Vurdering af udvaskning fra havnesedimenter under forskellige redox-forhold

3 Udførelse af forsøg og håndtering af prøver

3.1 Porevandsudtagning under anaerobe forhold
3.2 Batch-tests
3.2.1 Batch-test for metaller
3.2.2 Batch-test for PAH og TBT
3.3 Iltning af prøver
3.4 Porevandsudtagning fra iltede prøver
3.5 Iltforbrug

Formålet med forsøgene er at opnå sammenhørende værdier af koncentrationen i den faste fase og i porevandet for henholdsvis reducerede forhold, som man vil finde det naturligt i havnesedimenterne og ved deponering under vand, og under oxiderede forhold, der teoretisk kan opnås, hvis sedimenterne deponeres, hvor ilt er tilgængeligt. Til sammenligning med resultaterne fra disse situationer er gennemført en batch-test for sedimenterne, svarende til hvad der foreskrives i deponeringsbekendtgørelsen (Bekendtgørelse nr. 650 af 29. juni 2001) for vurdering af udvaskning fra affald.

3.1 Porevandsudtagning under anaerobe forhold

Efter overførslen af prøverne fra kajak-rør til prøveglas er prøveglassene for hver lokalitet opdelt i to serier for at opnå en dobbeltbestemmelse for det anaerobe forsøg. Porevandet er filtreret fra ved vakuumfiltrering, opsamlet i kolber og efterfølgende overført til prøveflasker. Filtreringen foregik gennem porcelænstragt foret med et 0,35 µm metalfilter. Mellem hver delprøve er metalfilteret vasket, kolbe og tragt og slanger skyllet. Ved overgang til prøver fra ny havn er metalfilteret skiftet. Arbejdet med disse prøver er udført i anaerobt telt for at undgå iltning af prøverne under filtreringen. Der er kun udført enkeltbestemmelse af porevandsindholdet fra Københavns Havn, da det ikke var muligt at frafiltrere tilstrækkeligt porevand til en dobbeltbestemmelse.

Prøverne til totalanalyse er for sedimenterne fra Gilleleje og København først udtaget efter, at filtreringen var foretaget. Den forskel, der indtræder ved denne fremgangsmåde, er dog ubetydelig, idet den mindste Kd-værdi, der estimeres for de anaerobe analyser for disse to havne, er på 89 l/kg (for As fra Københavns Havn), hvilket modsvarer en forskel på totalanalysen på ca. 1 %, hvis der regnes med et tørstofindhold på 50 %. For de øvrige prøver er forskellen betydeligt mindre.

Efter udførelse af denne test er det afvandede prøvemateriale udlagt i fire separate bunker og manuelt homogeniseret.

3.2 Batch-tests

Prøvematerialet til batch-testene er udtaget fra den samlede prøvemængde for hver af de fire prøver et par dage efter udlægningen af sedimentet. Prøverne er udtaget som et stort antal delprøver tilfældige steder i bunkerne og opbevaret i glas ved 4°C, indtil de er anvendt i udvaskningstests eller analyseret. Prøverne til totalanalyse er udtaget som delprøver af de mængder, der er udtaget fra det samlede prøvemateriale til batch-testene.

3.2.1 Batch-test for metaller

Batch-testen for metaller er udført i henhold til standardmetoden CEN/TC 292/WG 2 EN 12457, part 3, 1. del, ved L/S = 2 l/kg, jf. deponeringsbekendtgørelsen. Testen er gennemført uden nedknusning af prøven, da kornstørrelsen er mindre end 4 mm.

3.2.2 Batch-test for PAH og TBT

Der findes ingen standard til undersøgelse af udvaskningen af organiske stoffer fra jord eller affald. Batch-testen for PAH og TBT er udført i henhold til metode beskrevet i Holm et al. (2001) med nogle ændringer. På grund af de relativt høje krav til prøvemængde for overholdelse af detektionsgrænser og på grund af det relativt høje initielle vandindhold i prøverne er batch-testene for PAH og TBT udført ved L/S = 10 l/kg.

3.3 Iltning af prøver

Efter udtagningen af prøver til batch-testene er det resterende materiale, efter en periode på ca. to uger, igen tilført vand indtil et vandindhold svarende til det, prøverne havde før udførelsen af den anaerobe test. Denne afmålte tilførsel af vand er udført for direkte at kunne sammenligne resultaterne fra de anaerobe og aerobe porevandsfiltreringer. Det tilførte vand var ’miliQ-vand’, dvs. demineraliseret vand filtreret gennem 0,45 µm filter. Efter tilførselen af vand er der rørt regelmæssigt i sedimentet for at fremme opblandingen og ilttilførselen. Ved monitering af redox-niveauet for prøverne kunne det konstateres, at hverken manuel eller senere automatisk omrøring af sedimentet var tilstrækkeligt til, inden for en overskuelig tidsperiode, at tilføre ilt nok til væsentligt at ændre på redox-forholdene. Der blev derfor iværksat en gennembobling af prøverne med ren ilt (og senere atmosfærisk luft). Hver af de fire prøver blev gennemboblet med ca. 2.500 l ren ilt, hvilket svarer til ca. 500-700 mg ilt per g tørstof.

Redox-målingerne for de forskellige stadier i forløbet er vist i Tabel 3.1. Som det kan ses, opnås ved iltindblæsningen et næsten stabilt redox-niveau målt over to dage. Grunden til at niveauerne falder lidt frem til udtagningen af prøverne til den aerobe test er, at iltgennemblæsningen blev afløst af gennemblæsning af atmosfærisk luft. På trods af de stabilt (høje) redox-tal ved iltningen viste målinger i sedimentet ved frafiltreringen af vandet, at iltindholdet var lig nul i alle prøver. Prøverne opbruger altså stadig den tilførte ilt, men har dog opnået et redox-niveau, hvor de mest reducerede elementer er blevet oxiderede. Endvidere ses af tabel 3.1, at det frafiltrerede vand ved den anaerobe test var stærkt reduceret, mens eluaterne fra batch-testene ikke viser tegn på at være reducerede.

Tabel 3.1
Redoxmålinger under analyseforløb

 

Redox-tal (mV)

Behandling/
tidspkt

Gille-
leje
A

Gille-
leje
B

Køben-
havn
A

Køben-
havn
B

Kalve-
have
A

Kalve-
have
B

Ved udtagning(a)

-320

-394

-290

Anaerobt porevand

-235

-135

-207

-245

-265

Batch-test metal

234

262

266

267

Batch-test org.

230

250

230

210

Iltning

 

Manuel/dag 0 (og før)

-35

31

117

45

Automatisk (dag 1-2)

-35

43

129

25

Med iltindblæs (dag 3)

177

173

194

135

Med atmosfærisk luft/v. udtagning. (dag 4-5)

146

163

173

115

(a) Målt i sediment

3.4 Porevandsudtagning fra iltede prøver

Porevandsudtagningen fra de iltede prøver er i princippet foretaget på samme måde som for de anaerobe prøver, blot ikke i et anaerobt telt, og følgelig er det muligt at benytte en større tragt til vakuumfiltreringen. Der er benyttet et 0,35 µm metalfilter ved filtreringen. Filteret og tragten er vasket i phosphatfri sæbe, syreskyllet og renskyllet grundigt med miliQ-vand (demineraliseret vand filtreret gennem 0,45 µm filter) mellem hver prøve. Prøven løb direkte fra tragten gennem teflonslange til prøveflasken.

3.5 Iltforbrug

For at undersøge udviklingen i iltningsgraden (og dermed redox-tilstanden) for et sediment, der deponeres i et miljø, hvor ilt er tilgængeligt, er gennemført en respirationstest. Prøverne til respirationstesten er udtaget samtidig med prøverne til batch-test, altså efter prøverne var udlagt til tørring. Testen er gennemført med én prøve fra hver havn samt en ekstra prøve fra Kalvehave Havn, hvor den biologiske nedbrydning er neutraliseret ved tilsætning af det bakterievæksthæmmende stof azid (NaN3), således at den kemiske iltomsætning kan vurderes.