Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 8/2006 – Binding af nikkel til og frigivelse fra naturlige kalksedimenter

Binding af nikkel til og frigivelse fra naturlige kalksedimenter

8 Konklusioner

På baggrund af det præsenterede arbejde kan følgende overordnede konklusioner drages:

Kalkprøver fra Lellinge Grønsand Formationen, Danienkalk og Skrivekridt kan fungere som adsorbenter for nikkel.
Pr. masseenhed er lerdominerede prøver fra Lellinge Grønsand Formationen de stærkeste adsorbenter sammenlignet med karbonatdominerede adsorbenter fra Danienkalk og Skrivekridt.
Ved typiske grundvandskemiske forhold i kalkgrundvandsmagasinerne i Østsjælland, og under antagelse af, at de her bestemte K_d-værdier er repræsentative, vil K_d-værdier for sorption af nikkel i bjergarternes matrix være som følger: Lellinge Grønsand (Kd = 50 - 100 l/kg); Danienkalk og Skrivekridt (Kd = 8 - 20 l/kg).
Binding af nikkel til og frigivelse fra naturlige kalksedimenter er afhængig af calciumkoncentrationen i grundvandet. Til operationelle formål kan nikkelsorption og –frigivelse således beskrives ved en simpel nikkel-calcium ionbytningsmodel.
Da grundvand i kalkgrundvandsmagsiner kan antages at være i ligevægt med kalcit, vil det på grund af frigivelsens afhængighed af calciumkoncentrationen, alt andet lige, være CO₂-partialtrykket i infiltrationsvandet eller evt. anden syreproduktion (f.eks. ved pyritoxidation), der overordnet styrer mobiliteten af nikkel i et kalkgrundvandsmagasin.
I sedimenter med indhold af jernoxider er det sandsynligt, at en mindre mængde nikkel bindes til jernoxider. Ved feltlokaliteten ved Brøndby er mængden af nikkel associeret med jernoxider således estimeret til at udgøre ca. 20 % af den totalt sedimentbundne mængde.
Størstedelen af den mængde nikkel, der initielt ved pyritoxidation bindes sekundært til kalksedimenter kan på sigt udvaskes af grundvandsmagasinet igen ved ophør af den primære frigivelse fra pyritoxidation. Det kan dog ikke udelukkes, at en mindre del af den sedimentbundne nikkel bindes mere irreversibelt i sedimentet.
Kobling mellem ændret indstrømningsfordeling og desorption er formentlig årsagen til, at der ofte kan konstateres en stigning i indholdet af nikkel i det indvundne grundvand ved hævning af vandspejlet i områder, der er eller har været påvirket af barometerånding. Lokale hydrogeologiske variationer, såsom forekomster og mægtigheder af indstrømningszoner og hydrauliske ”barrierer” som flintlag er således af stor betydning for effekten af den sekundære frigivelse i et kildepladsområde.
Baseret på simple konceptuelle modeller vurderes det, at nikkelmobilisering over større afstande (>500 m) i kalkgrundvandsmagasinerne kun i meget særlige tilfælde (høj sprækkeapertur og –strømningshastighed samt høj kildestyrke) kan resultere i overskridelser af grænseværdien på 20 µg/l inden for en kortere årrække (< 50 år). Omvendt er mobilisering over kortere afstande sandsynligt.