Pesticider og vandværker. Udredningsprojekt om BAM-forurening
Sammenfatning og konklusioner
I de senere år er der rapporteret et stort antal forureninger af vandværksboringer med pesticider. Med dette udgangspunkt har Miljøstyrelsen iværksat det forelig-gende projekt om forurening af BAM (2,6-dichlorbenzamid) på vandværker, idet BAM er set som det mest problematiske pesticid (eller pesticid nedbrydningspro-dukt) for vandforsyningerne. Formålet med projektet er at vurdere, under hvilke geologiske forhold pesticidforureningen forekommer og hvilke typer boringer og boringskonstruktioner, der specielt er kritiske i forhold til forurening med pestici-der. Endvidere er formålet at få belyst og fremskrevet eventuelle problemer med allerede nedsivet BAM, så der kan gives et bud på, hvor længe problemet vil fore-komme, efter man er ophørt med brug af midlerne Prefix og Casoron. Herunder er forureningens vej fra kilde til grundvand via direkte nedsivning gennem forskellige jordlag eller via utætte boringer beskrevet.
Projektet har været opdelt i flere delaktiviteter, hvor den indsamlede viden og erfaringer har dannet baggrund for det efterfølgende arbejde:
 | Udvælgelse og undersøgelser på vandværker forurenet med BAM |
| Undersøgelse af boringskonstruktioner og deres betydning for forurening med BAM |
| Kortlægning af kilder til BAM-forurening |
| Undersøgelse af nedbrydning og sorption af dichobenil og BAM |
| Vurdering af transportveje og varighed af forurening baseret på modellering |
| Udarbejdelse af anbefalinger til håndtering og afhjælpning af BAM-forurening på vandværker |
Der er indhentet data og rapporter hos Amterne om vandværker forurenet med BAM for at få overblik over problemets omfang og få udpeget en række relevante lokaliteter til videre undersøgelser. Der er udvalgt 12 vandværker til detailundersøgelser, og de udvalgte vandværker repræsenterer forskellige geografiske og geologiske forhold, store og små vandværker samt vandværker beliggende i henholdsvis land- og byområder.
Gennem detailundersøgelserne er der indhentet viden om kilder til BAM-forurening samt nedsivning og spredning af BAM fra kilderne. Herudover er forskellige boringskonstruktioner undersøgt med henblik på at vurdere betydningen af utætte boringer for grundvandsforureningen.
Nedbrydning og sorption af dichlobenil og BAM er undersøgt ved laboratorieforsøg, idet data om BAM i litteraturen er meget begrænset. Forsøgene er udført for forskellige sedimenter med forskellige indhold af ler og organisk stof samt under varierende vandkemiske forhold.
Varigheden af BAM-forurening er vurderet ud fra modelsimuleringer af 6 forskellige geologiske hovedtyper, der bredt repræsenterer de forskellige grundvandsforhold i Danmark. Modelopsætningen er foretaget på baggrund af projektets undersøgelser af forureningskilder og koncentrationer, samt resultaterne fra nedbrydnings- og sorptionsforsøgene.
Kilder og udbredelse af BAM forurening
Det pesticid (eller pesticid nedbrydningsprodukt), som til dato har forurenet flest vandværksboringer i Danmark, er stoffet BAM. BAM stammer fra totalukrudtsmidlerne Prefix og Casoron, og er et nedbrydningsprodukt fra aktivstofferne dichlobenil og chlorthiamid i disse ukrudtsmidler. Midlerne har været brugt i perioden 1965 til 1997, men er nu forbudt.
Det årlige gennemsnitlige forbrug i Danmark af chlorthiamid og dichlobenil i perioden 1965-1997 har været 29.000 kg/år. Doseringen af dichlobenil har været mellem 4-30 kg aktivstof pr. ha.
Prefix og Casoron har været meget bredt anvendt af en lang række brugergrupper og på en række lokaliteter (ikke prioriterede):
| Gårdspladser til landbrugsbedrifter |
| Gartnerier (i drivhuse, på gårdspladser og udenomsarealer) |
| Plantager (under buske og træer på frugt- og granplantager, på gårdspladser) |
| Planteskoler (bede, gang- og stiarealer) |
| Koloni- og nyttehaver |
| Boligforeninger (parkeringsarealer, gang- og stiarealer, bede, legearealer) |
| Enfamilieshuse (indkørsler, bede, gang- og stiarealer) |
| Parker/grønne områder (gang- og stiarealer, bede, legearealer) |
| Kirkegårde (gang- og stiarealer) |
| Sportspladser/idrætsanlæg (løbebaner, tennisbaner, gang- og stiarealer) |
| Skoler/børneinstitutioner (gang- og stiarealer, legearealer) |
| Hospitaler/øvrige offentlige bygninger (gang- og stiarealer, parkeringspladser) |
| Veje (vejrabatter, fortove, stier) |
| Jernbane/stationspladser |
| Vandværksgrunde |
| Nærfelt omkring boringer i indvindingsopland |
Ukrudtsbehandling med Casoron og Prefix har forekommet i både bymæssige indvindingsoplande som i landområder. Antallet og tætheden af kilder er dog typisk væsentlig højere i bymæssige områder.
Ved undersøgelser af kilderne er der fundet koncentrationer af dichlobenil i jord på typisk under 100 m g/kg. Gennemsnitskoncentrationen i den øverste 1 meter ligger på ca. 55 m g/kg. Der findes indhold af dichlobenil på over halvdelen af de undersøgte lokaliteter, hvor der ikke altid har været viden om brug af dichlobenilholdige ukrudtsmidler. Det må formodes, at stoffet ikke har været anvendt siden 1997, hvorfor de påviste indhold repræsenterer restkoncentrationer af ikke nedbrudt dichlobenil. Der påvises desuden et mindre indhold af BAM i jorden, hvilket viser, at dichlobenil fortsat langsomt nedbrydes, og der således stadig kan sive BAM fra overfladen til grundvandsmagasinet. BAM påvises også i porevand i umættet zone (i koncentrationer op til 37 µg/l) og i sekundære magasiner, hvilket viser, at BAM fortsat er under nedsivning. Der er flere steder samtidig påvist indhold af 2,6-dichlorbenzoesyre i porevand udtaget fra umættet zone under kilderne, hvilket kan være en indikation af, at der sker en vis omsætning af BAM i umættet zone, idet 2,6-dichlorbenzoesyre i litteraturen er rapporteret som nedbrydningsprodukt fra BAM.
Beregninger af den påviste kildestyrke viser, at den resterende pulje af dichlobenil i de øvre jordlag fortsat vil kunne give anledning til påvirkning af grundvandsmagasinet under kilden i flere år fremover. Hovedparten af BAM-forureningen vurderes dog allerede nedsivet fra de øverste jordlag.
Ud over ved direkte nedsivning fra arealer behandlet med dichlobenil kan der være risiko for spredning af BAM-forurening via vandløb og overfladeafstrømmende vand fra befæstede arealer. Fra f.eks. regnvandsbassiner uden fast bund vurderes der at være øget risiko for nedsivning af BAM-forurenet vand til grundvands-magasinet.
Erfaringer fra udvalgte indvindingsoplande viser, at de mange kilder til BAM-forurening såvel i by- som i landområder har givet anledning til udbredte magasinforureninger. Udbredelsen af BAM-forureningen i grundvandsmagasinerne synes således at stamme fra mange års udvaskning af kilderne, hvor de enkelte BAM-forureningsfaner fra hver af kilderne i mange tilfælde nu forekommer sammenhængende forårsaget af stoffets høje mobilitet. Kompleksiteten i fordelingen af de mange kilder sammenholdt med spredningen af kilderne via afstrømmende regnvand og vandløb gør ofte identifikation af de primære transportveje for forureningen fra kilde til grundvand meget vanskelig.
BAM-forureningen har mange steder givet store problemer for vandforsyningerne i
Danmark. Således er der i gennemsnit fundet BAM over grænseværdien i 10% af de
analyserede vandværksboringer (Grundvandsovervågning 2000). Fundværdien varierer
imidlertid fra Amt til Amt fra 1% i Frederiksborg Amt til 15% i Sønderjyllands Amt.
Forskellen i BAM-fund antages at skyldes forskellig anvendelse af moderstofferne,
forskellig arealanvendelse samt forskellige hydrogeologiske forhold.
De hidtidige fund af BAM i grundvandet stammer hovedsagligt fra grundvand indtil 40 meters
dybde, men der er konstateret BAM i grundvandsmagasiner ned til 100 meters dybde.
Transport via utætte boringer
En forudsætning for boringsbetinget BAM-forurening er, at der som udgangspunkt har været benyttet ukrudtsmidler med dichlobenil tæt ved boringen.
Baseret på projektets undersøgelser og indsamlet viden fra andre undersøgelser fremgår det, at der potentielt er risiko for lækager som følge af boringskonstruktionerne på grund af boremetode, -udførelse, -udbygningsmetode og materialevalg. Der er således fundet tegn på defekt boringskonstruktion i ca. 84 % af 172 undersøgte boringer. I alle boringer udført før 1980 kan der potentielt være lækagerisici på grund af én eller flere konstruktionsmæssige fejl. Mange relativt nyetablerede boringer er imidlertid også fejlbehæftede.
Lækage langs forerør vil i de fleste tilfælde ikke være årsag til forurening af grundvandet over grænseværdien. På små vandværker, hvor indvindingen er lille og koncentreret til få timer dagligt, kan lækage langs forerør være et problem, hvis der findes høje koncentrationer i det sekundære grundvand. I indvindingsboringer med større indvinding og mere kontinuert oppumpning, vil bidraget fra indsivende BAM-forurenet vand via utætheder i boringen normalt ikke kunne skabe BAM-forureninger i problematiske koncentrationer.
Lækage langs sløjfede boringer kan udgøre et stort problem, idet der findes et stort antal tidligere indvindingsboringer, som er sløjfede og efterladt på kildepladser og vandværker. Lækager som følge af dårligt sløjfede boringer kan forårsage en væsentlig transport af BAM, specielt på grund af den ofte uheldige placering tæt på eksisterende indvindingsboringer.
Tilbageholdelse og nedbrydning af dichlobenil og BAM
Dichlobenil og BAMs nedbrydning samt binding til sedimenter er afgørende for hvilke koncentrationer, der findes i grundvandet samt varigheden af forureningen. Projektets resultater viser, at sorptionen af dichlobenil afhænger af indholdet af organisk stof og af indholdet af ler. Der er således målt en særdeles kraftig sorption af dichlobenil i reduceret moræneler med et højt lerindhold. Risikoen for transport af dichlobenil til grundvandszonen vurderes således at være minimal, såfremt der under en overfladenær kilde forefindes et dæklag af reduceret moræneler.
I muldlaget er der ligeledes målt en kraftig tilbageholdelse af dichlobenil på grund af et højt indhold af organisk stof, hvilket sandsynligvis hæmmer nedbrydningen af dichlobenil til BAM. Dichlobenil vil derfor findes i overfladenære sedimenter i mange år fremover. Nedbrydningen af dichlobenil til BAM foregår med størst hastighed i dybderne 0,25-0,75 m u.t., hvor der er målt halveringstider mellem 0,4-0,6 år. I sedimenter dybere end 0,75 m u.t. aftager nedbrydningsraten kraftigt med dybden, og i dybder større end 4 m u.t. er nedbrydningen af dichlobenil til BAM ubetydelig.
BAM sorberer væsentlig mindre end dichlobenil. Dog er der målt en signifikant sorption i de fleste sedimenter. Sorptionen afhænger ligesom for dichlobenil af indholdet af organisk stof og indholdet af ler. BAM er som ventet vanskeligt nedbrydelig, og af de undersøgte sedimenter fra umættet og mættet zone er det stort set kun i overjorden (0-0,75 m u.t.), at der forekommer en vis nedbrydning af BAM efter en forsøgsperiode på 436 døgn. Der er dog for én lokalitet målt en begrænset nedbrydning omkring grundvandsspejlet i en dybde på ca. 5 m, men der er ikke påvist nedbrydning af BAM i sedimenter udtaget under grundvandsspejlet. Forsøgene indikerer derfor, at transporthastigheden af BAM i grundvandsmagasiner primært vil være betinget af den begrænsede sorption.
Varighed af BAM forurening
Varigheden af BAM forurening afhænger af et samspil af flere faktorer:
| Kilden/kildernes beliggenhed |
| Kildestyrken |
| Geologiske forhold (dæklagsforhold og magasintyper) |
| Hydrologiske forhold (nedbør, overfladisk afstrømning, nedsivning, grundvandstrømning etc.) |
| Vandindvinding |
| Mulige lækager på grund af f.eks. utætte boringskonstruktioner |
| Jordens og magasinernes evne til at tilbageholde og nedbryde stofferne |
Til belysning af varigheden af BAM-forureningen er der opstillet og foretaget kørsler med en koblet dæklags- og grundvandsmodel baseret på FRAC3DVs4.0 og MODFLOW/MT3D, som inddrager ovennævnte faktorer af betydning for varigheden. Modelleringen er opbygget for en række typeeksempler med henblik at belyse problematikken for en række generelle danske hydrogeologiske forhold. I og med der er tale om typeeksempler, skal resultaterne fra modelkørslerne opfattes som generelle med omtrentlige intervaller for forventet varighed, omfang og koncentration af BAM i grundvandsmagasinerne.
Modelleringen viser nogle fremtidige BAM-forureningsforløb, der varierer meget afhængigt af bl.a. tykkelsen af lerdæklag samt af vandbalanceforholdene. De højeste BAM koncentrationer kan således forventes i grundvandsmagasiner uden eller med tynde dæklag af ler, hvor koncentrationerne tilsyneladende når sit maksimum omkring år 2000 og herefter aftager til indhold under 0,1 m g/l efter 20-50 år.
For tykkere lerlag vil de maksimale koncentrationer først forventes i grundvandsmagasinerne efter en længere årrække, og for områder med dæklag af f.eks. 30 meter lerlag af bundmoræne kan forureningen først forventes at bryde i gennem til grundvandsmagasinet efter ca. 50 år med en langsom fortsat stigning i koncentrationen ind det næste århundrede. Modelsimuleringerne peger dog i retning af lavere maksimumkoncentrationer i grundvand under dybe, tykke indlejrede lerlag uden sprækker.
I områder med dæklag af stærkt glacialt forstyrret ler eller områder med heterogene forhold f.eks. i form af ler med mange tynde sandlag er grundvandet specielt udsat. I sådanne områder indikerer modelleringen alt andet lige, at der er eller snart kan forventes BAM indhold i grundvandet i betydende koncentrationer med et efterfølgende langvarigt indhold af BAM.
Modelleringen viser endvidere, at der må forventes de højeste BAM indhold i grundvandet under byområder, mens indholdet af BAM i landbrugsområder er lavere. Lavere BAM indhold og større afstand mellem forureningskilderne i landbrugsområder betyder således alt andet lige lavere fundhyppigheder og kortere varighed end i byområder.
Det skal understreges, at størrelsen af de modellerede varigheder og BAM-indhold i grundvandsmagasinerne er meget følsom for om og i givet fald, hvilken hastighed en mulig nedbrydning af BAM vil ske med. Det har som tidligere nævnt ikke været muligt ved laboratorieundersøgelserne at påvise nedbrydning i forsøg, der repræsenterer grundvandsmagasiner. Hvis der trods dette sker en vis nedbrydning, må den i givet fald være meget langsom, da modelkørslerne uden "indbygget" nedbrydning i størrelsesorden passer med de faktiske observerede og fundne indhold af BAM. Imidlertid er der tale om lange varigheder, så selv om de modellerede resultater passer rimeligt med de i øjeblikket fundne indhold af BAM rundt omkring i Danmark, vil selv en meget langsom nedbrydning betyde væsentlige ændringer i de fremskrevne resultater. Selv en nedbrydning med en halveringstid på 10 år vil være meget betydelig for konklusionerne.
Konklusion
Resultaterne af projektet er konkluderet som følgende:
| Ukrudtsmidler med dichlobenil og chlorthiamid (Prefix og Casoron), som er moderstoffer til BAM, har været brugt af en lang række forskellige brugere og på arealer i såvel by som landområder. |
| BAM er det pesticid, der i vandværksboringer er fundet hyppigst og fundet i 24% af de undersøgte boringer og i 10% af tilfældene over grænseværdien. |
| Det er vist, at mange boringer til vandindvinding er i dårlig stand og dermed kan være årsag til en hurtig transport af forurening til grundvandsmagasinet. Der er fundet tegn på defekt boringskonstruktion i 84% af 172 undersøgte boringer. Imidlertid spiller utæthederne en underordnet rolle i forhold til den magasinforurening, der skyldes nedsivning af BAM gennem jordlagene. Ved små vandværker med lille indvinding kan indsivende BAM-forurenet vand via utætte boringer dog udgøre et problem. |
| Ca. 90 % af fundene af BAM i grundvandsboringer er gjort i dybden 0-40 meter. Ikke overraskende er der en tendens til, at det øverste yngste grundvand oftere er forurenet end det dybere ældre vand. |
| Trods det, at Prefix og Casoron har været forbudt siden 1997, ses der stadig en pulje af moderstoffet dichlobenil i overjorden, der fremover stadig vil give anledning til nedsivning af BAM. Hovedparten af den mængde BAM, der potentielt har kunne dannes, synes imidlertid allerede at være nedsivet fra overjorden. |
| Det er vist, at moderstoffet dichlobenil bindes stærkt til jorden, hvilket hindrer nedsivning af dichlobenil, men samtidig er bindingen også så stærk, at den hæmmer nedbrydningen til BAM. Der er ligeledes vist en mindre men signifikant binding af BAM til jorden, hvilket giver anledning til en vis forsinkelse af BAM-nedsivningen. |
| Der har ved forsøg ikke kunne påvises nedbrydning af BAM efter en forsøgsperiode på 436 døgn for sedimenter, der repræsenterer grundvandszonen. |
| I sedimenter, der repræsenterer overjord og i én prøve fra ca. 5 meters dybde, er der målt en begrænset nedbrydning med halveringstider på 3-16 år. |
| Modellering med udgangspunkt i geologiske typeeksempler, typiske forekomster af kilder til BAM samt den forventede tilbageholdelse og nedbrydning viser, at BAM forurening vil udgøre et udbredt og langvarigt forureningsproblem for vandforsyningerne såvel i by- som landområder. |
| Modelsimuleringerne peger i retning af, at de højeste aktuelle koncentrationer og den korteste varighhed af forureningen vil findes i grundvandsmagasiner uden eller med ringe tykkelse af ler dæklag. Den længste varighed vil forventes i områder, hvor BAM-foureningen sker gennem tykke lerlag. |
| Der findes muligheder for at reducere forureningsudbredelsen især ved brug af afværgepumpning i grundvandmagasinerne, der nogle steder vil kunne begrænse påvirkningen af vandværkerne. Endvidere bør defekte boringer renoveres. Endelig kan vandet, som den sidste mulighed renses med aktivt kul. |
Projektet har afdækket er række spørgsmål, der motiverer yderligere tiltag med henblik på at opfylde målet om, at der også fremover kan leveres drikkevand så vidt muligt uden BAM. Det anbefales således, at der iværksættes udrednings- og udviklingsarbejder med henblik på at skabe det nødvendige grundlag for en målrettet indsats, som f.eks:
| Videre studier af BAM’s skæbne i jord- og grundvandsmiljøet med bl.a. fokus på, om der sker selv en ganske lille nedbrydning af BAM i grundvandet samt om adsoprtionen af BAM sker irreversibelt, hvilket vil have stor betydning for varigheden af forureningen. Herudover er der behov for yderligere viden om transportvejenes betydning for varigheden. |
| Undersøgelser af massebalancen for BAM i vandets kredsløb. |
| Vurdering af konsekvensen af de mange utætte boringer for pesticidnedsivning samt vurdering af mulighederne og effekten af afværgepumpninger. |
| Detailundersøgelser af BAM’s toksikologiske egenskaber med henblik på accept af midlertidige overskridelser af grænseværdier etc. |
Endvidere er der behov for en integreret indsats fra amter og vandforsyninger, hvor der bør sættes fokus på:
| Analyse af hyppighed af fund niveauer og regional udbredelse |
| Overvågning af kilderne |
| Overvågning af grundvandsressourcen |
| Eventuel fjernelse eller reduktion af kilderne |
| Fjernelse eller reduktion af unødige transportveje for forureningen (f.eks. utætte boringer) |
Endelig er der meget, der tyder på, at mange vandværker før eller siden vil få problemer med BAM forurening, hvilket betyder at forsyningssikkerheden formindskes. Der er derfor behov for udarbejdelse af fremadrettede handlingsplaner, så vandværket er beredt på at håndtere en eventuel forurening, herunder etablering af samarbejder mellem vandværker.