|
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |
Eksponeringsrisici ved deponering af forurenet havnesediment
4 Eksponering ved klapning med begrænsning af partikeltransport
Der regnes her på udveksling fra en kontrolleret klapning, dvs. fra et område hvor der ikke forventes nogen resuspension af materialet. Til at illustrere scenariet er anvendt opfyldningen i et havnebassin med
begrænsede ind- og udsejlingsmuligheder, svarende til et tidligere depot beliggende ved Århus Havn. Bassinets dimensioner er nærmere givet i tabel 4.1.
To mekanismer tænkes at kunne stå for udvekslingen med det umiddelbart omkringstående vand: diffusion og udveksling som følge af generering af bundstrømning ved bølgepassage. Bølgepassagen vil
skabe en alternerende strøm ind og ud af det deponerede materiale. Den lodrette komposant af hastigheden for den lodrette strømning (udenfor brydningszonen) kan beregnes ved Yamamoto et al. (1978):
v = -exp(ky) k K (H/(2cosh(2piD/L)) cos(kx - wt)
hvor
k er bølgetallet (=2pi/L)
y er højden over bunden (m)
K er bundmaterialets permeabilitet (m/s)
D er middelvanddybden (m)
w er 2pi/T
L er bølgelængden (m)
Cosinus-leddet angiver, at hastigheden svinger mellem en maksimal opadrettet og nedadrettet amplitude. Der vil altså i halvdelen af en bølgeperiode være en opadrettet transport på et givent sted og den
anden halvdel en nedadrettet transport. Ud fra en forventning om en permeabilitet for bundmaterialet på omkring10-5 m/s; en bølgehøjde på ca. 0,5 m og en middelvanddybde på 5 m fås en amplitude på
hastigheden i størrelsesordenen 10-7 m/s. Den udveksling, der vil ske som følge af den bølge-genererede bundstrømning er således så lille, at den ikke tages med i betragtning. Udveksling med den
omkringliggende bassin antages således at ske alene gennem diffusion. Der er således ikke regnet på indvirkningen fra f.eks. bioturbation, skruebevægelser fra skibe eller kraftig opstuvning under stærk vind.
4.1 Beregningsforudsætninger
Som grundlag for beregningerne opstilles en række forudsætninger vedr. bassinets dimensioner samt diverse koefficienter:
Tabel 4.1 Forudsætninger for beregninger
| Parameter |
Værdier |
Enhed |
| Diffusionskoeff. i vand (alle stoffer), Dw |
10-5 |
cm2/s |
| Diffusionskoeff i porevand, Dpw = Dw*Θw3.33/Θtot2 (a) |
2,5 10-6 |
cm2/s |
| Koc PAH (b) |
100.000 |
- |
| Koc TBT (c) |
4.000 |
- |
| foc – sediment (d) |
3,4 |
% |
| Tykkelse af grænselag (diffusionslængde) (e) |
1 |
cm |
| Areal sedimentoverflade |
100.000 |
m2 |
| Areal bassinoverflade |
100.000 |
m2 |
| Tidevandsudsving (f) |
0,6 |
m |
- Diffusionstransporten i porøst materiale formindskes pga. den længere transportvej gennem snoede poresystemer
- Data fra Miljøstyrelsen (1996)
- Data fra Extoxnet (http://ace.orst.edu/info/extoxnet/)
- Gennemsnitlig værdi for sedimenter i tabel C.2
- Estimeret – diffusionstransporten er omvendt proportional med denne længde
- Oplyst for Århus havn
Ved beregningerne antages baggrundskoncentrationen i bassinet at være 0 som en konservativ antagelse. Denne antagelse vil kun spille en væsentlig rolle for beregningen, i det øjeblik at koncentrationen i det
omkringliggende vand i bassinet er af samme størrelsesorden som koncentrationen i porevandet. Diffusionstransporten (koncentrationsgradienten) er omvendt proportional med tykkelsen af grænselaget
(diffusionslængden), og den antagne tykkelse er dermed yderst vigtig for resultaterne.
Det antages, at koncentrationen i bassinet til enhver tid er homogen (total opblanding) og dermed, at det tidevand, som forlader bassinet, har samme koncentration som det tilbageværende vand i bassinet.
Den asymptotiske koncentration i bassinet vil alene afhænge af udskiftningen af vandet i bassinet og dermed ikke af størrelsen af bassinet, sålænge udskiftningen er betydelig. Beregningerne antages udført i et
senere stadium af opfyldningen, hvor sedimenterne dækker hele bunden af bassinet.
Ved beregningen af den diffusive flux ud af sedimentet, antages sedimentkoncentrationerne at være lig gennemsnittet af sedimentblandprøverne (se tabel C.1 i Bilag C), og porevandskoncentrationen
estimeres ud fra Kd-værdier fra Miljøstyrelsen (1996b), som er udledt for metaller i danske sedimenter. Disse Kd-værdier ses i Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Kd-værdier for sediment/porevand fra Miljøstyrelsen (1996b)
| Lokalitet |
Cd |
Cu |
Hg |
Pb |
| Roskilde Fjord 1995 |
6.840 |
10.200 |
253.640 |
- |
| Frederiksværk 1995 |
13.470 |
91.070 |
30.250 |
72.790 |
| Frederiksværk 1993 |
2.530 |
22.990 |
- |
159.180 |
| Øresund 1993 |
26.830 |
38.820 |
311.750 |
- |
| Interval |
2.500-25.000 |
10.000-100.000 |
30.000-300.000 |
75.000-150.000 |
4.2 Beregningsresultater
I Tabel 4.3 er vist de resulterende koncentrationer og den resulterende kilde til omkringliggende hav.
Tabel 4.3. Diffusionsfluxe for porevandskoncentrationer estimeret ud fra sedimentkoncentrationer og Kd-værdier.
| | Cd |
Cu |
Hg |
Pb |
PAH |
TBT |
| Sedimentkonc. (mg/kg) |
0,84 |
62 |
0,36 |
62 |
6,8 |
0,42 |
| Kd (l/kg) |
12.500 |
50.000 |
150.000 |
100.000 |
3.400 |
136 |
| Est. porevandskonc (μg/l) |
0,067 |
1,2 |
0,002 |
0,62 |
2,0 |
3,0 |
| Flux (mg/m2/d) |
0,00015 |
0,0027 |
0,000005 |
0,0013 |
0,0043 |
0,0067 |
| Asymp konc. bassin (μg/l) |
0,001 |
0,02 |
0,0004 |
0,01 |
0,03 |
0,05 |
| Målt i Århus Havn (μg/l) |
0,01 |
0,1 |
0,005 |
0,18 |
0,04 |
5,2 |
| Bidrag til hav (g/d) |
0,014 |
0,26 |
5,2E-4 |
0,13 |
0,43 |
0,67 |
Spredningen på Kd-værdierne kan ses af Tabel 4.2. Spredningen på sedimentkoncentrationerne ligger i intervallet 50-100 % af den i tabel 4.2 viste værdi.
De estimerede koncentrationer for bassinet ligger generelt en faktor 1 - 100 under de målte værdier for Århus Havn's sedimentationsbassin. Sedimentkoncentrationerne stammer dog ikke alene fra Århus
Havn, og der skal således ikke nødvendigvis være overensstemmelse.
Det må understreges, at diffusionsberegningerne og opblandingsberegningerne er forenklede på en sådan måde, at diffusionen maksimeres, den resulterende koncentration i bassinet minimeres, og bidraget til
den omkringliggende havn maksimeres. Generelt er de udførte beregninger behæftet med betragtelige usikkerheder i form af antagelsen om total opblanding i bassinet samt et forholdsvist beskedent
datamateriale for sedimentkoncentrationerne. Der opnås dog værdier, som er sammenlignelige med de observerede niveauer i Århus Havns sedimentations-bassin. De diffusive fluxe kan derfor med
rimelighed anvendes til sammenligning med fluxe for resuspension.
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |
Version 1.0 Januar 2006, © Miljøstyrelsen.
|