Afprøvning af zoneringsmetoder
4. Zoneringsmetoder
4.1
Vurdering af zoneringsmetoder
4.1.1 nitratfølsomme områder
4.1.2 pesticidfølsomme områder
4.1.3 behov for ensartede metoder
4.2 Generelle forhold omkring
datainput til temakort
4.2.1 Generelle forhold omkring
datainput til temakort
4.2.2 Generelle forhold omkring
datainput til grundvandsmodeller
4.3 Grundvandets trykforhold
4.3.1 Temakortbaseret
4.3.2 Modelbaseret
4.3.3 Diskussion “Grundvandets
trykforhold”
4.4 Transporttid
4.4.1 Temakortbaseret
4.4.2 Modelbaseret
4.4.3 Diskussion “Transporttid
gennem dæklag; inert stof”
4.5 Simple stofspecifikke forhold
4.5.1 Temakortbaseret
4.5.2 Modelbaseret
4.5.3 Diskussion af 'simple
stofspecifikke forhold'
4.6 Sorption / nedbrydning,
densitetsstrømning
4.6.1 Temakortbaseret
4.6.2 Modelbaseret
4.6.3 Diskussion af 'sorption og
nedbrydning'
4.7 Konklusion vedrørende
zoneringsmetoder
4.1 Vurdering af zoneringsmetoder
Den praktiske afgrænsning af sårbarhedszoner inden for områder med særlige drikkevandsinteresser eller inden for indvindingsoplande uden for områder med særlige drikkevandsinteresser kan foretages ved anvendelse af følgende simple eller modelbaserede metoder:
simple temakortbaserede metoder eller
grundvandsmodeller og hydrologiske modeller.
Vurderingen af forskellige zoneringsmetoders egnethed i forhold til en given indsats i et konkret område afhænger såvel af stofspecifikke forhold, de konkrete hydrogeologiske forhold, datagrundlaget men også en afvejning mellem en generel beskyttelsesindsats (f.eks. på landsplan) i forhold til vægtningen af den yderligere beskyttelsesindsats i konkrete følsomme områder. Fordele og ulemper ved zonering kan anføres som vist i tabel 4.1.
Tabel 4.1 Nogle fordele og ulemper ved zonering
| Skeptikere | Realister |
|
|
4.1.1 nitratfølsomme områder
Når det gælder nitrat, er vidensgrundlaget i dag til stede til en afgrænsning af de områder som er sårbare og hvor reduktionskapaciteten til omdannelse af nitrat i umættet zone og dæklag er ringe. Alt grundvand er således ikke lige sårbart i forhold til nitrat og der findes tilgængelige metoder til en detaljeret kortlægning af f.eks. områder med begrænset lertykkelse. På grund af nitratbelastningens karakter som en fladebelastning og en målsætning om højst 25 mg nitrat/l i grundvandet, er der fagligt set gode argumenter for at udpege særlige sårbarhedszoner i forhold til nitrat, idet der er en realistisk chance for at en sådan indsats vil kunne opfylde målet, også selv om der fortsat er en vis usikkerhed på om det er de mest sårbare arealer der faktisk udpeges, på grund af forekomsten af sprækker og sandvinduer, som ikke kan kortlægges med f.eks. geofysisk metoder
4.1.2 pesticidfølsomme områder
For pesticider er problemet mere komplekst. For det første er vidensgrundlaget ikke til stede i dag til en afgrænsning af følsomme områder. Det store antal forskellige pesticider incl. nedbrydningsprodukter forudsætter viden om et stor antal stoffers eller stofgruppers transportegenskaber og nedbrydning i grundvand. Indtil denne viden foreligger vurderes de hydrauliske metoder at være brugbare til en indledende vurdering af de arealer som evt. kan være særligt følsomme. De hydrauliske metoder kan bestå af en afgrænsning af indstrømnings- og udstrømningsområder, inden for områder med særlige drikkevandsinteresser eller en afgrænsning af indvindingsoplande og infiltrationsområder til vandværker. Derudover kan en vurdering af arealdistribueret grundvandsdannelse eller transporttid gennem dæklag for visse typer pesticider være relevant. En nærmere kortlægning i forhold til pesticidfølsomhed vil forudsætte et andet koncept end i forhold til nitratfølsomhed. I første omgang vil en kortlægning af mulighed for præferentiel strømning i ler være central, såvel i de øverste jordlag som i dybere jordlag. Dernæst vil en kortlægning af de allerøverste jordlag (0-1 m) hvor langt den største del af nedbrydningen af pesticider foregår være nødvendig. Endelig har indhold af organisk stof, redoxforhold og kalkindhold (surhed) central betydning.
4.1.3 behov for ensartede metoder
I det omfang det er muligt, må det anses for hensigtsmæssigt, af hensyn til sammenlignelighed forskellige områder imellem, at der - uafhængigt af metode - anvendes de samme hydrogeologiske principper til afgrænsningen af de enkelte beskyttelseszoner.
Når det gælder zoneringsmetoder kan man skelne mellem:
lokalspecifikke forhold
regionale og dynamiske forhold
De lokalspecifikke forhold omfatter bl.a. jordbundsforhold, beskaffenhed af umættet zone, dæklag og magasinforhold.
De regionale og dynamiske forhold vedrører de tidslige og geografiske variationer i nedbør, fordampning, nedsivning, afstrømning og grundvandsdannelse. Hertil kommer placeringen i forhold til indstrømnings- og udstrømningsområder. Endelig har vandindvindingsstruktur og forhold en særlig betydning.
Følgende hydrogeologiske principper som kan anvendes til zoneopdeling er behandlet her:
lertykkelseskort (evt. akkumulerede lertykkelseskort)
grundvandets trykforhold: infiltrationsområder / udstrømningsområder
2A) miljøfremmede stoffer (udstrømning/nedsivning)
2B) naturligt forekommende stoffer (arealdistribueret nedsivning)transporttid gennem dæklag: inert stof
simple stofspecifikke forhold i dæklag: nedbrydning (nitrat), sorption/mobilitet (tungmetaller)
stofspecifik transporttid i dæklag: densitet (DNAPL), sorption/mobilitet (PAH, cyanid)
Som beskrevet i foregående afsnit, er lertykkelseskort eller akkumulerede lertykkelseskort en hidtil ofte anvendt metode til sårbarhedskortlægning. Zonering har til formål at kortlægge såvel grundvandsmagasinsystemet som dets beskyttelse. En zonering alene baseret på lertykkelseskort, som ikke beskriver grundvandsdannelsen og strømningsforhold i det samlede grundvandsmagasinsystem vurderes ikke tilstrækkelig, idet fastlæggelse af f.eks. indvindingsoplande til vandværker, forudsætter en nærmere kortlægning af det samlede grundvandsmagasinsystem, herunder eventuelle dæklags nærmere hydrauliske og evt. geokemiske karakteristika. Zonering alene baseret på lertykkelseskort er derfor ikke behandlet i det følgende da metoden ikke vurderes fyldestgørende. Omvendt vil en kortlægning af f.eks. lertykkelser og disses hydrauliske karakteristika typisk være et væsentligt delelement i opstilling af en geologisk eller hydrologisk model.
Zonering efter ovenstående principper 2-5 beskrives i det følgende under anvendelse af henholdsvis simple metoder og grundvandsmodeller. I kapitel 7 er der foretaget en nærmere afprøvning af principperne 2-3 for 3 udvalgte områder. Principperne 4-5 vurderes ikke fuldt operationelle på regional skala og er derfor ikke nærmere afprøvet. I kapitel 5 diskuteres de specielle forhold der knytter sig til zonering af indvindingsoplande, herunder selve afgrænsningen af indvindingsoplandet.
4.2 Generelle forhold omkring datainput til temakort
4.2.1 Generelle forhold omkring datainput til temakort
Zonering baseret på temakort forudsætter anvendelse af Geografiske Informations Systemer (GIS) til at sammenholde af oplysninger af forskellig art, ligesom resultatet af zoneringen herved kan sammenholdes med f.eks. arealanvendelsen og det øvrige planlægningsmæssige grundlag (Andersen & Bliksted, 1997).
4.2.2 Generelle forhold omkring datainput til grundvandsmodeller
Ved anvendelse af grundvandsmodeller vil der, uanset hvilke zoneringsprincipper der anvendes, være nogle generelle krav til datainput til modellen. Opsætning og kalibrering af grundvandsmodeller kræver kendskab til og inputdata for geologisk lagfølge og struktur, horisontal (og vertikal) hydraulisk ledningsevne for de enkelte geologiske lag og linser, magasintal (porøsitet), infiltration (nettonedbør), oppumpninger, vandløbsafstrømninger samt grundvandets trykniveau i et eller flere magasiner, herunder randbetingelser (se figur 4.1).
Figur 4.1 Procedure for opstilling af grundvandsmodel
4.3 Grundvandets trykforhold
Zoneopdeling ud fra grundvandets strømningsveje må tage udgangspunkt i grundvandets trykforhold, horisontalt såvel som vertikalt.
Kendskabet til de grundvandsdannende områders beliggenhed er et afgørende forhold ved vurdering af et grundvandsmagasins risiko for at blive forurenet med stoffer, deponeret eller anvendt på jordoverfladen. Grundvandsdannende områder er defineret som områder inden for hvilke infiltrerende regnvand på et tidspunkt vil strømme gennem mindst et grundvandsmagasin inden det ender i vandløb, søer, fjorde eller i havet (figur 4.2). I grundvandsdannende områder er der en nedadrettet vandbevægelse.
Udstrømningsområder er områder hvor der er en opadrettet vandbevægelse i et magasin, hvor et artesisk magasin har et grundvandspotentiale over terræn eller hvor der er en opadrettet vandbevægelse mellem magasiner. Udstrømningsområder vil under danske forhold typisk forekomme ved vandløb, vådområder, søer, fjorde og ved havet.
Infiltration af forurenet vand i de grundvandsdannende områder ved vandskel giver maksimal risiko for at få forureningen spredt til store dele af grundvandsmagasinet. Områder omkring vandløb, fjorde og kyster vil ofte være udstrømningsområder, med begrænset risiko for forurening af grundvandsmagasiner.
Figur 4.2 Se
her
Grundvandsdannende områder for to typeområder (GEUS, 1995)
4.3.1 Temakortbaseret
På grundlag af kort over det enkelte grundvandsmagasins og dæklags horisontale grundvandspotentiale kan trykniveauforskelle vertikalt mellem adskilte magasiner og dæklag bestemmes. Dermed kan infiltrationsområder og udstrømningsområder afgrænses. Eventuelt kan en tredje intermediær zone eller usikkerhedszone afgrænses hvor den vertikale gradients retning enten er usikker eller vekslende mellem opad- og nedadrettet som følge af variationer i vandindvindingen eller klimaforhold.
4.3.2 Modelbaseret
Tredimensionale (3-D) grundvandsmodeller er i høj grad baseret på netop at beskrive grundvandets strømning i og mellem grundvandsførende lag. Modellerne bygges normalt op omkring en hydrogeologisk tolkningsmodel bestående af flere adskilte vandførende geologiske lag. Modeloutput vil blandt andet være et arealdistribueret grundvandspotentiale for de enkelte lag. Afhængigt af hvor avanceret den enkelte model er, kan udstrømning til vandløb, vådområder, søer, fjorde og havet beskrives og analyseres mere eller mindre fyldestgørende.
3-D grundvandsmodeller er desuden velegnede til vurdering af betydningen af ændringer i vandindvinding, nedbør osv. for grundvandets strømningsforhold.
To dimensionale modeller (2-D) kan kun i begrænset omfang anvendes til bestemmelse af infiltrationsområder og udstrømningsområder.
I visse 2-D grundvandsmodeller, som beskriver grundvandets horisontale strømning, er det muligt at distribuere grundvandsdannelsen, ligesom der kan arbejdes med vekslende frie og artesiske forhold. Dermed er det muligt at analysere udstrækningen af infiltrationsområder.
2-D grundvandsmodeller som beskriver grundvandets vertikale strømning, er velegnet til i et profil at beskrive grundvandets dannelse og strømning mellem magasiner og til f.eks. vandløb, men arealdistribueringen mangler.
4.3.3 Diskussion “Grundvandets trykforhold”
Vurderinger af grundvandets trykforhold, og dermed grundvandets strømningsmønster, er vigtig for vurderinger af i hvilket omfang vand fra en given forureningskilde vil være i stand til at infiltrere et givent grundvandsmagasin.
Kendskabet til grundvandets trykforhold kan anvendes til at afgrænse infiltrationsområder (grundvandsdannende områder) og udstrømningsområder. Eventuelt kan en intermediær zone 'usikkerhedszone' afgrænses.
Ændringer i vandindvindingsforhold og vinternedbør påvirker grundvandets trykforhold og kan betyde at et område ændrer karakter fra udstrømningsområde til infiltrationsområde. Dermed ændres grundlaget for zoneafgrænsningen, hvilket kan være uheldigt ud fra et planlægnings- og prioriteringssynspunkt (Miljøstyrelsen, 1995b). Ændringer i grundvandspejlet kan desuden medføre særlige problemer med vandkvaliteten jf. det Strategiske Miljøforsknings Program (Grundvandsgruppen, 1997). Dynamiske grundvandsmodeller er konstruerede til at kunne håndtere tidslige variationer i grundvandets trykforhold hvorimod GIS temakort ikke kan håndtere denne dynamik.
4.4 Transporttid
Zonering ud fra transporttiden gennem dæklagene for et konservativt stof (inert stof) er på sin vis blot en kvantificering af sårbarhedskortlægning på grundlag af en kombination af lertykkelser, grundvandsdannelse og hydrauliske forhold i dæklagene (bl.a. porøsitet).
Transporttiden er et mål for den generelle naturlige beskyttelse fordi: (1) det er en veldefineret fysisk parameter, (2) transporttiden har stor betydning for muligheden for sorption, nedbrydning og dispersion af en given forurening, (3) transporttiden indeholder et 'indbygget' eller indirekte mål for grundvandsdannelsens størrelse eller for betydningen af f.eks. vertikal trykniveaugradient, (4) transporttiden kan være en relevant parameter i forbindelse med oprydning i forhold til depoter, men også med henblik på vurderinger af hvornår en given ændring i grundvandskvaliteten kan forventes f.eks. efter at arealanvendelsen er ændret fra landbrug til skov, (5) det er fordelagtigt at benytte en metodik som kan gennemføres såvel med simple metoder (temakort) som med modelbaseret metode.
Metoden kan indeholde dels en generel del hvor transporttiden vurderes for et konservativt / inert stof, f.eks. klorid, beskrevet i afsnit 4.2.1 og 4.2.2, og dels en stofspecifik del hvor stofspecifikke transporttid med hensyn til sorption og nedbrydning (retardation) indregnes, som beskrives i afsnit 4.4.1 og 4.4.2.
4.4.1 Temakortbaseret
Metoden er i sin simple form baseret på stempelstrømning og standardværdier for infiltration / nettonedbør, vandindhold / markkapacitet (umættet zone), effektiv porøsitet (mættet zone) og tykkelse af geologiske lag (Kelstrup, 1984; Bengtsson, 1996).
Princippet er at dæklagene over det aktuelle grundvandsmagasin først deles i en umættet del og en vandmættet del. Derefter foretages en opdeling i geologiske lag med ens vandindhold / markkapacitet (umættet zone) eller ens porøsitet (mættet zone). Tykkelsen af de enkelte lag bestemmes i hele det aktuelle område.
Den samlede transporttid fra terræn til top af grundvandsmagasin bestemmes herefter som en sum af transporttiderne udregnet for hvert enkelt dæklag. Transporttiden for lag n i den umættede zone beregnes som:
| år hvor | tu,n er perkolationstiden gennem lag n (umættede zone), i år Wu,n er vandindholdet ved markkapacitet i lag n (umættede zone), dimensionsløs l er tykkelsen af lag n, i meter I er den årlige infiltration, i meter/år |
Perkolationstiden for lag n i den mættede zone, tm,n, beregnes efter samme formel, men Wu,n erstattes med Xm,n (porøsitet af lag n).
Den beskrevne metode til beregning af transporttiden gennem dæklag er en meget forenklet beskrivelse af de reelle transportprocesser. Disse forhold er nærmere diskuteret i Kelstrup (1984), Kelstrup et al. (1984), Bengtsson (1996) og resumeret i Appendix 1.
Som tidligere nævnt vil forekomst af sprækker, makroporer og sandvinduer i lerlag, eller præferentiel strømning i sandlag bevirke at perkolationstiden i praksis kan variere endog meget betragteligt inden for en mere lokal skala. I de konkrete tilfælde må man derfor søge at tage hensyn til disse forhold ved vurdering af perkolationstid.
Drejer det sig om opsprækkede morænelerslag over i øvrigt homogene morænelerslag af større tykkelse og regional udbredelse, kan man eksempelvis se helt bort fra den opsprækkede lagtykkelse i vurdering (i det det antages at perkolationen gennem den opsprækkede zone sker med relativt hurtigt gennembrud).
Drejer det sig om glacialtektoniske forstyrrelser er løsningen at visse områder med sådanne forstyrrelser fremhæves på perkolationskortet f.eks. med en speciel signatur. I sådanne områder må man derfor antage at den naturlige beskyttelse er ringe, således at området er særligt sårbart overfor udvaskning af stoffer.
Forsøg på at dokumentere perkolationstider yderligere, herunder hvorvidt der forekommer f.eks. udpræget horisontal strømning med yngre vand under øvre magasiner med ældre vand kan bedst gennemføres gennem aldersdatering af grundvandet enten ved CFC analyser eller andre metoder.
4.4.2 Modelbaseret
Ved anvendelse af grundvandsmodeller til beregning af perkolationstiden fra terræn til top af grundvandsmagasin vil det, afhængigt af inddatakvaliteten, i langt højere grad være muligt at tage højde for / indregne den rumlige variation i strømningsforholdene og dermed komme udover mange af de forenklinger og antagelser der gøres i forbindelse med stempelstrømningsmetoden (Appendix 1). Ved kalibrering og verificering af modellen (kan) sikres en rimelig overensstemmelse mellem model og faktiske forhold. Partikelhastigheder i såvel umættet som mættet zone vil i løbet af de nærmeste 1-2 år kunne simuleres med tilgængelige modelværktøjer.
Modelteknisk er der således ikke nogen begrænsninger for at gennemføre en komplet modelbaseret analyse af transporttider fra terræn til f.eks. top af primært grundvandsmagasin, med beskrivelse af transporttid såvel i umættet zone som gennem f.eks. øvre sekundære magasiner til top af primært magasin. I praksis kan forholdene imidlertid være så heterogene og komplekse at en modelbaseret analyse ikke vil kunne gennemføres som følge af for store usikkerheder på den geologiske model. Det vil ved meget forstyrrede geologiske forhold ikke være muligt at tilvejebringe et tilstrækkeligt datagrundlag til en modelbaseret analyse.
4.4.3 Diskussion “Transporttid gennem dæklag; inert stof”
Metoden er primært anvendelig i forbindelse med prioritering af oprydningsindsatsen overfor eksisterende punktforureninger og i forbindelse med planlægning af fremtidig placering af potentielle punktforureningskilder idet transporttiden er identisk med reaktionstiden for en eventuel forurening.
Inputparametre til metoden udgøres som nævnt af nedsivningens størrelse (i forskellig dybde) samt porøsitetens størrelse. Et væsentligt problem er fastsættelsen af porøsitetens størrelse (Bengtsson, 1996; Kelstrup, 1984), ligesom en mere præcis arealdistribueret nedsivning til forskellige dybder vil forudsætte en 3D grundvandsmodel. Metoden kan dog gennemføres med antagelse af konstant grundvandsdannelse. Betydningen af simpel kontra modelbaseret metode belyses nærmere ved eksemplerne.
4.5 Simple stofspecifikke forhold
Zonering ud fra stofspecifikke forhold for nitrat og tungmetaller kan være relevant, idet reduktionen af nitrat og sorption af tungmetaller i mindre grad er afhængig af transporttiden gennem dæklag ved de grundvandsstrømningshastigheder som er almindelige under danske forhold. Reduktion og sorption af henholdsvis nitrat og tungmetaller er primært under disse forhold afhængig af det geokemiske miljø som det forurenede vand strømmer gennem (redoxforhold, pH, pyritholdige lag etc.).
Der er imidlertid stor forskel på nitrat og tungmetallers opførsel i jord og grundvand. Nitrat har større opløselighed end tungmetaller i vand. Tungmetallers transport er i høj grad kontrolleret af pH, dette er ikke tilfældet for nitrat. Nitrat kan optages i planter, hvor tungmetaller kan adsorberes i rodzonen. Nitrat har begrænset nedbrydning i aerob zone, tungmetaller er persistente i jord- og grundvand.
Pesticider har en relativ lav opløselighed i vand og transporten er kun i begrænset grad pH kontrolleret. Pesticider kan adsorberes i rodzonen og nedbrydeligheden i jord og grundvand er varierende.
Olie og benzinforbindelser har relativ lav opløselighed i vand. Stofferne kan transporteres som fri fase (ikke opløst vædske fase). Transporten er ikke pH kontrolleret. Forbindelserne kan adsorberes i rodzonen og nedbrydeligheden i jord og grundvand er varierende.
Opløseligheden i vand er lav og stofferne kan transporteres som ikke opløst vædske fase. Stofferne er ikke pH kontrolleret. Der kan være adsorption i rodzonen og stofferne er kun i begrænset omfang nedbrydelige i jord og grundvand.
4.5.1 Temakortbaseret
En afgrænsning af områder hvor grundvandsmagasinet er sårbart over for nedsivende nitrat kræver en kortlægning af redoxgrænsens beliggenhed i forhold til toppen af magasinet og et kort over de områder hvor grundvandsdannelsen til det pågældende magasin finder sted. Et eksempel på nitratsårbarhedskortlægning er vist i Miljøstyrelsen (1995e).
Tilsvarende for tungmetaller må pH i umættet zone kortlægges.
Desuden kan temakort over nettonedbørens størrelse i infiltrationsområder (og 'intermediære områder') anvendes til vurdering af fortyndingsgraden af f.eks. en arealbelastning med nitrat eller pesticider. Dermed kan den resulterende udvaskning skønnes. I Miljøstyrelsen (1995f) er vist et eksempel på en arealdistribueret beregning af den maksimalt tilladelige nitratudvaskning i forhold til drikkevandskravet på 50 mg NO3/l.
4.5.2 Modelbaseret
Zoneringen kan gennemføres f.eks. ved hjælp af DAISY - MIKE SHE modellen. Procesforståelsen er når det gælder nitrat og pH til stede, og disse er implementeret i modelværktøjer. Skiftet fra oxiderende til reducerende forhold vil kunne kortlægges ud fra allerede eksisterende farvebeskrivelser af boringer, men supplerende boringer og udtagning af vandprøver til kemisk bestemmelse af redox aktive komponenter, og farvebestemmelser på sedimenterne med henblik på nærmere kortlægning af redoxfronten kan være nødvendig. Kortlægning af pyritforekomster og evt. reducerende forhold som følge af methan opstigning kan være påkrævet. Endelig er det i morænelersområder nødvendigt at have styr på sprækker og sandvinduer, herunder reduktion af nitrat i sprækker (som afhænger af redoxforhold i sprækkerne).
Når det gælder pesticider forventes procesforståelse og modelværktøjer først operationelle om nogle år (tidligst ca. 5 år) for udvalgte modelstoffer. Det er dog sandsynligt at disse modeller vil forudsætte yderligere dataindsamling.
4.5.3 Diskussion af 'simple stofspecifikke forhold'
Der er i dag en viden om at grundvandets redoxforhold er langt mere komplekse end tidligere antaget og afgørende for de vandkvalitetsstyrende processer. Kortlægning af redoxforhold kan gennemføres på regional skala, men på lokalt niveau (f.eks. markniveau) vurderes en sådan kortlægning ikke umiddelbart gennemførlig med en tilstrækkelig præcision uden indsamling af yderligere data (dvs. etablering af bl.a. boringer med mulighed for udtagning af vandprøver og sedimenter).
Brugen af stoftransportmodeller vil derfor forudsætte at der er tale om en meget vigtig vandressource, som er truet af nitratforurening, eller at der er behov for at tilvejebringe en bedre forståelse af f.eks. sammenhængen mellem overudnyttelse af ressourcen som følge af vandindvinding og nitratindholdet i f.eks. råvandet til en større kildeplads.
I de fleste tilfælde vil en operationel løsning kunne baseres på en strømningsmodellering med 3D model evt. med en forenklet stoftransportmodellering 'on/off' (f.eks. baseret på partikelbanebeskrivelse kombineret med temakort over f.eks. redoxfrontens beliggenhed). Herved kan områder der er særligt sårbare og som bidrager til nitratindholdet i f.eks. en indvindingsboring søges vurderet primært ud fra eksisterende data.
4.6 Sorption / nedbrydning, densitetsstrømning
Forureningskomponenters opførsel i jord- og grundvand vil være påvirket af en lang række grundlæggende fysisk-kemiske processer, som kendes fra jord- og vandkemien. Det drejer sig om syre-base reaktioner, luft-vand ligevægte, udfældnings- og opløsningsreaktioner, kompleksdannelse i vandfasen, ionbytning samt sorption til partikeloverflader (evt. kolloider). Derudover kan der ske faseovergange mellem f.eks. poreluften (gasfase) og opløst i porevandet (vandfase).
Redoxprocesser som beskrevet ovenfor for nitrat og nedbrydning udgør vigtige processer for mange stoffer. For visse stoffer er det vigtigt at skelne mellem dem der er lettere end vand og dem der er tungere end vand, f.eks. ved spild af olie og brændstof (Miljøstyrelsen, 1996).
4.6.1 Temakortbaseret
Simple metoder til vurdering af transporttid i dæklag vil udelukkende kunne omfatte et skøn af parameteren: 'retardation' som er et simpelt mål for på hvilken måde sorption og nedbrydning 'forsinker' stofudbredelsen i forhold til et konservativt stof som ikke nedbrydes eller adsorberes til jorden. Retardation kunne relativt let multipliceres på beregnede transporttider for konservative stoffer.
Transporttid af stoffer som styres af densitet, kolloidtransport mm. kan ikke vurderes med simple metoder.
4.6.2 Modelbaseret
Opløste stoffer kan modelleres, men forudsætter mere detaljerede input vedrørende såvel geokemiske forhold, strømningsforhold og sorption/-nedbrydning, som måtte have betydning i det konkrete tilfælde (stofspecifikt og afhængigt af hydrogeologi). Der vil formentlig være behov for yderligere data vedrørende sorption og nedbrydning i jord og grundvand fra feltstudier, evt. kombineret med f.eks. laboratorieforsøg.
4.6.3 Diskussion af 'sorption og nedbrydning'
Anvendelse af modeller til vurdering af sorption og nedbrydning af f.eks. pesticider eller andre miljøfremmede stoffer i forbindelse med zonering er ikke operationelt i dag. Videngrundlaget forventes først tilvejebragt om tidligst ca. 5 år.
4.7 Konklusion vedrørende zoneringsmetoder
De metoder der i dag må anses for at være operationelle består af zonering med udgangspunkt i grundvandets trykforhold (infiltrations- og udstrømningsområder), den arealdistribuerede grundvandsdannelse og transporttider gennem dæklag (perkolationstid). Disse forhold kan kortlægges ved såvel simple metoder som baseret på hydrologiske modeller eller grundvandsmodeller.
En zonering alene baseret på lertykkelseskort, som ikke beskriver grundvandsdannelsen og strømningsforhold i det samlede grundvandsmagasinsystem vurderes utilstrækkelig. Fastlæggelse af f.eks. indvindingsoplande til vandboringer, forudsætter en nærmere kortlægning af det samlede grundvandsmagasinsystem, herunder eventuelle dæklags nærmere hydrauliske og geokemiske karakteristika. Zonering alene baseret på lertykkelseskort er derfor ikke behandlet i det følgende da metoden ikke vurderes fyldestgørende. Omvendt vil en kortlægning af f.eks. lertykkelser og disses hydrauliske og geokemiske karakteristika typisk være et væsentligt delelement i opstilling af en geologisk eller hydrologisk model, ligesom at en nærmere afgrænsning af de vandførende lags udbredelse og egenskaber vil være relevant med henblik på at forstå grundvandsmagasin systemet og dets beskyttelse.
Videngrundlaget til stofspecifik vurdering af udbredelsen af nitrat og tungmetaller i grundvand er til stede i dag. Det samme er modelværktøjer. Det vurderes imidlertid at en egentlig modellering normalt vil forudsætte indsamling af supplerende data og derfor i de fleste tilfælde næppe vil være operationel, bortset fra i et mere begrænset omfang for udvalgte områder. Når det gælder miljøfremmede stoffer (f.eks. pesticider) er videngrundlaget ikke til stede i dag, og vil tidligst være det om ca. 5 år (dvs. ikke operationelt).
|
|