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

5 Internationale erfaringer

5.1 Regnafstrømning
5.2 Udledning fra fællessystemer
5.3 Biofilm og sedimenter
5.3.1 Karakteristika af biofilm i afløbsledninger
5.3.2 Karakteristika af sedimenter i afløbsledninger
5.3.3 Stofindhold i biofilm og sediment fra afløbssystemer
5.3.4 Sammenfatning og vurdering
     

5.1 Regnafstrømning

Information vedrørende koncentrationsniveauer af tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer i regnvand opsamlet fra befæstede arealer er for nyligt blevet indsamlet i Miljøstyrelses projektet "Identifikation af potentielt problematiske parametre i regnvand opsamlet fra tage og befæstede arealer" (Ledin et al., 2002). Denne undersøgelse gennemgik artikler, rapporter etc., som omhandler karakterstik af regnvand og som er publiceret i den åbne litteratur i perioden 1980-2001.

Samlet blev der fundet 150 relevante publikationer, der giver information vedrørende fysiske og generelle kemiske parametre, indhold af metaller og organiske miljøfremmede stoffer, samt mikroorganismer og målinger af toksicitet. Antallet af fundne måleparametre var 544, fordelt på 60 tungmetaller, alkali- og jordalkalimetaller samt overgangslementer, 313 forskellige organiske miljøfremmede stoffer, 33 fysiske, 86 kemiske og 22 mikrobielle parametre, samt information vedrørende økotoksicitet.

Tabel 5.1
Grupper af metaller og miljøfremmede organiske stoffer i regnvand opsamlet fra befæstede arealer (Oplysninger fra Ledin et al., 2002).

Miljøfremmede stoffer

Antal fundne stoffer

Antal stoffer, der indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand

Antal stoffer i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, som ikke er fundet i undersøgelsen

Metaller

26

8

0

Pesticider

55

6

3

Alifatiske aminer

0

0

2

Aromatiske kulbrinter

15

10

17

Phenoler

23

4

2

Halogenerede alifatiske kulbrinter

25

13

4

Halogenerede aromatiske kulbrinter

14

7

13

PCB-forbindelser

14

1

9

Chlorphenoler

9

4

1

PAH-forbindelser

34

15

7

Phosphortriestere

3

3

1

Blødgørere

8

5

2

Anioniske detergenter

0

0

1

Kationiske detergenter

0

0

3

Ethere

8

1

0

Dioxiner og furaner

31

0

0

Sumparametre

32

2

1

Andre organiske stoffer

38

0

0

Total

335

79

66


Tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer vurderes at være særligt relevante for nærværende projekt. Det fundne antal af disse stoffer er vist i tabel 5.1, mens tabel 5.2 viser de fundne stoffer, der indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand. Tabellerne er inddelt efter samme princip som i NOVA 2003s måleprogram. Til denne liste er der tilføjet en gruppe "andre stoffer", hvori stoffer er placeret, som ikke indgår i NOVA 2003.

Af tabel 5.1 ses det, at der er fundet målinger i litteraturen for samtlige metaller som indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand: As, Pb, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni og Zn. Derudover er der fundet information om koncentrationsniveauer for yderligere 18 metaller (Ag, Al, Co, Fe, Mn, Mo, Sb, Tl, V samt en række alkali- og jordalkalimetaller). I tabel 5.2 optræder ekstremkoncentrationer for nogle metaller, f eks. zink, hvor målingen stammer fra regnvand afstrømmet fra et zinktag (Ledin et al., 2002).

Tabel 5.1 viser desuden, at der er målt for stoffer tilhørende 13 forskellige grupper af organiske miljøfremmede stoffer, samt en gruppe indeholdende 32 sumparametre. Ud af de 277 forskellige organiske miljøfremmede stoffer, som er fundet i opsamlet regnvand, er det et relativt stort antal, som kun er fundet i en enkelt eller højst et par af referencerne, se tabel 5.2. Endvidere er der for 65 af de organiske miljøfremmede stoffer og en sumparameter, som indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, ikke fundet resultater for målinger i afstrømmende regnvand.

PAH-forbindelser samt pesticider er generelt de mest undersøgte stofgrupper. Som eksempel kan nævnes, at der er fundet 34 PAH-forbindelser i afstrømmende regnvand. Femten af disse indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, men da dette måleprogram indholder 22 PAHere mangler der information vedrørende 7 forskellige PAH forbindelser. Det kan noteres, at de målte koncentrationer varierer indenfor relativt brede intervaller; f.eks. er den laveste målte koncentration af Benzo(b)fluoranthen 0,7 ng/L, mens den maksimale observerede koncentration er 260 µg/L.

Tilsvarende er der fundet information vedrørende 55 forskellige pesticider i afstrømmende regnvand. Kun seks af disse indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, mens der er tre af de stoffer, som indgår i NOVA 2003, hvor der ikke er fundet nogen information om forekomst af disse i afstrømmende regnvand.

Tre af de stofgrupper, der er indeholdt i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, er der ikke er fundet nogen information om nemlig alifatiske aminer samt anioniske og kationiske detergenter, se tabel 5.1.

Tabel 5.2
Stoffer/parametre der indgår i NOVA 2003s målprogram for spildevand, som er fundet i afstrømmende regnvand (Ledin et al., 2002). ND/D betegner hhv. ikke detekteret og detekteret uden angivelse af koncentration.

Stofgruppe/ Gruppe

Stof/parametre

Antal steder

Koncentration mg/L

Metaller

As

26

0,1-340

Pb

168

<0,5-2764

Cd

141

<0,1-700

Cr

99

<0,5-4200

Cu

150

<0,5-6800

Hg

47

<0,2-24,0

Ni

95

5-580

Zn

149

0-38061

Pesticider

Aldrin

11

0,0006 (aldrien+dieldrin)-6

2,4-D

7

0,010-276,0

Dieldrin

4

0,00051-2

Endrin

7

0,00077-0,05

Isodrin

5

<0,01-<0,1

Gamma-Lindan (HCH)

17

0,002-11

Aromatiske kulbrinter

Benzen

8

0,017-13

Dimethylnaphthalener*

4

0,1-0,35

Ethylbenzen

3

<0,2-2

1-Methylnaphthalen

2

d-9

2-Methylnaphthalen

2

d-0,95

Methylnaphthalener*

4

<0,05-0,20

Naphthalen

16

0,006-49

Toluen

14

0,028-9

Trimethylnaphthalener*

4

0,57-3,6

Xylen

11

<0,2-18

Phenoler

Bisphenol A

3

<0,01-0,17

Nonyl phenol

17

<0,04-23

Nonyl phenol (+NPE 1-2 EO)

7

<0,05-5,8

Phenol

8

<0,01-10

Halogenerede alifatiske kulbrinter

1,2-Dichlorethan

1

4

1,1-Dichlorethen

1

1,5-4

Dichlormethan

9

5-14,5

1,2-Dichloropropan

1

3

Hexachloroethan

2

Nd-d

Methylchlorid

1

Nd

1,1,2,2-Tetrachlorethan

1

2-3

Tetrachlorethylen

10

0,058-25

Tetrachlormethan

2

<0,02-2

1,1,1-Trichlorethan

4

0,025-10

1,1,2-Trichlorethan

1

2-3

Trichloroethylen

10

0,036-7

Vinylchlorid (chlorethylen)

1

nd

Halogenerede aromatiske kulbrinter

Chlorbenzen

3

<0,05-10

2-Chlornaphthalen

2

nd-0,97

1,2-Dichlorbenzen

2

nd-0,0390

1,3-Dichlorbenzen

11

0,0074-103

1,4-Dichlorbenzen

4

nd-0,0089

Hexachlorbenzen (HCB)

4

nd 0,00073-0,016

1,2,4-Trichlorbenzen

3

0,0015-0,02

PCB

PCBer

7

<0,005 per congener-2,6

PCBs; PCB-28, -52, -101, -138, -153, -180

1

d

Chlorphenoler

4-chlor-3-methylphenol

6

<0,01-<0,05

2,4-Dichlorphenol

3

0,007-0,040

Pentachlorphenol (PCP)

14

0,044-115

2,4,6-Trichlorphenol

3

0,011-0,017

Polyaromatiske kulbrinter (PAH)

Acenaphthen

16

0,002-0,97

Anthracen

30

<0,0001-147

Benzo(a)anthracen

32

0,0003-54

Benzo(a)pyren

44

0,00015-300

Benzo(e)pyren

7

0,001-0,6

Benzo(ghi)perylen

37

<0,01-710

Benzo(b)fluoranthen

19

0,0007-260

Benzo[k]fluoranthen

21

0,0001-61

Chrysen

17

0,0003-10

Dibenz[a,h]anthracen

33

<0,01-83

Fluoranthen

54

0,009-1958

Fluoren

23

0,001-74

Indeno(1,2,3-c,d)pyren

36

<0,01-1080

Phenanthren

43

<0,01-1420

Pyren

39

0,0001-120

Phosphor- triestere

Tri-n-butyl phosphat

7

0,03-0,10

Tricresylphosphat

6

<0,01-<0,2

Triphenyl phosphat

7

<0,01-0,5

Blødgører

Butylbenzylphthalat (BBP)

7

0,20-130

Di(2-ethylhexyl)adipat

5

0,04-1,8

Di(2-ethylhexyl)phthalat (DEHP)

11

3,0-44

Di-n-octylphthalat (DnOP)

9

0,1-2,1

Diethylphthalat (DEP)

7

0,06-10

Ether

Tert-butylmethylether (MTBE)

3

<5-37

Sumparametre

AOX

1

1,5-197,2

NVOC

2

4500-14000

* markerer, at nogle specifikke stoffer fra denne gruppe er med i måleprogrammet for spildevand.

5.2 Udledning fra fællessystemer

I dette afsnit præsenteres de parametre, der tidligere er blevet undersøgt for i overløb fra fælleskloakerede områder samt fundne koncentrationer/ koncentrationsintervaller.

Undersøgelsen af hvilke stoffer, der udledes med overløb fra de fælleskloakerede områder samt i hvilke koncentrationer disse optræder, er foretaget udfra en omfattende litteratursøgning, se bilag B.

Søgningen af litteratur er fortaget ved fire forskellige fremgangsmåder:
Søgning i Danmarks Tekniske Videnskabscenters artikeldatabase – DADS.
Søgning i litteraturdatabaserne samlet i Cambridge Scientific Abstracts Internet Database Service.
Gennemgang af referencelister i den kendte litteratur.
Søgning på Internettet (diverse hjemmesider f.eks. US-EPA, Miljøstyrelsen og Vejdirektoratet)

I alt er der fundet 29 forskellige anvendelige referencer til kortlægningen af stoffer og koncentrationer i udledninger fra fællessystemer.

Meget af den litteratur, der beskæftiger sig med udledninger fra fælleskloakerede områder, omhandler kun NPO-stofferne. En del af den fundne litteratur oplyser, hvilke koncentrationer af tungmetaller, der er fundet i overvand/overløbsvand fra fælleskloakerede områder, mens kun et fåtal omhandler organiske miljøfremmede stoffer. Den amerikanske undersøgelse i King County [King County, 2001] er en undtagelse. Resultater fra denne undersøgelse er fundet ved søgning på Internettet under "combined sewer overflow". King County-studiet bygger på resultater fra en række målestationer og måledata præsenteres på en hjemmeside på Internettet (http://dnr.metrokc.gov/wlr/waterres/wqa/wqdata.htm). Der er ikke fundet tilsvarende danske eller skandinaviske undersøgelser og resultater.

For det enkelte stof er antallet af undersøgelser meget begrænset, og hovedparten af stofferne er kun fundet i en enkelt eller højest et par af referencerne. De fleste stoffer er fundet i referencen King County (2001), se tabel 5.4.

Et generelt problem er, at der oftest ikke er defineret, hvor der er udtaget prøver til analyse af stofindhold. Således er det ofte ikke rapporteret, hvorvidt der er tale om overvand (prøve i fælleskloak hvor tørvejrsbidraget er trukket fra) eller i overløbsvand (fra selve overløbet). Fra andre undersøgelser vides det dog, at i undersøgelser udenfor Skandinavien undersøges som regel overløbsvand.

Tabel 5.3
Grupper af metaller og organiske miljøfremmede stoffer analyseret for i udledninger fra fællessystemer.

Miljøfremmede stoffer

Antal fundne stoffer

Antal stoffer, der indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand

Antal stoffer i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, som ikke er fundet i undersøgelsen

Metaller

19

8

0

Pesticider

3

2

7

Alifatiske aminer

2

0

2

Aromatiske kulbrinter

4

2

25

Phenoler

5

1

5

Halogenerede alifatiske kulbrinter

1

1

16

Halogenerede aromatiske kulbrinter

3

2

18

PCB-forbindelser

1*

0

10

Chlorphenoler

2

2

3

PAH-forbindelser

14

13

9

Phosphortriestere

0

0

4

Blødgørere

6

5

2

Anioniske detergenter

0

0

1

Kationiske detergenter

0

0

3

Ethere

0

0

1

Dioxiner og furaner

1

0

0

Sumparametre

2

1

2

Andre organiske stoffer

9

0

0

Total

72

37

108

* i litteraturen er ikke angivet hvilke stoffer der er undersøgt indenfor gruppen.

I tabel 5.3 ses en liste over antallet af miljøfremmede stoffer, inddelt efter de samme stofgrupper som i NOVA 2003s måleprogram. I udledninger fra fællessystemer er der undersøgt for 70 forskellige miljøfremmede stoffer og to sumparametre (AOX og "total hydrocarboner"). Af disse findes 37 miljøfremmede stoffer i NOVA 2003s måleprogram for spildevand, mens der mangler oplysninger for de resterende 108 stoffer, som indgår i måleprogrammet for spildevand. Der er for fire at stofgrupperne i NOVA 2003s måleprogram for spildevand ikke fundet nogen information om koncentrationer i udledninger fra fællessystemer (phosphor-tri-estere, ethere, anioniske og kationiske detergenter).

Af tabel 5.3 ses det, at der er fundet informationer i litteraturen for alle metallerne (As, Pb, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni og Zn), der indgår i NOVA 2003s måleprogram for spildevand og der udover 11 andre metaller (Sb, Ba, Be, Co, Fe, Mo, Se, Sr, Ag, Th og V), se tabel 5.3 og 5.4. Desuden er der målt for stoffer tilhørende 12 stofgrupper og to sumparametre samt ydereligere 9 andre stoffer, der falder udenfor stofgrupperne i NOVA 2003.

Gennemgangen af artikler og rapporter viser, at der på internationalt plan ikke er foretaget mange undersøgelser af regnbetingede udledninger fra fællessystemer, og at der i de fleste undersøgelser kun er målt/analyseret for tungmetaller, primært Pb, Cu og Zn. Omkring halvdelen af referencerne beskæftiger sig udelukkende med metaller. Nogle få referencer omhandler tungmetaller og et par miljøfremmede organiske stoffer, som Shear et al. (1996), der angiver koncentrationer fra tre regnhændelser for olie og total hydrocarbon samt tungmetallerne Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb og Zn.

Næst efter tungmetallerne er de polyaromatiske kulbrinter de mest undersøgte. Der er fundet koncentrationsintervaller for 14 polyaromatiske kulbrinter, se tabel 5.3. Koncentrationerne for de polyaromatiske kulbrinter går fra 0,012 mg/l til 2,38 mg/l, tabel 5.4, hvor den højest koncentration er målt for phenanthren.

For nogle af stofferne varierer koncentrationsintervallerne meget, f.eks. bly, hvor den lavest koncentration målt er på 0,7 mg/L og den største er på 1280 mg/L, tabel 5.4. Varitionerne kan skyldes forskellige forhold; et stort antal af referencer, variationer fra hændelse til hændelse og variationer fra sted til sted.

Tabel 5.4
Miljøfremmede stoffer fundet i udledninger fra fællessystemer. I tabellen angives om et stof indgår i NOVA 2003 (A), om det indgår i NOVA 2003Žs måleprogram for spildevand (B) eller om det ikke indgår i NOVA 2003 (C).* I NOVA 2003 (DMU, 2000) specificeres, hvilke stoffer tilhørende denne stofgruppe, der indgår i måleprogrammet for spildevand.

Stofgruppe/
Gruppe

Stof/ parametre

NOVA 2003

Antal steder

Koncen- tration mg/L

Referencer

 

Sb

A

5

n.d.-3,87

15

 

As

B

7

1,2-16

9,15,23

 

Ba

A

5

13,1-99,2

15

 

Be

C

5

n.d.

15

 

Pb

B

45

0,7-1280

1,2,3,4,5,7,8,9,10, 11,12,13,14,15,16, 20,21,22,23,24,25, 26,27

 

Cd

B

28

0,00-2.500

2,3,4,9,12,13,15,16, 20,21,23,24,26,27

 

Cr

B

18

<0,001-9,97

9,12,13,15,21,23,26

 

Cu

B

42

n.d.-620

3,4,5,9,11,12,13,15, 16,20, 21,22,23,24, 25,26,27,28

 

Co

A

5

n.d.-4,94

15

 

Fe

C

5

1.700-10.000

4,5,9,13

 

Hg

B

16

<0,0001- 0,104

4,9,13,15,21,26

 

Mo

A

5

1,5-32,9

15

 

Ni

B

26

n.d.- 21,9

4,12,13,15,16,17,23, 26,27,28

 

Se

A

5

n.d.-1

15

 

Sr

A

1

102-156

23

 

Ag

C

5

n.d.-1,7

15

 

Th

A

5

n.d.

15

 

V

A

5

n.d.-13,6

15

 

Zn

B

38

37-2.500

1,2,3,4,7,8,9,13,14, 15,16,18,20,21,24,25, 26,27

Pesticider

Dieldrin

B

1

0,0012

5

Isophoron

A

1

0,27-0,46

15

Gamma- Lindan (HCH)

B

1

0,0013

5

Alifatiske aminer

N-nitroso- dimethylamin

C

1

1

15

N-nitrosodi- phenylamin

C

2

0,3-0,953

15

Aromatiske kulbrinter

Benzosyre

C

8

0,96-437

15

Lineære alkylbenzener (LAB)

C

1

0,09-2,3

6

2-Methyl- naphthalen

B

8

0,38-10,2

15

Naphthalen

B

4

0,42-3,47

15

Phenoler

2,4-Dimethyl- phenol

A

3

0,28-0,627

15

2-Methyl- phenol

A

4

0,24-21,8

15

4-Methyl- phenol

A

5

0,25-72,5

15

4-Nitrophenol

C

5

0,48-2,5

15

Phenol

B

4

0,14-16,1

15

Halogenerede alifatiske kulbrinter

Trichlor- methan (chloroform)

B

3

1,7-5,3

11

Halogenerede aromatiske kulbrinter

1,4-Dichlor- benzen

B

6

0,16-1,31

15

Pentachlor- benzen

C

1

0,0015

5

1,2,4- Trichlor- benzen

B

1

0,0012

5

PCB

PCBer

B*

2

0,019- 60,064

6,17

Chlorphenoler

4-chlor-3- methylphenol

B

3

0,53-1,27

15

Pentachlor- phenol

B

5

0,24-1,67

15

PAH

PAHer

B*

4

0,0362-9,1

4,17,22,27

Acenaphthen

B

5

0,098-1,67

15

Anthracen

B

3

0,11-0,317

5,15

Benzo(a) anthracen

B

5

0,14-2,306

15

Benzo(a) pyren

B

8

0,012-0,571

4,5,7,11,15

Benzo(b) fluroanthen

B

1

0,42-1,05

15

Benzo(ghi) perylen

B

2

0,11-0,509

5,15

Benzo(k) fluoranthen

B

1

0,4

15

Chrysen

B

8

0,055-0,958

11,15

Fluoranthen

B

5

0,14-1,96

15

Fluoren

B

4

0,14-1,06

15

Indeno (1,2,3-c,d) pyren

B

1

0,4-0,492

15

Phenanthren

B

7

0,14-2,38

5,15

Pyren

B

5

0,15-1,16

15

Blødgører

Butylbenzyl- phthalat (BBP)

B

5

0,23-23,8

15

Di(2-ethyl- hexyl) phthalat (DEHP)

B

5

1,48-11,6

15

Dimethyl- phthalat

C

5

0,096-0,767

15

Di-n-octyl- phthalat (DnOP)

B

5

0,15-3,32

15

Dibutyl- phthalat (DBP)

B

5

0,26-17,6

15

Diethyl- phthalat (DEP)

B

5

0,26-3,58

15

Dioxiner og furaner

Dibenzofuran

C

2

0,25-0,623

15

Sumpara- metre

AOX

B

1

26,4

9

Total hydro- carboner

C

2

260-120.000

6,26

Andre organiske stoffer

Benzosyre

C

5

0,96-437

15

Benzyl alkohol

C

5

0,26-16,1

15

Caffein

C

5

1,63-141

15

Carbazol

C

1

0,29

15

Coprostanol

C

5

8,47-114

15

n-Hexan

C

2

0,0026 – 819.200

1

Mineral olie

C

1

n.d.

27

Olie

C

2

2140-32.000

4,26

Oil and grease

C

1

11.200

12

1) Lee og Bang, 2000; 2) Flores-Rodriguez et al.,1993; 3) Benoist og Lijklema, 1990; 4) Chambers et al., 1997; 5) D'andrea og Maunder, 1993; 6) Eganhouse og Sherblom, 2001; 7) Ellis, 1986; 8) Ellis, 1988; 9) Geiger, 1990; 10) Hahn, 1993; 11) Hall et al., 1998; 12) Hall og Kreutzberger, 1993; 13) Hogland, 1986; 14) House et al., 1993; 15) King County, 2001; 16) Kuribayashi og Nakamura, 1980; 17) Loganathan et al., 1997; 18) Michelbach og Wöhrle, 1993; 19) Moffa, 1994; 20) Mulliss et al., 1997; 21) NWRW, 1991; 22) Pratt et al., 1995; 23) Reemtsma et al., 2000; 24) Schulz et al., 1994; 25) Seidl et al., 1998; 26) Shear et al., 1996; 27) Xanthopoulos og Hahn, 1994; 28) Bingham et al., 1994.

De fleste oplysninger i tabel 5.4 stammer fra den amerikanske undersøgelsen King County (2001). I de resterende 28 referencer er der fundet informationer om tungmetaller samt følgende organiske stoffer/sumparametre; linear alkyl benzener (LAB), PCBer, total hydrocarboner (THC), mineralolie, olie, PAH, benzo(a)pyren, n-hexan, fluoren, chrysen, anthrancen, benzo(ghi)perylen, dieldrin, lindan (gamma-HCH), pentachlorbenzen, phenanthren, 1,2,4-trichlorbenzen og AOX. Det skal noteres at der ikke er nogen af de miljøfremmede organiske forbindelser som er målt for på mere end 8 steder totalt.

King County (2001) omhandler en nyere undersøgelse foretaget fra 1996 til 1997 i USA. Området, der blev undersøgt, var en blanding af delområder med industriel udnyttelse, beboelse- og erhvervsområder samt små arealer af uudnyttet land. Undersøgelsens formål var at afklare, hvorledes floden Duwamish River, og bugten Elliot Bay blev påvirket af udledninger fra fællessystemer, således at der kunne dannes et grundlag for den fremtidige kontrol af udledninger fra fællessystemerne. Den del af undersøgelsen i King County der beskæftigede sig med udløb fra fællessystemer omfattede 1-6 lokaliteter, hvor der blev analyseret for organiske stoffer og 5, hvor indholdet af metaller blev undersøgt. Der blev analyseret for 139 organiske stoffer og 17 metaller. Referencen indeholder dog kun koncentrationer for 38 miljøfremmede organiske stoffer.

I D’andrea et al. (1993) findes oplysninger om undersøgelser foretaget i USA og Canada. Her er der undersøgt for metaller (Cu, Fe, Pb og Zn), PAH’er (anthracen, benzo(a)pyren, benzo(ghi)perylen og phenantren), pesticider (dieldrin og gamma-Lindan), chlorerede benzener (pentachlorbenzen og 1,2,4-trichlorbenzen) og n-hexan.

I en canadisk undersøgelse (Hall et al., 1998) er der undersøgt for indholdet af Cu, Pb, Zn, benzo(a)pyren, chrysen og trichlormethan i udløbet fra fællessystemer. Der er udtaget prøver i tre typer af områder: Et beboelsesområde, et område med let industri og et område præget af tung industri. I udløbet fra området med tung industri fandtes de højeste koncentrationer, mens der blandt de to første områder ikke var store variationer med undtagelse af trichlormethan. Trichlormethan koncentrationen var størst i området med let industri.

Lognathan et al. (1997) præsenterer resultaterne af en undersøgelse af PCBer i udløb fra fællessystemer i New York. I undersøgelsen er der undersøgt for mere end 30 PCBer, der er dog ingen af disse der er optaget i NOVA 2003s måleprogram over miljøfremmede stoffer. Den totale koncentration af PCBer er på 60,064 mg/l. Koncentrationen af PCBer sammenlignes i Lognathan et al. (1997) med koncentrationen af PCBer fra en fransk undersøgelse, hvor man fandt et koncentrationsinterval på 0,036-2,60 mg/l.

Generelt er der fundet få oplysninger for pesticider. Kun tre pesticider er fundet undersøgt (dieldrin, isophoron og gamma-lindan (HCH)). De laveste koncentrationer er målt for dieldrin og gamma-lindan (HCH), mens der for isophoron er målt koncentrationer fra 0,27-0,46 mg/l, se tabel 5.4. Ligeledes er der kun fundet resultater for to alifatiske aminer (N-nitrosodimethylamin og N-nitrosodiphenylamin), som er målt henholdsvis et og to steder i koncentrationer fra 0,3-1 mg/l, se tabel 5.4.

Målinger for aromatiske kulbrinter, halognerede alifatiske kulbrinter, halogenerede aromatiske kulbrinter, chlorphenoler, dioxiner og furaner er også få. Der er kun fundet fire aromatiske kulbrinter i to referencer (King County (2001) og Eganhouse og Sherblom (2001)). Trichlormethan er den eneste halognerede alifatiske kulbrinte der er fundet, og dibenzofuran er ligeledes det eneste stof der er fundet tilhørende gruppen "dioxiner og furaner". I stofgrupperne "halogenerede aromatiske kulbrinter" og "chlorphenoler" er der fundet målinger for henholdsvis tre og to stoffer.

Oplysningerne for blødgørerne stammer alle fra den samme reference (King County, 2001). Blødgørerne er fundet i koncentrationer fra ca. 0,1 mg/l til 23,8 mg/l. De to største koncentrationer målt er for butylbenzylphthalat (23,8 mg/l) og dibutylphthalat (17,6 mg/l), men disse er også atypiske sammenlignet med de koncentrationer, der ellers er målt i undersøgelsen King County (2001). Ses der bort fra disse atypiske koncentrationer, vil de maksimale koncentrationer i stedet være på henholdsvis 3,45 mg/l og 5,98 mg/l.

5.3 Biofilm og sedimenter

Afrivning af biofilm og erosion af sediment fra afløbssystemer vil typisk finde sted i forbindelse med regnafstrømning på grund af en forøget forskydningsspænding. De forurenende stoffer, som er knyttet til henholdsvis biofilm og sediment overføres dermed til spildevandsfasen. Stofbidraget herfra bliver således sammen med bidragene fra tørvejrsspildevandsstrømmen og byoverfladerne den ene af de tre hovedkilder til overvandets stofindhold.

Forekomsten af stoffer i biofilm og sediment vil blive behandlet under ét. Grunden hertil er dels et manglende detailkendskab, men også det faktum, at der i praksis er en glidende overgang mellem hvad der er biofilm og hvad der er sediment. For eksempel vil der på overfladen af et sediment dannes en biofilm, som i procesmæssig henseende fungerer sammen med det underliggende sedimentlag, bl. a. i form af en stofudveksling.

Tilstedeværelse af biofilm og sediment i et afløbssystem afhænger af den aktuelle belastning, men også afløbssystemets udformning spiller en væsentlig rolle. I særlig grad har afløbssystemets udformning betydning for, om en midlertidig eller mere permanent akkumulering af sediment finder sted og i områder med ringe turbulens og dermed lav forskydningsspænding vil en særlig kraftig biofilm kunne udvikles. Endelig spiller de enkelte forurenende stoffers egenskaber i form af mulighed for adsorption til biofilmen og tilknytning til det udsedimenterede stof en central rolle for det samlede indhold af stof. Variabiliteten i belastning, stofegenskaber og afløbssystemkarakteristika medfører derfor en tilsvarende meget stor variabilitet i tilstedeværelsen af forurenende stoffer i såvel biofilm som sediment. På det generelle plan vil der derfor kun være mulighed for at skønne et niveau for dette stofindhold.

Indholdet af miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment er ikke alene et resultat af belastningen med spildevand fra oplandet under tørvejr, men mindre regnhændelser, der ikke nødvendigvis giver overløb, vil ligeledes kunne give et tilskud stammende fra byoverfladen. Ikke mindst korte, forholdsvis intensive og volumenmæssigt relativt små hændelser må i denne sammenhæng forventes at kunne give et væsentligt bidrag af forurenende stoffer i sedimentet af et fælleskloakeret afløbssystem.

Ud over vanskeligheden med at skønne selve stofindholdet i biofilm og sediment er der naturligvis et tilsvarende problem i form af fastlæggelse af biofilmens og sedimentets relative betydning for det samlede stofindhold i overvandet. I traditionel beregningsmæssig henseende tillægges overvandet sit stofindhold fra to af de tre hovedkilder, nemlig dels byoverfladen, dels sediment/biofilmen.

Følgende eksempel illustrerer den relative betydning af den afrevne biofilm og det resuspenderede sediment for overvandets stofindhold: For COD som en central parameter for organisk materiale er et typisk indhold i afstrømmet regnvand (primært svarende til bidraget fra byoverfladen) ca. 40 - 50 mg COD/l . Den tilsvarende overvandskoncentration i fællessystemer er på 130 - 160 mgCOD/l, svarende til, at bidraget fra biofilm og sediment typisk er ca. 90 mgCOD/l. Bidraget af COD fra sedimenter og biofilm er dermed større end selve regnafstrømningens bidrag.

Eksemplet er baseret på et skøn og naturligvis ikke generelt, idet de relative bidrag vil variere fra stof til stof afhængig af den primære kilde til stoffet. Imidlertid er det et klart eksempel på biofilmens og sedimentets potentielle betydning for stofindholdet i overvandet. Dette gælder også for miljøfremmede stoffer, hvoraf mange har en væsentlig grad af tilknytning til det organiske, partikulære materiale.

Formålet med afsnittet er, på basis af et udsnit af den internationale litteratur, at give et skønnet niveau for indholdet af forurenende stoffer i biofilm og sediment som ét af enkeltbidragene til overvandets stofindhold. I den udstrækning det er muligt vil der især blive lagt vægt på de miljøfremmede stoffer.

5.3.1 Karakteristika af biofilm i afløbsledninger

Biofilm i afløbsledninger udvikles på alle overflader, som kommer i kontakt med spildevandet. I nogen grad gælder dette også de overflader, som under normal tørvejrsdrift forekommer over vandoverfladen, og som udsættes for stænk og høj luftfugtighed. Biofilm i afløbssystemer, der ofte benævnes kloakhud, består hovedsagelig af mikroorganismer, extracellulært polymert stof (EPS) og adsorberede uorganiske og organiske stoffer, som stammer fra spildevandet.

Aerobe biofilm, som under danske forhold typisk udvikles i gravitationsledninger, har en tykkelse på få mm afhængig af de strømningsmæssige forhold. Anaerobe biofilm, som normalt udvikles i trykledninger, er generelt tyndere svarende til maksimalt nogle få hundrede µm. Den tynde film i trykledninger udvikles med en ret glat overflade hvorimod biofilmen i en gravitationsledning normalt er dunet. Den aerobe biofilm i gravitationsledninger har derfor en tilsvarende stor overflade med mulighed for adsorption af såvel mindre partikler som opløste forbindelser, herunder både organiske og uorganiske miljøfremmede stoffer.

5.3.2 Karakteristika af sedimenter i afløbsledninger

Tilstedeværelse (akkumulering) af sediment i et afløbssystem er primært bestemt af spildevandets indhold af partikulært materiale og de hydrauliske forhold. Som udgangspunkt bør et afløbssystem være designet til ikke at give en permanent akkumulering af sedimenterbart materiale. Virkeligheden er ofte anderledes. Især i ledningssystemer i fælleskloakerede systemer vil sediment kunne aflejres under tørvejr for efterfølgende at blive eroderet i forbindelse med regnbegivenheder, når strømningshastigheden og forskydningsspændingen øges.

Crabtree (1989) har foretaget en opdeling af sedimentet, som primært baserer sig på de fysiske egenskaber, men som bliver relevant set i relation til sedimentet som en kilde til overvandets stofindhold, tabel 5.5. Taksonomien er baseret på fire primære klasser, som suppleres med en femte klasse B, der består af cementeret klasse A materiale. Denne type er ikke særlig almindelig i Danmark og er derfor ikke medtaget i tabel 5.5.

Table 5.5
Taksonomi for sediment i afløbssystemer ifølge Crabtree (1989).

Sediment- klasse

Beskrivelse og typisk forekomst

Våd- vægt

%-fordeling, partikelstørrelse (mm) minimum-middelværdi- maximum

Andel organisk stof

 

 

x 103 g/l

< 0,063

0,063 -2,0

2,0-50

(%)

A

groft, granuleret materiale – alment forekommende

1,72

1-6-30

3-61-87

3-33-90

7

C

mobilt, fingranuleret materiale – zoner med rolige forhold og overlejret klasse A

1,17

29-45-73

5-55-71

0

50

D

biofilm

1,21

17-32-52

1-62-83

1-6-20

61

E

Finkornet, mineralsk og organisk materiale – særligt i bassiner

1,46

1-22-80

1-69-85

4-9-80

22


Som det fremgår af tabel 5.5 er biofilmen medtaget i taksonomien foreslået af Crabtree (1989). Det fremgår endvidere, at organisk stof udgør en varierende og generelt væsentlig del af sedimentet. Klasse A sediment angives at være den dominerende type i fællessystemer. Indholdet af organisk materiale er væsentligt, idet det udgør et medium som adsorbent for en lang række både organiske og uorganiske miljøfremmede stoffer.

5.3.3 Stofindhold i biofilm og sediment fra afløbssystemer

Sammenfattende må forekomsten af miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment forventes at være påvirket af især følgende faktorer:
Belastningen fra oplandet
Afløbssystemets udformning og dermed afledte muligheder for udvikling af biofilm og deposition af sedimenterbare stoffer
Specifikke stofkarakteristika for miljøfremmede stoffer – især adsorptionsegenskaber – samt tilsvarende karakteristika for biofilm og sediment
Processer i biofilm og sediment, herunder omsætning af de organiske miljøfremmede stoffer

Der er gennemført meget få undersøgelser af forekomsten af miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment fra afløbssystemer. Den systematik, som ovennævnte fire punkter afspejler, kan generelt ikke genfindes som elementer i de få undersøgelser, som er refereret i litteraturen. De efterfølgende resultater fra litteraturen er derfor ikke nødvendigvis et udtryk for et typisk dansk niveau.

Den følgende oversigt over stofindholdet i sediment er ikke nødvendigvis fuldt dækkende for hvad der internationalt foreligger. Oversigten refererer primært til undersøgelser, som har været foretaget i UK, Frankrig, Belgien og Tyskland. Så vidt det har været muligt er der valgt resultater fra afløbssystemer, som er sammenlignelige med hvad der kan forekomme i Danmark.

Tabel 5.6 viser en række udvalgte og basale stofparametre for klasse A sediment. Tabellen viser resultater fra en lang række undersøgelser gennemført i UK, Tyskland og Belgien.

Tabel 5.6
Typiske værdier for udvalgte forurenende stoffer knyttet til sediment af klasse A, (Ashley et al., in press).

Parameter (enhed)

Medianværdier

Min. – max.

TS, total tørstof (g/kg)

550 - 800

350 - 820

VS, flygtigt stof (%)

4,5 - 10

1 - 19

COD (g/kg)*

25 - 70

6 - 270

BOD5 (g/kg)*

4 - 14

1 - 90

BOD, efter 4 timer (mg/kg)*

400

100 – 700

Organisk N (mg/kg)

800

200 – 1500

Ammoniak (NH3 + NH4+)-N (mg/kg)

100

10 - 300

* tørvægt

Crabtree (1986) har fremlagt teorien om at sediment i afløbssystemer er underkastet en "ældningsproces" forårsaget af processer mellem sediment og spildevand. Efterfølgende har Ristenpart (1995b) undersøgt forekomsten af denne ældningsproces udtrykt gennem variabiliteten i stofindholdet i sediment af varierende alder, se tabel 5.7.

Tabel 5.7
Variabilitet af udvalgte parametre i sediment af forskellig alder, (Ristenpart, 1995b).

Parameter (enhed)

Ungt
(nyligt sedimenteret)

Middel (resuspenderet fra tid til anden)

Gammelt (konsolideret)

Massefylde (kg/m)

1200

1510

1840

TS, total tørstof (g/kg)

355

705

812

VS, flygtigt stof (% af tørstof)

27,0

8,8

2,4

pH (-)

5,68

7,11

7,66

BOD5 (g/kg vådvægt)

31,6

12,5

2,7

COD (g/kg vådvægt)

95,6

55,3

19,0


De forskelle, som fremgår af tabel 5.7, svarer til et forventet forløb af anaerobe, mikrobielle processer i sedimentet. Nyligt sedimenteret sediment har således ikke blot det højeste forureningspotentiale, men har også den laveste forskydningsspænding for erosion. Sådanne sedimenttyper må derfor forventes at udvise den højeste forureningsmæssige belastning i forbindelse med overløb.

Meget få undersøgelser har været gennemført vedrørende indhold af tungmetaller i sediment fra afløbssystemer. Tabel 5.8 gengiver resultater fra to undersøgelser udført i Tyskland, (Brombach et al., 1992; Ristenpart, 1995a).

Tabel 5.8
Tungmetalindhold i sediment fra to afløbssystemer i Tyskland. Hver undersøgelse omfatter 2-3 tilfældige prøver. Indholdet er anført pr. kg tørvægt.

Sted for prøvetagning

Bad Mergentheim*, ikke-fraktionerede prøver (Brombach et al., 1992)

Hildesheim**, fraktion < 0,2 mm (Ristenpart, 1995a)

Bly (mg/kg)

14

173

Kobber (mg/kg)

26

168

Zink (mg/kg)

327

14

Nikkel (mg/kg)

14

26

Cadmium (mg/kg)

0,3

1,8

* opland: beboelse
** opland: blandet beboelse og industri

Resultaterne fra de to undersøgelser som er gengivet i tabel 5.8 er ret forskellige. En lang række forhold kan være medvirkende hertil, herunder forskellige oplandskarakteristika. Den mere finkornede fraktion fra undersøgelsen i Hildesheim vil alt andet lige resultere i et højere indhold af tungmetal end de ikke-fraktionerede prøver fra Bad Mergentheim.

I forlængelse af undersøgelsen gennemført af Brombach et al. (1992) har Michelbach and Whörle (1994) undersøgt og sammenlignet indholdet af zink og totalindholdet af polyaromatiske hydrocarboner (PAH) i biofilm og sediment fra afløbssystemer, se tabel 5.9. Tabellen giver niveauer for dette stofindhold.

Tabel 5.9
Indhold af zink og total PAH i biofilm og sediment fra afløbssystemer, (Michelbach and Whörle, 1994).

Stof

Zink (mg/kg)

Total PAH (mg/kg)

Biofilm

1000 - 3000

7 - 15

Sediment (granuleret klasse A)

200 - 500

2


Som det må forventes har biofilmen det højeste indhold af miljøfremmede stoffer pga et højt indhold af organisk stof og fordi klasse A sediment er forholdsvis groft.

Sørensen og Andersen (1992) undersøgte indholdet af tungmetallerne nikkel (Ni) og chrom (Cr) i biofilm udtaget fra afløbssystemet i en middelstor dansk provinsby. Spildevandet i byen er generelt typisk husspildevand, men på visse ledningsstrækninger forekommer industrispildevand med en potentiel belastning af tungmetaller fra industrier. Tabel 5.10 viser resultatet af undersøgelsen, som omfattede ialt 64 prøvetagninger af biofilm i et bredt udsnit af byens afløbssystem.

Tabel 5.10.
Indhold af nikkel og chrom i biofilm fra et afløbssystem. Undersøgelsen omfatter ialt 64 biofilmprøver, (Sørensen og Andersen, 1992).

Stof

Nikkel (mg/kg)

Chrom (mg/kg)

Typisk lavt niveau

10 - 40

30 - 100

Typisk mellemniveau

50 -200

Et tydeligt mellemniveau forekommer ikke

Niveau observeret på visse strækninger (ialt ca. 12 observationer)

500 - 1500

100 - 300


Som det fremgår af tabel 5.10 er der observeret en væsentlig variation i indholde af tungmetaller i biofilmen i afløbssystemet. Det høje niveau (max værdier: 3800 mgNi/kg og 1020 mgCr/kg) må forventes at være forårsaget af industribelastninger.

5.3.4 Sammenfatning og vurdering

Sammenfattende kan det konstateres, at information om indholdet af miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment fra afløbssystemer er særdeles begrænset, men trods dette kvalitativt værdifuldt. Især er den foreliggende viden om indholdet af organiske miljøfremmede stoffer meget sparsom.

Der er grund til at antage, at indholdet af både tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment i afløbssystemer fra fælleskloakerede oplande er sammenlignelig med – og i visse tilfælde højere end – det tilsvarende indhold i partiklerne fra spildevand og urbane overflader. Denne antagelse er begrundet i følgende:
De relativt få undersøgelser af indholdet af miljøfremmede stoffer i biofilm og sediment understøtter antagelsen.
Det organisk partikulære materiale, som forekommer i sediment og – i særlig grad – i biofilm er adsorbent for en lang række organiske og uorganiske miljøfremmede stoffer.
Det organiske materiale (COD) i biofilm og sediment giver typisk et væsentligt bidrag til overvandets stofindhold.
Biofilm og sediment belastes løbende med miljøfremmede stoffer fra spildevandet under tørvejr og med stof fra de urbane overflader under regn – herunder også de mindre hændelser, som ikke giver anledning til overløb.

Det må således skønnes, at både biofilm og sediment – sammenlignet med bidragene fra tørvejrsspildevandsstrømmen og byoverfladerne – er en væsentlig kilde til belastning af recipienter med miljøfremmede stoffer. Især biofilm og mobilt – og dermed nyligt sedimenteret – finkornet materiale må anses for at være en vigtig kilde.

Materialet, som eroderes i afløbssystemet og efterfølgende transporteres i vandfasen og aflastes til en recipient i forbindelse med en regnbegivenhed vil generelt være finkornet. Indholdet af både tungmetaller og organiske miljøfremmede stoffer i denne fraktion må generelt vurderes at være tilsvarende højere end det, der vil blive bestemt i en ikke-fraktioneret prøve.