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

MTBE's spredning i grundvand

10 Diskussion

10.1 Hydrogeologi

MTBE-forureningen på lokaliteten er konstateret spredt til stor dybde (13 m under grundvandsspejlet) umiddelbart nedstrøms for kilden, hvorefter forureningsspredningen fortsætter over hele dybden af det sekundære magasin. Spredningen kan maksimalt være foregået over 16 år, dvs. den periode, hvor MTBE er blevet anvendt i Danmark.

Hvad er årsagen til den store vertikale forureningsspredning, der observeres så nær ved kilden? Topografien tyder på, at lokaliteten er beliggende på et regionalt toppunkt, hvilket rejser spørgsmålet om lokaliteten befinder sig i nærheden af et vandskel og den horisontale strømning derfor er begrænset og en større vertikal strømning muliggøres. Pejlingerne indikerer, at vandspejlet på forpladsen (den sydlige del af lokaliteten) er fladt, mens der på den midterste og den nordøstlige del af lokaliteten i samtlige pejlerunder er målt en gradient på 0,75-2 ‰ i nordøstlig retning, hvilket peger på, at der på denne del af lokaliteten foregår en horisontal strømning. Vandstandsvariationerne indikerer endvidere, at vandgennemstrømningen i kildeområdet (og dermed den horisontale forureningsspredning herfra) er særdeles nedbørsfølsom og at den horisontale strømningshastighed i nordøstlig retning fra kildeområdet således varierer over året.

Der er i kapitel 9 opstillet en geologisk, konceptuel model for lokaliteten på basis af observeret geologi, målte hydrauliske ledningsevner, ydelsen ved vandprøvetagning, trykniveauer samt regionale geologiske data. Modellen peger dels på, at den hydrauliske ledningsevne er højere i bunden af det sekundære magasin, hvilket kan øge strømningen i denne del af magasinet, dels at der mellem det sekundære og det primære magasin er en nedadrettet trykgradient på ca. 1,2 m/m, der kan foranledige en vertikal strømning af en størrelsesorden, der kan give anledning til den observerede forureningsspredning.

Denne hydrogeologiske situation er belyst vha. modelsimuleringer med GMS og MT3D ved DTU /11/, som resumeret i bilag 11. Den her opsatte model understøtter, at den vertikale trykgradient og forskellen i hydraulisk ledningsevne mellem de 3 geologiske enheder (sekundært magasin, moræneler hhv. primært magasin) bevirker en væsentlig vertikal strømning og dermed stofspredning.

10.2 Forureningsspredning

Ud fra resultaterne fra fase 1 og den indledende vurdering af de hydrogeologiske forhold, forventedes det at finde forureningen overvejende i toppen af det sekundære magasin.

Undersøgelserne i fase 2 viste i stedet, at både MTBE- og BTEX-forureningen var spredt over den fulde dybde af det sekundære magasin. Som ovenfor beskrevet, kan spredning over dybden forklares ud fra den opstillede konceptuelle geologiske model. Det præcise spredningsmønster i og fra kildeområdet (horisontalt vs. vertikalt) er ikke fuldt kortlagt, hvilket vanskeliggør opstillingen af en massebalance for forureningskomponenterne og en præcis vurdering af, hvilke processer forureningskomponenterne undergår (nedbrydning, fortynding, sorption mv.).

Koncentrationen i kildeområdet falder fra hhv. 12.000 til 2.800 til ca. 10 µg MTBE/l over 6 meters dybde (fra 14 til 20 m u.t.) i de tre prøvetagne niveauer. Den vertikale koncentrationsgradient understreger relevansen af at udtage vandprøver fra korte filtre i flere, specifikke niveauer.

JAGG-beregningen, udført i fase 1 ses ikke at stemme overens med den observerede faneudbredelse. Dette skyldes, at forudsætningerne for JAGG-beregningen ikke er opfyldt, idet der ikke er tale om en hovedsageligt horisontalt udbredt fane. Der er derimod en stor vertikal komponent i forhold til den horisontale strømningskomponent. Endvidere har det sekundære magasin formentlig en begrænset horisontal udstrækning.

10.3 Nedbrydning

Der er observeret et markant koncentrationsfald over en kort, nedstrøms afstand fra kilden af både MTBE og BTEX. Endvidere er der konstateret indhold af nedbrydningsprodukter af MTBE i et stort antal vandprøver. Der er konstateret indhold af alle 4 analyserede nedbrydningsprodukter i koncentrationer på op til 1000 µg TBA/l, 66 µg TBF/l, 660 µg acetone/l og 9,6 µg isopropanol/l. De højeste koncentrationer er konstateret i kildeområdet.

Resultaterne viser, at MTBE nedbrydes. De observerede nedbrydningsprodukter udgør 1-10 % af MTBE-koncentrationen (stedvist op til 50-80 %), men hvorvidt det er udtryk for 1-10 % nedbrydning af MTBE vides ikke.

MTBE er således i en vis udstrækning nedbrydelig under jern- og sulfatreducerende forhold. Vi kan ikke pga. den særlige hydrogeologiske situation sige noget om hvilke rater, MTBE nedbrydes under, og hvorvidt den observerede nedbrydning er typisk for danske forhold.

Endvidere er det ikke kortlagt, hvorvidt nedbrydning er ansvarlig for hele forureningsfjernelsen eller om andre processer medvirker og i givet fald hvilke.

Afklaringen af dette spørgsmål vanskeliggøres dels af kompleksiteten i strømningsforholdene i og omkring kildeområdet, dels af, at der ikke kan opstilles en komplet massebalance for MTBE og dets nedbrydningsprodukter, idet der ikke er massebevarelse pga. MTBEs fuldstændige mineralisering til kuldioxid.

Det er således nødvendigt at belyse forureningens transportvej, dvs. hhv. den horisontale og den vertikale strømningskomponent i og omkring kildeområdet mhp. at kvantificere nedbrydningen på den aktuelle lokalitet.

På baggrund af nærværende undersøgelse vides det derfor ikke, hvor stor en del af det observerede markante koncentrationsfald, der skyldes nedbrydning, hvilke alternative processer kan være årsag til koncentrationsnedgangen eller hvilke nedbrydningsmekanismer, der er styrende.

10.4 Rateberegning og tracerforsøg

På baggrund af resultaterne fra fase 1 og 2 i projektet MTBEs spredning i grundvand adskiller den observerede forureningsmæssige situation sig fra den situation, der blev forudsat i oplægget /1/. Den oprindeligt antagede fanekonfiguration holder således ikke, hvilket vil sige, at forudsætningerne for den oprindelige fase 3 ikke er opfyldt.

Spørgsmålet er så, om fase 3 kan gennemføres i tilpasset form?

Et tracerforsøg vanskeliggøres af, at der som nævnt optræder en betydende strømningskomponent i såvel horisontal som vertikal retning. Udføres et tracerforsøg til belysning af den horisontale strømning alene, vil dette med den estimerede strømningshastighed og den planlagte moniteringsperiode på 90 dage jf. /11/ og bilag 11 kræve: Tæt placering af transekter (1 m hhv. 2 m), kort transversal afstand mellem boringer (35 cm) samt kort vertikal afstand mellem filtre (20 cm).

Der vil på baggrund af tracerforsøget alene kunne udregnes rater helt nær kilden.

Projektets overordnede formål var dels, at beskrive spredningen af MTBE i en fane, der var repræsentativ for danske forhold, dels på baggrund heraf at udlede/beregne generelle nedbrydningsrater under typiske danske forhold, som dermed kunne anvendes på andre lokaliteter. Raternes almene anvendelighed forudsætter, at de er beregnet under typiske danske forhold, dvs. i en primært horisontalt udbredt forureningsfane, der højst strækker sig et par meter under grundvandsspejlet.

Det er pga. de lokale hydrogeologiske forhold på den aktuelle lokalitet ikke muligt at producere repræsentative rater, hvorfor det er besluttet at udelade fase 3 af projektet.

10.5 Strategier og metoder

På baggrund af litteraturstudiet, bilag 1, er det oprindeligt opsatte analyseprogram (med BTEX, MTBE, TBA, TBF, isopropanol og acetone) vurderet at være fyldestgørende til en fuldstændig karakterisering af MTBE-nedbrydning og -spredning.

I projektets fase 1 blev der anvendt tre forskellige metoder til bestemmelse af den hydrauliske ledningsevne; slugtests, pumpetest og estimering ud fra kornkurver. Trods den væsentlige skalaforskel metoderne imellem, er der fundet rimelig overensstemmelse mellem de anvendte metoder. Dette betyder, at man på et økonomisk realistisk niveau kan vurdere den rumlige variabilitet i den hydrauliske ledningsevne og dermed i grundvandsstrømningen og forureningsspredningen.

Resultaterne fra fase 1 viste, at der i det sekundære grundvandsmagasin var en variation i den hydrauliske ledningsevne over dybden. I fase 2 er denne variation beskrevet vha. ledningsevnelogs (ellogs) og niveauspecifik vandprøvetagning. Denne kombination har vist sig som et værdifuldt redskab til at identificere strømningshorisonter og geologisk variabilitet med en detaljeret vertikal opløselighed og dermed øge forståelsen for forureningsspredningen.

Ydelsen ved den niveauspecifikke vandprøvetagning korrelerer fint med de øvrige geologiske informationer samt med data fra ellogs. Desuden er ellogs velegnet som redskab til at målrette vandprøvetagningen mod de velydende niveauer.

Samtlige vandprøver er analyseret på felt-GC for MTBE og BTEX. På baggrund af resultaterne heraf er et antal vandprøver udvalgt til laboratorieanalyse (Purge & Trap) for MTBE, BTEX og MTBEs nedbrydningsprodukter. Der er fundet en god korrelation mellem MTBE-koncentrationen ved de to analysemetoder, hvilket muliggør en tidsmæssigt og økonomisk fordelagtig kombination af metoderne i praksis.

10.6 Overordnet erfaring fra projektet

Den konceptuelle model, som var udgangspunktet for nærværende projekt, baserede sig på en 2-dimensional tankegang, hvor afsættet var en fanedannelse i toppen af grundvandsmagasinet. Modellen tog dermed ikke højde for en eventuel vertikal spredning. Undersøgelsesstrategien blev udarbejdet på grundlag af modellen og de udførte boringer i fase 1 (filtersat i toppen af magasinet) afslørede derfor ikke, at forureningen var spredt i dybden. Den fleksible strategi i fase 2 gav derimod mulighed for at justere undersøgelserne løbende, således at fase 2 hurtigt blev rettet ind efter det observerede 3-dimensionale spredningsmønster.

Det vides ikke, hvor særegen den undersøgte lokalitet er i hydrogeologisk henseende; på hvor mange lokaliteter er der en vertikal strømningskomponent af væsentlig betydning for forureningsspredningen? Det er muligvis ganske få tilfælde.

En måde at undersøge betydningen af den vertikale strømningskomponent er at sikre sig følgende:

	Den konceptuelle model, der opstilles indledningsvist, bør omfatte samtlige magasiner.
	Trykniveauerne i de respektive magasiner bør fastlægges, alternativt estimeres.
	Der bør udføres overslagsberegninger over den potentielle vandudveksling mellem magasinerne.
	Der bør udføres følsomhedsberegninger på de usikkerheder, der er indbygget i den opstillede model, såsom fastlæggelse /præcision af trykniveauer, mægtighed og hydraulisk ledningsevne af magasinadskillelsen mv., hvorefter relevante usikkerheder kan søges reduceret eller helt elimineret.

En del af de undersøgelser, der udføres p.t. på danske lokaliteter tager afsæt i en 2-dimensional tænkemåde med en simpel fane i toppen af grundvandsmagasinet, typisk med vandprøvetagning i ét niveau. Dette kan som udgangspunkt være en utilstrækkelig konceptuel model, hvilket allerede er erfaret i forbindelse med forureninger med f.eks. chlorerede opløsningsmidler. Forureningssituationen på denne lokalitet illustrerer, at en forkert eller utilstrækkelig filtersætning giver et misvisende billede af forureningsudbredelsen og en fejlagtig afgrænsning (vertikalt og evt. også horisontalt).

Projektresultaterne har understreget det væsentlige i, på baggrund af foreliggende skrivebordsdata at opstille en fyldestgørende konceptuel model, som skal fungere som udgangspunkt for undersøgelserne/-strategien. Desuden bør et vigtigt led i undersøgelserne være at verificere den opstillede konceptuelle model og forudsætningerne herfor.

På basis af erfaringerne fra nærværende lokalitet, anbefales det at tænke en rumlig forureningssituation ind i overvejelserne ved udarbejdelsen af undersøgelsesstrategien. Ikke dermed ment at alle forureningsundersøgelser skal udføres både med en horisontal og en vertikal opløsning, men at alle forudsætningerne i den tilgrundliggende konceptuelle model bør checkes - i dette tilfælde kunne der med fordel i fase 1 være filtersat og udtaget vandprøver i flere dybder i kildeområdet i en enkelt af de udførte boringer.

I tilfælde/situationer med MTBE-holdig olie/benzin-forurening bør paradigmaet for hvordan oliekomponenter spreder sig muligvis revurderes, fordi der er indikationer på en større horisontal og vertikal spredning af MTBE i forhold til BTEX.

Den erfaring, der i de senere år er oparbejdet mht. undersøgelser over dybden og niveauspecifik vandprøvetagning fra undersøgelser med chlorerede opløsningsmidler kan/bør der drages nytte af også i LNAPL-sager, da hydrogeologien (og i disse tilfælde ikke stoftypen) kan give anledning til et vertikalt spredningsmønster.

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