Miljøprojekt, 1000 – BAM's skæbne i grundvand – 10 Diskussion og perspektivering

BAM's skæbne i grundvand

10 Diskussion og perspektivering

I og efter dichlobenil's anvendelsesperiode (1967-1997) vil processerne fordampning, overfladeafstrømning, sorption og nedbrydning af dichlobenil og/eller BAM bidrage til at fjerne den stofmængde, der er udbragt på overfladen.

Et litteraturstudie om fordampning af dichlobenil udført i dette projekt peger imidlertid i retning af, at fordampningen af dichlobenil ikke har været en betydende fjernelsesproces under danske forhold, idet en kombination af sorption til jord og produktformuleringen i form af granulat synes at reducere fordampningen. Endvidere er dichlobenil kun fundet i begrænset omfang i nedbør, hvilket understøtter konklusionen om, at fordampningen af dichlobenil er stærkt begrænset og uden betydning som fjernelsesmekanisme for danske forhold. Fordampning er derfor ikke inddraget i nærværende modelbaserede massebalance.

Dichlobenil omdannes relativt hurtigt til BAM, samtidig med at stoffet sorberer kraftigt, og dichlobenil vurderes derfor ikke i sig selv at udgøre en udbredt trussel for grundvandet (Miljøstyrelsen, 2002). Den videre transport af den udbragte mængde dichlobenil vil derfor være styret af sorptionen af BAM. I sandede sedimenter og oxiderede morænelerssedimenter er sorptionen af BAM generelt begrænset, hvorfor mobiliteten af BAM vil være stor (Clausen et al., 2002). Imidlertid peger resultaterne fra dette projekt og fra det tidligere projekt (Clausen et al., 2002) i retning af, at der kan forventes en betydende sorption af BAM i reducerede morænelerer (gennemsnitlig retardationsfaktor R=7,5). Desorptionsforsøg udført i forbindelse med dette projekt viser endvidere, at BAM sidder relativt stærkt bundet til reducerede morænelerssedimenter, idet mindst 40% af den sorberede mængde BAM ikke umiddelbart desorberes (frigives) igen. Om den påviste irreversible sorption udført ved laboratorieforsøg over en kort periode kan overføres til naturlige miljøer over en lang årrække er uvis; dog viser resultaterne tydeligt, at desorptionen af BAM foregår meget langsomt. Idet kompleksiteten i sorptionsprocessen ikke indtil videre kan modelleres (i typiske relevante strømningsmodeller), må det forventes, at den modellerede transport af BAM fra reducerede morænelersdæklag til underliggende grundvandsmagasiner - uden hensyntagen til irreversibel sorption af BAM - er for høj med for høje BAM-koncentrationer i grundvandet til følge. Den modellerede transport af BAM er derfor - hvad angår sorption - en ”worst case” betragtning.

I det tidligere projekt ”Pesticider og Vandværker” (Miljøstyrelsen, 2002) er der ikke detekteret en signifikant nedbrydning af BAM i uforurenede grundvandsedimenter. For at undersøge om der forekommer en mikrobiel adaptation til BAM i grundvandsmagasiner, som kan fremme nedbrydningen af BAM under mættede forhold, er der i dette projekt udført forsøg med tre forurenede, aerobe grundvandssedimenter, uden at der dog er detekteret en signifikant nedbrydning. Der er således til dato endnu ingen påvisninger af BAM-nedbrydning i grundvandsmagasiner, og i varighedsmodelleringer bør den tidligere anvendte forudsætning (Jørgensen og Kistrup, 2002), om at BAM ikke nedbrydes i grundvandsmagasiner, derfor ikke ændres.

Idet der ikke er detekteret nedbrydning af BAM i grundvandsedimenter har fokus i dette projekt været på at bestemme nedbrydningsrater af BAM i umættet zone. Forsøgene viser en relativt hurtig nedbrydning af BAM i den øverste meter under terræn, men herunder er nedbrydningen minimal. Forsøgene viser endvidere, at nedbrydningen foregår klart hurtigere i forurenede sedimenter end i uforurenede sedimenter, hvorfor der tydeligt forekommer en mikrobiel adaptation i forurenede sedimenter. Behandlingshyppigheden med dichlobenil bliver derfor en vigtig parameter, idet nedbrydningen af BAM paradoksalt nok kan have været hurtig på lokaliteter, der hyppigt er blevet behandlet med dichlobenil, mens nedbrydningen er langsom/begrænset på lokaliteter, som kun har fået tilført dichlobenil et par gange, i den årrække hvor dichlobenil har været tilladt. Endvidere har nedbrydningsforsøgene vist eksempler på, at høje BAM-koncentrationer også medfører høje nedbrydningsrater (sandsynligvis pga. vækstkinetik). Nedbrydningsrater for BAM vil derfor afhænge af såvel koncentrationsniveauer af BAM, som af det adaptationspotentiale der historisk set har været i behandlingsperioden. Det er imidlertid umuligt at beregne størrelsen af de reelle historiske nedbrydningsrater i behandlingsperioden (1967-1997), idet det i dag ikke er muligt at genskabe de historiske forhold. At tolke ud fra de modelsimulerede koncentrationsforløb i årene efter en typisk doseret udbringningsmængde af Prefix og Casoron (bilag A) skulle koncentrationerne i jorden have været høje (op til ca. 4.000 µg/kg). Nedbrydningsraterne i dette projekt er derfor bestemt i koncentrationsintervaller mellem 5 og 5.000 µg/kg. Hvorvidt de oprindelige nedbrydningsrater har været højere end de i nærværende projekts anvendte rater, som er bestemt udfra det adaptationspotentiale, som i dag forekommer i forurenede sedimenter, er imidlertid vanskeligt at vurdere. På en lokalitet (Eskærhøjvej) er dog ikke observeret vækstkinetik, hvilket kan skyldes, at antallet af specifikke nedbrydere i forvejen er højt, hvorfor det historiske adaptationspotentiale muligvis er bevaret. Dette taler derfor for, at de beregnede nedbrydningsrater er repræsentative for den nedbrydning, der historisk har forekommet på behandlede arealer.

Ovenstående underbygges endvidere af, at nedbrydningsraterne indsat i en modelleret massebalance kan forklare en meget stor del af den masse af BAM, der er fjernet fra jord- og grundvandssystemet, således at massebalancen kommer til at passe i forhold til dels det forbrug af dichlobenil, man ved, der har været i Danmark, samt dels de koncentrationer man p.t. finder i jord og grundvand. Dette er selvfølgelig under forudsætning af, at de øvrige massestrømme for fjernelse af dichlobenil og BAM er realistisk fastsat, som fx den skønnede stoffjernelse ved overfladisk afstrømning og afskylning fra terræn.

En følsomhedsanalyse viser, at nedbrydningens størrelse er den mest afgørende parameter for, i hvilken grad den modellerede massebalance passer. I modelsimuleringerne er der anvendt en gennemsnitlig nedbrydningsrate bestemt i den øverste meter på den sandlokalitet, hvor det største nedbrydningspotentiale er målt, og raten, der er indsat i modellen (halveringstid på 0,33 år), er derfor højere, end hvad der typisk er målt. For de dybere sedimenter er der kun målt en begrænset nedbrydning uafhængigt af geologi, og her er i modellen indsat den gennemsnitlige rate for sand (halveringstid på 45 år) og for ler (halveringstid på 77 år). Sættes nedbrydningsraten for den øverste meter til at ligge i den lave ende af, hvad der ved forsøg er konstateret, vil nedbrydningen forårsage langt mindre BAM-fjernelse, og den samlede massebalance vil i så fald ikke stemme.

Stoffjernelsen ved overfladisk afstrømning og afstrømning til kloak og dræn er en anden betydelig parameter for massebalancen, der har været vanskelig at bestemme på grund af de få tilgængelige data, herunder stort set ingen historiske data for massefjernelsen i selve anvendelsesperioden, hvor stoffjernelsen må formodes at have været størst. Undersøgelser af afskylning fra halvbefæstede arealer viser, at op til knap 50% af den doserede mængde pesticider kan blive afskyllet til kloak med førstkommende nedbør efter behandling (Beltman, 2003). Der findes ikke konkrete data for dichlobenil. Som et groft skøn er det antaget, at kloakafstrømningen i byområdet udgør 25% af nettonedbøren, og at 25% af det samlede dichlobenilforbrug er fjernet denne vej, men fjernelsen af dichlobenil på denne vis kan have været både meget større og meget mindre. For den sekundære grundvandsafstrømning og drænafstrømning til vandløb er der anvendt områdespecifikke måledata for vandføring (HYMER-database), hvor bidragene er fordelt på dræn og sekundær afstrømning ved at antage generelle forholdstal i vandbalancen taget fra Danmarksmodellen. Vandbalancen er sammenholdt med de antagede stofkoncentrationer i umættet zone og sekundært grundvand/dæklag. Den udarbejdede følsomhedsanalyse viser imidlertid, at massebalancens enkelte komponenter kun ændres med 10 –70%, ved at nedsætte kloakafstrømningen med en faktor 2,5. Tilsvarende ses en relativt lille indflydelse på massebalancen (maksimalt 15% afvigelse), hvis der ses bort fra dræning, bortset fra den sekundære afstrømning, som stiger med en faktor 2,45. Stofmængden, som er bortledt ved dræning eller sekundær afstrømning repræsenterer mængder, som er fjernet over en historisk periode og dermed ses relativ lille indflydelse på den resterende stofmængde i massebalancen. Når de generelle usikkerheder forbundet med de konceptuelle og modelberegnede massebalancer tages i betragtning, vurderes det, at usikkerheden forbundet med fastlæggelsen af vandbalancebidraget til kloak og dræn ikke er afgørende for den samlede massebalance.

Kildestyrken af dichlobenil, som påføres et område, er af stor betydning for en modelleret massebalance. Der er derfor udarbejdet en kildestyrkemodel for de udvalgte værkstedsområder, som ud fra en kortlægning af potentielle kilder og antagelser om kildestyrken (forventet dosering, forventet behandlingshyppighed og forventet behandlet areal) har fastlagt kildestyrken. Kildestyrkemodellen har præciseret andelen af behandlede arealer for by og land til henholdsvis 1,4% og 0,15%, hvilket er højere end de tilsvarende skøn for by og land (på henholdsvis 0,3% og 0,04%) i de tidligere udførte modelsimuleringer i ”Pesticider og Vandværker” (Miljøstyrelsen, 2002). Imidlertid er kildestyrken for de behandlede arealer vurderet noget lavere i nærværende projekt, hvorfor den samlede tilførte mængde dichlobenil pr. km² i by og land er af samme størrelsesorden i de to opgørelser. En ændret arealdistribueret kildestyrke, som udført med nærværende kildestyrkemodel, kan dog få betydning for fordeling og koncentration i grundvandet i fremtidige varighedsanalyser.

Sammenholdt med de forudsætninger og antagelser, der er gjort for de udførte varighedsanalyser i ”Pesticider og Vandværker” (Miljøstyrelsen, 2002), foreligger der med den nye viden om fordampning, sorption, nedbrydning, overfladeafstrømning samt kildestyrkemodel (med et præciseret behandlingsmønster for land og by) et bedre grundlag for at udføre varighedsanalyser af BAM-forureningen i grundvandet. Herudover er modelmetoden forbedret, idet der tages hensyn til umættede forhold og benyttes arealfordelte data for vandbalance og lertykkelse, hvilket ikke var tilfældet for modelmetoden anvendt i ”Pesticider og Vandværker”. I ”Pesticider og Vandværker” blev der ikke regnet med nedbrydning af BAM, og for at få massebalancen til at stemme forudsattes, at 50% af den tilførte mængde dichlobenil er afskyllet fra terræn til kloak. I nærværende projekt er massestrømmene således blevet væsentligt mere præcise, og den modellerede massebalance viser, at 40% (Bedsted; hedeslettemagasin) og 77-84% (Søndersø By og Land; lerområder) af den tilførte dichlobenil mængde er fjernet ved nedbrydning og afstrømning. Den større fjernelse af BAM på lerområder end antaget i det tidligere projekt (Miljøstyrelsen, 2002) indebærer derfor en kortere varighed og en lavere koncentration af BAM-forurening i primært grundvand end tidligere vurderet. På hedesletteområdet er der fjernet nogenlunde samme mængde masse ved afstrømning og nedbrydning, som antaget i modelsimuleringerne i ”Pesticider og Vandværker”(Miljøstyrelsen, 2002). Men herudover viser beregninger for hedeslette området, at en meget stor del (61%) af den tilførte mængde dichlobenil afstrømmer til vandløb, hvilket ikke er inddraget i de tidligere udførte varighedsmodelleringer for sandområder. Med baggrund i de nye antagelser om nedbrydning og afstrømning til vandløb kan der således også for sandområder forventes en kortere varighed og lavere koncentrationer i grundvandet sammenlignet med de tidligere vurderinger.

For vandforsyningerne indebærer den udførte modelbaserede massebalance med inddragelse af nedbrydning, at varigheden af BAM-forureningen i primære magasiner vil være kortere end hidtil modelleret. Resultaterne fra massebalancen viser dog også, at der stadig ”hænger” en stor mængde stof (dichlobenil og BAM) i umættet zone – specielt på lerlokaliteter. Idet den hurtige nedbrydning (med halveringstider på typisk under 1 år) alene synes knyttet til den øverste del af umættet zone (indenfor den øverste meter), vil massen af BAM i den dybereliggende del af dæklagene – også qua den betydelige sorption i disse lag - kun meget langsomt fjernes eller nedsive til det underliggende grundvandsmagasin. Massebalancen peger på, at ca. 3% af den forbrugte mængde dichlobenil p.t. findes som BAM i grundvandet, mens der i sekundært dæklag fortsat er op til 13% BAM tilbage. Da der i nærværende projekt (og andre projekter) ikke er påvist nedbrydning af BAM i dybereliggende dæklag og forurenede grundvandsmagasiner, vil denne masse med stor sandsynlighed ikke blive fjernet ved nedbrydning. Den fremtidige koncentrationsudvikling vil således være et spørgsmål om den tilførte masse af BAM fra umættet zone vil være større eller mindre end den tilsvarende fjernelse af stof ved oppumpning eller afstrømning. Den modelbaserede massebalance og den anvendte modelopsætning vil således være et godt udgangspunkt for udførelse af fornyede fremskrivninger af varigheden af BAM-forurening i grundvandet.