Miljøprojekt, 911; Teknologiudviklingsprogrammet for jord- og grundvandsforurening – Strategier for kortlægning af diffus jordforurening i byområder - Delrapport 1

Strategier for kortlægning af diffus jordforurening i byområder

Sammenfatning og konklusioner

Nærværende rapport omhandler en beskrivelse af undersøgelsesstrategier for kortlægning af diffus jordforurening i byområder. Projektet er iværksat af Københavns Kommunes Miljøkontrollen under Miljøstyrelsens Teknologiprogram med det overordnede formål, at udarbejde metoder til optimering og forenkling af myndighedernes faglige arbejde ved kortlægning af diffus jordforurening på Vidensniveau 2.

Rapporten er baseret på dels en erfaringsopsamling i Fase I og dels resultaterne af den fysiske afprøvning af indledende strategier på testarealer i København og Ringsted i Fase II.

Da formålet med projektet er at forenkle kortlægningen af arealer med diffus jordforurening, skal undersøgelsesstrategierne dokumentere, at der er en høj grad af sikkerhed for, at “et areal som helhed er forurenet”, og at man kan interpolere mellem målepunkter og være sikker på, at jorden her også er forurenet. Dette kræver bevis for “et sammenhængende forureningsmønster og en sammenhængende arealanvendelsesmæssig historik”, samt for, at arealet er forurenet (dvs. at et flertal af målinger overskrider jordkvalitetskriteriet, JKK).

Forureningsmodeller

Mens de traditionelle forureningsundersøgelser er baseret på en forureningsmodel, hvor der sker spredning fra en punktkilde til det omkringliggende miljø, er diffus jordforurening ofte forårsaget af flere tilfældige (diffuse) spredte hændelser. Undersøgelsesstrategien for et diffust forurenet areal tager derfor udgangspunkt i den konceptuelle model for diffus jordforurening for det aktuelle geografiske areal, dvs. den måde (mekanismen), hvorpå jordforureningen er opstået. Det er vigtigt at afgrænse arealer med en sammenlignelig historik, idet det er her, man kan forvente en sammenhængende diffus jordforurening.

I Fase I, delrapport 1 om erfaringsopsamling, er der defineret fem typiske forureningsmodeller. Disse anvendes til at definere fem undersøgelsesstrategier, som beskrevet i nærværende rapport. De fem modeller er nedfaldsmodellen, liniemodellen, overflademodellen, bidragsmodellen og fyldjordsmodellen.

Udførte undersøgelser

Den fysiske afprøvning af strategierne har beskæftiget sig med tre af de fem forureningsmodeller; bidragsmodel, liniemodel og nedfaldsmodel, idet undersøgelsesstrategien for bidragsmodellen også kan anvendes ved de sidste to modeller, henholdsvis overflademodellen og fyldjordsmodellen.

I forbindelse med de fysiske undersøgelser er der, ud fra en række erfaringstal for bl.a. typiske forureningskomponenter, koncentrationsniveauer og fordelingsmønstre i jordlagene, foretaget en karakterisering af de forskellige typer af diffus jordforurening. En sådan karakterisering betyder, at undersøgelsesstrategierne kan målrettes og optimeres til kun at omfatte et mindre antal kontrolmålinger.

Endvidere er der foretaget en geostatistiske databehandling til vurdering af sandsynlighed for overskridelse af en vilkårlig koncentrationsgrænse, f.eks. et afskæringskriterium (ASK) eller en anden grænseværdi.

Undersøgelsesstrategi

Erfaringerne fra de fysiske undersøgelser og databehandlingen har ført frem til nedenstående systematiske trin for en undersøgelsesstrategi for kortlægning af diffust forurenede arealer:

Udarbejdelse af den historiske redegørelse, dvs. inddragelse af eksisterende viden om området samt erfaringer fra lignende sager.
Opstilling af en eller flere konceptuelle modeller for diffus jordforurening i det aktuelle område.
Geografisk afgrænsning af det areal, der skal undersøges, dvs. definere delområder hvor der forventes sammenligneligt forhold som kan beskrives ved den konceptuelle model.
Opstilling af hypoteser.
Valg af passende analyseparametre og måleteknikker.
Design af forsøgsplan.

Den historiske redegørelse og den konceptuelle model

Der er angivet tjeklister til hjælp ved udarbejdelse af den historiske redegørelse og ved vurdering af forureningsarten og spredningen til omgivelserne herunder udarbejdelse af en konceptuel model.

Areal afgrænsning
Det er vigtigt at afgrænse arealer med sammenlignelig historik, idet det er her, der kan forventes en sammenhængende diffus forurening.

Ved den udførte afprøvning af undersøgelsesstrategien har det vist sig, at undersøgelsesarealerne bør have en vis størrelse, f.eks. 0,2 – 1 km², hvis der skal anvendes geostatistisk databehandling.

Hypoteser
For at sikre, at undersøgelsen giver et tilstrækkeligt sikkert men samtidig målrettet grundlag for beslutning om kortlægning (dvs. at der ikke udføres unødvendigt arbejde) skal der defineres en række hypoteser om forureningsforhold, som enten kan bekræftes eller afvises.

I rapporten er der angivet eksempler på hypoteser, som kan anvendes ved de forskellige forureningsmodeller. De mest almindelige hypoteser ved kortlægning vil være at:

De indsamlede data stemmer overens med den konceptuelle model for det afgrænsede delområde
Jordkvalitetskriteriet er (ikke er) overskredet
Afskæringskriteriet er (ikke er) overskredet.

Analyseparametre og måleteknikker
Bly og benzo(a)pyren (BaP) er de væsentligste forureningskomponenter ved diffus jordforurening fra trafikken (liniemodellen) og i kulturlag i byområder (bidragsmodellen). Supplerende analyser for støtteparametre, eksempelvis andre tungmetaller (cadmium, kobber og zink) og sum af PAH vil sikre en bedre beskrivelse af forureningens fordeling og ensartethed over et areal. Ved diffus jordforurening fra emission fra en punktkilde (nedfaldsmodellen), fra udlægning af forurenet materiale (overflademodellen) eller fyldjord (fyldjordmodellen), kan der være andre forureningsparametre, som er bestemt af den aktuelle kilde.

Som målemetode for bly anbefales laboratoriemetoden ICP—AES eller AAS. Som målemetode for benzo(a)pyren anbefales laboratoriemetoden GC-MS-SIM.

Forsøgsplan
I rapporten skitseres forsøgsplaner for de fem forureningsmodeller med angivelse af antal prøvetagningspunkter, prøvetagningstæthed og -dybde. For en geostatistiske analyse anbefales der en tæthed på 200 punkter /km² eller mindst 40 prøvetagningspunkter. Ligeledes anbefales det, at undersøgelsesarealet er mindst 0,2- 1 km².

De fleste former for diffus jordforurening (nedfaldsmodellen, liniemodellen og overflademodellen) findes i jordoverfladen, og forureningen er i værste fald blandet ned til gravdybden (20 - 50 cm). Jordforureningen har vist sig at være størst i de øverste 0 - 30 cm jord, og aftager derefter i styrke. For kulturlag (bidragsmodellen) findes ofte jordforurening i de øverste jordlag, men forurening kan også forsætte til større dybder på ældre arealer. De aktuelle dybdemæssige fordelinger i fyldjord (fyldjordsmodellen) kan være meget forskellige.

Det anbefales derfor, at der udtages flest jordprøver fra jordlag under græstørv i 2-10 cm dybde, som antages at være repræsentative ved vurdering af risiko for hudkontakt samt et passende antal prøver i anvendelsesdybden ned til 1 m’s dybde eller intakt jord.

Det anbefales, at jordprøverne udtages i uberørt jord. Det er vigtigt at skelne mellem plantebede, hvor der graves og tilføjes nyt jord og spagnum, og uberørt jord, hvor der ikke graves, f.eks. græsarealer og ikke-dyrket jord.

Det anbefales, at jordprøverne udtages som enkeltprøver, idet der skal måles, hvorvidt prøver udtaget tæt på hinanden er mere ensartede end prøver udtaget i større afstand.

Udførelse og prøvetagning

Det anbefales dels, at der foretages en besigtigelse med henblik på at vurdere miljøforhold og adgangsforhold dels at prøvetagningen dokumenteres grundigt med billeder og observationer af prøvetagningsforhold. Disse oplysninger vurderes at være nødvendige i tilfælde af, at der måles afvigende værdier, og der herved opstår behov for en evaluering af prøvetagningspunktet.

Databehandling

Det anbefales, at følgende værdier for alle parametre i alle dybder beregnes og angives:

antal data
gennemsnit
minimum, median, maksimum
fraktiler (f.eks. 10, 25, 50 75 og 90%).

Overskridelse af henholdsvis JKK og ASK kan vises med en markering, således at man f.eks. direkte kan aflæse om 90% af dataene (0,9 fraktil) er under eller over JKK, eller om forureningsniveauet stiger eller falder i dybden.

Det anbefales, at diffus jordforurening som kan beskrives med en nedfaldsmodel, bidragsmodel, overflade model eller fyldjordsmodel behandles med geostatistik. Den geostatistiske analyse gør det muligt at estimere koncentrationerne over et område ved hjælp af kriging, samt usikkerheden af estimatet. Ligeledes kan sandsynligheden for, om jorden på et givet sted i området ligger over jordkvalitetskriteriet og under afskæringskriteriet beregnes.

I forbindelse med en geostatistiske analyse er det vigtigt at analysere om data er “korrelerede”, dvs. at prøver udtaget tæt på hinanden er mere ens end målinger på prøver, der er udtaget med større afstand. En forudsætning for analysen er, at data er normalfordelte eller lognormalfordelte eller at disse betingelser er tilnærmelsesvist opfyldt i delområder.

I rapporten redegøres for forskellige teknikker, herunder grafiske afbildninger, som er relevante ved vurdering af data i forbindelse med den geostatistiske analyse. Der er opstillet et flowdiagram, som belyser de forskellige trin, der kan opnås ved analysen. Ikke alle områder er egnet til en geostatistisk analyse.

Hvis der ikke findes spatiel korrelation, kan der på grundlag af en fordelingsfunktion for normalfordeling foretages en beregning, (med arealets gennemsnit og standardafvigelse), af sandsynligheden for, om koncentrationsniveauet for hele delområdet under ét er højere end JKK og mindre end ASK.

I få tilfælde vil det ikke være muligt at estimere forureningsniveauet for arealet, og det vil være nødvendigt at undersøge med et større detaljeringsniveau, eventuelt helt ned på ejendomsniveau.

For diffus jordforurening, som kan beskrives med liniemodellen, forventes det, at jordforurening aftager i styrke vinkelret til liniekilden. Jordforurening forventes ligeledes, at aftage i dybden af jordprofilen, og der anbefales en simpel grafisk præsentation af koncentration i forhold til afstand fra kilden.