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

Binding af nikkel til og frigivelse fra naturlige kalksedimenter

7 Overordnet om mobilitet af nikkel i kalkmagasiner

• 7.1 Opskalering af laboratorieforsøg
• 7.2 Tune Modellen - Generelt modelleringskoncept
• 7.3 Darcy strømning
• 7.4 Betydning af sprækketransport og -apertur
• 7.5 Betydning af sorption
• 7.6 Overordnet vurdering af mobiliteten af nikkel i kalkmagasiner

7.1 Opskalering af laboratorieforsøg

Som beskrevet i afsnit 3.4, kan kalkgrundvandsmagasinerne i Østsjælland betragtes som dobbelt permeable grundvandsmagasiner – dvs. grundvandsmagasiner hvori den overvejende del af vandføringen foregår i sprækker, men hvor der også kan foregå en betydende vandføring i bjergarternes matrix.

Kobling mellem diffusion, sorption og advektiv transport i de dobbelt permeable kalkgrundvandsmagasiner komplicerer en generel vurdering af nikkels mobilitet i disse. En sådan vurdering kan således ikke foretages på baggrund af de udførte laboratorieforsøg alene. I dette kapitel vil resultaterne fra laboratorieforsøgene sammen med numeriske modeller for en række simple konceptuelle scenarier blive anvendt til at vurdere betydningen af sorption til kalkbjergarterne for mobiliteten af nikkel i kalkgrundvandsmagasinerne i Østsjælland.

Til den numeriske modellering anvendes koden FRAC3DVS, som er en numerisk kode, designet til at beskrive strømning og transport i variabelt vandmættede, opsprækkede medier (Therrien og Sudicky, 1996).

7.2 Tune Modellen – Generelt modelleringskoncept

Som udgangspunkt for de konceptuelle modeller anvendes data fra boringen på Tinggårdsvej i Tune, hvorfra der også er udtaget sediment til sorptionsforsøgene (DGU Nr. 207.3841). I denne boring, som anborer ca. 50 m Danienkalk, er der foretaget en række geofysiske borehulsundersøgelser i forbindelse med et eksamensprojekt på M&R DTU (Madsen, 2003). Blandt de udførte undersøgelser er der foretaget flowlogging med henblik på at bestemme indstrømningsfordelingen i boringen, og optaget en optisk televiewer log med henblik på at bestemme sprækkefordelingen i boringen. Endvidere er der foretaget prøvepumpning i boringen med henblik på at bestemme de gennemsnitlige hydrauliske parametre for Danienkalkformationen.

Ved at kombinere informationerne fra prøvepumpning og logs med de matematiske udtryk for strømning i et opsprækket medie (afsnit 3.4) kan man opstille en konceptuel model for Tune boringen, der beskriver sprækkefordeling og –apertur samt indstrømningsintervaller og –fordeling (Madsen, 2003).

Danienkalken i Tuneboringen kan således overordnet opdeles i tre zoner (figur 40). Øverst (zone 1, figur 40) findes en 26,7 m tyk zone, der bidrager med 37 % af den indstrømmende vandmængde til boringen. Zonen har en gennemsnitlig bulk hydraulisk ledningsevne på 1,9·10^-5 m/s og en sprækketæthed på 0,49 m^-1, svarende til omtrent 1 sprække pr. 2 m. Den gennemsnitlige sprækkeapertur i denne zone er beregnet til 410 µm. Under denne moderat vandførende zone findes en tynd, men kraftigt vandførende, zone (zone 2, figur 40). Zone 2, som er 4,7 m tyk, bidrager således med 55 % af den indstrømmende vandmængde til boringen. Den gennemsnitlige bulk hydraulisk ledningsevne for zone 2 er på 1,6·10^-4 m/s, mens den gennemsnitlige sprækketæthed er 0,43 m-1 og den gennemsnitlige sprækkeapertur er 870 µm. Endelig findes der i bunden af boringen et 18,7 m tykt lag, der bidrager med 4 % af den indstrømmende vandmængde (zone 3, figur 40). Dette lag har en gennemsnitlig bulk hydraulisk ledningsevne på 3,0·10-6 m/s og en sprækketæthed på 0,32 m^-1. Den gennemsnitlige sprækkeapertur for zone 3 er bestemt til 250 µm. De sidste 4 % indstrømning til boringen sker i Skrivekridt Formationen under Danienkalken. Der er i modelopsætningen set bort fra indstrømningszonen i Skrivekridtet.

Figur 40. De tre hydraulisk forskellige zoner og associerede parametre for boringen på Tinggårdsvej i Tune – ”Tuneboringen”.

Som estimat for den hydrauliske ledningsevne og porøsitet i kalkmatrix er der ligeledes anvendt værdier baseret på estimater fra Madsen (2003). Matrix modelleres således som et homogent, isotropt, porøst medie med en hydraulisk ledningsevne på 1,2·10^-7 m/s i alle numeriske modeller. Den anvendte matrixporøsitet er 0,34, hvilket er i overensstemmelse med tidligere studier af Bryozokalken (Jensen et al., 2003; Madsen, 2003) og en anelse højere end de bestemte matrixporøsiteter ved Brøndby.

Som grundlag for de numeriske modeller er anvendt en simpel kassemodel svarende til modellen vist i figur 41.

Figur 41. Konceptuel kassemodel for de numeriske modelscenarier. Alle kasser er 1 m brede, svarende til, at der modelleres 2D transport.

Kassen er påtrykt en hydraulisk gradient på -0,003 svarende til den overordnede hydrauliske gradient i kalkmagasinerne omkring Tune (Madsen, 2003). Til sammenligning er den hydrauliske gradient i oplandet til indvindingen ved Brøndbyøster ca. -0,006. I den opstrøms ende af kassemodellen er der endvidere påtrykt en konstant imaginær koncentration af nikkel på C0 = 1 i hele det modellerede tidsrum. Der er anvendt to typer af modeller: En type med en kasselængde på 10 m, svarende til en boringsnær frigivelse af nikkel, og en type med en kasselængde på 500 m svarende til frigivelse på oplandsniveau.

I modeller, der anvender sprækker, er sprækken placeret midt i kassemodellen (figur 41), og sprækketætheden er justeret ved at variere tykkelsen af kassemodellen (D i figur 41).

For modeller, der simulerer nikkelsorption, antages det, at sorptionen udelukkende foregår i matrix, og der er således ikke taget højde for eventuel retardation i selve sprækken. Dette skyldes, at de laboratoriebestemte K_d-værdier antages at gælde for sorption i matrix, mens K_d-værdier for sprækkerne med stor sandsynlighed er forskellige fra de laboratoriebestemte værdier. Ved at antage, at der ingen tilbageholdelse sker i sprækkerne opnås således et konservativt skøn for nikkelmobiliteten i kalkgrundvandsmagasinerne.

Med mindre andet er nævnt, er der i alle modeller endvidere anvendt en matrixdispersivitet på 10 % af transportlængden (Appelo og Postma, 2005), mens dispersiviteten i sprækkerne er antaget mindre og derfor sat til 5 % af transportlængden. Der er benyttet en diffusionskoefficient for nikkel i vand på 0,7·10^-9 m²/s (Appelo og Postma, 2005).

7.3 Darcy strømning

Som sammenligningsgrundlag for de følgende modeller, og for at vurdere betydningen af den advektive stoftransport i matrix, er der initielt opstillet en model uden sprække, men i øvrigt svarende til figur 41 med en kasselængde på 10 m og en kassetykkelse på 2 m. I modellen er der ikke regnet med sorption, svarende til at der sker konservativ stoftransport. For at kunne vurdere diffusionen i matrix, er der i denne model ikke regnet med dispersion. Den relative koncentration af stof i den nedstrøms ende af modelkassen (x = 10 m), som funktion af tiden, er vist i figur 42.

Figur 42. Relativ koncentration i den nedstrøms ende (x = 10 m), beregnet for en kassemodel (figur 41) med konservativ stoftransport i en matrix med hydraulisk ledningsevne på 1,2·10^-7 m/s og påtrykt hydraulisk gradient på -0,003.

Modellen viser, at den advektive transport i kalkmatrix er langsom, hvilket også kunne forventes ud fra den lave hydrauliske ledningsevne på 1,2·10^-7 m/s. Ifølge den benyttede model tager det ved matrixstrømning således omkring 275 år at opnå 50 % gennembrud af et konservativt stof, 10 m nedstrøms en kilde. Figur 42 viser endvidere at diffusion er en betydende proces for stoftransport i matrix, idet der ses en spredning af gennembruddet over tid. Således er der 20 % gennembrud efter 212 år, mens der først opnås 100 % gennembrud efter ca. 800 år.

Gennembruddet af stof forårsaget af advektiv transport i matrix kan alternativt beregnes ved anvendelse af Darcy's lov (jf. afsnit 3.4). Benyttes denne fremgangsmåde kan det beregnes, at det vil tage ca. 300 år at opnå stofgennembrud uden diffusion i den betragtede kassemodel. Dette svarer til tidspunktet, hvor der er 62 % stofgennembrud i den numeriske model (figur 42).

Hidtil er der regnet med konservativ stoftransport i matrix. Resultaterne præsenteret i kapitel 6 viser imidlertid, at nikkel sorberes til alle de undersøgte kalklithologier. På grundlag af sorptionsforsøgene i Fase 2A af projektet, kan der for de karbonatrige lithologier (KK, DK1, DK2 og SK), som er de svageste naturlige adsorbenter pr. masseenhed, beregnes en gennemsnitlig K_d-værdi på 12,7 l/kg ud fra alle sorptionsforsøg udført med initiel nikkelkoncentration på 120 µg/l (2 µmol/l) og calciumkoncentrationer mellem 80 og 200 mg/l (2 og 5 mmol/l). Benyttes denne K_d-værdi sammen med en porøsitet på 0,34 og en bulk densitet for matrix på 1,75 kg/l, kan man for forsinkelsen af gennembruddet for nikkel i kalkmatrix ved advektiv transport beregne en retardationskoefficient på 65, svarende til at transporten af nikkel i kalkmatrix er 65 gange langsommere end vist i figur 42. Det må således forventes at ”nikkelfronten”, i tilfældet hvor der kun sker strømning i kalkmatrix, bevæger sig med en hastighed på 10 m pr. 18.000 år, svarende til ca. 0,6 mm/år.

7.4 Betydning af sprækketransport og -apertur

For at vurdere betydningen af stoftransport i sprækker i kalkgrundvandsmagasinerne samt for at vurdere indflydelsen af disse sprækkers apertur på stoftransporthastigheden er der opstillet og simuleret konservativ stoftransport i tre kassemodeller svarende til de tre indstrømningszoner i Tuneboringen (figur 43).

Figur 43. Relativ koncentration af et konservativt stof i den nedstrøms ende af en 10 m kassemodel (figur 41). ”Zone 1”, ”Zone 2” og ”Zone 3” refererer til de tre indstrømningszoner i Tuneboringen (figur 40).

Sammenlignet med modellen for konservativ stoftransport i matrix alene (figur 42), ses det, at tilstedeværelsen af en sprække øger mobiliteten af det konservative stof væsentligt. Således ses der for modellen svarende til zone 2, der giver det hurtigste stofgennembrud, 50 % stofgennembrud efter 2,6 dage, mens der for zone 1 og zone 3 simuleres 50 % stofgennembrud efter henholdsvis 26 dage og 210 dage.

Sammenlignes resultaterne fra de forskellige kassemodeller i figur 43 ses det endvidere, at sprækkeaperturen er af stor betydning for stoftransporten. For zone 2 med en sprækkeapertur på 870 µm sker der således 50 % gennembrud ca. 10 gange hurtigere end i modellen for zone 1 med tilsvarende sprækkeafstand og en sprækkeapertur på 410 µm. Sammenhængen mellem apertur og gennembrudstid er således ikke ligefrem proportional, hvilket skyldes, at der i modellen for zone 1 sker en større diffusion af stof ind i matrix grundet den lavere strømningshastighed i den smallere sprække. Endvidere er det af betydning at vandfluxen er afhængig af aperturen i tredje potens (jf. afsnit 3.4). Det er således af stor betydning, hvilken sprækkeapertur, der benyttes til at vurdere mobiliteten af stoffer i opsprækkede medier. Tilsvarende sammenhænge mellem sprækkestrømningshastigheder og nikkeltransport er påvist i laboratorieforsøg med søjler udtaget fra et kalkgrundvandsmagasin (Roskilde Amt, 2005).

7.5 Betydning af sorption

For at vurdere mobiliteten af nikkel over korte afstande i kalkgrundvandsmagasinerne er der simuleret yderligere tre scenarier for en kassemodel på 10 m svarende til scenarierne vist i figur 43, men med anvendelse af en K_d-værdi for nikkel sorption i matrix på 12,7 l/kg, svarende til den gennemsnitlige K_d-værdi for de karbonatrige lithologier benyttet til sorptionsforsøg (jf. afsnit 7.3). Resultaterne af modelberegninger for de tre indstrømningszoner i Tuneboringen er vist i figur 44.

Figur 44. Relativ koncentration af nikkel i den nedstrøms ende af en 10 m kassemodel (figur 41). ”Zone 1”, ”Zone 2” og ”Zone 3” refererer til de tre indstrømningszoner i Tuneboringen (figur 40). I beregningerne er der anvendt en K_d-værdi for sorption af nikkel i matrix på 12,7 L/kg.

Som forventet giver anvendelsen af en K_d-værdi for nikkel i modellerne anledning til, at gennembruddet i den nedstrøms ende af modelkassen forsinkes. For zone 2, ses således 50 % gennembrud af nikkel efter ca. 0,5 år sammenlignet med 2,6 dage ved konservativ stoftransport. Tilsvarende forsinkes gennembruddet af nikkel i zone 1 og 3, således at 50 % gennembrud af nikkel opnås efter henholdsvis ca. 5 år og ca. 40 år.

Sammenlignes tidspunktet for 50 % gennembrud af nikkel i figur 44 med tidspunktet for 50 % stofgennembrud i modellerne med konservativ stoftransport (figur 43) kan man for modellerne med sprækketransport og sorption af nikkel beregne en effektiv retardationskoefficient på ca. 70, svarende til at transporten af nikkel er 70 gange langsommere end den konservative stoftransport. I afsnit 7.3 blev der ved anvendelse af de laboratoriebestemte K_d-værdier samt estimerede værdier for matrix porøsitet og bulk densitet beregnet en retardationskoefficient på 65 for transporten i matrix alene. Det ses således, at det tilsyneladende ikke har nogen væsentlig betydning for den simulerede transport af nikkel, at der ses bort fra sorption i selve sprækken.

Som grundlag for at vurdere mobiliteten af nikkel i kalkgrundvandsmagasinerne på oplandsniveau er der for Tune boringen opstillet tre konceptuelle 500 m kassemodeller, svarende til de ovenfor opstillede 10 m kassemodeller med sprækker og sorption i matrix. Resultaterne af beregninger med to af de tre 500 m kassemodeller er vist i figur 45.

Figur 45. Relativ koncentration af nikkel i den nedstrøms ende af en 500 m kassemodel (figur 41). ”Zone 1”og ”Zone 2” refererer til to af de tre indstrømningszoner i Tuneboringen (figur 40). Resultater for zone 3 er ikke vist. I beregningerne er der anvendt en K_d-værdi for sorption af nikkel i matrix på 12,7 kg/L.

For de tre zoner i Tuneboringen fås ved den numeriske modellering 50 % gennembrud af nikkel efter henholdsvis 3.500 år (zone 1), 53 år (zone 2) og 26.500 år (zone 3, ikke vist i figur 45). Sammenlignes disse gennembrudstider med resultaterne fra 10 m kassemodellerne (figur 44) ses det, at gennembrudstiderne i 500 m kassemodellerne er op til 700 gange højere (zone 1) end i 10 m kassemodellerne, selvom den eneste forskel på de to typer af modeller er, at transportvejen er øget med en faktor 50. Det er således ikke muligt at foretage en simpel opskalering af resultaterne fra 10 m kassemodellerne, hvilket skyldes, at der for 500 m kassemodellerne gælder, at diffusionen ind i matrix har en relativt større betydningen for transporten af nikkel på grund af den længere transportafstand.

7.6 Overordnet vurdering af mobiliteten af nikkel i kalkmagasiner

I fase 1 af projektet ”Nikkelfrigivelse ved pyritoxidation” blev det påvist, at der i nærområdet omkring boringer, hvor der foregår barometerånding, kan frigives nikkel i vandige koncentrationer på op til 6,8 µmol/l (400 µg/l) (Jensen et al., 2003). Tilsvarende er den højeste nikkelkoncentration i det udslyngede porevand fra kernen i boring 207.3877 ved Brøndby ligeledes 6,8 µmol/l (400 µg/l). Benytter man således 6,8 µmol/l (400 µg/l) som antagelse for den maksimale koncentration ved kilden, vil mellem 20 % og 50 % stofgennembrud i den nedstrøms ende af de ovenfor opstillede kassemodeller svare til maksimale koncentrationer af nikkel på mellem 80 og 200 µg/l. Nikkelkoncentrationer af denne størrelse har tidligere været påvist flere steder i området langs Køge Bugt.

Betragter man resultaterne af modelleringerne med 10 m kassemodellen (figur 44), vil man for den mest mobile zone (zone 2) opnå 20 % gennembrud af nikkel efter ca. 4 måneder, mens 50 % gennembrud opnås efter ca. 6 måneder. Hertil skal lægges, at der i nærområdet til en indvindingsboring vil være en større hydraulisk gradient end den i modellen anvendte på -0,003 og dermed en højere sprækkestrømningshastighed, der vil forøge mobiliteten af nikkel yderligere. Resultaterne fra den konceptuelle model indikerer således, at i tilfældet, hvor kalkgrundvandsmagasinet har en sprækketæthed og –apertur, der svarer til Tuneboringens zone 2, vil det inden for en relativt kort periode kunne lade sig gøre at transportere nikkel over korte afstande i magasinet. Omvendt er dette ikke sandsynligt, hvis sprækketæthed og apertur svarer til den modellerede zone 3, idet 20 % og 50 % stofgennembrud for denne zone modelleres til at ske efter henholdsvis 18 år og 40 år.

Specifikt for Tuneboringen kan man for at opnå et mere korrekt bud på transporttider i den del af kalkgrundvandsmagasinet, der udgør oplandet til denne boring, vægte de forskelligt modellerede opholdstider for nikkel i de tre zoner i forhold til den observerede indstrømningsfordeling ved prøvepumpningen (jf. afsnit 7.1). Resultaterne af en sådan beregning for både 10 m og 500 m modelkasserne er vist i tabel 11. I beregningerne er bidraget fra zone 3 udeladt, da denne zone kun bidrager med 4 % af den indstrømmende vandmængde, men på trods heraf vil kunne forårsage meget høje estimater for opholdstider for nikkel i kalkgrundvandsmagasinet.

Tabel 11. Vægtede transporttider for transport af nikkel i et kalkgrundvandsmagasin svarende til den opstillede model for Tuneboringen. Vægtningen er foretaget i forhold til indstrømningsfordelingen i boringen. Ved beregningerne er der set bort fra transporttiderne i zone 3 (jf. figur 40).

Betragter man de beregnede stofgennembrud i tabel 11, ses det, at det for kalkgrundvandsmagasinet ved Tuneboringen kun er sandsynligt, at transport af nikkel over større afstande (>500 m) kan forårsage overskridelse af grænseværdien på 20 µg/l i en indvindingsboring inden for en årrække på eksempelvis 50 år, hvis kildestyrken i hele oplandet til boringen er omkring 100 µg/l. Det vægtede 20 % gennembrud af nikkel er således beregnet til at ske efter 30 år for 500 m modelkassen. Hidtil er så høje nikkelkoncentrationer kun observeret i nærområdet til kildepladser, og ikke som en generel tendens i et helt opland. Det vurderes derfor på grundlag af Tunemodellen, at en generel diffus nikkelfrigivelse i et indvindingsopland kun i meget særlige tilfælde vil give problemer med overskridelse af grænseværdien på 20 µg/l. Dette er naturligvis under antagelse af at de opstillede konceptuelle modeller er repræsentative for stoftransporten i kalkmagasinet ved Tuneboringen.

I modsætning hertil er det sandsynligt, at nikkel relativt hurtigt transporteres over korte afstande i kalkmagasinerne, idet det vægtede 20 % gennembrud af nikkel for 10 m modelkassen er beregnet til at ske i løbet af 0,41 år, mens 50 % gennembrud er beregnet til 0,71 år. Tæt på indvindingsboringer vil transporten af nikkel, som nævnt tidligere, endog være endnu hurtigere end beregnet for 10 m modelkasserne, idet den hydrauliske gradient i nærområdet til sådanne boringer ofte er væsentligt højere end den i modellerne anvendte hydrauliske gradient på -0,003.

Selv om estimaterne i tabel 11 umiddelbart er entydige er der dog en række usikkerheder forbundet med disse. En væsentlig usikkerhed er, at modelberegningerne, som ligger til grund for estimaterne, er foretaget med simple konceptuelle modeller. Det er således ikke sandsynligt at man i kalkmagasinerne træffer sprækker, der er 500 m lange med en konstant apertur. I kalkmagasinerne vil sprækkerne danne et komplekst system af horisontale og vertikale sprækker, og der er således behov for i eventuelt fremtidigt arbejde, at de ovenfor opstillede konceptuelle modeller justeres/verificeres mod feltdata.

Modellerne er endvidere opstillet på grundlag af indsamlede hydrauliske og fysiske data fra en enkelt boring, og generalisering af resultaterne i tabel 11 bør derfor foretages med forsigtighed. Eksempelvis vil man for et mere opsprækket kalkgrundvandsmagasin, svarende til en gennemsnitlig fordeling af sprækketæthed og –apertur som for den modellerede zone 2, kunne opnå 20 % gennembrud af nikkel 500 m fra en kilde allerede efter ca. 20 år.

Der findes i kalkgrundvandsmagasinerne i Østsjælland og ofte i de øvre dele af Danienkalken stærkt opsprækkede zoner, der er kraftigt vandførende. Således er det ved Karlstrup Kalkgrav tidligere fundet, at de øvre 10 m af kalken har en transmissivitet på op til 0,02 m²/s (Jakobsen, 1991; Brettmann et al., 1993), svarende til en gennemsnitlig bulk hydraulisk ledningsevne af denne zone på ca. 2·10^-3 m/s. Til sammenligning har den højest ydende zone i Tune boringen (zone 2) en bulk hydraulisk ledningsevne på 1,6·10^-4 m/s. Transporten af nikkel vil i sådanne stærkt opsprækkede zoner derfor foregå hurtigere, end det kan vurderes ud fra de opstillede konceptuelle modeller for Tune boringen. Der findes imidlertid ikke oplysninger om sprækkeaperturer og –afstande for den stærkt opsprækkede zone, der, i stil med de her anvendte for Tune boringen, kan danne grundlag for en opstilling af simple konceptuelle modeller, og det er således principielt muligt at opstille uendeligt mange sprækkemodeller for en 10 m zone med en transmissivitet på 0,02 m²/s.

For at give en vurdering af mobiliteten af nikkel i den kraftigt vandførende del af kalkgrundvandsmagasinerne er der opstillet yderligere to konceptuelle kassemodeller som vist i figur 46. Begge modeller har en bulk hydraulisk ledningsevne på 2·10^-3 m/s, svarende til en transmissivitet på 0,02 m²/s under antagelse af, at zonen med denne hydrauliske ledningsevne har en mægtighed på 10 m. Forskellen på de to modeller er, at Model A (figur 46) har en sprækketæthed på 1 m^-1 og en apertur på 1400 µm, mens sprækketætheden for Model B er større (5 m-1), hvilket giver anledning til en mindre apertur (820 µm). Aperturen for Model B er således af samme størrelse som for den højtydende zone i Tune modellen (zone 2). Observationer af væggene i Karlstrup Kalkgrav indikerer at Model B er den mest realistiske gennemsnitsbeskrivelse, men der findes også sprækker med meget stor apertur (op til flere mm).

Figur 46. Forskellige konceptuelle repræsentationer af den højtydende zone i kalken. I begge modeller haves samme bulk hydrauliske ledningevne og transmissivitet men forskellig sprækkeapertur.

Resultaterne af de numeriske modelberegninger med 500 m kassemodeller for Model A og Model B er vist i figur 47 sammen med resultaterne fra 500 m kassemodellen for zone 2 fra Tune boringen.

Figur 47. Relativ koncentration af nikkel i den nedstrøms ende af 500 m kassemodeller. ”Model A”og ”Model B” refererer til de to konceptuelle modeller for den højtydende zone i kalken vist i figur 46. ”Zone 2” refererer til den højest ydende indstrømningszone i Tuneboringen (figur 40). I beregningerne er der anvendt en K_d-værdi for sorption af nikkel i matrix på 12,7 kg/l.

Af figur 47 ses det, at de første ca. 40 % stofgennembrud for Model B svarer omtrent til stofgennembruddet for zone 2 i Tune boringen. Der opnås således 40 % stofgennembrud for begge disse modeller efter ca. 40 år. Herefter stiger koncentrationen i den nedstrøms ende af modelkassen hurtigere for Model B end for modellen opstillet for Tune boringens zone 2. Årsagen til det identiske forløb af gennembrudskurverne for de to modeller i de første ca. 40 år, er at det for denne periode er sprækkeaperturen, der er bestemmende for stoftransporten. I den efterfølgende periode er det den større sprækketæthed i Model B, der betinger det hurtigere stofgennembrud.

Modelresultaterne for Model A indikerer, at der, i tilfældet, hvor den højtydende zone i kalkgrundvandsmagasinet består af en zone med færre sprækker med større apertur, opnås et relativt hurtigt gennembrud af nikkel. Således opnås der for Model A 20 % stofgennembrud allerede efter 2 år og 50 % stofgennembrud efter ca. 3,5 år.

Sammenfattende viser de meget forskellige resultater for de konceptuelle modeller opstillet for den højtydende zone i Danienkalken, at specielt sprækkeaperturen af sprækkerne og dermed sprækkestrømningshastigheden i den højtydende zone i Danienkalken er af betydning for nikkeltransporten i denne zone. Der er således behov øget viden om den fysiske opbygning af denne zone, før det med større sikkerhed kan vurderes, hvor hurtigt transporten af nikkel foregår i denne stærkt opsprækkede zone.

Endvidere indikerer den store variation i resultaterne fra de opstillede konceptuelle modeller, at mobiliteten af nikkel i kalkgrundvandsmagasiner tilsyneladende kan have en stor lokal variation, og at det som følge heraf ikke generelt på det foreliggende vidensgrundlag kan siges om nikkel er mobilt over større afstande eller ej. En nødvendig forudsætning for, at der ved en kildeplads kan optræde nikkelkoncentrationer over grænseværdien på 20 µg/l på grund af transport over lange afstande inden for en årrække på f.eks. 100 år, synes dog at være, at der i hele oplandet til kildepladsen skal være en højtydende zone med høje sprækkestrømningshastigheder (ved en gradient på -0,003 svarende til gennemsnitlige aperturer større end ca. 1,5 mm), og/eller at kildestyrken i hele oplandet er meget høj (dvs. større end ca. 100 µg/l). Dette er, som tidligere nævnt, i overensstemmelse med resultatet af scenariemodelleringer udført i et parallelt projekt udarbejdet af Hedeselskabet og Københavns Universitet for Roskilde Amt (Roskilde Amt, 2005).

En anden faktor, der har betydning for de opstillede modelscenarier er, at disse er baseret på et gennemsnit af K_d-værdierne for de karbonatrige lithologier, og angiver således et konservativt skøn for tilbageholdelsen af nikkel i kalkgrundvandsmagasinerne. For kalkgrundvandsmagasiner med et relativt højt lerindhold samt for grundvandsmagasiner i Lellinge Grønsand Formationen vil der sandsynligvis ske en større sorption og dermed en langsommere transport end den her estimerede på grund af de større K_d-værdier (jf. afsnit 6.1.4). For Lellinge Grønsand Formationen vil retardationskoefficienten for matrix, ved en calciumkoncentration omkring 200 mg/l, således være ca. 280, sammenlignet med omkring 70 for de præsenterede modelscenarier. Ligeledes vil man for den anvendte prøve fra Skrivekridtformationen kunne beregne en retardationskoefficient på ca. 75.

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

Version 1.0 Marts 2006, © Miljøstyrelsen.