerFor afløbssystemer er der tre kilder til forurening af afstrømningen af nedbør:
Kilder fra atmosfæren Emissioner til atmosfæren fra kraftværker, industrier og private boliger mv. medfører et forøget indhold af forureningskomponenter på såvel gasform som form af fine partikler. Nogle forureningskomponenter kan afsættes på overflader i tørvejr, såkaldt tørdeposition, mens andre forbliver i atmosfæren under disse betingelser og udvaskes og afsættes på jorden stort set kun i forbindelse med nedbør, den såkaldte våddeposition. Våddepositionen er i reglen størst, men da der er tørvejr en meget større del af tiden kan tørdepositionen ikke negligeres. Kilder fra befæstede arealer Der afsættes mange typer af forureningskomponenter lokalt på de befæstede arealer. Det gælder ikke mindst trafikrelateret forurening hidrørende fra bilernes udstødning, slid på dæk og asfalt, glatførebekæmpelse mv., men der tilføres også forskellige former for støv og snavs, fækalier fra dyr, bilplejemidler, diverse former for spild, bekæmpelsesmidler samt sker afgivelse ved nedbrydning/korrosion af konstruktioner og byggematerialer (f.eks. zink fra tagrender). Materiale i afløbssystemer I afløbssystemer findes forskellige aflejringer, fra organisk biofilm ("kloakhud") over fint cementeret materiale til groft materiale såsom grus og sten. Sammensætningen af materialerne i afløbssystemer varierer meget og hænger sammen med afløbssystemets karakteristika. Generelt er separate regnvandssystemer næsten fri for materialer, mens forureningen fra fællessystemer for nogle afløbssystemer og nogle forureningstyper kan være den dominerende kilde. 2.2 Karakterisering af stofafstrømningKoncentrationer af NPO stoffer For nogle forureningskomponenter er der væsentlig forskel på koncentrationsniveauerne, afhængigt af afløbssystemets type. For fællessystemer er der et højere indhold af de traditionelle NPO-stoffer i de regnbetingede udledninger, se Tabel 2.1. For fællessystemer er opgivet overvandskoncentrationer, dvs. en beregnet værdi der inkluderer alle kilderne, også resuspensionen i afløbssystemet. Koncentrationen i det udledte vand beregnes ved vægtning af forholdet mellem spildevand og afstrømmet regnvand. De angivne koncentrationer benyttes ved almindelige afløbssystemer uden særlige renseforanstaltninger. Tabel 2.1
I Tabel 2.2 er angivet en opgørelse over de totale udledninger af vand og NPO-stoffer fra regnbetingede udledninger. I opgørelsen er der taget hensyn til, at der i nogle tilfælde er renseforanstaltninger før udløbene. For fosfor er der tale om, at omkring 20% af de samlede punktkildeudledninger kommer fra de regnbetingede udledninger. Mængden af organisk stof og kvælstof udgør ca. 10% af de totale udledninger fra punktkilder. Til sammenligning er i tabellen vist udledningerne via renseanlæg i 1998. Det skal bemærkes, at vandmængderne på renseanlæggene er større end i et normalår. Dette påvirker hovedsageligt vandmængderne, hvorimod stofmængderne i udledningerne fra renseanlæg ikke påvirkes væsentligt. En relativt stor andel af de regnbetingede udledninger sker til ferske oplande. Ved en samlet analyse af NPO-stofferne udgør punktkilderne kun et begrænset bidrag for kvælstof og organisk stof. De dominerende kilder er her de diffuse afstrømninger fra landbruget (Miljøstyrelsen, 1999). Tabel 2.2
Koncentrationer af tungmetaller I løbet af 1980erne blev det erkendt, at det var relevant at se på effekterne af også andre forureningskomponenter end lige NPO-stofferne. En vigtig erkendelse i den sammenhæng var, at i disse tilfælde var forskellen mellem koncentrationsniveauerne i de separate regnudledninger og overløb fra fællessystemerne ikke nær så store som for NPO-stofferne. I 1990 kom der en samlet bearbejdning af alle danske data indtil da, hvor der blev anbefalet typetal for bly, zink, cadmium og kobber (Miljøstyrelsen, 1990). Det væsentlige i den bearbejdning var ikke mindst, at koncentrationsniveauerne for alle stoffer var stort set ens for alle fire tungmetaller. Koncentrationer af miljøfremmede stoffer I Danmark er der kun meget begrænsede erfaringer med betydningen for recipienterne af miljøfremmede stoffer i regnbetingede udledninger, mens der internationalt findes en del data om forekomsten af sådanne stoffer i sådanne udledninger. I et nyligt litteraturstudie opregnes en række koncentrationer for miljøfremmede stoffer i udløb fra afløbsssytemer (Miljøstyrelsen, 2000b). Der er flest målinger på separate regnudledninger, bl.a. fordi der i USA og Canada er stor opmærksomhed på problemet og der i Nordamerika i høj grad afledes vand i separate regnvandssystemer. Miljøprojekt 355 (Miljøstyrelsen 1997) resumerer studier fra Europa og Nordamerika om indholdet af tungmetaller og miljøfremmede stoffer i sådanne systemer. En del af de trafikrelaterede forureningskomponenter vides at forekomme i betydelige koncentrationer. Det gælder bl.a. bly, PAH og andre oliekomponenter, ligesom chlorid kan forekomme i væsentlige koncentrationer i forbindelse med glatførebekæmpelse. Ud over at gennemgå den internationale litteratur afrapporterer Miljøprojekt 355 også en undersøgelse foretaget i 1996 i det nordlige København af tungmetaller og et betydeligt antal miljøfremmede stoffer i regnbetingede udledninger fra separate regnudledninger. I tabel 2.3 er vist udvalgte måledata (gennemsnit af 6 prøvetagninger) fra undersøgelsen. Tabel 2.3
*: Sum af 9 specifikke PAH’er, jf. slambekendtgørelsen Forekomst af first flush I nogle afløbssystemer forekommer der en systematisk variation af koncentrationerne af forureningskomponenterne i løbet af en regnhændelse. Som regel vil koncentrationerne være størst i begyndelsen af regnafstrømningen. Denne effekt benævnes first flush. Størrelsen af en eventuel first flush afhænger bl.a. af ledningsssystemet og overfladerne, hvorpå kilderne aflejres. 2.3 Effekter af regnbetingede udledningerArealanvendelsen i Danmark er intensiv. Vandindvinding til byer og landbrug mindsker vandføringen i vandløb og øger opholdstiden i søer, tilledning af varmt spildevand øger temperaturen, det intensive landbrug øger udledningen af forureningsstoffer og udretningen af vandløb og hårdhændet grødeskæring mindsker diversiteten af dyre- og planteliv i recipienterne. Recipienterne er således i forvejen stressede, og den ekstra belastning i form af regnbetingede udledninger kan derfor have stor betydning for betingelserne for dyre- og planteliv i recipienterne. Effekter af regnbetingede udledninger kan opdeles efter mange principper, f.eks. efter effekternes tidsskala og arten af udledningen. I det følgende vil de væsentligste typer af påvirkninger blive diskuteret. Påvirkningerne er opdelt i fire typer: Æstetisk påvirkning, kraftig forøgelse af vandføringen, NPO-stoffer og toksiske og miljøfremmede stoffer. 2.3.1 ÆstetikUdledninger fra fællessystemer indeholder "ristestof", dvs. de store og særdeles synlige komponenter i spildevand, såsom hygiejnebind, kondomer, vatpinde, fækalier mv. I forbindelse med rekreativ anvendelse af recipienter vil disse komponenter opleves som uacceptable. 2.3.2 VandføringVandføringen i vandløb varierer naturligt langsomt over året med maksimum i foråret. Sidst på sommeren er der den mindste vandføring. De regnbetingede udledninger påvirker dog med kraftige pulser, der kortvarigt kan forøge vandføringen betydeligt. På Figur 2.1 er angivet et eksempel på regnpåvirkningen af et vandløb i sommerhalvåret. Det ses, at den regnbetingede udledning er af meget kort varighed. For det pågældende vandløb er vandføringen stort set normaliseret senest 24 timer efter regnen er ophørt. Den kraftige afstrømning medfører ændringer i morfologien Den kraftige forøgelse af vandføringen har uheldige konsekvenser mht. erosion af vandløb og resuspension af tidligere aflejret materiale. Det er veldokumenteret, at erosionen i nogle tilfælde medfører betydelige ændringer i morfologien i vandløb.
Figur 2.1 Oversvømmelser I nogle tilfælde kan afstrømningen til vandløb efter en nedbørsepisode eller afsmeltning af sne være så kraftig, at der sker oversvømmelser af lavtliggende områder. Dette forekommer dog relativt sjældent i Danmark og bør ikke ske som følge af regnbetingede udledninger, der er underlagt bestemmelserne i vandløbslovgivningen. Oversvømmelser har dog også miljømæssigt positive sider; de udjævner spidserne i afstrømningen og bevirker fjernelse af næringssalte. Sidstnævnte effekt udnyttes f.eks. i Vandmiljøplan II. 2.3.3 NPO-stofferUdledninger af organisk stof medfører en forøget biologisk aktivitet i recipienten. I vandløb er der i flere tilfælde rapporteret om kritiske iltkoncentrationer forårsaget af regnbetingede udledninger. Et af disse tilfælde er vist på Figur 2.2. Udledningen ses at have en kraftig, men kortvarig effekt. Et kortvarigt dyk i iltkoncentrationen kan dog medføre kraftige påvirkninger af dyrelivet i recipienten. Næringssalte har langvarig effekt Udledninger af næringssalte har ingen væsentlige kortvarige effekter, undtagen udledninger af ammoniak. Det er dog særdeles veldokumenteret, at længere tids udledninger af næringssalte nedsætter antallet af trofiske niveauer og påvirker artssammensætningen i recipienter.
Figur 2.2 2.3.4 Toksiske og miljøfremmede stofferRegnbetingede udledninger kan være akut toksiske Den nuværende viden om effekten af toksiske og miljøfremmede stoffer i regnbetingede udledninger er ringe. I Nordamerika har der været interesse for emnet gennem et stykke tid og man har gennemført flere undersøgelser. Resultaterne fra en af disse, der er udført i Canada, er vist på figur 2.3.
Figur 2.3 Resultaterne indikerer, at der kan være en væsentlig akut toksisk effekt fra nogle af de regnbetingede udledninger, især de separate regnudledninger. Der er benyttet fem typer af bioassays. Ved test med dafnier blev en væsentlig akut toksisk effekt defineret som minimum en EC50-værdi på den ufortyndede prøve (Marsalek et al, 1999). Undersøgelsen er fremhævet, fordi den står i modsætning til den almindelige antagelse om, at regnbetingede udledninger ikke har nogen akut toksisk effekt. Det bør nævnes, at alle oplande ligger i et område med megen tung industri, og at de to separate regnudledninger med størst toksisk effekt har en trafikbelastning, der ligger væsentligt over de mest trafikerede danske motorveje. Endvidere er der forhold ved prøveudtagningen, der gør det umuligt at reproducere resultaterne og svært at generalisere målingerne, også for de enkelte oplande. Mange miljøfremmede stoffer bindes til organisk materiale Årsagen til, at udløbene fra de separate oplande måske er mere toksiske menes at være, at de toksiske fraktioner i fællessystemer ledes til renseanlægget. Det skyldes dels first flush, dels at nogle toksiske stoffer bindes til tunge organiske partikler, der strømmer nærmest bunden i afløbsledningen og derfor ikke så let løber over en overløbskant fra et fællessystem. Usikkerhed omkring langtidseffekterne Der er stor opmærksomhed på risikoen for, at der kan være længerevarende effekter af regnbetingede udledninger. Selvom de fleste af de udledte stoffer ikke forekommer i koncentrationer, der bevirker akutte giftvirkninger nedbrydes en del af dem til gengæld så langsomt i miljøet og nogle kan akkumuleres i sedimentet eller i organismer, hvor de efterhånden vil kunne påvirke faunaen og vegetationen i de akvatiske miljøer. Det er endnu meget ringe viden om risikoen for langtidseffekter som følge af stoffer indeholdt i regnbetingede udledninger. 2.4 Regulering og dimensioneringUdledningstilladelser gives af amterne Udledning af vand fra tekniske anlæg til recipienter, herunder regnbetingede udledninger, kan kun ske efter tilladelse fra amtet efter Miljøbeskyttelsesloven og/eller andre love. Retningslinierne for administration af tilladelser er fastlagt i regionplanerne, der revideres hvert 4. år. Retningslinierne er vejledende for den konkrete sagsvurdering. Vilkår for udledningstilladelser Vilkårene for en udledningstilladelse gives principelt afhængigt af recipientens målsætning. Målsætningen opdeles i skærpet, generel og lempet målsætning, i nogle tilfælde med underinddelinger. En lempet målsætning kan skyldes en kraftig menneskabt påvirkning fra f.eks. vandindvinding eller en naturlig tilstand, såsom et okkerpåvirket vandløb. Der er i praksis meget stor variation i kravene til de regnvandsbetingede udledninger mellem de forskellige amter og landsdele. Variationerne er delvist betinget af de lokale forhold og de aktuelle recipienter, men det synes ikke at forklare hele forskellen. Dimensionering af separate regnudledninger Afstrømningen fra omtrent 2/3 af arealer med separate regnvandssystemer er udelukkende dimensioneret med henblik på en tilstrækkelig afvanding af det kloakerede område og udledes herefter direkte til recipienten (Miljøstyrelsen, 1999). Den resterende afstrømning er ledt igennem et bassin eller anden udjævningsmekanisme. Der er ikke i Danmark foretaget store systematiske undersøgelser af, om og i givet fald hvor store stofmængder der tilbageholdes i bassinerne. Bassinløsninger har endvidere den ulempe, at de ofte indrettes, så spidserne af de lange og kraftige regnhændelser ikke dæmpes ret meget, fordi bassinerne da allerede er fyldt op af den første del af regnhændelsen. I nogle tilfælde erstattes bassiner af vådområder/laguner. Lagunernes volumen dimensioneres på samme måde som almindelige bassiner, men har en renseeffekt på det udledte vand. Etablering af laguner er ikke uproblematisk, fordi disse typisk har stor rekreativ effekt og/eller indgår i dyrs levesteder. Lagunerne er da punktkilder med en relativt høj forurening. Dimensionering af overløb fra fællessystemer Andelen af overløb fra fællessystemer med bassiner er omtrent 1/3, altså svarende til de separate regnudledninger. Bassinerne betyder her, at udledningerne af vand og stof til den lokale recipient mindskes, fordi bassinerne tømmes til renseanlæg. Der foregår i disse år en betydelig udvikling i retning af at foretage en lokal rensning af overløbsvand, altså at mindske udledningen af forureningskomponenter mest muligt uden samtidigt at mindske udledningen af vand. Der er flere årsager til denne udvikling. Dels er bassinløsninger på fællessystemer dyre fordi bassinerne typisk skal være overdækkede og hyppigt også kræver vedligeholdelse, og dels fordi store bassiner kan medføre hydraulisk overbelastning af renseanlæggene. Derved kan en mindsket udledning af forureningskomponenter ved overløbsbygværkerne resultere i en forringet rensning ved renseanlægget. Spildevandskomitéen fastlægger god dimensioneringspraksis Der er i Danmark tradition for, at der ikke er faste dimensioneringsregler for fællessystemer mht. miljøbelastning, men at man opstiller en række retningslinier for god praksis som kommunikeres via Spildevandskomitéens skrifter. Spildevandskomitéen har nedsat et udvalg, der specifikt undersøger, hvorvidt det er muligt at opstille en række kriterier for dimensionering og indretning af regnbetingede udløb. Udvalget påregner at aflevere en rapport om dette emne i løbet af 2001. Sammenlignelighed af dimensioneringskriterier Der er tradition for, at dimensionering af tiltag i forbindelse med regnvandsbetingede udledninger er baseret på middelværdibetragtninger. Et eksempel herpå er dimensioneringskriteriet for iltsvind. Kravkurven for iltindhold i vandløb er fastlagt af et krav til tørvejr og små regnhændelser, samt af at iltkoncentration som minimum skal være svarende til LC50 med en gentagelsesperiode på 8-16 år, afhængigt af recipientmålsætningen (Spildevandskomitéen, 1985). Ved vurdering af betydningen af miljøfremmede stoffer anlægges der ofte en mere konservativ vurdering idet der tages udgangspunkt i såkaldte "nul-effekt"-koncentrationer i recipienten. Denne forskel i tankegang og tradition hos afløbsteknikere og økotoksikologer er væsentlig og bør tages i betragtning når forskellige kriteriesæt sammenlignes.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
