Kilder til jordforurening med tjære, herunder benzo(a)pyren i Danmark
Sammenfatning og konklusioner
Nærværende udredningsprojekt beskæftiger sig med kilder til diffus jordforurening med tjæreforbindelser inklusiv benzo(a)pyren, herunder også om der forekommer kilder udover dem, der normalt betragtes som forureningskilder.
I de senere år er der registreret tjærestoffer i forbindelse med flere og flere undersøgelser af jordforureninger. Tjærestofferne er svært nedbrydelige, og en række af dem er mistænkt for at være kræftfremkaldende. Ved tjærestoffer forstås i denne sammenhæng gruppen af såkaldte PAH (Polycykliske Aromatiske Hydrocarboner).
Formålet med projektet er at redegøre for mulige kilder til PAH i jord, sammensætningen af PAH ved forskellige kilder og i jord, differentieret med hensyn til kilder, samt ændringer i sammensætningen af PAH i jord over tid (nedbrydning og omdannelse). Yderligere gives en vurdering af mulighederne for dannelse af PAH i jord ud fra andre forbindelser, og der identificeres andre mulige forureningsindikatorer i forbindelse med PAH- forurening af jord.
Projektet integrerer den indsamlede viden i et prøvetagnings- og analyseprogram, der kan benyttes i et fremtidigt moniteringsprogram til fastlæggelse af baggrundsbelastningen af jord indeholdende PAH i Danmark. Projektet er et litteraturstudium, hvor litteraturindsamlingen har været fokuseret på kilder til diffus forurening med PAH.
Indledningsvis er der givet en beskrivelse af PAH´ernes fysisk-kemiske egenskaber samt miljø- og sundhedsmæssige effekter. Der er beskrevet, hvorfor benzo(a)pyren har været tillagt særlig betydning i forskellige miljø- og sundhedsvurderinger, samt hvordan de danske jordkvalitetskriterier har udviklet sig gennem tiden. Udenlandske jordkvalitetskriterier er ligeledes refereret.
Nedbrydning af PAH i jord er kort beskrevet, idet nedbrydningsprocesserne vil påvirke koncentrationen og sammensætningen (profilen) af PAH-forurening i jord, fordi nogle stoffer nedbrydes lettere end andre. Nedbrydningen af lette PAH (få ringe) foregår hurtigere end af tungere PAH, og hurtigere under aerobe forhold end under anaerobe forhold. Det skal dog bemærkes, at der er meget stor forskel på nedbrydningskonstanter fundet under feltlignende forhold og i laboratorieforsøg, formodentlig på grund af forskelle i tilgængeligheden af PAH i jord under de forskellige forhold. Nedbrydningen af en del PAH foregår ved en co-metabolisk proces, som kræver tilstedeværelse af andre, mere nedbrydelige stoffer, mens andre stoffer (NSO-forbindelser) er påvist at hæmme nedbrydningen af enkelte PAH. Der er hverken fundet toksiske mellemprodukter, der ophobes eller dannes under nedbrydning, eller mellemprodukter, der kan medtages i en monitering, som indikation på, at nedbrydningen af PAH er i gang.
Ved vurderingen af kilder til PAH er anvendt følgende fire indgange:
 | PAH i produkter og processer |
| Kilder (diffuse eller punktformige) til jordforurening med PAH |
| Baggrundsniveau i jord uden entydige kilder |
| Naturlig dannelse af PAH |
Produkter og processer
PAH findes naturligt i fossile brændsler som stenkul og olie, og frigives under opvarmning. PAH dannes også som følge af ufuldstændig forbrænding af alle former for organisk materiale som stenkul, olie, træ og plantemateriale. Det vil sige, at fossile brændsler er kilder til PAH både i form af PAH-holdige produkter og ved ufuldstændig forbrænding. Endelig dannes PAH ved processer, hvor organisk materiale opvarmes, uden at det afbrændes fuldstændigt.
Blandt de væsentlige PAH-holdige produkter kan nævnes stenkulstjære, som både anvendes til processer som vejbygning, imprægnering af træ og tagpap, samt indgår i mange produkter såsom shampoo, hudpræparater, salver, farvestoffer, lægemidler, plastvarer, fliser, gulvbelægninger, røgfri brændsler, emaljer og skibsmaling. Fra disse produkter sker der en yderligere spredning via affald og spildevand, og videre til sediment og slam, og endeligt fra slam til landbrugsjord.
Andre PAH-holdige materialer som råolie, olieprodukter, trætjære og koks indeholder lavere koncentrationer af PAH, og vil dermed a priori udgøre mindre betydende kilder til jordforurening med PAH. Olieprodukter anvendes dog i så store mængder og til så forskellige formål, at de må betegnes som væsentlige kilder til PAH i jordmiljøet. Her kan nævnes, at benzin, dieselolie, fyringsolie, smøreolie og motorolie i de sidste hundrede år har været anvendt til transport, boligopvarmning og i industrien. Råolie anvendes desuden til fremstilling af bitumen, som i de senere år har erstattet tjære i vejbygning og produktion af tagpap.
Kilder til jordforurening med PAH
Kilder til PAH i miljøet kan være naturlige kilder som f.eks. skovbrande, men især menneskeskabte aktiviteter som olieraffinering, tjæredestillation, asfaltproduktion, affaldsforbrænding, den tidligere bygasproduktion, anvendelse og opbevaring af brændstof til f.eks. kraftværker, boligopvarmning og transportmidler, samt emissionerne fra transportmidler (biler, lastbiler, fly og tog) og opvarmning (kræftværker, boligopvarmning, industrien) bidrager til PAH-belastningen af omgivelserne. Disse kilder kan opdeles i to typer, hvor opdelingen efter kendte og diffuse kilder dog aldrig er helt entydig:
| Kendte kilder (punkt-, linie- og fladekilder); dvs. udledning, spild og deponering af PAH-holdige produkter og processer |
| Diffuse kilder; dvs. typisk industriafkast eller trafik, som medfører luftbåren forurening. |
På produktionssteder for PAH-holdige produkter findes ofte punktforureninger med relativt høje koncentrationer af PAH (hotspots), men PAH er også almindeligt forekommende i omgivelserne, idet PAH-holdige produkter gennem tiden er blevet anvendt til mange forskellige formål.
Blandt kilderne til PAH i jord er affaldsdeponering, brugen af kreosot til træbeskyttelse, afstrømning fra veje, støv fra bildækslid, oliespild, industrispildevand, såvel som brugen af kompost og spildevandsslam i landbruget. Koksovne, gasværker, olieraffinaderier, træimprægnering, husholdningsaffald med indhold af tagpap og koksslagger, samt PAH-holdigt industriaffald udgør desuden kilder til jordforurening med PAH.
Haver, især i byområder, er ofte forurenet med PAH, idet der er tilført kompost og haveaffald (hvor PAH-indhold skyldes atmosfærisk deposition på plantedele), samt aske og slagger (fra boligopvarmning), murbrokker, tagpap, samt udført afbrænding af plantedele. Aske fra forbrænding af kul er også en mulig kilde til PAH i havejord. PAH fra atmosfæren afsættes ved tør og våd deposition direkte på jorden.
PAH-forurening af atmosfæren sker primært i forbindelse med ufuldstændig forbrænding af organisk materiale som træ eller fossilt brændsel (olieprodukter og kul), og udgør en væsentlig diffus kilde til jordforurening, med belastning af jordmiljøet både lokalt i nærheden af kilden (veje, jernbaner, industriafkast, forbrændingsanlæg) og også på afstand af kilden til følge.
Det må konkluderes, at PAH findes overalt, men især i områder berørt af menneskelige aktiviteter.
Baggrundsniveauer
Ved gennemgangen af litteraturen er der for en række situationer og lande samlet typiske koncentrationsniveauer for PAH i jord uden punktkilder. Det er konkluderet, at baggrundsniveauet for dansk jord uden belastning fra punktkilder eller trafik skønnes at være mindre end 0,05-0,1 mg total PAH/kg, baseret på målinger fra landområder samt arealer uden længerevarende belastning fra trafik. Derimod er det tydeligt, at jorden i byerne og tættere på trafikerede områder har et øget "baggrundsniveau".
Naturlig dannelse af PAH
Der er konstateret biologisk dannelse af enkelte PAH-forbindelser, bl.a. perylen, under anaerobe forhold. Der er herudover ikke i litteraturen fundet rapporter om nydannelse af PAH ved naturlig omsætning af plantemateriale. Herudover findes lave koncentrationer af PAH i forbindelse med skovbrande. Ved analyse af jord med højt organisk indhold ses ofte en naturlig baggrund af kulbrinter, som kan fejlfortolkes som PAH, med mindre der udføres en GC-MS-analyse for at bekræfte identifikationen af de pågældende stoffer.
PAH-profiler og kilder
PAH-sammensætningen i en række kilder som olieprodukter, tjære, udstødning fra biler og forbrænding af træ varierer betydeligt. På grund af stoffernes fysisk-kemiske egenskaber og nedbrydelighed medfører processer under transport og fordeling af PAH fra kilderne (nedbrydning, fordampning og udvaskning), at profilerne udjævnes og bliver relativt ensartede, når PAH-forureningen er endt som en diffus jordforurening. Det kan konkluderes, at der ikke er fremkommet materiale, der er tilstrækkeligt overbevisende til at begrunde anvendelse af simple PAH-profiler til karakterisering af kilder til diffus jordforurening med PAH.
Som indikatorer for oprindelse foreslås benyttet udvalgte, typiske komponenter som methylerede, især 2- og 3-ringede PAH, der primært stammer fra olieprodukter. Da disse forbindelser er udsat for en relativt hurtig nedbrydning, fordampning og udvaskning, kan billedet ændre sig ved ældre jordforureninger. Der er desuden udpeget mere stabile methylerede PAH (methylerede 3- og 4-ringede PAH samt methylerede thiophener), som forventeligt også kan anvendes til kildeidentifikation ved forvitrede jordforureninger. Forbindelserne perylen og reten kan anvendes som indikatorer for henholdsvis biologisk dannelse og afbrænding af nåletræ. Endelig er opsummeret nogle indikatorforhold, der forventeligt kan benyttes til kildeidentifikation.
Prøvetagnings- og analyseprogram
Der er opstillet forslag til et prøvetagnings- og analyseprogram, som kan benyttes i miljøadministrationen, og som muliggør etablering af troværdige baggrundsniveauer for PAH i jord.
Sammenfattende vurdering
Afslutningsvis vurderes det, at der, i forhold til belastningen over tiden for de identificerede PAH-kilder, er fundet overensstemmelse mellem de fundne PAH-niveauer i jord i byer og i jord langs veje. Et eventuelt PAH-indhold i jorden vurderes alene at være forårsaget enten af tilførsel af PAH-holdige produkter (affald, slagger m.v.) eller af atmosfærisk nedfald direkte til jordoverfladen eller via afsætning på planter efterfulgte af plantedød og formuldning i topjord.