| Forside | | Indhold | | Næste |

Udvidet geologi og grundvand

1. Grundvandskemi

Grundvandskvaliteten

Man har i mange år vidst, at grundvandets kemiske sammensætning, grundvandskvaliteten, i høj grad bestemmes af de kemiske forhold i grundvandsmagasinerne og i den umættede zone. Nu ved man også, at grundvandets sammensætning kan præges af det mikrobielle liv, som udfolder sig i den mættede og umættede zone. Grundvandskvaliteten har meget stor betydning for, om grundvandet kan anvendes til drikkevand. En del af grundvandet i Danmark indeholder fra naturens side en række stoffer, som smager eller lugter grimt, eller som kan have en sundhedsskadelig effekt, hvis indholdet er for stort.

Miljøskadelige stoffer

Dertil kommer, at grundvandet i løbet af de sidste 30 til 40 år er blevet tilført stoffer, som stammer fra de aktiviteter, der foregår på jordoverfladen. En del af disse stoffer findes ikke i naturen i forvejen og betegnes miljøskadelige stoffer.

1.1 Nedbør og grundvandets hovedbestanddele

Nedbøren

Der er stor forskel på den kemiske sammensætning af nedbøren og af grundvandet. Forskellen er især, at nedbørsvand er mere surt og har meget lavere koncentrationer af opløste stoffer end grundvand.

På sin vej fra overfladen og ned gennem jordlagene reagerer nedbørsvandet med disse, hvorved nogle stoffer opløses, og andre omdannes af kemiske processer for til sidst at ende i grundvandet. Herved ændres både vandets og jordlagenes kemiske sammensætning.

Naturlige kemiske bestanddele

Grundvandets naturlige kemiske hovedbestanddele er en række uorganiske komponenter, men derudover karakteriseres grundvandet ved en række egenskaber affødt af den kemiske sammensætning. Et flertal af de stoffer, der findes i grundvandet, optræder på jon-form. At stofferne optræder på jon-form betyder, at de ved kemiske reaktioner med vandet eller andre stoffer enten har mistet en eller flere elektroner, eller at de har fået en eller flere elektroner. Det rent praktiske resultat er, at stoffet, når det er på jon-form, ikke er elektrisk neutralt, men optræder som enten positivt eller negativt ladet, og dermed vil kunne tiltrække andre joner med den modsatte ladning og frastøde joner med den samme ladning - fuldstændig som det kendes fra magneter. I vandet vil der være nogenlunde lige mange positivt og negativt ladede joner, så vandet vil være elektrisk neutralt.

Hovedkomponenter og sporstoffer

Stofferne i grundvandet opdeles ofte i kategorierne hovedkomponenter og sporstoffer. Ordet hovedkomponenter anvendes om stoffer, der forekommer i koncentrationer på eller over 1 milligram pr. liter (mg/l), mens sporstoffer anvendes om stoffer, der forekommer i små mængder, under 1 mg/l. Nogle stoffer, som fx strontium forekommer sommetider som hovedkomponent og sommetider som sporstof.

Til hovedkomponenterne regnes også målinger af luftarter, som forekommer i vandet, og målinger af nogle overordnede egenskaber ved vandet.

På Figur 1 ses en oversigt over komponenter og karakterer.

Danmark har fugtige klimaforhold, hvilket bl.a. betyder, at nedbøren er større end fordampningen. De øverste jordlag er derfor udsat for en stadig gennemsivning af vand, som udover udvaskning af opløselige stoffer medfører en gradvis forsuring og oxidation (iltning) af de øverste jordlag. Udvaskning, forsuring og oxidation benævnes under et som forvitring.

Figur 1
Grundvandets hovedkomponenter og deres egenskaber.

1.2 Forvitringsfronterne

Fronter

Forsuringen og oxidationen bevæger sig nedefter gennem jordlagene som "fronter", der egentlig er grænseflader mellem forskellige kemiske miljøer. Fordi fronterne dannes som følge af forsuring og oxidation, omtales de ofte som hhv. "Den sure front" og "Redoxfronten". Forsuring og oxidation skyldes primært naturlige forhold, men kan også påvirkes af menneskelig aktivitet.

Forsuring

Den naturlige forsuring, som hovedsagelig skyldes kuldioxidholdigt vand ("kulsyre"), er flere gange større end den menneskeskabte.

Den menneskeskabte forsuring skyldes fx forurening af luften med svovl- og kvælstofforbindelser og jordbrugets anvendelse af kvælstofgødninger. Oxidation af svovlog kvælstofforbindelser medfører dannelse af de stærke uorganiske syrer svovlsyre og salpetersyre, der kan føre til ekstremt sure forhold (dvs. pH mindre end ca. 4,5).

Sænkning af grundvandsspejlet

En særlig type menneskeskabt forsuring skyldes sænkning af grundvandsspejlet i jordlag, der indeholder reducerede svovlforbindelser især pyrit (FeS₂).

Når luftens ilt får adgang til de tidligere vandmættede jordlag, fx ved for stor vandindvinding, oxideres pyritten, hvorved der dannes svovlsyre og jernsulfat. Samtidigt kan der ske en frigørelse af giftige tungmetaller (fx nikkel, bly og arsen), der kan være bundet i pyritten. Pyritoxidation ved sænkning af grundvandsstanden kan lokalt medføre en forsuring, som er større end både den naturlige og den forureningsbetingede forsuring. Sådanne forhold kendes fx i de vestjyske brunkulsområder.

Oxidation

Oxidationen af de øverste jordlag skyldes nedtrængning af atmosfærens ilt i den umættede zone samt opløst ilt og nitrat i det nedsivende vand. Indholdet af opløst ilt i det nedsivende vand er af samme størrelsesorden både under skov- og naturarealer og under dyrkede arealer. Derimod er nitratindholdet meget større i det nedsivende vand fra dyrkede arealer. Mængden af oxiderende stoffer er ca. fem gange så stort i det nedsivende vand fra dyrkede arealer som fra tilsvarende skov- og naturarealer.

1.2.1 Den sure front

Kalk og forsuring

Store dele af Danmarks undergrund består af kalk, kridt og andre kalkholdige bjergarter. Desuden indeholder de øverste jordlag i de unge morænelandskaber nord og øst for sidste istids hovedopholdslinie oftest kalk (calciumkarbonat), som er løsrevet af isen fra de underliggende kalkbjergarter og indlejret i istidslagene.

Menneskelige aktiviteter har i de seneste 500 år medført en stigning i forsuring og oxidation af de øverste jordlag. Men disse aktiviteters betydning for dybden til beliggenheden af den sure front og redoxfronten er dog ringe. Jordlagene har nemlig været udsat for den naturlige forvitring i ca. 10.000 år siden sidste istid (Weichsel) i de unge landskaber nord og øst for sidste istids hovedopholdslinie, og yderligere i 100.000 år siden den sidste interglacialtid (Eem) på bakkeøerne i det vestlige Jylland. Det er forvitringen gennem disse lange tidsrum, der er hovedårsagen til de nuværende dybder af forvitringsfronterne.

1.2.2 Vandets hårdhed og alkalinitet

Hårdhed og hårdhedsgrad

Det nedsivende regnvand og smeltevand fra sne optager kuldioxid fra atmosfæren og især fra jordluften i rodzonen, hvorved der dannes "kulsyre". Kulsyren kan foruden kalk opløse magnesiumcarbonat, der findes i mindre mængder i kalken. Kalkudvaskningen tilfører derfor grundvandet calcium og magnesium. Grundvandets totale indhold af opløst calcium og magnesium betegnes som hårdheden, idet en hårdhedsgrad svarer til 10 mg opløst calciumoxid pr. liter, eller ca. 5 mg opløst magnesiumoxid pr. liter (Figur 2).

Figur 2
Oversigtskort over hardhedsgrader i Danmarks drikkevand.
  

Figur 3
Eksempel på en af de vigtigste redox-processer i jordlagene.

Processen mod højre viser iltning af det bla ferrojern (Fe₂⁺) til det røde ferrijern (Fe₃⁺). Iltningen foregar ved, at der afgives en elektron (e^-), hvorved ladningen stiger fra ₂⁺ til ₃⁺. Processen mod venstre viser reduktion af det røde ferrijern til det bla ferrojern. Reduktionen foregar ved, at der optages en elektron, hvorved ladningen falder fra ₃⁺ til ₂⁺.

Figur 4
Grundvandskemisk model fra det vestlige Danmark, der angiver udviklingen af redoxfronten.
  

Alkalinitet/Forbigående hårdhed, blivende hårdhed og aggressiv kulsyre

Ved opløsningsprocesserne tilføres grundvandet samtidig tilsvarende mængder af bikarbonat (HCO₃^-). Koncentrationen heraf benævnes grundvandets alkalinitet. Den del af hårdheden, der svarer til alkaliniteten, betegnes som karbonathårdheden eller den "forbigående hårdhed", som forsvinder ved kogning. Den overskydende hårdhed betegnes som den "blivende hårdhed". Eventuel overskydende kulsyre betegnes som aggressiv kulsyre.

Den totale hårdhed er med til at bestemme grundvandets hovedklasse, og en høj hårdhedsgrad er karakteristisk for grundvand i kalkholdige jorder.

En høj andel af blivende hårdhed afspejler en stærk forsuringspåvirkning (høj forvitringsgrad), som kan findes i grundvand fra såvel kalkholdige som kalkfrie jorde.

1.2.3 Redoxfronten

Redoxprocesser

Oxidations- og reduktionsprocesser betegnes under et som redoxprocesser. En redoxproces er egentlig en overførsel af elektroner fra et reducerende stof (elektrondonor) til et oxiderende stof (elektronacceptor) (Figur 3). Ved oxidation af kulstof (C) med ilt til kuldioxid (CO₂) overføres der eksempelvis 4 elektroner fra kulstofatomet til de to iltatomer, således at den elektrisk neutrale kuldioxid kan opfattes som en kemisk forbindelse af C⁴⁺ og 2 O^2-. De to stoffer, som deltager i processen, kaldes under et for et redoxpar.

Ilt og nitrat

De vigtigste oxiderende stoffer i de øverste jordlag er ilt og nitrat. De er i stand til at oxidere en række reducerende stoffer som fx organisk stof, reducerede svovlforbindelser, reducerede kvælstofforbindelser og reducerede jernforbindelser (ferrojern). Efterhånden som de reducerende stoffer i de øverste jordlag opbruges, bliver der overskud af oxiderende stoffer (Figur 4).

Redoxpotentialet

Jordlagenes mulighed for at oxidere hhv. reducere betegnes som redoxpotentialet. I princippet falder redoxpotentialet med dybden i såvel jordlag som grundvandsmagasiner. Når redoxpotentialet bliver lavere, kan flere kemiske forbindelser få betydning som oxiderende stoffer. I grundvandsmagasiner med meget lavt redoxpotentiale optræder fx sulfat som et oxiderende stof i en redoxproces med fx methan eller organisk stof. Ved denne proces reduceres sulfat til sulfider eller frit svovl, og methan eller organisk kulstof oxideres til kuldioxid. Processen kaldes normalt sulfatreduktion, og afspejler sig i grundvandskvaliteten som meget lave sulfatkoncentrationer i de dybe, reducerede dele af grundvandsmagasinerne.

Stoffers og tilstandsform

Redoxpotentialet i grundvandsmagasinerne bestemmer mange stoffers tilstandsform. I den øverste oxiderede del af grundvandszonen, hvor der kan være højt redoxpotentiale, kan vandet indeholde opløst ilt, og kvælstof kan optræde som opløst nitrat. I dette niveau vil jern og mangan findes som henholdsvis røde eller rødbrune ferri- og sorte manganiforbindelser, der ikke er opløselige ved de pH-værdier (surhedsgrader), som er normale for grundvand.

Dybere nede, med lavere redoxpotentiale, indeholder grundvandet ikke opløst ilt, og kvælstof kan ikke optræde som nitrat, men vil i stedet kunne findes i grundvandet i reduceret form som luftformigt kvælstof eller som ammonium eller ammoniak. I dette niveau vil jern og mangan findes som reducerede blå ferro- og manganoforbindelser. Da jern og mangan er lettere opløseligt i den reducerede form, vil grundvandet indeholde noget opløst jern og mangan.

Rensning

Når grundvand af denne type pumpes op fra vandværkernes indvindingsboringer, skal det renses for jern og mangan, og rensningen består netop i en beluftning og dermed "iltning", hvorved jern og mangan omdannes til den oxiderede form, der udfældes og frafiltreres som okker ved hjælp af et grusfilter. I naturen kan man se processen, hvor reduceret grundvand træder frem som kilder, der udskiller okker.

Redoxprocesserne kan, som omtalt ovenfor, være stærkt forsurende, fx ved oxidation af reducerede svovl- og kvælstofforbindelser til sulfater og nitrater i de øverste jordlag.

1.2.4 Forvitringsgraden

Forvitringsgraden

Sålænge kalkudvaskningen kun er en opløsning af kalk med kuldioxidholdigt vand, vil der være ligevægt mellem grundvandets hårdhed og alkalinitet [milliækvivalenter (Ca²⁺ + Mg²⁺ / HCO^3-) = 1]. Forvitringsgraden er defineret som forholdet mellem hårdhed og alkalinitet og er (sammen med den totale hårdhed) med til at bestemme grundvandets hovedklasse. Eksempelvis afspejler en forvitringsgrad på 1 en grundvandstype, som er et resultat af udvaskning af kalkholdige jordlag med kulsyreholdigt vand (svagt forvitringspræget).

Når alt kalk er udvasket fra jordlagene af det nedsivende vand, sker der en forsuring, som medfører opløsning af calcium og magnesium fra lermineraler og andre silikater. Denne forsuring medfører yderligere forøgelse af grundvandets hårdhed, men uden en samtidig forøgelse af alkaliniteten.

Forholdet mellem grundvandets hårdhed og alkalinitet forøges dermed [milliækvivalenter (Ca²⁺ + Mg²⁺ / HCO^3- > 1]. Forvitringsgraden bliver altså større end 1 og afspejler dermed en grundvandstype, som er stærkere forvitringspræget.

Syredannelse

På tilsvarende måde ændres forholdet mellem hårdhed og alkalinitet, hvis der produceres uorganiske syrer i kalkholdige jordlag, fx ved oxidation af pyrit, hvorved der som nævnt dannes svovlsyre. Ved opløsning af calciumkarbonat med svovlsyre (H₂SO₄) bliver kun halvdelen af karbonaten omdannet til bikarbonat (med deraf følgende formindskelse af alkaliniteten), medens den anden halvdel forsvinder som kuldioxid (CO₂) og vand (H₂O). Kalken opløses altså i lige store dele calciumbikarbonat [Ca(HCO₃)₂] og calciumsulfat (CaSO₄). Dette medfører, at forvitringsgraden bliver større end 1, og at grundvandet bliver stærkere forvitringspræget.

1.2.5 Fronternes opførsel

Fronternes bevægelse

Den sure front og redoxfronten (forvitringsfronterne) vil under naturlige forhold bevæge sig gradvist nedad, efterhånden som forvitringen har omdannet de øverste jordlag. Forvitringsprocessens fremadskriden kan ses som en fuldstændig udvaskning af kalk fra de øverste jordlag, og som omdannelse af de blå reducerede jernforbindelser til røde oxiderede jernforbindelser (rødler og rustfarvet sand).

Hastighed

Hastigheden, hvormed fronterne skrider frem, bestemmes dels af forvitringstrykket (som er størrelsen af nettonedbøren, der bestemmer mængden af det nedsivende vand, samt koncentrationen af forsurende og oxiderende stoffer i vandet) og dels af jordlagenes modstandsevne (resistens) mod forvitring, der overvejende er bestemt af indholdet af kalk og reducerende stoffer.

I sandede områder, som fx i det sydvestlige Jylland, er nettonedbøren stor, og de sandede jordlag har oprindeligt kun haft et lavt indhold af kalk og reducerende stoffer. I disse sandede områder er kalken udvasket til langt under grundvandsspejlet, og nitrat- og iltholdigt grundvand er ofte trængt ned til stor dybde ( > 10 m under grundvandsspejlet).

Morænelersområder

I morænelersområderne på øerne og i østjylland er nettonedbøren oftest forholdsvis lav, og morænelerslagene indeholder betydelige kalkmængder og reducerede jernforbindelser i lermineralerne. I disse områder er kalkudvaskningen ofte kun trængt 1-2 m ned under terræn og sjældent ned til grundvandsspejlet. Redoxfronten vil typisk ligge 3-8 m under terræn, således at grundvandet i dybere liggende magasiner normalt er nitratfrit.

Særlige forhold

De omtalte områder repræsenterer hver sin ende af forvitringsskalaen. I mange egne kan der være tale om varierende geologiske forhold, som repræsenterer forskellige forvitringssituationer. Særlige forhold findes endvidere fx på Djursland og i egnene omkring Limfjorden, hvor undergrundslag af kalk og kridt næsten når helt op til rodzonelaget. Kalken i disse områder udgør en stødpude mod forsuring, og den sure front har derfor ikke nået grundvandet i disse egne. Da kalken kun har et ubetydeligt indhold af reducerende stoffer, kan redoxfrontens nedtrængning ses ved udbredt forekomst af nitratholdigt grundvand til stor dybde. Modsat kan kalkfattige jorde med et højt indhold af organisk stof (fx tørvejord) have stor resistens mod oxidation, men ringe modstandskraft mod forsuring.

Figur 5
Klassifikation af det danske grundvand.
  

Figur 6
Fordelingen af grundvandets hovedklasser indenfor grundvandsovervagningsomraderne. Hovedklasserne er angivet med farve, sadan at de viser det omtrentlige indbyrdes mængdeforhold (farveskala Figur 5).
  

Perspektiv

Nedtrængningen af forvitringsfronterne fortsætter ikke ud i al fremtid. Den vil forløbe langsommere og langsommere og til sidst gå helt i stå. Årsagen er, at grundvandets strømningsmønster vil medføre, at en større og større andel af det afstrømmende vand vil passere allerede forvitrede lag undervejs til vandløbene, efterhånden som fronterne når dybere ned i grundvandsmagasinerne.

1.3 Grundvandsovervågning

Grundvandsovervågning

Der er i de senere år sket alvorlige forringelser af grundvandskvaliteten. Det kan få ubehagelige konsekvenser for drikkevandet, vandløbene og havet. For at kunne holde øje med de forandringer, der sker med grundvandets kemiske sammensætning, blev der i forbindelse med den store Vandmiljøhandlingsplan iværksat et såkaldt grundvandsovervågningsprogram. De første spinkle resultater af dette program forelå i 1989, og siden er der årligt udført ca. 25.000 kemiske analyser fordelt på ca. 80 forskellige stoffer. Ved bearbejdelse af alle disse analyser er det danske grundvand blevet inddelt i seks hovedklasser udfra det kemiske særpræg.

Grundvandets hovedklasser

Det grundvand, som analyseres i grundvandsovervågningsprogrammet, stammer hovedsageligt fra landbrugsarealer og områder i nærheden af de store byer. Der indgår kun få naturområder og skovområder. Derfor kan det tænkes, at der eksisterer flere end seks hovedklasser. Hovedklasserne passer dog så godt sammen med tidligere klassifikationer og dækker så stor en del af det grundvand, der anvendes til drikkevand, at de kan benyttes til en generel beskrivelse af det meste af det danske grundvand. De seks hovedklasser dækker tilsammen det ferske grundvand. Salt grundvand er holdt uden for denne klassifikation.

1.4 Grundvandets klassifikation

Opdeling

Opdelingen af grundvandet i hovedklasser er en forenkling, som ikke dækker alle lokale variationer i grundvandets kemiske sammensætning. Til gengæld giver en sådan opdeling mulighed for et landsdækkende overblik over hovedtrækkene i grundvandets sårbarhed overfor forskellige miljøpåvirkninger. Et sådant overblik er nødvendigt som baggrund for en vurdering af forskellige tiltags egnethed til at beskytte grundvandet mod forurening fra overfladen eller andre forhold, som kan forringe grundvandskvaliteten, fx en for stor vandindvinding.

1.4.1 De seks hovedklasser

Baggrund for hovedklasser

Opdelingen i hovedklasser er baseret på en statistisk sammenligning af koncentrationerne af aggressiv kulsyre, sulfat, klorid, magnesium, calcium, og bikarbonat og forholdet mellem disse. En vurdering af fordelingen i seks hovedklasser har vist, at det især er grundvandets gennemsnitlige totale hårdhed og dets forvitringsgrad (forholdet mellem hårdheden og alkaliniteten), som har været afgørende for i hvilken hovedklasse, det analyserede grundvand falder. Det er derfor også disse to begreber, der har været anvendt til at karakterisere de seks hovedklasser, som er vist på Figur 5.

Hovedklasse A

Hovedklasse A er udbredt i den øverste del af grundvandsmagasinerne i de sandede egne i det vestlige Jylland. Grundvandet i klasse A er blødt, fordi bjergarterne i magasinerne er kalkfrie. Grundvandet er stærkt forvitringspræget, da forsuringen er markant i de øverste jordlag i området. Af samme grund har grundvandet som hovedregel høje koncentrationer af aggressiv kulsyre. Endvidere indeholder grundvand i klasse A som hovedregel opløst ilt og nitrat.

Hovedklasse B

Hovedklasse B findes i de dybere dele af grundvandsmagasinerne i de samme egne som A, og er desuden udbredt over større dele af Jylland og i sandede områder på Nordsjælland. Grundvandet i klasse B er middelhårdt, fordi bjergarterne i magasinerne er kalkfattige, men hovedklassen er i langt mindre grad præget af forvitring end grundvand i klasse A.

Hovedklasse C

Hovedklasse C forekommer i de øverste grundvandsmagasiner i egne med kalkholdigt moræneler, typisk på øerne. Grundvand af hovedklasse C er et resultat af oxidation af pyritholdige jordlag, fx som følge af periodisk sænkning af grundvandsspejlet. Forvitringspåvirkningen har normalt ikke ført til surt og oxideret grundvand med aggressiv kulsyre og nitrat, fordi de kalkholdige lerjorder har stor resistens mod forsuring og oxidation, men har i stedet medført, at grundvandet er meget hårdt med en relativ stor andel af blivende hårdhed.

Figur 7
Model for den naturlige rensningsproces, der finder sted i jordlagene.
  

Hovedklasse D

Hovedklasse D findes udbredt i de øvre grundvandsmagasiner i egne med kalkholdigt moræneler i det østlige Jylland og på øerne. Grundvand af hovedklasse D er hårdt og præget af forvitring, men i mindre grad end hovedklasse C.

Hovedklasse E

Hovedklasse E findes udbredt i de dybe grundvandsmagasiner i egne med kalkholdigt moræneler på øerne. Grundvand af denne klasse er hårdt, fordi det er præget af de kalkholdige bjergarter i magasinerne, men er næsten upåvirket af forvitring fra overfladen.

Hovedklasse F

Hovedklasse F findes især i de dybe grundvandsmagasiner i de centrale dele af Sjælland, men kan dog forekomme lokalt andre steder, hvor der er marine sedimenter i grundvandszonen. Grundvandet er præget af jonbytning, idet en del af grundvandets opløste calcium og magnesium er ombyttet med natrium.

Marint ler

Marint ler har overvejende natriumjoner bundet til lerkolloiderne (lerpartikler).

Når ferskvand med opløst calcium- og magnesiumbikarbonat kommer i kontakt med det marine ler, fx efter en landhævning, vil en del af det ferske grundvands calciumog magnesiumjoner blive ombyttet med natriumjoner, medens indholdet af bikarbonat ikke berøres. Grundvandet får derved et indhold af natriumbikarbonat, og forvitringsgraden bliver mindre end 1.

De seks hovedklasser afspejler således en række meget komplekse sammenhænge mellem den geologiske opbygning, klimaet, arealanvendelsen og de hydrauliske forhold. Blandt hovedklasserne vurderes det, at hovedklasse A og C er stærkest påvirket af samfundsmæssige aktiviteter (Figur 6).

1.5 Grundvandets rensning

Naturlig rensning

Den ændring, der sker i den kemiske sammensætning af vand, som siver ned gennem jorden til grundvandsmagasinet, har også en rensende virkning på nedsivende forurenet vand. Er vandringsvejen til en indvindingsboring for kort, gennemgår det forurenede vand ikke i tilstrækkelig grad en naturlig rensning. øverst i jorden bearbejder muldlagets rige biologiske aktivitet de fleste organiske urenheder fra regn- og overfladevandet. De fleste tungmetaller og radioaktivt støv bindes også i overfladejorden, så forureningen ikke når grundvandet. Længere nede i jorden filtreres det meste af resten af de opløste skadelige stoffer fra. Her kan biologisk aktivitet også nedbryde stoffer som nitrat. Smittekim nedbrydes ligeledes på vandets vej gennem jorden. Ler og brunkulslag i undergrunden er særligt gode til at tilbageholde og forsinke forurening på vej til grundvandet.

Jordens rensningsanlæg kan dog ikke klare alt, og forureninger er trængt dybt ned mange steder (Figur 7).

1.6 Spildevand

Rensningsanlæg

I Danmark er ansvaret for bortskaffelse og rensning af spildevand lagt ud til amterne. Den største del af spildevandet afledes gennem lukkede rørsystemer til rensningsanlæg. Rensningsanlæggene er af vidt forskellig konstruktion og udleder renset spildevand med stærkt varierende kemisk sammensætning. Udledningen sker til vandløb, søer og havet.

Spildevandsslam

Et afledt forureningsproblem af rensningsanlæggenes drift er bortskaffelsen af spildevandsslam. Det indeholder store mængder organisk materiale, kvælstof- og fosfatforbindelser og bliver derfor i en del tilfælde anvendt som jordforbedringsmiddel ved udspredning på dyrkede jorde. Men spildevandsslam kan indeholde så store mængder tungmetaller, at det kan blive et problem for anvendeligheden af afgrøder, der optager tungmetallerne. Fx kan tungmetalindholdet i brødkorn stige til uacceptable koncentrationer. Det kan også frygtes, at tungmetalindholdet i det udspredte spildevandsslam på længere sigt kan nedvaskes til grundvandet. Her er der med andre ord risiko for at få etableret et uhensigtsmæssig kredsløb.

1.7 Miljøfremmede stoffer

Overvågning

Udviklingen inden for den kemiske industri har medført, at der i dag anvendes en lang række naturfremmede stoffer såvel indenfor jordbruget som i industrien og husholdningen. I grundvandsovervågningsprogrammet analyseres der for en række af disse stoffer såvel i overvågningsområderne som i de større vandværkers forsyningsboringer, de såkaldte råvandsundersøgelser.

1.7.1 Pesticider

Otte pesticider

I overvågningsprogrammet er der i perioden 1990-1995 blevet analyseret for otte pesticider. Det er alle herbicider, det vil sige ukrudtsbekæmpelsesmidler. Disse otte, der omfatter fenoxysyrerne Diklorprop, Meklorprop, MCPA og 2,4-D, triazinerne Atrazin og Simazin, samt fenolmidlerne Dinoseb og DNOC, er udvalgt blandt flere hundrede anvendte stoffer, fordi de har været anvendt hyppigt gennem en lang årrække og anses for at være relativt mobile.

Fund i grundvandet

Der er analyseret for pesticider i 976 filtre. Filtrene er blevet undersøgt 2.870 gange, og der er påvist pesticider en eller flere gange i 100 filtre svarende til 10%. Grænseværdien for indhold af pesticider i drikkevand er overskredet i grundvandet i 2,9 % af de undersøgte boringer. Påvisningsprocenten på 10% er af samme størrelse, som den, der er fundet ved udenlandske undersøgelser.

Herudover er der indtil efteråret 1995 påvist pesticider i grundvand fra 235 boringer svarende til 8,4 % af de undersøgte vandværksboringer, og i 3,6 % af de 2.798 undersøgte boringer overskrider pesticidindholdet i grundvandet de fastsatte grænseværdier for indhold i drikkevand. Det kan således frygtes, at pesticider i grundvandet kan udgøre et problem for drikkevandsforsyningen.

1.7.2 Pesticider og arealanvendelse

Forekomsten af pesticider

Indholdet af de forskellige pesticider i kombination med de geokemiske forhold i grundvandet afspejler arealanvendelsen.

Fenoxysyrerne findes under reducerende forhold og er særligt hyppigt påvist i det meget hårde forvitringsvand. Triazinerne forekommer såvel under reducerende som under oxiderende forhold, men er ikke påvist til så stor dybde som fenoxysyrerne. Fenoxysyrerne er i overensstemmelse hermed især fundet inden for de lerdominerede områder i østjylland og på øerne, mens triazinerne kan forekomme alle steder, ikke mindst i tilknytning til områder med unge nåletræsplantager. Fenolmidlerne har tilsyneladende samme udbredelsesmønster som fenoxysyrerne.

1.7.3 Organiske mikroforureninger

Typer af fund

Analyseprogrammet omfatter i alt 15 stoffer fordelt på hovedgrupperne aromatiske kulbrinter (hovedsageligt komponenter fra benzin, olie og tjæreforurening), klorerede opløsningsmidler, fenoler og klorfenoler. For de organiske mikroforureninger gælder det, lige som for pesticiderne, at analyserne er teknisk svære at gennemføre på det meget lave koncentrationsniveau, der generelt gør sig gældende i grundvandsprøver. Datamaterialet må derfor tolkes med stor varsomhed. Efter de fire første års analyser kan det fastslås, at der har været 49 påvisninger af aromatiske kulbrinter i seks forskellige overvågningsområder og 42 påvisninger af klorerede opløsningsmidler i ti forskellige overvågningsområder. Det er vanskeligt at se et landsdækkende mønster, men påvisningerne af klorerede opløsningsmidler synes især at koncentrere sig om de store byer, navnlig hovedstadsområdet, mens de aromatiske kulbrinter er mere spredte.

Problemer

Hele problematikken omkring organiske mikroforureninger er stadig under afklaring. Hvor alvorligt man skal vurdere fundet af disse stoffer, må blandt andet afhænge af en nærmere udredning, af hvilke omdannelser, der sker af de fundne stoffer ved naturlige processer. En lang række af stofferne kan nedbrydes mikrobielt, men de kan også omdannes til andre, langt farligere stoffer. Således kan der under reducerende betingelser (iltfrie forhold) ske en omdannelse af det klorerede opløsningsmiddel triklorethylen til vinylklorid, der er et af de mest giftige stoffer, der kendes. Det har således ikke været muligt at fastslå en nedre grænseværdi, hvorunder stoffet ikke har helbredsskadelig virkning.

1.8 Vandanalyser

Boringskontrol

Det er almindelig praksis at undersøge vands egnethed til drikkevand. Normalt vil det dreje sig om grundvand, men få steder i Danmark anvendes også overfladevand til fremstilling af drikkevand. Egnethedsundersøgelsen foretages, såvel inden en boring tages i brug, som løbende under brugen, den såkaldte boringskontrol. Normalt foretages undersøgelsen af et anerkendt laboratorium, enten på indsendte vandprøver, eller på vandprøver, som laboratoriet selv udtager.

Figur 8
Eksempel på en blanket med en normal kemisk analyse.
  

Prøvetagning

Hvis man ønsker at indsende vandprøver til undersøgelse på et bestemt laboratorium, bør man først kontakte laboratoriet, idet laboratorierne ofte har visse krav til måden, hvorpå prøven skal udtages og emballagen, som prøven skal opbevares i. Alt efter hvor omfattende en undersøgelse, der skal laves, er der også sommetider visse krav til forskellige stoffer, som skal tilsættes vandprøven, for at konservere den og undgå, at vandet ændrer sig under transporten til laboratoriet. Hvis der skal laves en større undersøgelse, vil det ofte være nødvendigt at tage flere prøver på samme tidspunkt. Prøvetagning skal foretages efter metoden i ISO 5667 af certificerede laboratorier/ personer ifølge den nyeste bekendtgørelse på dette område fra 1997.

1.9 Analyseblanketten

Blanketten/Administrative oplysninger

Når laboratoriet har afsluttet undersøgelsen, samles resultaterne ofte på en såkaldt analyseblanket. Analyseblanketten kan have forskelligt udseende alt efter hvilket laboratorium, der er anvendt, men de fleste analyseblanketter har fælles træk, som næsten altid fremgår fx

I Miljøministeriets bekendtgørelse nr. 871 er der fastlagt bestemte krav til omfanget af forskellige undersøgelsestyper, der fx betegnes som begrænset, normal og udvidet kontrol.

Hvor prøven er udtaget, hvornår den er udtaget, og af hvem, den er udtaget af.

Undersøgelsestyper

Undersøgelsen kan inddeles i forskellige typer. Normalt inddeles undersøgelsen i tre forskellige typer, nemlig

1. Direkte undersøgelse.
   Ved den direkte undersøgelse tages der stilling til vandets lugt, smag, farve og klarhed
2. Mikrobiologisk undersøgelse.
   Ved den mikrobiologiske undersøgelse optælles vandprøvens indhold af bakterier og eventuelt andre mikrobiologiske parametre.
3. Kemiske undersøgelser.
   Ved den kemiske undersøgelse bestemmes vandprøvens reaktionstal (pH) og dens indhold af et mindre eller større antal kemiske stoffer og forbindelser. Undersøgelsens udfald for et bestemt stof angives ved stofnavnet og den kemiske formel for stoffet samt et analyseresultat, bestående af et tal og en enhed. Ofte angives også den metode, der er anvendt, udtrykt som DS plus et nummer. DS refererer til Dansk Standard, som har udarbejdet standardmetoder til næsten alle undersøgelser. Derudover angiver mange laboratorier grænseværdien for drikkevand på samme linje som analyseresultatet, så modtageren af undersøgelsen selv kan se, om det undersøgte vand kan anvendes til drikkevandsproduktion.
   Eksempler på analyseblanketter se på Figur 8 og 9. En oversigt over de danske grænseværdier for drikkevand kan ses i Bilag 1.

1.10 Litteratur

Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse, 1995: Grundvandsovervågning 1995. - GEUS, Miljø- og Energiministeriet, 209 sider + bilag.

Danmarks og Grønlands Geologiske Undersøgelse, 1996: Grundvandsovervågning 1996. - GEUS, Miljø- og Energiministeriet, 60 sider.

Miljø- og Energiministeriet, 1997: Bekendtgørelse om kvalitetskrav til miljømålinger udført af akkrediterede laboratorier, certificerede personer mv. Miljø- og Energiministeriets bekendtgørelse nr. 637 af 30. juni 1997, 53 sider.

Miljøministeriet, 1980: Bekendtgørelse om udførelse af boringer efter grundvand. - Miljøministeriets bekendtgørelse nr. 4 af 4. januar 1980.

Miljøministeriet, 2001: Bekendtgørelse om vandkvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg.

Miljøministeriets bekendtgørelse nr. 871 af 21. september 2001, 29 sider.

Miljøstyrelsen, 1990: Vandkvalitet og tilsyn med vandforsyningsanlæg. - Vejledning fra Miljøstyrelsen, Nr. 3, 72 sider.

Miljøstyrelsen, 1997: Boringskontrol på vandværker. - Vejledning fra Miljøstyrelsen, Nr. 2, 183 sider.

Figur 9
Eksempel på en blanket med en udvidet kemisk analyse.
  

Bilag 1.
Grænseværdier for kemiske parametre i drikkevand

Hvor intet andet er anført, er der i tabellerne tale om højst tilladelige værdier.

Drikkevandets hovedbestanddele

Uorganiske sporstoffer

Organiske mikroforureninger

Mikrobiologiske parametre¹)