Det vurderedes, at det ville være vanskeligt at sikre sig en rigtig prøve af
overløbsvand (spildevandsopblandet regnvand) inden for den givne projektperiode og
-budget. Det blev derfor besluttet i stedet at simulere et overløb ved at blande en
vejvandsprøve med en prøve af urenset spildevand fra et kommunalt renseanlæg i et
passende forhold f.eks. 5 : 1.
Ideelt set burde udledningen fra et undersøgelsesopland ske via et udligningsbassin,
hvor man kunne studere den formodede toksicitetsreducerende effekt af et sådant bassin
direkte på en vandprøve, som også var karakteriseret kemisk og økotoksikologisk. Det
lykkedes dog ikke at identificere oplande, der både kunne honorere de øvrige krav og
også var forsynet med bassiner, og det blev derfor valgt at simulere effekten af et
bassin ved at lade en vandprøve henstå et passende stykke tid (f.eks. et døgn) så fine
partikler kunne sedimentere og derefter teste på den ovenstående væske.
Effekten af toksiske stoffer i sedimenteret materiale fra regnvandsbetingede udløb
burde ideelt set studeres i recipienten. Inden for de given rammer for projektet blev det
imidlertid ikke fundet muligt at foretage et sådant studium og det blev i stedet valgt at
teste direkte på det finpartikulære materiale i form af det øverste sedimentlag fra to
udligningsbassiner ved motorveje i Københavnsområdet.
Hovedformålet med denne undersøgelse er at belyse risikoen for biologiske effekter af
regnbetingede udledninger til recipienter. Analyse- og testprogrammet for vand- og
sedimentprøver er fastlagt under hensyntagen til dette samt til resultater af allerede
gennemførte danske undersøgelser på området og anden, mere generel viden om effekter
af komplekse udledninger.
Konsekvensen heraf er blevet, at der i det gennemførte program er lagt betydeligt mere
vægt på økotoksikologisk testning end på kemisk karakterisering. Det skyldes
specifikt, at der for få år siden, i Miljøprojekt 355 (Miljøstyrelsen 1997), er
gennemført en ret grundig karakterisering af indholdet af tungmetaller og miljøfremmede
stoffer i overfladeafstrømning fra befæstede arealer i to oplande i det
Nordkøbenhavnske område. Endvidere, at det erfaringsmæssigt kun er en begrænset del af
toksiciteten af en kompleks udledning, der lader sig føre tilbage til de analysekemisk
bestemte stoffer (f.eks. Hendriks et al., 1994).
Endelig har det også spillet ind, at det vurderes som usandsynligt, at en eventuel
fremtidig kontrol af regnbetingede udløb vil komme til at omfatte mere end nogle ganske
få, relativt rutineprægede analyseparametre. En vis kemisk karakterisering blev dog
fundet relevant for at kunne sammenligne de testede regnvandsprøver med andre
regnvandsprøver og og give mulighed for at undersøge mulige korrelationer mellem
påviste effekter og analysekemiske parametre.
Analysekemisk program
Det analysekemiske program for vandprøver omfatter derfor kun et antal generelle
parametre, nogle få tungmetaller og et mål for indholdet af oliekomponenter.
Analyseprogrammet for sediment er en smule mere omfattende med hensyn til miljøfremmede
stoffer, idet behandlingen af dette emne i Miljøprojekt 355 ikke var så omfattende som
programmet for vandprøver.
Økotoksikologisk testprogram
Til påvisning af toksicitet i komplekse prøver, som indeholder ukendte stoffer med
ukendte virkningsmekanismer, vil samtidig brug af flere arter være nødvendig dels for at
sikre detektion og dels for at opnå en mere fuldstændig beskrivelse af toksiciteten. En
sådan samtidig brug af flere arter benævnes ofte testbatterier. I en oversigtsartikel af
Keddy et al. (1995) er fremsat en række kriterier for udvælgelse af test til anvendelse
ved undersøgelser af miljøprøver, og her lægges først og fremmest vægt på, at der
findes veldokumenterede testmetoder, hvori toksicitet af referencestoffer og
validitetskriterier for testene er klart definerede. Derfor vil anvendelse af
standardiserede testmetoder være at foretrække, og herved muliggøres også
sammenligninger mellem forskellige undersøgelser. Af hensyn til såvel detektion af
toksicitet som mulighederne for ekstrapolation af resultaterne er det endvidere vigtigt,
at organismer fra forskellige trofiske niveauer er repræsenteret i et biotestbatteri. Det
optimale antal biotest i et testbatteri er vanskeligt at bestemme, men det synes dog
generelt at være rimeligt at udvælge 3-4 forskellige standardiserede biotests (Keddy et
al., 1995).
Da regnbetingede udledninger er transiente (forbigående) af karakter har det
forekommet oplagt at fokusere på korttidstest til det økotoksikologiske testprogram for
vandprøver. Endvidere blev det fundet sandsynligt, at små organismer ville være mere
følsomme over for denne type påvirkninger end større organismer med længere
generationstid som f.eks. fisk. Det blev derfor bestemt, at testprogrammet for vandprøver
skulle omfatte standardtest for bakterier, alger og krebsdyr (dafnier).
Eventuelle længerevarende effekter af regnbetingede udløb vurderes at ville være
knyttet til kontamineret finpartikulært materiale i det afstrømmende vand og altså til
sedimentfasen i en recipient (eller i regnvandsbassiner). Til undersøgelse af toksicitet
af sedimenter fra regnvandsbasissiner blev anvendt standardiserede akvatiske test med
alger og krebsdyr (dafnier) på porevand fra sedimenter. Desuden blev toksiciteten
undersøgt ved direkte kontakt mellem alger og sediment. De akvatiske tests blev udvalgt
ud fra behovet for screening af prøver ved korterevarende, reproducerbare og kvantitative
metoder. I denne forbindelse blev det vurderet, at pelagiske ferskvandsalger kunne være
relevante testorganismer, da disse er dokumenteret at være følsomme overfor en lang
række miljøfremmede stoffer samtidig med, at algetesten afspejler kroniske subletale
effekter (Nyholm & Källqvist, 1989). Toksicitetstest med direkte kontakt mellem alger
og forurening bundet til en fast fase er tidligere afprøvet på PAH-forurenet jorde, og
fundet at forøge følsomheden af testen med 1-3 størrelsesordener i forhold til test af
vandige ekstrakter af samme jorde (Baun et al., 2000). Denne type af test er relativ enkel
at udføre, men har hidtil ikke været anvendt på sedimenter. En del af formålet med
anvendelse af testen i dette projekt, var derfor at undersøge om algetesten var velegnet
til screening af forurenede sedimenter.
Til gennemførelse af analyse- og testprogrammet for udledninger af regnvand fra
separatkloakerede, befæstede arealer er udvalgt to oplande i Gentofte Kommune i det
nordlige København. De to oplande repræsenterer henholdsvis stærkt og lavt trafikerede
veje, mens baggrundsforureningen fra atmosfæren må antages at være ens, da de to
oplande er beliggende meget tæt på hinanden. Af samme årsag antages også
nedbørsepisoderne, der er prøvetaget fra, at være næsten identiske.
De to oplandes beliggenhed er vist på Figur 3.1 , mens en beskrivelse af oplandenes
karakteristika gives i det følgende.
Figur 3.1
Beliggenhed af undersøgelseslokaliteter for vejvand i Gentofte Kommune.
3.2.1.1 Vejvand, motorvej
Som eksempel på en stærkt trafikeret vejstrækning er valgt et stykke af Lyngbyvejen
(motorvej) ud for Gentofte sø i det nordlige København. Trafikmængden (1999) er her
gennemsnitligt ca. 61.000 biler/døgn, hvoraf små 5.000 udgøres af lastbiler o.lign.
(dvs. køretøjer >3,5 tons).
Oplandet udgøres af den østlige (nordgående) motorvejsstrækning samt parallelvejen
på strækningen fra broen over Brogårdsvej og ned til Fuglegårdsvej-broen (se Figur
3.1).
Det samlede vejareal udgør 15.000 m² for motorvejen og 8.000 m² for parallelvejen.
Det afstrømmende vejvand ledes direkte til et lukket drænsystem og føres via en 500 mm
betonledning beliggende i græsarealet mellem de to veje til Gentofterenden, der bortleder
vand fra Gentofte Sø til Utterslev Mose. Der tilledes ikke andet overfladevand til
ledningen end vejvand fra de to veje. Vandet passerer ikke bassin eller olieudskiller
forinden passage af brønden.
Det blev valgt at installere prøvetagningsudstyret i brønden beliggende ca. 50 m nord
for broen over Lyngbyvej ved Fuglegårdsvej primært ud fra hensyn til adgangsforhold mv.
Brønden er en almindelig ca. 3 m dyb nedgangsbrønd med et ca. 60 cm mandehul.
3.2.1.2 Vejvand, villaområde
Som eksempel på et befæstet område med lav trafikbelastning er valgt et opland
omkring Plantagevej i Vangede, Gentofte Kommune. Dette opland er beliggende umiddelbart op
til Lyngbyvejen og afleder, ligesom den valgte motorvejsstrækning, til Gentofterenden.
Trafikintensiteten i området er lav, skønsmæssigt omkring 1.000 biler/døgn,
overvejende i form af personbiler.
Oplandet omkring Plantagevej i Gentofte kommune er separeret for vejvand alene. Der er
således her mulighed for at få udtaget prøver, der alene har oprindelse fra vejvand i
villakvarterer. Det samlede vejareal i oplandet er på 17.000 m². Det afstrømmende
vejvand ledes via en 500 mm betonledning under Plantagevej til udløbet i Gentofterenden.
Det er valgt at installere måleudstyret i brønden beliggende i Plantagevej ud for nr.
40 ud fra bl.a. hensynet til at undgå stuvning under regn og samtidig få dækket et så
stort opland som muligt. Vandet passerer ikke bassin eller olieudskiller forinden passage
af brønden.
Brønden er en almindelig ca. 3 m dyb nedgangsbrønd med et ca. 60 cm mandehul.
Til undersøgelse af sammensætning og toksicitet af partikulært materiale i
afstrømmende vejvand er det valgt at tage prøver af sediment fra udligningsbassiner for
vejvand fra to motorvejsstrækninger i det nordlige og vestlige Københavnsområde.
Beliggenheden af de to bassiner er vist på Figur 3.2, mens en nærmere beskrivelse gives
i det følgende.
Figur 3.2
Beliggenhed af udligningsbassiner for vejvand fra motorveje, hvor sedimentprøver er
udtaget.
3.2.A: Bassin ved Helsingørmotorvejen ved Lundtofte.
3.2.B: Bassin ved Motorvej 04 ved Albertslund.
3.2.2.1 Helsingørmotorvejen
Helsingørmotorvejen syd for Mølleåen afvandes til et bassin placeret syd for
Mølleåen og øst for motorvejen. Bassinet har et volumen på 1.900 m3 og
afløb til en nærliggende rørskov.
Oplandet til bassinet udgøres af 86.000 m² vejareal inkl. midterrabat der delvis
afvandes til motorvejens afløbssystem. Tilledningen til bassinet sker via en 600 mm
betonledning. Trafikmængden (1999) er ca. 69.000 biler/døgn, heraf ca. 4.600 køretøjer
>3,5 tons.
Vandet passerer ikke olieudskiller forinden udledning til bassinet.
3.2.2.2 Motorvej 04 ved Albertslund
Motorvej 04 deler sig ved Albertslund i en vestgående streng, Klovtoftegrenen, som
leder over i Holbækmotorvejen (Motorvej 21) og en sydgående streng, som fortsætter i
Køge Bugt motorvejen (Motorvej 04). På nordsiden af motorvejen, umiddelbart før det
vestgående spor til Motorvej 21 går fra, afvander motorvejen til den smalle ende af et
nærmest trekantet bassin med et volumen på i størrelsesordenen 2.000 m3.
Bassinet har afløb til Store Vejleå.
Trafikmængden på strækningen (1999) er ca. 54.000 biler/døgn, herunder 3.700
køretøjer >3,5 tons.
Til simulering af spildevandsopblandet, regnbetinget overløb fra et fællessystem er
der udtaget urenset spildevand fra indløbet (dvs. lige efter risteværket) til Lundtofte
Renseanlæg i Lyngby-Taarbæk Kommune. Renseanlægget er beliggende på sydsiden af
Mølleåen tæt ved Helsingørmotorvejen.
Lundtofte Renseanlæg har ca. halvdelen af Lyngby-Taarbæk og Gladsaxe kommuner samt en
smule af Søllerød og Gentofte kommuner som opland. Industrikvartererne i Lyngby og
Lundtofte afleder spildevand til anlægget, hvis opland ellers overvejende består af
bolig- og villakvarterer. Anlægget har en belastning svarende til ca. 125.000 PE og
behandler årligt i normalt størrelsesordenen 8-9 mill. m3 spildevand, hvoraf
ca. 2/3 er spildevand og resten regnvand og infiltration. I de to meget nedbørsrige år
1998 og 1999 har væsentligt større vandmængder dog passeret anlægget (gnst. ca. 11
mill. m3).
Prøvetagningsudstyret for vejvand bestod i begge oplande af et Ø150 målebygværk med
magnetinduktiv flowmåler, der blev koblet til en batteridrevet automatisk prøvetager
monteret med en 5 liter glasprøveflaske. Målebygværket med flowmåleren blev monteret
opstrøms brønden, mens selve prøvetageren incl. batteri var placeret i vejkanten
umiddelbart ved siden af brønden for dels at lette tilsyn (herunder batteriskift),
tapning af flowdata og udtagning af prøver, og dels minimere risikoen for nedbrud i
tilfælde af vandopstuvning i brønden i forbindelse med kraftige nedbørsepisoder.
Prøvetagning foregik flowproportionalt ved opsamling af delprøver à 0,1 liter for
hver 0,1 m3, der passerede gennem flowmåleren. Når prøvetageren havde
opsamlet 5 liter væske blev prøvetagningen afbrudt automatisk.
Prøvetagerne blev tilset inden for få timer efter nedbørsepisoder, der blev bedømt
som muligt relevante for udtagning af prøver til analysering og testning. Disse prøver
blev omrystet på stedet og derefter fordelt i mindre, rensede flasker, hvorefter de
umiddelbart blev transporteret til hhv. analyselaboratoriet (Miljø-Kemi, Albertslund) og
testlaboratoriet (IMT på DTU).
Der blev gennemført 2 prøvetagningsrunder i hvert opland i løbet af den 3-ugers
periode, hvor udstyret var opstillet.
Sedimentprøver blev udtaget i udligningsbassinet ca. 5-10 meter fra indløbet og
mindst et par meter fra bassinkanten. Udtagningen foregik ved hjælp af kajakrør, som er
en prøvetager til kerner af sediment bestående af et cylindrisk rør med en diameter på
5 cm.
Prøverne til analysering og testning blev taget af de øverste 2-3 cm sediment, som
blev skrabet af den udtagne kerne ved hjælp af en spartel og ned i en spand. Hver
sedimentprøve (3-4 liter) bestod af et stort antal delprøver, som først blev grovsigtet
(2 mm) for at fjerne eventuelle blade, kviste, sten og lignende og derefter sammenblandet
grundigt inden de deltes i to delprøver til henholdsvis kemisk analyse og
økotoksikologisk testning og transporteret til de respektive laboratorier.
Inden analyse/testning blev prøverne yderligere sigtet, således at det kun var
fraktionen mindre end 700 mm, der blev taget i arbejde. Det var
ikke muligt at gennemføre sigtning ned til mindre kornstørrelse end dette.
Til kontrolforsøg i forbindelse med den økotoksikologiske testning blev der desuden
på tilsvarende måde taget en sedimentprøve i Gentofte sø.
Spildevand blev udtaget i indløbet til Lundtofte Renseanlæg. Prøvetagningen
foregik ved hjælp af en spand, der blev nedsænket i en brønd lige efter risteværket,
men før egentlig rensning var påbegyndt. Af den udtagne mængde blev fremstillet to ens
prøver à 1 liter, der umiddelbart efter blev transporteret til henholdsvis
analyselaboratoriet og testlaboratoriet.
Spildevandet blev benyttet til at fremstille en blandprøve med vejvand fra Lyngbyvejen
(2. prøverunde) i forholdet 1 del spildevand : 5 dele vejvand. Denne blanding blev
benyttet til at repræsentere overløb fra et fælleskloakeret system.
Analyseprogrammet for vejvandsprøver, incl. spildevandsopblandet vejvand (» overløbsvand) fremgår af Tabel 3.1. Der blev ikke foretaget
selvstændige analyser af ufortyndet spildevand.
Generelle og organiske parametre på nær COD og suspenderede stoffer er bestemt på
DTU, mens de to nævnte parametre og øvrige stoffer er bestemt af Miljø-Kemi.
Tabel 3.1
Analyseprogram for vejvandsprøver.
1)
Pseudokirchneriella subcapitata,
2) Daphnia magna
3) Vibrio fischeri
For alle tests blev udført koncentrations-respons forsøg med referencestof (K2Cr2O7)
for at kontrollere, at testene overholdt validitetskriterierne angivet i de respektive
ISO-standarder.
3.5.1.1 Dafnietest
Ferskvandskrebsdyret Daphnia magna anvendes ofte i biotestbatterier, som
repræsentant for zooplankton. Den akutte toksicitetstest med dafnier er traditionelt
blevet anvendt til bl.a. testning af rene stoffer, vand og spildevand, og der foreligger
standardiserede metodeforskrifter for udførelsen af testen (f.eks. ISO, 1989a). Metoden
har vundet så stor udbredelse, at den næsten kan betragtes som obligatorisk i
biotestbatterier. Dafnietesten bidrager med information om prøvens akutte letale
virkning, og det er veldokumenteret, at Daphnia magna er følsom nok til at kunne
detektere diverse komplekse forureninger (Plotkin & Ram, 1984; Galassi et al., 1992;
Keddy et al., 1995).
Vandprøvernes akut toksiske virkning på ferskvandskrebsdyret Daphnia magna
blev undersøgt ved en 48 timers standardtest, hvor dafniernes mobilitet (svømmeevne)
anvendtes som testparameter (ISO, 1989a). De anvendte dyr var ved testens start under 24
timer gamle. Der blev anvendt 5 koncentrationer med hver 4 replikater á 5 dyr samt en
kontrolgruppe bestående af 40 dyr (fordelt på 8 replikater á 5 dyr). I alle glas blev
antallet af immobile dafnier optalt efter såvel 24 som 48 timers eksponering. Den
toksiske effekt på dafnierne udtrykkes i forhold til en kontrolgruppen og de lethale
koncentrationer (LC-værdier) blev estimeret ved Probit-analyse udført på
log-transformerede data (Naturvårdsverket 1990).
3.5.1.2 Algetest
Som repræsentanter for primærproducenterne i økosystemet er encellede alger
særdeles relevante for testning af komplekse blandingers toksicitet. Algetesten er en
billig og relativ enkel test, som trods testens korte varighed er en test for kronisk
subletal toksicitet (Nyholm & Källqvist, 1989). Biomassen vil kunne fordobles 5-6
gange i løbet af en inkubationsperiode på 48 timer, og der er således tale om en
multi-generationstest.
De forskellige koncentrationer blev forberedt ved fortynding af vandprøven med et
mineralmedie (ISO, 1989b). Testorganismen var ferskvandalgen Pseudokirchneriella
subcapitata (tidligere kaldet Selenastrum capricornutum).
Herefter blev alger fra en eksponentielt voksende forkultur tilsat (104
celler/ml), og flaskerne blev inkuberet ved 21 ° C i kunstigt
lys. Der blev anvendt 5 koncentrationer med 3 replikater, samt en kontrolgruppe bestående
af 6 replikater. Testen blev udført i overensstemmelse med ISO-standarden (ISO, 1989b),
dog blev inkubationstiden afkortet fra 72 timer til 48 timer. Som beskrevet af Nyholm og
Källqvist (1989) vil en inkubation på 48 timer normalt være tilstrækkelig til at opnå
toksiske effekter. Som nævnt sker der samtidig en så stor forøgelse af biomassen, at
testen stadig afspejler kroniske effekter. Desuden blev der anvendt en mini-skala version
af algetesten med et testvolumen på 4 ml (Arensberg et al., 1995).
Vækstratehæmningen blev bestemt ud fra målinger af biomassen foretaget efter 0, 24
og 48 timer ved fluorescensmålinger på ekstrakt udført med acetone som
ekstraktionsmiddel. Hæmningen af vækstraten i de forskellige koncentrationer af
vandprøverne blev udtrykt i forhold til kontrolgruppens vækstrate.
Koncentrations-respons kurven blev bestemt ved ikke-lineær regression efter
Weibull-ligningen og effektkoncentrationer (EC-værdier) med tilhørende
konfidensintervaller blev fastlagt ved invers estimation under anvendelse af software
udviklet og beskrevet af Andersen et al. (1998).
3.5.1.3 Bakterietest
Ved den anvendte bakterietest blev lysudsendelsen fra den luminescerende
saltvandsbakterie Vibrio fischeri målt som funktion af koncentration af prøve.
Testen er i princippet identisk med Microtox-testen, men de anvendte bakterier blev
leveret frysetørrede sammen med medier af firmaet Biotox (Turku, Finland). Microtox
testen (og lignende varianter) har vist sig at være følsom over for mange forskellige
kemiske stoffer og forureninger (bl.a. Ribo & Kaiser, 1983; Calleja et al., 1986;
Nohava et al., 1995; Steinberg et al., 1995).
Bakterietestene blev udført i overensstemmelse med ISO-standarden for test med
lysudsendende bakterier (ISO, 1996), og bakteriernes lysudsendelse blev målt efter 0, 5,
15 og 30 minutters inkubation. Der blev anvendt 5 koncentrationer af vandprøve med 2
replikater og en kontrolgruppe bestående af 2 replikater, hvor der kun blev tilsat
testmedie. Bakteriernes lysudsendelse som følge af eksponeringen for vandprøverne blev
anvendt som end-point. Ud fra værdier opnået efter 15 minutters inkubation blev
koncentrations-respons kurver fastlagt og EC-værdier blev estimeret som beskrevet for
algetesten.
Undersøgelse af den toksiske effekt af de indsamlede sedimentprøver med alger som
testorganismer blev udført på såvel porevand som suspensioner af sedimenterne. Denne
metode er udviklet til og afprøvet på PAH-forurende jorde (Baun et al., 2000; Ebbesen et
al., 2000), og er hidtil ikke blevet anvendt til undersøgelse af ferskvandssedimenter.
I de udtagne sedimentprøver blev pH indstillet til 7,0, hvorefter suspensionen blev
omrystet i 18 timer ved 20 °C. Der blev udtaget prøver til brug i suspensionstest med
alger, og den resterende del af suspensionen blev centrifugeret. Supernatanten fra denne
centrifugering er det porevand, som efter tilsætning af næringssalte blev underkastet
biotestning.
Desuden blev porevand fra sedimenterne A1 (Motorvej 04 ved Albertslund) og G1 (Gentofte
sø) testet i dafnietesten. Disse porevandsprøver blev fremstillet som beskrevet for
algetesten, dog blev porevandet filtreret gennem GF/A filter (porestørrelse ca. 1,2 µm)
inden anvendelse i biotesten for at undgå fysiske effekter på testorganismerne som
følge af partikler. Dafnietesten blev herefter udført som beskrevet for test af
vandprøver. De maksimale koncentrationer anvendt i biotestene er angivet i tabel 3.4.2.
Tabel 3.4
Maksimale eksponeringskoncentrationer (g tørstof/l) i biotest udført på
sedimentprøver. For porevand er omregnet til den oprindelige mængde sediment.