|
Udledning af miljøfarlige stoffer med spildevand 4 Udledte mængder og den i forvejen forekommende koncentration4.1 IndledningVed fastsættelse af udlederkrav for enkeltstoffer stilles der som udgangspunkt krav om anvendelse af den bedste, tilgængelige teknologi. Derudover skal det ved beregninger sandsynliggøres, at udledningen ikke medfører overskridelse af kvalitetskrav uden for blandingszone eller nærområde. I praksis fastsættes både koncentrationskrav og mængdebaserede krav til udledning af farlige stoffer. De koncentrationsbaserede krav er begrundet i et ønske om at beskytte miljøet umiddelbart omkring udledningen, mens krav til den udledte stofmængde sigter mod at beskytte miljøet mod effekter, som skyldes den samlede udledning af et stof til et vandområde, f.eks. effekter, som skyldes akkumulering i sedimentationsområde eller organismer i afstand fra udledningspunktet. I princippet er det den udledte stofmængde, samt stoffets fordeling, omdannelse og nedbrydning i vandmiljøet, der er bestemmende for den miljømæssige koncentration uden for blandingszonen. Det er koncentrationen i omgivelserne, som den enkelte organisme reagerer på, og som lægges til grund ved vurdering af risiko for effekt. Mængdebaserede krav er derfor vigtige for at sikre mod effekter i det lokale vandområdet, men også for kvaliteten af vandmiljøet på et nationalt og internationalt niveau. Derfor er der for en række prioriterede stoffer aftalt (mængdebaserede) reduktionsmål for udledninger til vandmiljøet i henhold til EU’s Vandrammedirektiv og konventionen til beskyttelse af det marine miljø i Nordøstatlanten (OSPAR), som Danmark er forpligtiget til at overholde (se endvidere diskussionen herom i afsnit 5.4.1). Hvis regulering af f.eks. industriudledninger alene baseres på koncentrationsbaserede krav, kan der endvidere opstå det problem, at der ikke er noget incitament til vandbesparelser, hvilket kan medføre forhøjede udløbskoncentrationer. Ved at basere reguleringen af stofudledninger på fastlæggelse af en blandingszone med en fastlagt udstrækning, ved hvis grænse kvalitetskravet skal være opfyldt (jf. kapitel 2), kan det sikres, at kvalitetskravet kan overholdes ved udledning af et mindre spildevandsvolumen, blot den udledte stofmængde ikke forøges, idet det er den vandføringsvægtede koncentration, der lægges til grund for vurdering af overholdelse af kvalitetskrav (se kapitel 6). Det aktuelle kapitel omhandler vurdering og fastlæggelse af mængdebaserede krav til udledninger af farlige stoffer til vandmiljøet, samt beregning af maksimale udløbskoncentrationer under hensyn til den i forvejen forekommende koncentration af farlige stoffer i et vandområde. 4.2 Opgørelse af udledte stofmængder til et vandområdePå grund af den mere intensive overvågning af forekomsten af farlige stoffer i vandmiljøet vil der efterhånden etableres et bedre datagrundlag for at vurdere udledning og forekomst af en række enkeltstoffer. Set i relation til de mange kemiske stoffer, der er i anvendelse, er der dog tale om et begrænset antal stoffer. Miljømyndighederne vil derfor ofte komme i en situation, hvor der ikke eksisterer et tilstrækkeligt datagrundlag til at vurdere den samlede tilførte stofmængde. I henhold til Miljøstyrelsens Vejledning om spildevandstilladelser (Miljøstyrelsen 1999) kan dokumentationen for den samlede udledning af farlige stoffer til et vandområde baseres på en sammenstilling af informationer om udledningernes størrelse fra:
Vurdering af udviklingen over tid af udledningen af specifikke stoffer eller stofgrupper kan således baseres på tidsserier af målinger fra forskellige kilder eventuelt suppleret med data for indhold i delmiljøer som sediment og biota. Da udpegning af stoffer, der er farlige for vandmiljøet, er en løbende proces, hvor nye stoffer prioriteres efterhånden som gamle stoffer udfases, vil et system, der alene er baseret på den udledte mængde af enkeltstoffer, ikke give tilstrækkelig viden til at vurdere, om forureningen med farlige stoffer over tid generelt øges eller falder. Derfor kan den samlede miljøbelastning inden for et område eller en region udtrykkes som et indeks, i lighed med brug af indikatorer ved "benchmarking" af miljøtilstanden eller opstilling af en referenceværdi i forbindelse med livscyklusanalyser (LCA). Et indeks kan f.eks. være baseret på en opgørelse over mængder af udvalgte emitterede stoffer, der er vægtet i forhold til deres farlighed. Begrænsningen er, at opgørelsen bygger på den nuværende begrænsede viden om udledninger og forekomst af stofferne, og at yderligere viden automatisk vil medføre en forøgelse af den beregnede værdi. Risikoen for effekter af det enkelte stof beregnes som stofkoncentrationen i et givet punkt uden for blandingszonen (Ci) divideret med stoffets forventede nul-effekt koncentration (PNEC) (se kapitel 2). Under antagelse af additivitet kan den samlede risiko for effekter af flere stoffer estimeres som:
Hvor:
Er risikokvotienten (S (i=1 .. n) Ci/PNECi) over 1 indikerer dette en risiko for effekt, og størrelsen af kvotienten indikerer sandsynligheden for at denne effekt forekommer. Udtrykket er forenklet og tager ikke hensyn til, at stoffernes fordeling og levetid i vandmiljøet afhænger af deres egenskaber. Relevansen vil derfor øges, hvis udtrykket beregnes for specifikke delmiljøer, eller hvis der kun medtages stoffer med sammenlignelige egenskaber med hensyn til persistens, toksicitet og bioakkumulerbarhed. Eksempelvis kan den samlede tilførsel til vandmiljøet af toksiske og persistente stoffer beregnes ved at summere den udledte mængde vægtet i forhold til deres individuelle farlighed udtrykt ved deres PNEC-værdi - eller bedre - som vandkvalitetskravet (VKK), som også tager hensyn til stoffets bioakkumulerbarhed.
idet TEQi er udledningen af det enkelte stof i beregnet som toksicitetsækvivalenter, dvs. den udledte mængde pr. tidsenhed (f.eks. et år) divideret med vandkvalitetskravet. Toksicitetsækvivalentens enhed er et vandvolumen pr. tidsenhed svarende til den fortynding, der skal ske, for at der netop ikke sker overskridelse af kvalitetskravet (ved fuld opblanding). 4.2.1 RenseanlægDet nationale overvågningsprogram omfatter bl.a. målinger af en række udvalgte farlige stoffer i udløb fra kommunale renseanlæg, som kan anvendes til at vurdere den samlede tilførte mængde af et stof til et vandområde. Det skal dog understreges, at renseanlæg er meget forskellige med hensyn til opbygning og oplandets sammensætning, og at der er store forskelle i udledninger fra anlæg til anlæg. Ud over data fra overvågningsprogrammet er der tidligere udført undersøgelser af indholdet af miljøfremmede stoffer og tungmetaller i udløbsspildevand fra udvalgte kommunale renseanlæg (Grüttner & Jacobsen 1994, Grüttner, Vikkelsøe & Pritzl 1996, Århus Amt 1999). Desuden kan der foretages estimater af udledte mængder af specifikke enkeltstoffer fra kendte enkeltkilder i oplandet ved anvendelse af simple modeller til beregning af stoffers skæbne herunder nedbrydning i renseanlægget (Winther-Nielsen et al. 2001). 4.2.2 IndustriudledningerEn vurdering af udledning af enkeltstoffer fra industrikilder må først og fremmest baseres på eksisterende målinger, der er udført i forbindelse med godkendelse og kontrol af udledningen. Disse data kan eventuelt suppleres med oplysninger fra den miljøtekniske beskrivelse for at vurdere, om der er andre væsentlig stofudledninger end dem, der indgår i kontrolprogrammet. Desuden findes der i TGD’en (EU-kommissionen 1996) erfaringstal i form af emissionsfaktorer for udledning af kemiske stoffer med spildevand fra forskellige industrityper. Emissionsfaktorerne er baseret på erfaringer fra europæiske industrier og kan kun anvendes til at give et groft skøn. Opdaterede emissionsdokumenter er tilgængelige for en række industrityper på hjemmesiden for EU’s kemikaliebureau (EU-kommissionen 2001). Andre litteraturbaserede kilder, der kan anvendes som støtte til vurdering af udledning fra industrielle kilder, omfatter:
Generelt kan de ovenfor nævnte referencer kun anvendes som støtte ved vurderinger af konkrete udledninger, idet der er store individuelle forskelle mellem industrier med hensyn til teknologi og anvendelse af råvarer og kemikalier. 4.2.3 Diffuse kilderI det omfang der i overvågningsprogrammet foretages målinger i drænvand, overfladevand og sediment kan der for specifikke enkeltstoffer fås oplysninger om bidrag fra diffuse kilder. Programmet omfatter måling af udvalgte stofparametre i forskellige delmiljøer, således at der f.eks. fokuseres på pesticider i drænvand, persistente forbindelser som PAH’er og metaller i sedimenter, mens der for punktkilder indgår et bredere spektrum af organiske miljøfarlige stoffer. For den brede gruppe af industrikemikalier er der kun få eller ingen målinger. Det kan dog antages, at denne gruppe af stoffer primært udledes via punktkilder, og at diffuse kilder generelt er af mindre betydning. 4.3 Estimering af den maksimale stofkoncentration for en udledning under hensyn til andre kilderUdledning af stoffer fra punktkilder til et vandområde skal ske under hensyn til eventuelle andre kilder, hvorfra der sker udledning af det samme stof, således at der ikke opstår effekter som følge af den samlede belastning. Den i forvejen forekommende koncentration af et stof i et vandområde kan bedst vurderes ud fra målinger af stofindholdet i forskellige delmiljøer: vand, sediment og biota. Da sådanne målinger for miljøfarlige stoffer kun findes i begrænset omfang, kan det være nødvendigt at foretage overslagsmæssige beregninger baseret på viden om de tilførte mængder. 4.3.1 Overslagsmæssig beregning af resulterende stofkoncentration fra flere kilderVed fastsættelse af krav til udledning af farlige stoffer til vandmiljøet skal det først og fremmest sikres, at udledningen sker under anvendelse af den bedste tilgængelige teknologi. Det er ved udformning af udledningstilladelser derfor ikke acceptabelt at benytte en fremgangsmåde, der "udfylde rammen" op til niveauet, hvor kvalitetskravene netop kan forventes opfyldt. Den i forvejen forekommende koncentration af et stof i vandfasen i et vandområde er et resultat af bidraget fra alle kilder, herunder indholdet i det vand der tilføres fra omkringliggende vandområder samt fjernelsesprocesser som nedbrydning, sedimentation og fordampning. Der eksisterer modelværktøjer, som kan anvendes til beregning af resulterende stofkoncentrationer i vandmiljøet. Et groft skøn over den resulterende stofkoncentration i vandfasen kan i mangel af egnede modelværktøjer antages at være den tilførte stofmængde divideret med det tilførte vandvolumen, idet skønnet ikke tager hensyn til fjernelsen fra vandfasen: Hvor:
Den beregnede koncentration (Cregion) repræsenterer den gennemsnitlige koncentration i vandfasen efter stoftilførsel fra nærmere bestemte punktkilder. Er denne tæt på eller over vandkvalitetskravet for stoffet, indikerer beregningen, at den aktuelle tilførsel medfører en risiko for effekt. Der kan ved fastsættelse af krav til en udledning tages hensyn til andre kilder, der udleder til samme vandområde, ved at indregne det beregnede bidrag fra andre kilder (Cregion) i kontrolkravet for stoffet (Kstof i mg/L). Det skal understreges, at bidraget fra den aktuelle kilde ikke medtages i beregningen af Cregion. Koncentrationsbidraget fra den pågældende udledning må ikke medføre overskridelse af vandkvalitetskravet (VKK) uden for blandingszonen: Den tilsvarende maksimalt acceptable udledte stofmængde i mg/dg er således Hvor V er den gennemsnitlige udledte daglige vandmængde fra udledningen (m3/dg). Hvis kontrollen med udledningen udføres ved vandføringsvægtede koncentrationer som foreslået i kapitel 6) ligger der heri en kontrol af den udledte mængde. Det skal bemærkes, at de ovennævnte beregninger som nævnt ikke tager hensyn til stoffernes eventuelle fordampning, udfældning, adsorption, sedimentation og nedbrydning. Den estimerede maksimale koncentration vil derfor blive overestimeret ved anvendelse af de ovenstående udtryk. Omvendt er beregningen baseret på en gennemsnitsbetragtning, der forudsætter fuld opblanding og derfor ikke tager hensyn til variationen i tid og sted. Der henvises til afsnit 5.2.3 for diskussion af interaktion mellem forskellige, toksiske stoffer, der udledes til samme vandområde. 4.3.2 Modeller til beregning af resulterende stofkoncentration fra flere kilderBeregningerne bag den indledende vurdering er meget forenklede i forhold til den faktiske situation, hvor den resulterende koncentration af et stof, der udledes fra flere kilder, ud over de udledte mængder og vandskiftet, afhænger af hydrauliske, kemiske og biologiske forhold. Hvis der på baggrund af det indledende skøn er indikationer på en overskridelse af kvalitetskravet, kan der foretages en mere detaljeret beregning ved anvendelse af dynamiske vandkvalitetsmodeller. I praksis vil såvel belastning som strømningsmønster variere betydeligt. Belastningen fra kilder kan variere med skiftende produktionsforhold (industriudledninger), nedbør eller varierende aktiviteter i oplandet (renseanlæg). Strømningsmønsteret vil i visse områder skifte fra time til time afhængig af påvirkninger fra randområder, meteorologi og tilledninger fra land. Som et resultat vil også fortynding og spredning af udledte stoffer have en tilsvarende variabilitet. Endelig vil variation (i tid og rum) af kemisk/biologiske omsætningsprocesser påvirke den faktiske vandkvalitet i recipienten. Ovenstående dynamik udgør et beregningskompleks, der er vanskeligt at overskue uden passende beregningsværktøjer. Matematiske modeller for hydraulik i kombination med dynamiske spredningsberegninger af udledninger kan benyttes i denne sammenhæng. Opstilling af en dynamisk model, der reflekterer de faktiske forhold i et vandområde, muliggør detaljerede analyser af mulige fremtidige forhold, herunder bestemmelse af den maksimale, acceptable belastning fra flere kilder til et vandområde. Dynamiske modeller kan således anvendes til analyse af konsekvensen af udledning af et stof fra flere kilder samtidigt, deres indbyrdes betydning for den faktiske vandkvalitet samt betydningen af vandskiftet. 4.4 Anbefalinger
En mere præcis vurdering kan opnås ved anvendelse af dynamisk modellering som tager hensyn til stoffernes skæbne og lokale forhold.
Er risikokvotienten (S (i=1 .. n) (Ci/PNECi) over 1, indikerer dette en risiko for effekt, og kvotientens størrelsen indikerer sandsynligheden for at denne effekt forekommer.
4.5 Eksempler4.5.1 Eksempel 1: Stofudledning fra en virksomhed til Køge BugtSpildevandscenter Avedøre I/S (tidligere I/S Avedøre Kloakværk) og en række virksomheder har alle udledning til Køge Bugt. Derudover udmunder en del vandløb i Køge Bugt, f.eks. Skensved Å, Olsbæk, Ll. Vejle Å, Solrød Bæk, Køge Å. Køge Bugt modtager desuden vand fra Øresund i en vis del af tiden (her er regnet med 40%), og fra Østersøen den resterende del af tiden. Strømhastigheden varierer en del. Tæt på kysten ved Avedøre Holme er strømmen normalt svagere end 0,05 m/s og kun sjældent over 0,2 m/s. Der regnes i det følgende med en strømhastighed på 0,05 m/s. Det tværsnitsareal, der gennemstrømmes i den nordlige del af Køge Bug,t er overslagsmæssigt beregnet til 42.500 m2, hvilket giver en vandføring på ca. 2.125 m3/s. Vandvolumenet i Køge Bugt er overslagsmæssigt beregnet til 1× 109 m3. Antages en vandføring på 2.125 m3/s (Q0) for både den sydgående og nordgående strøm, kan den gennemsnitlig opholdstid i Køge Bugt beregnes til 1× 109 m3/2.125 m3/s = 5,4 dage. Der vil dog være store lokale forskelle, hvor de kystnære områder har langsommere vandskifte end ude midt i bugten. Eksempel: Fiktivt stof A Stoffet A vides at blive udledt fra Spildevandscenter Avedøre (kilde 1) og fra en virksomhed (kilde 2) i området. Der ses i eksemplet bort fra eventuelle andre udledninger af stoffet. Kvalitetskravet for stoffet er 0,1 m g/L. Koncentrationsniveauet for stoffet i Øresund og Østersøen er målt til 0,01 m g/L. Spildevandscenter Avedøre udleder mellem 60-80.000 m3/dg (V1). Her regnes med 80.000 m3/dg. Virksomheden har en spildevandsudledning, der varierer en del i tid og sammensætning, men antages her at være 2.000 m3/dg (V2). Koncentrationen i afløbet fra Spildevandscenter Avedøre er målt til 1 mg/L (C1), og koncentrationen i udledningen fra en virksomheden i området sættes til 4,5 mg/L (C2). Det samlede bidrag fra den i forvejen forekommende koncentration i vandet fra Østersøen og Øresund og fra de to kilder kan beregnes således: Det fremgår, at udledningen fra de to virksomheder ikke hæver den i forvejen forekommende koncentration i Køge Bugt (0,01 m g/L) væsentligt. Beregning af den maksimale koncentration fra virksomheden (kilde 2) Som udgangspunkt for amtets vurdering af udledningen er der antaget en blandingszone svarende til 50 ganges fortynding. Det forudsættes, at blandingszonen ikke overlapper renseanlæggets spildevandsnærområde, og at begge udledninger sker under anvendelse af bedste, tilgængelige teknologi. Den maksimale koncentration, der må være i spildevandsudløbet fra virksomheden under hensyn til koncentrationen i Køge Bugt, kan herefter beregnes til: idet virksomhedens eget bidrag ikke medtages i beregningen af Cregion, og denne således er 0,0104 mg/L. Den resulterende regionale koncentration har således ingen reel betydning for virksomhedens overholdelse af kravværdien. 4.5.2 Eksempel 2: Tungmetaller - kobberUnder NOVA 2003 programmet er den i forvejen forekommende koncentration bestemt for en række tungmetaller i Køge Bugt (Københavns Amt 2000). Disse er angivet i tabel 4.1 sammen med stoffernes vandkvalitetskrav. Tabel 4.1
1 1 mg/L beregnet som overkoncentration.Der antages en kobberkoncentration i udløbet fra Spildevandcenter Avedøre på 7,4 mg/L (C1), svarende til den gennemsnitlige Cu-koncentration målt i udløbet fra renseanlægget i 1994. Virksomheden har en spildevandsudledning, der varierer en del i tid og sammensætning. Der antages i eksemplet, at udledningen sker ved anvendelse af bedste, tilgængelige teknologi og svarer til 2.000 m3/dg (V2) med en kobberkoncentration på 150 mg/L (C2). Der ses bort fra andre kobberudledninger til Køge Bugt, selvom der må forventes kobberudledninger fra f.eks. lystbådehavne og vandløb. Kobberkoncentrationen i vandet fra Øresund er målt til ca. 0,5-1,5 mg/L og i Østersøen ca. 0,3-0,8 mg/L (data refereret i Madsen et al. 1998). Der er således nogenlunde det samme kobberniveau i Køge Bugt, som i disse farvande. Det forudsættes i regneeksemplet, at der er en i forvejen forekommende koncentration i området på 0,55 mg/L. Udledningen fra Spildevandscenter Avedøre og virksomheden vil give anledning til en regional kobberkoncentration svarende til: De lokale punktkilder resulterer således i en regional koncentration, der er ca. 0,005 mg/L højere end den i forvejen forekommende koncentration på 0,55 mg/L. Cregion uden virksomhedens egetbidrag kan beregnes til 0,553 mg/L. Den maksimale, gennemsnitlige koncentration, der må være i spildevandsudløbet fra virksomheden, hvis kvalitetskravet ikke skal overskrides kan beregnes til: Kvalitetskriteriet for kobber er imidlertid formuleret som en overkoncentration, da baggrundskoncentrationen varierer fra område til område. På den baggrund skal det samlede koncentrationsbidrag fra punktkilderne i området og virksomhedens egen udledning være mindre end eller lig med 1 m g/L ved kanten af blandingszonen. Bidraget fra de andre kilder i området svarer til den beregnede, regionale koncentration (0,553 m g/L) minus den i forvejen forekommende koncentration (0,55 m g/L) eller 0,003 m g/L. Tages der højde for dette bidrag, kan den maksimale koncentration i udledningen beregnes til: Det fremgår heraf, at virksomheden, selvom den overholder kravet om anvendelse af bedste, tilgængelige teknologi, yderligere skal reducere det gennemsnitlige indhold af kobber i udledningen fra 150 til ca. 50 mg/L.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
