Sammenfatning

Bestemmelse af forureningskoncentrationen i mobilt porevand i den umættede zone

Baggrunden for dette teknologiudviklingsprojekt, som omhandler bestemmelse af forureningskoncentrationen i mobilt porevand i den umættede zone, er Miljøstyrelsens vejledning i risikovurdering af forurenede lokaliteter. En central faktor for risikovurdering af en jordforurening over for grundvandsressourcen er kildestyrkekoncentrationen, som er vanskelig at bestemme. Oftest anvendes det forurenende stofs maksimale opløselighed, eller en porevandskoncentration som beregnes ud fra jordkoncentrationen ved fugacitetsprincippet. Begge metoder vil i mange situationer føre til fejlestimering af forureningspåvirkningen. Målet for projektet har været at give anvisning på en bedre metode til bestemmelse af forureningskoncentrationen i porevand, end der kan opnås ud fra analyse af jordprøver, med tilhørende omregning, eller ved at anvende det forurenende stof maksimale opløselighed.

Der er i projektet udført laboratorieforsøg med umættet stationær strømning af forurenet vand gennem sandkolonner (20 x 40 cm). Efterfølgende blev der udendørs gennemført lysimeterforsøg i fire lysimetre (70x 100 cm); to med moræneler og to med smeltevandssand. I lysimeterforsøgene blev forureningen injiceret i jorden i ca. 15 cm’s dybde med rene stoffer (phenanthren blev dog opløst i benzin). Lysimeterforsøgene er udført ved såvel lav som høj hydraulisk belastning.

Af forureningskomponenter er der anvendt trichlorethylen (TCE), blyfri benzin, MTBE og, som en mindre flygtig komponent, phenanthren. Der er udført forsøg med såvel sand som moræneler. En række metoder var i betragtning til udtagning/beregning af koncentrationer af porevandet:

Udcentrifugering af porevand fra en jordkerne.
Sugeceller (af henholdsvis PTFE/kvarts og stål).
Opsamling af eluat.
Jordprøvetagning med beregning af porevandskoncentrationer ved hjælp af fugacitetsprincippet (regnearket JAGG /8/).
Poreluftprøvetagning med beregning af porevandskoncentrationer ved hjælp af fugacitetsprincippet (regnearket JAGG /8/).
Udvaskningstest (med tilhørende fortyndingsberegninger og beregninger efter fugacitetsprincippet).

Udcentrifugering af porevand udgik som metode allerede under planlægningsfasen, og poreluftprøvetagning med efterfølgende fugacitetsberegning af porevandskoncentrationen udgik efter laboratorieforsøgene.

Resten af de nævnte metoder blev anvendt i de udendørs lysimeterforsøg. Ved disse forsøg var udløbs- og porevandskoncentrationer så lave, at datamængden blev meget lille. Modelsimuleringer viste, at der formentlig var sket et meget stort stoftab ved fordampning fra lysimetrene. Derfor blev der udført supplerende lysimeterforsøg under høj hydraulisk belastning, med større udløbs- og porevandskoncentrationer.

Ud fra de udførte kolonneforsøg sås forholdsvis klare og entydige resultater. Desværre var resultaterne fra lysimeterforsøgene i felten, såvel forsøgene med lav som med høj hydraulisk belastning, langt mere uklare og vanskelige at tolke.

Sammenfattende indikerer forsøgsresultaterne, at standardanalyse af udtagne jordprøver, med efterfølgende ligevægtsberegning af porevandskoncentrationen under anvendelse af fugacitetsprincippet, kan anvendes til forudsigelse af porevandskoncentrationer af MTBE, og tildels også for TCE. Metoden giver imidlertid utilfredsstillende resultater for benzin og phenanthren, blandt andet fordi standardanalyserne har detektionsgrænser for benzin og BTEX’er, som er alt for høje i denne sammenhæng. Beregning af porevandskoncentrationer ud fra jordanalyser (fugacitetsprincippet) har traditionelt været anset som et overestimat af forureningspåvirkningen. I laboratorieforsøgene undervurderede metoden imidlertid porevandskoncentrationen for benzin og BTEX’er, mens metoden i lysimeterforsøgene gav såvel undervurderinger som overvurderinger af porevandskoncentrationerne.

De udførte udvaskningstest (vandig ekstraktion) med efterfølgende ligevægtsberegninger har for TCE og MTBE givet omtrent samme porevandskoncentrationer som ovennævnte standardanalyser af jordprøver med efterfølgende ligevægtsberegninger. Sammenhørende koncentrationer bestemt ved den anvendte udvaskningstest viser dog mindre variationer end sammenhørende koncentrationer bestemt ud fra almindelige jordanalyser, hvorfor udvaskningstest som udgangspunkt er at foretrække frem for jordanalyser. Den benyttede udvaskningstest er dog ikke implementeret på laboratorierne. For benzinkomponenter og phenanthren er der ved udvaskningstestene kun genfundet i størrelsesordenen 10-20 % af porevæskekoncentrationen.

Det har fra flere sider været ønsket, at der blev estimeret typiske korrektionsfaktorer, således at porevandskoncentrationer beregnet ud fra jordanalyser eller udvaskningstest kan korrigeres til at stemme bedre overens med de ”reelle” porevandskoncentrationer. De her udførte forsøg giver ikke grundlag for at estimere sådanne korrektionsfaktorer.

Udtagelse af poreluft med efterfølgende analyser og ligevægtsberegninger af porevandskoncentrationen kan, ud fra de her udførte forsøg, ikke anbefales. Selv under meget kontrollerede forhold i kolonneeksperimenterne var poreluftmålingerne helt utilfredsstillende.

Ved kolonneforsøgene i laboratoriet gav udtagning af porevand med stålsugeceller i alle tilfælde langt de bedste resultater. Metoden er desværre ret omkostningstung, specielt fordi metoden er tidskrævende, og det er vanskeligt at anvende sugeceller i dybder større end nogle ganske få meter. Men hvor det er vigtigt med et meget præcist resultat, hvor der skal udføres langtidsmonitering, eller hvor prøvetagningsudgifterne ikke er afgørende, kan metoden stærkt anbefales. Metoden har dog nogle tekniske begrænsninger, som skal overvejes nøje i forbindelse med eventuel anvendelse.