| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Biologiske effekter af toksiske stoffer i regnbetingede udløb

5. Diskussion og konklusioner

5.1 Undersøgelsens strategi og metoder

En vurdering af denne undersøgelses strategi og metoder må tage udgangspunkt dels i det erklærede formål og dels de givne tids- og ressourcemæssige rammer for opgaven. Formålet er angivet som "at belyse risikoen for biologiske effekter af toksiske stoffer i regnbetingede udløb", mens de givne tids- og ressourcemæssige rammer har nødvendiggjort en præcisering af denne, ret generelle formulering. Konkret har sigtet med undersøgelsen derfor fra starten snarere været at forsøge at besvare spørgsmålet "er det tænkeligt, at toksiske stoffer i regnbetingede udledninger kan forårsage biologiske effekter i recipienter?" end at give en fuld belysning af, hvor ofte og i hvilket omfang det i givet fald konkret finder sted.

Med dette udgangspunkt knyttes i det følgende nogle kommentarer til undersøgelsens strategi og metoder med hensyn til oplande, prøvetagning, kemiske analyser og økotoksikologiske test.

5.1.1 Oplande

Der er i afsnit 3.1.1 redegjort for de kriterier som valget af oplande for vejvand er foretaget ud fra. Den tilgængelige litteratur om effekter af regnbetingede udløb (som resumeret i Miljøstyrelsen 1997 og 2000) indikerede, at risikoen for biologiske effekter af sådanne udløb var størst for separatkloakerede oplande og var korreleret med trafiktæthed og grad af generel urban baggrundsbelastning.

Den valgte motorvejsstrækning (Lyngbyvej ved Gentofte sø) hører til de mest trafikerede vejstrækninger i Danmark samtidig med, at den er bynær og i øvrigt kunne opfylde en række andre krav af mere teknisk og praktisk karakter. Referenceoplandet, villavejene omkring Plantagevej (beliggende i umiddelbar nærhed af Lyngbyvejoplandet) adskiller sig primært ved den lavere trafikbelastning idet der er tale om et område, hvor afstrømningen udelukkende repræsenterer vejvand, lige som motorvejen.

På forhånd var der således grund til at antage, at undersøgelsesresultaterne fra disse to oplande ville kunne afspejle risikoen for biologiske recipienteffekter ved nedbørsafstrømning fra de mest belastede dele af det danske vejnet og samtidig give en indikation af, om sådanne effekter også kunne tænkes i forbindelse med en større del af de regnbetingede udløb fra separatkloakerede områder i Danmark.

5.1.2 Prøvetagning

Det blev valgt at foretage flowproportional prøvetagning af det afstrømmende vejvand for at få den bedst mulige repræsentation af de gennemsnitlige stofkoncentrationer i forbindelse med en regnhændelse. Tidsproportional prøvetagning ville, med de varierende vandmængder og stofkoncentrationer der måtte påregnes, i mange tilfælde give et mindre præcist billede.

Prøvetagningsprogrammet afspejler det snævre tidsrum (ca. 3 uger) prøvetagningen af forskellige årsager nødvendigvis måtte foregå indenfor. Der var derfor ikke mulighed for at udvælge de nedbørsepisoder, der kunne forventes at give det mest markante udslag i de økotoksikologiske test, men kun at opsamle prøver, der repræsenterede jævnligt forekommende episoder.

Skulle man på forhånd have valgt en bestemt situation for at få en "realistisk worst case" at arbejde med, ville valget nok være faldet på en prøve af first flush udtaget i forbindelse med et regnvejr af ret høj intensitet efter en længere forudgående nedbørsfri periode. Det lykkedes inden for de 3 uger at prøvetage en regnhændelse af moderat intensitet, der fulgte efter en næsten nedbørsfri periode på 10 dage (1. prøverunde) samt et prøvesæt, der repræsenterede en periode med mere jævnligt bygevejr (2. prøverunde), hvilket tilsammen må betegnes som tilfredsstillende. Prøvetagerne var kalibreret, så de indsamlede prøver (med én undtagelse) repræsenterede de første 20-40% af afstrømningen ved hver nedbørsepisode.

5.1.3 Analyse- og testmetoder

Der er i afsnit 3.1.2 argumenteret for det valgte kemiske analyse- og økotoksikologiske testprogram. Som nævnt der har hovedformålet med den samlede undersøgelse været at belyse risikoen for økotoksikologiske effekter af regnbetingede udløb snarere end at foretage en grundig kemisk karakterisering. Dels blev en sådan karakterisering af lignende prøver foretaget i forbindelse med Miljøprojekt 355 (Miljøstyrelsen 1997) og dels lykkes det kun sjældent at forklare toksiciteten af komplekse (spilde)vandprøver ud fra indholdet af et eller ret få specifikke kemiske stoffer. Det kemiske analyseprogram har således primært haft som formål at give mulighed for sammenligning af karakteren af de her undersøgte prøver med tilsvarende prøver fra andre oplande.

Med hensyn til de økotoksikologiske testmetoder er det for vandprøvernes vedkommende valgt at satse på korttidstest med standardorganismer inden for grupperne krebsdyr, alger og bakterier ud fra en forventning om, at sådanne organismer og metoder var mest relevante i forhold til den typiske karakter og varighed af nedbørshændelser. Hvad angår sedimenttest blev det valgt at afprøve en screeningstest baseret på ferskvandsalger, da disse har vist sig at være følsomme over for forureninger i jord og da egentlige sedimenttest med relevante arter ville være uoverkommelige inden for projektets rammer. Evalueringen af de anvendte vand- og sedimenttest foretages i afsnit 5.3.2 og 5.3.3 i forbindelse med fortolkningen af de opnåede resultater.

5.2 Resultater af kemiske analyser og økotoksikologiske test

5.2.1 Kemiske analyser

I tabel 5.1 er udvalgte analyseresultater fra de to undersøgelser holdt op mod hinanden. Af hensyn til sammenligneligheden er der kun taget de resultater med fra Miljøprojekt 355, som stammer fra målinger om sommeren og i det tidlige efterår.

Tabel 5.1
Udvalgte analyseresultater fra denne undersøgelser sammenlignet med resultater fra Miljøprojekt 355 (Miljsøstyrelsen, 1997).

* Kun data fra prøver, der er taget i sommermånederne (maj, juni, juli).

5.2.2 Økotoksikologiske test

Således fandt Qualman og Nyholm (1996) ved brug af algetests (P. subcapitata), at giftigheden af udløbsvandet fra Avedøre Kloakværk opgjort som EC₁₀-værdier lå mellem 275 ml/l og 683 ml/l på tre prøver udtaget med 1 uges mellemrum. I 2000 er ligeledes udført algetests med P. subcapitata på fire spildvandsprøver udtaget i udløbet fra Spildevandscenter Avedøre (Winther-Nielsen, 2000). Disse prøver viste ingen toksiske effekter ved en maksimal testkoncentration på 300 ml/l, dvs. EC₁₀> 300 ml/l. Derimod blev der detekteret af prøver udtaget i indløbet til rensningsanlægget med EC₁₀-værdier fra 10 ml/l til 63 ml/l (Winther-Nielsen, 2000).

Den mest toksiske af vejvandsprøverne, der er undersøgt i dette projekt havde en effektkoncentration (EC₁₀ = 67 ml/l). Denne værdi er sammenlignelig med effektkoncentrationen af urenset spildevand, mens toksiciteten af de øvrige vejvandsprøver snarere er på samme niveau som renset spildevand. Det skal dog understreges, at det sandsynligvis er vidt forskellige stoffer, der forårsager den målte toksicitet i hhv. vejvand og spildevand.

5.3 Fortolkning af resultater

5.3.1 Årsager til den påviste toksicitet

Idet der observeres toksiske effekter i algetesten af vejvandsprøver, og der samtidig findes betydelige koncentrationer af kobber i de samme prøver, er det nærliggende at undersøge, om den fundne toksicitet kan tilskrives indholdet af kobber. I en nyligt publiceret undersøgelse af toksiciteten af bl.a. kobber over for algen Psedokirchneriella subcapitata testet efter ISO-metoden er fundet EC₁₀= 12 µg/l og EC₅₀= 47 µg/l (Radix et al., 2000). Disse resultater, fremkommet ved samme testmetode som er anvendt på vejvandprøverne i nærværende undersøgelse, understreger altså, at kobber er særdeles toksisk over for den benyttede ferskvandsalge.

I Figur 5.1 er vist den fundne toksicitet af vejvandsprøver som funktion af kobberkoncentrationen i de samme prøver (data fra Tabel 4.4). Det ses, at den mest toksiske prøve (P1) også havde det højeste kobberindhold, men en egentlig korrelation mellem toksicitet og koncentration af kobber kan ikke etableres.

Figur 5.1
Toksicitet af vejvandsprøver testet i algetest (Psedokirchneriella subcapitata) som funktion af prøvernes totalkoncentration af kobber.

I tabel 5.2 er den resulterende kobberkoncentration ved den fundne EC₁₀-værdi udregnet. Denne værdi skal sammenlignes med EC₁₀-værdien fra testen af kobber som rent stof (EC₁₀= 12 µg/l). I fire ud af de seks undersøgte prøver var den beregnede koncentration af kobber større end 12 µg/l. Ud fra de beregnede værdier burde kobberindholdet således rent faktisk resultere i større toksicitet end der blev målt. Eksempelvis ligger kobberkoncentrationen fra både L1 og P2 på et niveau, hvor omkring 50%’s hæmning burde blive observeret. At dette ikke ses i de udførte algetests kan skyldes, at ikke alt det påviste kobber (total koncentrationen) bidrager til toksiciteten pga. kobbers kemiske speciering og/eller biotilgængelighed. Bl.a. vil en del af kobberet være partikelbundet, og bundfældningen af prøve L2 reducerede da også kobberkoncentation fra 58 µg/l til 21 µg/l. Forskelle i speciering og biotilgængelighed vil også kunne forklare den ringe korrelation mellem toksicitet og total koncentrationen af kobber, som er illustreret i figur 5.1.

Tabel 5.2
Koncentration af kobber, toksicitet samt resulterende kobberkoncentration ved den fundne toksicitet i algetests (Psedokirchneriella subcapitata) udført på vejvandsprøver.

Ud fra ovenstående overvejelser kan det ikke udelukkes, at kobberindholdet i vejvandsprøverne er den væsentligste forklaring på den fundne toksicitet i algetesten. Dette udelukker naturligvis ikke, at også andre stoffer kan bidrage til toksiciten, men kobber er blot den mest fytotoksiske enkeltkomponent, der fremstod af det kemiske analyseprogram.

Det skal nævnes, at EC₅₀-værdier for f.eks. BTEX-stofferne i algetest ligger i området 2-30 mg/l (Pedersen & Falck, 1997), og altså mere end en faktor 1000 over det indhold, der blev påvist i vejvandsprøverne. Det er dog vigtigt at erindre, at stoffer som benzen (påvist i P1) og bly (påvist alle prøver) kan have langtidsskadende effekter, som ikke opfanges af det anvendte testbatteri.

5.3.2 Vurdering af biotestbatteriet anvendt på vejvandsprøver

Generelt var algetesten den mest følsomme af de tre testmetoder i det anvendte testbatteri. Kun i et enkelt tilfælde (P1) var en vandprøve mere toksisk over for dafnier end over for alger, mens bakterietesten med Vibrio fischeri generelt må konstateres at være ufølsom over for forureningskomponenterne i de undersøgte vejvandsprøver.

Som nævnt kan resultater fra algetesten evt. afspejle indholdet af kobber i prøverne, men det er en generel erfaring, at algetests er meget følsomme over for forurenede miljøprøver (Miller et al., 1985; Thomas et al., 1986; Galassi et al., 1992). Ved en omfattende sammenligning af algetesten med 7 andre hyppigt anvendte akvatiske test fandt Keddy et al. (1995), at algetests med Selenastrum capricornutum (taxonomisk navn: Pseudokirchneriella subcapitata) var mere følsomme end krebsdyrstests med Daphnia magna, som igen var mere følsomme end bakterietests med Vibrio fischeri ved testning af komplekse forurenede vandprøver. Selv blandt kroniske test bliver algetesten fremhævet som den mest følsomme sammenlignet med dafnier og bakterier (Radix et al., 2000).

Disse erfaringer er i overensstemmelse med resultaterne af nærværende undersøgelse, og ved fremtidig anvendelse af biotestbatterier til undersøgelse af toksiciteten af regnbetingede udledninger anbefales det derfor at inkludere algetesten. I modsætning hertil blev korttidstesten med luminescerende bakterier (Vibrio fischeri) ikke fundet at bidrage med væsentlig information om prøvernes toksicitet, og såfremt toksiciteten af regnbetingede udledninger over for bakterier ønskes undersøgt, anbefales det at anvende en anden metode. Dafnietesten var, som nævnt, mere følsom end algetesten i et enkelt tilfælde, og da dafnier endvidere kan ses som repræsentanter for et højere trofisk niveau i økosystemet end alger, vil det også være relevant at inkludere dafnietest i fremtidige undersøgelser. Desuden vil anvendelse af den standardiserede 3 ugers reproduktionstest med Daphnia magna give mulighed for at vurdere langtidseffekter på denne organisme. Der gøres opmærksom på, at effekter af stoffer, der overvejende er karakteriseret ved langtidsvirkninger ikke er dækket i denne undersøgelse.

5.3.3 Anvendelighed af algetests på sedimentprøver

Den anvendte algetest til undersøgelse af toksiciteten af sediment i suspension er udviklet og afprøvet af Baun et al. (2000) på forurenede jorde.
Mens algetest af porevand tidligere er beskrevet og anbefalet til bestemmelse af toksiciteten af forurenede sedimenter (f.eks.. Keddy et al., 1995), er algetest udført på suspensioner af sedimenter, så vidt vides, ikke blevet afprøvet. Ideen bag anvendelse af algetest til testning af suspensioner er at skabe direkte kontakt mellem de sorberede forureningskomponenter, og en stor biologisk overflade (dvs. alger), som er dokumenteret at være følsom over for både organiske og uorganiske forureningskomponenter. Desuden vil pelagiske alger kunne blive eksponeret for sedimentpartikler fra vejvandsbassiner i forbindelse med kraftige regnepisoder.

Undersøgelserne viste, at tilstedeværelsen af uforurenet sediment i suspension kan tolereres af de anvendte ferskvandsalger, men også, at kun begrænsede sedimentkoncentrationer kan testes af hensyn til risikoen for effekter af skyggevirkning fra sedimentpartiklerne.

Kun det ene af de to sedimenter fra vejvandsbassiner medførte toksiske effekter, men den målte toksicitet var mere 100 gange større end den toksicitet porevandet fra samme sediment udviste. At suspensionstesten giver udslag ved meget små koncentrationer af prøve er i overensstemmelse med undersøgelser suspensioner og vandige ekstrakter af PAH-forurenet jord, hvor suspensionstesten var 1-3 størrelsesordener mere følsom end tests udført på de tilsvarende vandige ekstrakter (Baun et al., 2000). Desuden bekræfter det den gængse antagelse, at man ved testning af porevand eller vandige ekstraktioner risikerer at underestimere toksiciteten, og at tests, hvor der er direkte kontakt mellem testorganismer og sediment er at foretrække.

Det vurderes derfor, at algetest på suspensioner af sedimenter vil kunne anvendes som screeningsredskab til påvisning og rangordning af toksicitet af forurenede sedimenter, men det skal understreges, at samtidig testning af suspensioner og porevand er nødvendig, da kun en begrænset eksponeringskoncentration er opnåelig i suspensionstesten og der i nærværende undersøgelse også blev påvist toksiske effekter af porevandet fra sedimenter fra vejvandsbassiner. Ved fremtidige undersøgelser af toksiciten af sedimenter fra regnvandsbassiner bør det undersøges om andre toksicitetstests, hvor testorganismerne er i direkte kontakt med sedimentet, kan anvendes.

5.4 Implikationer af undersøgelsen

Den gennemførte undersøgelse har altså påvist, at regnbetingede udløb fra separatkloakerede oplande kan være toksisk over for akvatiske organismer i standard laboratorietests.

Det har ikke været muligt at eftervise forhåndsforventninger om, at de mest trafikbelastede prøver ville være de mest toksiske eller at vejvandsafstrømning efter længere forudgående tørvejrsperioder er mere toksisk end afstrømning i perioder med bygevejr. Det anses dog fortsat for sandsynligt, at der ved et større prøvetagnings- og testprogram ville kunne etableres sådanne generelle sammenhænge, men nærværende undersøgelse har vist, at der vil kunne forekomme markante afvigelser fra hovedreglen.

Toksiciteten af de testede prøver er sammenlignet med toksiciteten af almindeligt kommunalt spildevand ud fra de få eksisterende danske data i litteraturen. Den mest toksiske prøve, den første fra Plantagevej, havde en toksicitet, der var sammenlignelig med urenset spildevand, mens de øvrige prøvers toksicitet var af samme størrelsesorden som renset spildevand.

Det er uvist, hvad der forårsagede den høje toksicitet af den første prøve fra villavejene omkring Plantagevej, men indholdet af kobber kunne være en væsentlig forklaring. Til gengæld er der ingen nærliggende forklaring på, hvordan et så højt kobberindhold kunne forekomme i en vejvandsprøve fra et villakvarter. Det er dog oplagt, at der foregår en mængde aktiviteter i og omkring private hjem, der medfører, at skyllevand og andre væsker og rester bliver efterladt i rendestenen eller direkte tømt ud i en afløbsrist. Trods en lav trafiktæthed vil der derfor formodentlig jævnligt kunne forekomme betydende koncentrationer af toksiske stoffer i regnbetingede udløb fra boligområder, primært villakvarterer.

Det er dog næppe troligt, at risikoen for biologiske effekter af disse stoffer lader sig repræsentere ved størrelsen af simple analyseparametre, som man kan forestille sig målt i forbindelse med kontrol af regnbetingede udløb fra separatkloakerede områder. Det forekommer derfor ikke relevant at opstille krav om sådanne analyser begrundet i en hensigt om at kunne belyse risikoen for effekter af toksiske stoffer i separate regnudløb. I forbindelse med overløb af spildevandsopblandet regnvand er det formodentlig snarere den hydrauliske belastning eller indholdet af organisk stof og næringssalte, der vil være mest relevant at tage hensyn til i forbindelse med opstilling af eventuelle udleder- eller dimensioneringskriterier.

Resultaterne fra denne, begrænsede undersøgelse peger på, at det vil være relevant at overveje generelle forholdsregler til begrænsning af mængden af partikulært materiale (suspenderet stof), der føres ud i recipienter i forbindelse med regnbetingede udledninger. Størstedelen af tungmetaller og mange organiske miljøfremmde stoffer vil være associeret til suspenderet stof og vil altså kunne undgå at blive spredt ukontrolleret i akvatiske recipienter, hvis regnbetingede udløb forsynes med foranstaltninger til begrænsning heraf. Det opsamlede materiale bør bortskaffes ved kontrolleret deponering, forbrænding eller lignende.