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

Bearbejdning af målinger af regnbetingede udledninger af Npo og miljøfremmede stoffer fra fællessystemer i forbindelse med NOVA 2003

3 Datamateriale

Der er tidligere lavet bearbejdninger på nationalt plan på NPO-stoffer. Den seneste er afrapporteret i Miljøprojekt 532, Miljøstyrelsen (2000c): "Stofkoncentrationer i regnbetingede udledninger fra fællessystemer". I rapporten gennemgås målinger fra seks oplande, hvor der er foretaget bearbejdning af 12-26 hændelser. Der er endvidere i bearbejdningen ekskluderet en række mindre undersøgelser, som også fokuserede på udledninger fra fælleskloakerede oplande, men som ikke fuldt ud levede op til kravene til antal og kvalitet af prøveudtagning og/eller bearbejdning. Det nye datamateriale skal derfor vurderes efter samme høje kvalitetskrav hvad angår NPO stoffer som de tidligere bearbejdninger.

Der er ikke tidligere målt på miljøfremmede stoffer i fællessystemer i Danmark. De udtagne prøver repræsenterer derfor et for Danmark unikt datamateriale.

3.1 Gennemgang af måleoplande

Der har været aftaler med tre amter om indsamling af måledata i forbindelse med de regnbetingede udledninger fra fællessystemer i perioden 1997 - 2000, Fyns Amt, Nordjyllands Amt og Københavns Kommune.

Fyns Amt har foretaget en række målinger af et opland i Rynkeby i perioden 1994-1999. Målingerne er ikke blevet bearbejdet og Fyns Amt har ansøgt om at erstatte sit engagement i nærværende måleprogram med andre undersøgelser af recipientpåvirkninger. Datamaterialet fra Rynkeby har ikke været tilgængeligt for nærværende bearbejdning.

Københavns Kommune har iværksat et undersøgelsesprogram ved bygværket ved Toftøjevej i Vanløse. Der er installeret elektromagnetiske flowmålere i den afskærende ledning samt i udløbskanalen. De indsamlede flowmålinger og efterfølgende analyser har givet vigtige informationer om bygværket. Således strømmer der mindre vand til målestedet og den afskærende lednings kapacitet er væsentligt større end hidtil antaget. Denne viden er ikke blevet omsat til en ændring af prøveudtagningen ved stedet. Prøveudtagningen er derfor foregået på en måde, som ikke med rimelighed kan karakteriseres som flowproportional prøveudtagning. Datamaterialet vil derfor ikke indgå i nærværende bearbejdning.

Nordjyllands Amt har benyttet en måleopstilling der er etableret af Aalborg Universitet og Aalborg Kommune i Frejlev, en forstad til Aalborg. Oplandet er oprindeligt fælleskloakeret, men nogle af de nyere boligområder i oplandet er separatkloakeret. De separate regnvands- og spildevandsledninger er forbundet til fællessystemet. I områderne med separatkloakering mangler dermed en væsentlig kilde til forureningskomponenterne, resuspensionen og afrivning af biofilm pga. forøget hydraulisk påvirkning. Det må altså forventes, at oplandet ikke er sammenligneligt med et fælleskloakeret opland for de stoffer, hvor resuspension fra afløbssystemet er væsentligt. Dele af det separat afledte regnvand ledes endvidere gennem et åbent bassin inden tilledningen til det fælleskloakerede afløbssystem. Ifølge amtets afrapportering er der kun en ringe afstrømning fra disse bassiner hvorfor det tilsluttede befæstede areal fra disse arealer er sat til nul.

Der er således ikke nogle af de valgte oplande, der lever op til de krav der er opstillet for at oplandene kan indgå i NOVA2003. Det er dog ganske hyppigt, at der i ældre afløbssystemer forekommer en blanding af separate regnvandssystemer og fælleskloakerede områder. Data fra oplandet i Frejlev vil derfor blive bearbejdet, men med det forbehold, at målingerne ikke nødvendigvis er repræsentative for fælleskloakerede oplande.

3.2 NPO-stoffer

Der er lavet en grundig analyse af afstrømning af NPO-stoffer fra fællessystemer i Miljøprojekt 532 for 6 oplande. Nærværende bearbejdning sigter mod at opdatere Miljøprojekt 532 for NPO-stoffer ved at inddrage det nye måleopland, Frejlev.

I Miljøprojekt 532 har fem af de seks oplande HMK-værdier der er i god overensstemmelse med hinanden. Det 6. opland, Hasseris i Aalborg, har HMK-værdier, der var væsentligt højere end de øvrige oplande. Aalborg Kommune har efterfølgende som led i sit almindelige renoveringsprogram gennemgået oplandet. Mere end hvert 3. rør er planlagt udskiftet eller omlagt, herunder en større afskærende ledning med kendte sedimentationsproblemer umiddelbart opstrøms for målepunktet. Der var dermed en årsag til de høje stofkoncentrationer i afløbet.

På baggrund af en samlet vurdering af målinger i Danmark er stofkoncentrationerne i Miljøprojekt 532 fastlagt som angivet i tabel 3.1. Der er ved udarbejdelse af tabellen taget hensyn til, at datamaterialet indikerer en tydelig variation i koncentrationsforløbet i løbet af hændelserne, den såkaldte first-flush effekt.

Tabel 3.1
Typiske HMK-værdier for overvand i oplande uden sedimentationsproblemer. Voluminet der henvises til er opmagasineringsvoluminet i afløbssystemet (Miljøstyrelsen, 2000c).

3.2.1 Bearbejdning af data fra Frejlev

Koncentrationer af NPO-stoffer fra Frejlev er afrapporteret som værende meget lave (Nordjyllands Amt, 2001). Fordelingen af HMK-værdier for COD er vist på figur 3.1. Koncentrationerne er væsentligt lavere end de oplande, der er bearbejdet i Miljøprojekt 532 og endda lavere end de koncentrationer, der normalt benyttes som typetalskoncentrationer for separate regnvandssystemer (Miljøstyrelsen, 2000b). PH-Consult (1994) undersøgte overløbsvandskoncentrationer fra samme opland og konkluderede ligeledes, at stofafstrømningen fra oplandet er meget lav.

Figur 3.1
Fordelingsfunktion for hændelsesmiddelkoncentrationer for Frejlev sammenlignet med øvrige målinger, afrapporteret i Miljøstyrelsen (2000c).

I forbindelse med beregning af overvandskoncentrationen er også målt stofkoncentrationer i tørvejr. Disse målinger har et meget højt stofindhold, hvilket er med til at gøre HMK-værdierne lave. For COD svinger tørvejrskoncentrationen i dagtimerne mellem 1050 og 1880 mg/l. Dette er væsentligt højere end sædvanligt i dansk spildevand, og andre undersøgelser af samme opland har fundet COD-koncentrationer på 550 - 600 mg/l som en repræsentativ tørvejrskoncentration, se tabel 3.2.

Efter at have gennemgået prøveudtagningsproceduren med amtet vurderes det, at forskellen mellem NOVA 2003 målingerne og de øvrige målinger i samme opland skyldes, at prøveudtagningen i tørvejr har været placeret meget tæt på bunden for at kunne foretage en prøveudtagning om natten, hvor afstrømningen er meget lille, ca. 1 l/s. Derved er der opsuget noget bundsediment som giver de høje stofkoncentrationer i tørvejr. Prøveudtagningen er sket med en blød plastikslange der bøjer ved store vandføringer. Derfor er prøveudtagning under regn ikke tilsvarende påvirket.

For mange af hændelsernes vedkommende er der i perioder negativ stofafstrømning i overvandsdelen af afstrømningen når spildevandsandelen er fratrukket. Det tyder også på, at tørvejrsmodellen har for høje stofkoncentrationer. Betydningen af tørvejrsmodellen kan illustreres med et eksempel. På figur 3.2 er vist den totale afstrømmede stofmængde for regnhændelsen den 27. marts 1999. Med den opstillede tørvejrsmodel er HMK for COD beregnet til 35 mg/l. Hvis der i stedet benyttes en tørvejrsmodel med en koncentration på 570 mg/l beregnes i stedet en HMK på 96 mg/l. Hændelsen er markeret med rødt i figur 3.1.

Se her!

Figur 3.2
Akkumuleret stofafstrømning for COD for Frejlev. Den regnbetingede stofafstrømning er beregnet både ved hjælp af den opstillede tørvejrsmodel samt en antagelse om en mere typisk spildevandssammensætning.

På baggrund af visuel inspektion af flere afstrømningshændelser er det besluttet at benytte en anden tørvejrsmodel for NPO-stoffer end den der er målt i forbindelse med NOVA 2003. Den nye tørvejrsmodel er dog stadig baseret på målinger i Frejlev-oplandet, udtaget og analyseret af Aalborg Universitet. De benyttede koncentrationer er angivet i tabel 3.2. Det er besluttet at anvende målinger af stofkoncentrationer fra dagtimerne til beregning af en koncentration uden døgnvariation. Flowmålingerne fra NOVA2003 anvendes som hidtil til bestemmelse af stofafstrømningen i tørvejr.

Tabel 3.2
Benyttet og målt tørvejrsmodel for oplandet i Frejlev. Variationen i den målte tørvejrsmodel skyldes at den er opdelt i tid på dagen (to målinger pr. 3-timers interval). Alle enheder er mg/l.

De mulige HMK-værdier for COD er vist på figur 3.3. Som et øvre niveau for de beregnede HMK-værdier er angivet den beregnede totale afstrømning for hver hændelse (Det svarer til, at HMK beregnes ud fra den øverste, sorte, kurve i figur 3.2). Det nedre niveau for HMK-værdierne fås ved at benytte tørvejrsmodellen opstillet som led i det aktuelle måleprogram. Endelig er angivet HMK-værdier ved brug af tørvejrsmodellen opstillet i tabel 3.2. Det ses, at betydningen af de forskellige tørvejrsmodeller er betydelig. Den endelige bearbejdning af NPO-stoffer fra oplandet i Frejlev baseres på tørvejrsmodellen angivet i tabel 3.2.

Figur 3.3
Oversigt over betydningen af tørvejrsmodellen for HMK for COD i Frejlev. De blå punkter i HMK uden tørvejr medfører negative HMK-værdier ved brug af tørvejrsmodellen fra NOVA-programmet. Den blå kurve er identisk med kurven vist i figur 3.1. Negative værdier er ikke plottet.

Den separate regnvandsafstrømning udgør knap 1/3 af den samlede afstrømning. Median-værdien for HMK for COD øges derved fra 75 mg/l til 90 mg/l for oplandet i Frejlev. I tabel 3.3 er opstillet en oversigt over bearbejdede overvandskoncentrationer fra oplandet i Frejlev, sammenstillet med resultaterne fra den tidligere undersøgelse af samme opland samt Miljøprojekt 532.

Tabel 3.3
Oversigt over gennemsnitlige overvandskoncentrationer til beregning af årsbelastninger fra afløbssystemer med ringe magasineringskapacitet. Værdier for N, P og SS er ikke beregnet i PH-Consult (1994), men blot skønnet i forbindelse med nærværende tabel. Tallene er korrigeret for, at dele af oplandet er separatkloakeret.

3.2.2 Betydning for fremtidig vurdering af belastning

Variation mellem oplande

Figur 3.4
Bearbejdede værdier af HMK for COD. Af figuren og tabel 3.2 fremgår det, at Frejlevs overvand er usædvanlig rent, også taget i betragtning at dele af oplandet er separatkloakeret.

Det fremgår af tabel 3.3, at det første forhold alene ikke forklarer forskellen til de øvrige måleoplande. Oplandet har karakteristika, der gør, at overvandskoncentrationerne er usædvanligt lave. De væsentligste egenskaber tilskrives det ekstraordinært store fald og systemets fine fysiske tilstand. Nordjyllands amt har ved udvælgelsen af hhv. Hasseris og Frejlev udvidet det kendte bånd af variationer af HMK-værdier mellem forskellige oplande. Det har ikke væsentlig betydning for beregning af den årlige belastning fra overløbsbygværker på nationalt plan, da ingen af oplandene skønnes at være typiske for afstrømning fra danske oplande og de i øvrigt ligger på hver sin side af det, der i Miljøprojekt 532 blev betegnet som typisk. Det er derfor ikke nødvendigt at justere typetal for NPO-stoffer til beregning af punktkildeopgørelserne på nationalt plan.

Variationen af stofmængder mellem oplande har derimod en væsentlig betydning i beregning af effekten af overløbet fra et konkret afløbssystem til en konkret recipient. I forbindelse med belastningsopgørelser til en konkret recipient bør afløbssystemets tilstand og faldforhold indgå på lige fod med andre væsentlige kilder til stofafstrømningen.

Betydning af First Flush

I Miljøstyrelsen (1990b) blev konceptet om StationsMiddelKoncentrationer anbefalet ud fra en antagelse om, at variationen i stofkoncentration mellem hændelser var langt større end variationen i løbet af hændelsen. Dette koncept blev der sat spørgsmålstegn ved i Miljøprojekt 532 (Miljøstyrelsen, 2000c), hvor det blev påvist, at der med dette koncept blev beregnet for små stofudledninger fra små hændelser og for store udledninger fra store hændelser. En analyse af stofafstrømningen fra det usædvanligt rene opland Frejlev resulterer i en tilsvarende konklusion. Den forudgående tørvejrsperiode har en væsentlig betydning for, hvor store stofmængder der afstrømmer. Stofafstrømningen af COD fra Frejlev er vist på figur 3.5. Det tydeligste er den store variation mellem hændelser, som gør en tolkning vanskelig. Dernæst fremgår det af figuren, at såvel det afstrømmede volumen som den forudgående tørvejrsperiode har væsentlig betydning.

Figur 3.5
Afstrømmet COD-mængde pr. hændelse fra oplandet i Frejlev, MCOD. Det ses, at såvel størrelsen af regnhændelsen som den forudgående tørvejrsperiode har en væsentlig betydning, omend den tilfældige variation er meget stor.
  

Ændrede dimensioneringskrav og beregningsmetoder

3.3 Tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer

Der er udtaget i alt 8 prøver under regnvejr i Frejlev, der er tilgængelige for nærværende bearbejdning. Der er ikke udtaget prøver, der muliggør at udarbejde en tørvejrsmodel for tungmetaller og miljøfremmede organiske stoffer. Derfor er de angivne koncentrationer de totale koncentrationer, der er målt i afstrømningen for hændelsen som helhed.

Det er forsøgt at lave en statistisk bearbejdning af materialet, herunder at undersøge den interne korrelationsstruktur imellem forskellige stoffer og stofgrupper. Det har dog ikke været muligt at påpege væsentlige resultater, som kan gives en tolkning. Dertil er datamaterialet for spinkelt og med for mange målinger under detektionsgrænsen.

Restultatet af den statistiske bearbejdning er derfor begrænset til at opsummere målingerne for hvert enkelt stof/stofgruppe, se tabel 3.4 - 3.12 i form af angivelse af hhv. højeste og mindste analyseværdi samt en median, såfremt der er analyseret minimum 5 prøver. Hvis en analyseværdi er under detektionsgrænsen er det angivet med signaturen "<" samt angivelse af detektionsgrænsen. I nogle tilfælde er opgivet flere detektionsgrænser fordi der har været interferens mellem flere stofgrupper, der har vanskeliggjort analysen.

Følgende stofgrupper er ikke blevet analyseret: Alifatiske aminer (2 stoffer), halogenerede alifatiske kulbrinter (17 stoffer) og halogenerede aromatiske kulbrinter (20 stoffer). De halogenerede alifatiske kulbrinter er så flygtige, at den turbulente afstrømning under regn medfører, at de ikke vil være til stede i prøverne der sendes til analyse. Det er derfor besluttet, at der fremover ikke skal analyseres for denne stofgruppe i forbindelse med regnbetingede udledninger.

De stoffer der er analyseret for er udvalgt enten fordi stoffet vurderes at være relevant eller fordi Danmark har forpligtet sig til at analysere for stoffet i internationale aftaler. Nogle af stofferne optræder i meget lave koncentrationer i regnafstrømning. Det gælder især for stofgrupperne chlorphenoler og polychlorerede biphenoler, hvor der ikke er fundet koncentrationer, der er over detektionsgrænsen. Dette gælder også for nogle pesticider, hvilket var forventeligt al den stund, at de har været udfaset i Danmark i ganske mange år.

Tabel 3.4
Oversigt over målinger af tungmetaller fra oplandet i Frejlev.

Tabel 3.5
Oversigt over målinger af pesticider fra oplandet i Frejlev. Chloreddikesyre og floureddikesyre er ikke analyseret. Medianen er ikke opgivet fordi antallet af prøver er for lavt til at kunne skønne en værdi.

Tabel 3.6
Oversigt over målinger af aromatiske kulbrinter fra oplandet i Frejlev. Benzen, biphenyl, ethylbenzen, isopropylbenzen, 5-tert-butyl-2,4,6-trinitro-m-xylen, toluen og xylener er ikke analyseret.

Tabel 3.7
Oversigt over målinger af phenoler fra oplandet i Frejlev. Nonylphenolethoxylater er analyseret som to parametre. Octylphenolethoxylater og phenol er ikke analyseret. På grund af interferens har octylphenol i nogle prøver forhøjet detektionsgrænse.

Tabel 3.8
Oversigt over målinger af polychlorerede biphenyler fra oplandet i Frejlev. CB-170 indgår ikke i måleprogrammet for NOVA 2003.

Tabel 3.9
Oversigt over målinger af chlorphenoler fra oplandet i Frejlev.2,4-dichlorphenol er ikke analyseret.

Tabel 3.10
Oversigt over målinger af polyaromatiske kulbrinter fra oplandet i Frejlev. Benz(b+j+k)fluoranthen er ikke analyseret som tre separate parametre. 2-metylpyren er ikke analyseret.

Tabel 3.11
Oversigt over målinger af blødgørere fra oplandet i Frejlev.

Tabel 3.12
Oversigt over målinger af resterende stoffer og sumparametre fra oplandet i Frejlev.