|
Vidensstatus for sammenhængen mellem tilstanden i grundvand og overfladevand 3 Det kvalitative samspil mellem grundvand og overfladevandBertel Nilsson, Tage Dalsgaard, Jens Peder Jensen, Brian Kronvang, Carl Christian Hoffmann og Per Rasmussen 3.1 ProblemformuleringIndtil nu har grundvandskvaliteten været vurderet ud fra det kriterium at grundvandet skulle kunne anvendes til drikkevand. Med Vandrammedirektivet er der også sat fokus på at udstrømmende grundvand skal have en sådan kvalitet at det er med til at sikre en "god tilstand" i overfladevandsrecipienterne. Derfor er det vigtigt at kende ikke blot de udstrømmende vandmængder, men også massefluxen af de vigtigste stoffer. Grundvandet udgør i varierende omfang en del af de danske søer, vandløb, fjorde og marine områders hydrauliske system og vandkvalitetsmæssige belastning, og grundvandet kan som sådan potentielt påvirke overfladevandets tilstand. Under danske forhold er den dominerende strømningsretning fra grundvandszonen og ud i overfladevandene. Strømning i modsat retning kan dog forekomme, fx. i forbindelse med grundvandsindvinding og i tørre perioder af året, se fx. afsnit 2.4. Det kvalitative samspil mellem grundvand og overfladevand kan i Vandrammedirektiv terminologi struktureres efter hovedtyper af overfladevand: vandløb, vådområder/ånære arealer, søer og marine områder. Udover denne opdeling er der foretaget en inddeling efter stoftype-emnerne: 1) Næringsstoffer (nitrat og fosfat) og 2) Tungmetaller og miljøfremmede stoffer, dvs. pesticider og organiske mikroforureninger. Et centralt fysisk område er nærområdet eller overgangszonen mellem grundvandet og overfladevandet (det ånære område eller den hyporheiske zone).
Figur 3.1 I denne overgangszone vil der ofte være fysiske, kemiske og/eller biologiske forhold som er forskellige fra forholdene i såvel grundvandszonen som i de frie overfladevande. Denne overgangszone vil ofte have karakter af en 'reaktor', hvor et stofindhold i grundvandszonen vil blive ændret (nedbrudt eller tilbageholdt) før det når overfladevandet (Fig. 3.1). De tre fundamentale mekanismer der styrer stofomsætningen i denne reaktor er bestemt af:
Samspillet mellem de geologiske aflejringer (sedimentære facies) og den lokale hydrologi er således vigtig. Såfremt det er muligt at karakterisere et område i rumlige elementer, som har ensartede geokemiske og hydrologiske karakteristika (hydrokemiske facies), er der således et godt grundlag for at beskrive stofomsætningen og skønne de tilhørende parameterværdier. I forbindelse med amternes udpegning af områder med særlige drikkevandsinteresser (OSD) har et vigtigt udpegningskriterium været så vidt mulig at undgå arealer der indeholdt kendte punktkilder der måtte være en trussel mod grundvandsressourcen på det pågældende sted. Naturligt nok har disse punktkilder aftagende interesse i amterne, sålænge de er beliggende udenfor amternes OSD men i forhold til Vandrammedirektivet vurderes punktkilderne at skulle have en vis opmærksomhed, da den forhåndenværende viden om miljøfremmede stoffers negative effekt på vandkvaliteten i vådområder, ånære arealer og søer vurderes at være mangelfuld. 3.2 Grundvandets betydning for næringsstoffer i overfladevande3.2.1 FosforFosforindholdet i grundvand er meget styret af redoxforholdene. Således er fosforindholdet lavt i øvre grundvand (ilt- og nitrat zonen), højere i jern/sulfat redoxzonen og højest i metan redoxzonen (tabel 3.1). I jordvand og drænvand er koncentrationen af opløst fosfat generelt også lavt (tabel 3.2). Koncentrationen af opløst fosfat er også lavt i de mindre vandløb som afvander skov- og naturoplande, men betydeligt højere i mindre vandløb som afvander dyrkede områder (tabel 3.1). Tabel 3.1
1) Total fosfor, 25 og 75% percentilerDe små vandløb i dyrkede områder, vist i tabel 3.1, modtager ikke fosfor fra punktkilder, men alene fra spredt bebyggelse. Umiddelbart ser det ud til at dybere grundvand i nogle områder kunne være en vigtig kilde til fosfor i overfladevand. Grundvandsområder med højt fosforindhold er anaerobt og forforet vil her typisk være af naturlig forekomst og som sådan give et vigtigt bidrag til den naturlige baseline for miljøtilstanden i fx. søer. En fosforbalance på oplandsniveau opstillet på baggrund af målte fosforkoncentrationer i grundvand, jordvand og drænvand og en modelbaseret viden om betydningen af de enkelte afstrømningskomponenter viser da også, at der mangler at blive redegjort for langt hovedparten af det opløste fosfat og partikelbundne fosfor der transporteres i vandløb (tabel 3.2). Tabel 3.2
Langt den største del af det partikelbundne fosfor stammer fra erosionskilder (Kronvang et al., 2000; Laubel et al., 2000). Der er tale om jorderosion kombineret med overfladisk afstrømning, brinkerosion i vandløbet og andre ude fra kommende input i form af planterester, blade, mv. (se fx. Jacobsen og Kronvang, 2000). Strømning af vand fra overfladen gennem markroporer og sprækker til dræn har også vist sig at kunne tilføre vandløb store mængder partikelbundet fosfor (Grant et al., 1996). Kilder til opløst fosfat er spredt bebyggelse og en nedvaskning af opløst fosfat på marker der har en høj fosforstatus. Der er således på enkelte marker i Landovervågningsoplandene målt meget høje fosforudvaskninger efter tilførsel af store mængder fosfor i husdyrgødning eller fra jorde med et højt fosfortal (Kronvang et al., 2001). Det er væsentligt at kunne udpege disse kritiske kildeområder for erosionstab og nedvaskningstab af fosfor med henblik på at reducere fosfortabet til vandmiljøet. Indholdet af fosfor i grundvandet er i de fleste tilfælde forholdsvis ringe, men overstiger dog 0,15 mg P/l i omkring 17 % af filtrene fra grundvandsovervågningsområderne og omkring 20 % af de indberettede analyser fra vandværksboringer (GEUS, 2000). De høje koncentrationer fra vandværksboringer kan ofte henføres til boringer, der har været i kontakt med yngre marine aflejringer. I områder med indvinding fra kalkmagasiner i store dele af Sjælland, Lolland-Falster, Møn, Djursland, Himmerland og Han Herred findes til gengæld kun få boringer, hvor fosforindholdet overstiger 0,15 mg P/l. Med det kendskab, der eksisterer vedrørende sammenhæng mellem søers fosforindhold, der ofte er det begrænsende næringsstof i søer, og vandkvaliteten betyder dette, at forøget grundvandstilførsel fra områder med de høje fosforkoncentrationer kan have en negativt effekt på søens tilstand, hvis der i øvrigt ikke tilføres høje koncentrationer fra andre kilder. Den generelle sammenhæng mellem søers indhold af fosfor og vandkvalitet viser, at de helt klarvandende søer først ses når fosforindholdet er meget lavt. Så længe fosforindholdet er under 0,02-0,03 mg P/l vil søerne ofte være klarvandede med flere meters sigtdybde, men i takt med at fosforindholdet stiger ændres søernes vandkvalitet. Ved fosforindhold over 0,1 mg P/l vil næsten alle søer være uklare og med en sigtdybde under en meter. I vandløb har fosfor derimod ikke særlig stor betydning for de økologiske forhold fordi der er en meget stor transport gennem systemerne. Dog er fosfor begrænsende for væksten af bundlevende alger i foråret. I fjorde og kystvande har kvælstof oftest været begrænsende for algevæksten undtagen i korte perioder af foråret i nogle fjorde. Det har ændret sig i de sidste 10 år. Den store reduktion af fosforudledninger fra byer og industri har nu medført at fosfor er blevet mere begrænsende for algevækst i fjorde og kystvande. Denne succeshistorie kan blive modvirket hvis fosforudledningen fra andre kilder – herunder især landbruget – stiger i de kommende år. 3.2.2 NitratGrundvandets indhold af nitrat Nitratindholdet i grundvand er som for fosfor styret af redoxforholdene. Modsat fosfor er nitratindholdet højest i det øvre grundvand (ilt- og nitrat redoxzonen) mens det er lavere i jern/sulfat redoxzonen og slet ikke optræder i den metanogene zone. I rodzonevand i dyrket opland (også benævnt jordvand) udviser kvælstofindholdet meget betydelige variationer i tid og sted. Gennnemsnitskoncentrationer fra de fem LOOP områder er angivet i Tabel 3.3. Heraf fremgår det at rodzonevandets kvælstofindhold er relativt højt i både ler- og sandjordsoplande, mens koncentrationen af kvælstof der vaskes ud af rodzonen til drænvandet er en anelse lavere. Fra rodzonen og ned gennem det øvre grundvand (1,5-5,0 m) er konstateret et tydeligt aftagende indhold af kvælstof i lerjordsoplande, mens der fra sandjordsoplande er et noget mere moderat fald. Vandløb på lerjorde indeholder noget højere kvælstofkoncentrationer end vandløb i sandjordsoplande gør. Hovedparten af det tilførte kvælstof til vandløbene på lerjorde er tilledt via markernes drænsystemer, der ofte afledes direkte i vandløbene uden at gennemstrømme enge/vådområder, hvor der sker denitrifikation, inden vandet når ud i vandløbet. Det lavere kvælstofindhold i vandløb i sandjordsoplande skyldes at afstrømningen disse vandløb sker gennem væsentlig dybere jordlag, hvor der sker en større reduktion af kvælstofindholdet i grundvandet, samt at vandet i sandjordsområder i højere grad gennemstrømmer enge/vådområder. Tabel 3.3
For det dybe grundvands vedkommende indeholder 61 % af overvågningsboringerne og 69 % af vandforsyningsboringerne mindre end 1 mg/l nitrat (GEUS, 2001). Tabel 3.4 viser medianværdien for forekomsten af nitrat i GRUMO filtre rapporteret i GRUMO-rapporten (GRUMO, 2001). Tabel 3.4
Den generelle vurdering af nitratkoncentrationen i grundvandet er fortsat, at der ikke kan konstateres nogen signifikant ændring som følge af foranstaltningerne i Vandmiljøplanerne, hvoraf den første er fra 1987. Det kan skyldes at størstedelen af det overvågede grundvand er fra før 1990. Mens den kritiske nitratkoncentration i forhold til anvendelse af grundvandet som drikkevand er 50 mg/l, vil så høje koncentrationer af nitrat i grundvand i nogle situationer have betydelig negativ effekt på vandkvaliteten i overfladevand. Århus Amt har eksempelvis vurderet at Mariager Fjord vil få betydelige vandkvalitetsproblemer, såfremt nitratindholdet i grundvand kommer op i nærheden af de 50 mg/l. Det kan derfor i nogle områder være kravet til gode økologiske forhold i overfladevand der bestemmer hvor meget nitrat der kan tillades udvasket fra rodzonen snarere end drikkevandskvalitetskriteriet, som der i dag næsten udelukkende fokuseres på i grundvandssammenhæng. 3.2.3 Udvaskning af næringssalte til søerIndholdet af kvælstof kan især have betydning i søer med en langsom vandudskiftning, og hvor kvælstof i perioder evt. kan virke begrænsende for planteplanktonets produktion. Som nævnt ovenfor, vil tilførslen af fosfor dog normalt være det næringsstof, der har størst betydning for vandkvaliteten i søer, men effekten af de to næringsstoffer kan være vanskelig at adskille, fordi tilførslen af fosfor og kvælstof ofte er stærkt korrelerede. Til sammenligning ligger det gennemsnitlige indhold af kvælstof i indløbet til 16 af de danske overvågningssøer på 5-8 mg N/l. Ved indløb og passage gennem søerne fjernes en stor del af den tilførte kvælstof. Fjernelsen sker enten via indbygningen i organisk stof, som sedimenterer på søbunden eller via denitrifikation, hvor nitrat anvendes som oxidationsmiddel ved den bakterielle mineralisering i søbunden og omdannes til frit kvælstof og afgasses til atmosfæren. Den relative kvælstoftilbageholdelse i søer er meget afhængig af hvor hurtigt vandet strømmer igennem søerne og øges med øget hydraulisk opholdstid. For de 16 nævnte overvågningssøer fjernes som gennemsnit 30-40% af den kvælstof, som tilføres. 3.2.4 Udvaskning af næringssalte til de marine områderStudierne af næringsstoftransportens størrelse fra grundvand til kystvande beskæftiger sig stort set kun med nitrat, idet fosfaten bindes i jorden (Valiela et al., 1990; Sewell, 1982). Da primærproduktionen i de kystnære farvande generelt er begrænset af kvælstoftilgængeligheden (Howarth, 1988), er det i eutrofieringssammenhæng også kvælstof, der er mest interessant. I danske farvande er der dog tegn på at fosfor er begrænsende en del af sæsonen, så for danske forhold vil fosfortransporten via grundvandet også være interessant. Det første bevis for en betydende transport af nitrat med grundvand til kystvande kom i 1985 (Capone and Bautista 1985) fra Great South Bay, Long Island, New York. Den præcise størrelse blev ikke opgjort, men det konkluderes at indsivende grundvand kunne være en betydende kilde til nitrat i kystnære farvande. Senere er nitrattilførslen via grundvand til bugten opgjort til at udgøre ca. 30% af den totale kvælstoftilførsel (Slater and Capone 1987). I andre områder har man forsøgt at opgøre den kvantitative betydning af nitrattilførsel via grundvand. Således blev det vurderet at udgøre 83% af den samlede kvælstoftilførsel til en lukket vig, Town Cove, Massachussetts (Giblin and Gaines 1990). Dette studie må karakteriseres som et specialtilfælde, da der ikke er floder eller åer af betydning, der udmunder i vigen. Dermed sker stort set hele ferskvandstilførslen via grundvandet, og det bliver dermed en meget betydende kilde. I et andet studie fra et mere åbent farvand har man forsøgt at estimere grundvandet som kilde til kvælstof og fosfor. Det var en 10 km lang kyststrækning i Florida, hvor udsivning af N og P med grundvand var af samme størrelse som N og P tilledningen via en lille lokal flod (Rutkowski et al. 1999), og det konkluderes at næringssalte tilfært med grundvand kan være en meget betydende kilde, specielt i områder uden større floder. En del studier beskæftiger sig med ændringen af grundvandets indhold af næringssalte på dets vej fra grundvandsmagasinerne gennem havbunden til kystvandene. Ofte sker der store ændringer under denne transport og det er vigtigt at forstå processerne, der forårsager disse ændringer, for at kunne forudsige næringssalttransporten ud fra kendskab til flowrate og grundvandskoncentration. Den kvantitative betydning af denitrifikationsprocessen er undersøgt flere steder og er fundet at variere meget. Fx. blev denitrifikationen fundet at være ubetydende for grundvandets nitratindhold i Nauset Marsh estuariet, Massachusetts (Nowicki et al. 1999), mens der i Great South Bay, New York, blev fundet høje rater af denitrifikation, og det konkluderes at en stor del af nitraten i det indsivende grundvand blev fjernet på dets vej gennem de øverste 40 cm af havbunden (Slater and Capone 1987), (Capone and Slater 1990). På begge disse lokaliteter er der en tydelig sæsonvariation i denitrifikationen og processen er begrænset af tilgængeligheden af organisk stof. Den store forskel i betydningen af kvælstoffjernelsen mellem de to områder skyldes at grundvandet i Nauset Marsh var iltholdigt og strømmede gennem sandede sedimenter med lavt organisk indhold, mens grundvandet var iltfrit i Great South Bay og strømmede gennem organisk rige sedimenter. Betydningen af saltmarsk mellem land og hav for kvælstoffjernelsen er også blevet undersøgt. Der er et stort potentiale for både denitrifikation og assimilering af kvælstof og fosfor i planterne. Også her er variationen stor. I en saltmarsk i Virginia var denitrifikationen af stor betydning for fjernelsen af kvælstof fra det gennemsivende grundvand (Tobias et al. 2001), mens det modsatte var tilfældet i en saltmarsk i Massachussetts (Portnoy et al. 1998). Forklaringen på den store forskel skal søges i vandets rute gennem marsken. I det første tilfælde foregik vandgennemstrømningen gennem rodzonen, mens grundvandet i det andet tilfælde strømmede gennem permeable sandaflejringer ca. 1 m under rodzonen. 3.2.5 Næringsstoffjernelse i danske vådområderDer er foretaget undersøgelser af næringssaltfjernelse i forskellige typer af ferske vådområder, dvs. områder der hydrologisk set domineres af (1) grundvandsgennemstrømning, eller tilførsel af grundvand på forskellig vis men som undervejs bliver til overfladevand (Figurerne 3.2 og 3.3), og (2) områder der hydrologisk set domineres af overfladevand stammende fra temporære oversvømmelser fra det nærliggende vandløb og overrisling fra dræn. Ser man bort fra lavvandede søer findes der ingen danske undersøgelser, der belyser næringsstofomsætning i vådområder der gennemstrømmes af overfladevand, men muligheden for at undersøge denne type vådområde er tilstede idet en del VMP2-vådområder af denne type er under forberedelse/genskabelse (fx. Årslev engsø). Undersøgelserne har dels været fokuseret på at kvantificere tilbageholdelsen eller udvaskningen af næringsstoffer og dels koncentreret om at belyse processerne og forskellige faktorers betydning for et givet områdes evne til at omsætte næringsstoffer. Tilbageholdelse af kvælstof i grundvandsdominerede vådområder har vist sig at være ganske markant og foregår hovedsagelig ved omdannelse af nitrat til atmosfærisk kvælstof, N2, via denitrifikation. De forskellige undersøgelser afslører at effektiviteten varierer fra 56% og op til 97% (Brüsch og Nilsson, 1993; Hoffmann et al. 1993; Hoffmann 1998a; Hoffmann et al. 1998, 2000), dog uden nogen direkte sammenhæng med de absolutte mængder kvælstof, der kan fjernes. Disse ligger stort set jævnt fordelt i intervallet 8 til ca. 2000 kg N ha-1 år-1. Variationen skyldes både varierende indløbskoncentrationer for nitrat og varierende hydraulisk belastning. De fleste undersøgelser af kvælstoffjernelse i overfladevandsdominerede vådområder viser at effektiviteten generelt set er en smule lavere, selvom intervallet stort set er det samme, nemlig 48 - 99 %. Kvælstoffjernelse opgjort på arealbasis spænder lige fra 34 til 2700 kg N ha-1 år-1, med majoriteten liggende i området 200-600 kg N ha-1 år-1 (Hoffmann 1998ab). Undersøgelser af vigtige biogeokemiske processer i vådområder har først og fremmest været centreret omkring denitrifikation (Blicher-Mathiesen 1997; Blicher-Mathiesen et al. 1998; Hoffmann 1998; Blicher-Mathiesen and Hoffmann 1999) og forhold vedrørende lattergas (Paludan and Blicher-Mathiesen, 1996; Blicher-Mathiesen and Hoffmann, 1999; Vinther and Hoffmann, 2000). Massebalanceundersøgelser hvor fosfor er indgået i undersøgelsen har været foretaget i en del tilfælde (Ambus og Hoffmann, 1990; Hoffmann et al., 1993; Paludan og Hoffmann, 1996; Hoffmann 1996; Hoffmann 1998; Hoffmann 2000). Generelt set har undersøgelserne vist en mindre tilbageholdelse af fosfor, mens der i et par tilfælde er sket en kraftig udvaskning af fosfat til vandmiljøet. Der foreligger kun et enkelt mere dybdegående studie af fosfor i danske vådområder (Paludan, 1995), og der mangler således mere tilbundsgående viden om fosfor og de processer som fosfor indgår i under reducerende forhold. Der har endvidere været undersøgelser hvor sigtet primært har drejet om det givne vådområdes funktioner og ikke så meget om samspillet med de omkringliggende miljøer (Paludan 1995; Hoffmann 1998; Vinther og Hoffmann 2000; Hoffmann et al. 2000) Figur 3.2
Figur 3.3 3.2.6 Pesticidfjernelse i danske vådområderViden om miljøfremmede stoffer i vådområder er stærkt begrænset. Der er kun en enkelt undersøgelse (Dahl et al. 2000; Nilsson et al. 2000), der behandler transport, sorption og nedbrydning af et par udvalgte pesticider i et grundvandsdomineret vådområde. Undersøgelsen viste at der i ånære områder kan være et betragteligt potential for fortynding , såvel som sorption og nedbrydning af visse pesticider under grundvandets passage gennem det ånære område. 3.3 Grundvandets betydning for organisk stof, forsuring og okkerbelastning i overfladevandeMåling af pH i grundvandet viser at surhedsgraden generelt ikke har ændret sig væsentligt inden for de 100 år der eksisterer data fra, men at det er evident at pH er meget lav, især i de vestjyske amter. Den laveste pH, der er målt i NOVA er på 3,9, målt i Rabis Bæk i 1999. Den laveste pH målt i vandværkernes boringskontrol er på 4,2 målt på Fyn i 1998. Ved så lave pH værdier frigives der blandt metallerne især meget store mængder aluminium, op til 8 til 10 mg/l (Appelo og Postma, 1993). Landbrugskalkningen kan i intensivt dyrkede områder til en vis grad neutralisere den forsuring der skyldes sur nedbør og dermed reducere mængden af frigivne metaller. Øget okkerbelastning i forbindelse med grundvandssænkning i jernholdige jorde kan medføre en betydelig påvirkning af vandmiljøet. I relation til søer vil udfældningen af okker ofte finde sted i de tilstødende vandløb og dræn, men kan dog lokalt også finde sted ved bredden af søer og i søbunden. Okkerudfældningen i søer kan på grund af jerns store evne til at binde fosfor under veliltede forhold have en positive indflydelse på søers evne til at tilbageholde fosfor. En stor tilbageholdelse af fosfor betinget af en stor tilførsel af både fosfor og jern forøger dog også samtidigt risikoen for en øget intern fosforbelastning, hvis den eksterne fosforbelastning reduceres. Organisk stof er mange steder hovedårsagen til en manglende målopfyldelse i overfladevande. Hovedkilderne til organisk stof i overfladevande er dels den vækst, der fremkommer som følge af kvælstof- og fosfortilledningerne, herunder fra grundvandszonen, og dels den direkte udledning af organisk stof med spildevand. Organisk stof tilført via grundvandet anses ikke som et generelt problem for vandkvaliteten i recipienterne. 3.4 Grundvandets betydning for tungmetaller og pesticider i overfladevande3.4.1 TungmetallerI tabel 3.5 er vist antallet af filtre i hhv. GRUMO, LOOP og boringskontrollen, hvor der én eller flere gange har været overskridelser af de økotoksikologiske grænseværdier udtrykt som % af antallet af undersøgte filtre (GEUS, 2001). Tabel 3.5
1 Med hensyn til aluminiums økotoksikologiske effekt eksisterer der ikke nogen officiel grænseværdi. Hultberg (1988) anfører at et kriterium på 0,003molc/m3 kan bruges for ferskvand for effekter på diverse fiskearter. Denne værdi svarer til 2,6 m g/l, hvilket er grundlaget for tallene i nærværende tabel.Af tabel 3.5 fremgår det, at med de målte indhold af tungmetaller i grundvandet og med de begrænsninger, der måtte ligge i fastsættelsen af de økotoksikologiske grænseværdier (herunder at vi mangler dem for mange stoffer), så udgør aluminium tilsyneladende langt det største problem. Dernæst følger arsen, som er særdeles giftigt og kræftfremkaldende for mennesker. Dets koncentration i grundvandet er ikke pH-styret, men afhænger af redoxforholdene. Arsens opførsel i grundvand ligner meget fosfors og begge er høje under reducerende betingelser. De øvrige stoffer giver som det ses ikke de store problemer. Zink er nok overvurderet procentmæssigt, da nogle af GRUMO-prøverne er mistænkt for at være kontaminerede, enten fra boringsmaterialer eller på laboratoriet. Det bør påpeges at de økotoksikologiske grænseværdier generelt overskrides langt hyppigere i LOOP end i GRUMO, altså i det terrænnære grundvand sandsynligvis som følge af belastningen fra landbruget, især tungmetaller fra staldinventar og foder. Det vil sige, at grundvandet de fleste steder må formodes at indeholder et eller flere tungmetaller i koncentrationer, som hvis de fandtes i overfladevand ville give problemer for bl.a. fisk. Eftersom langt hovedparten af overfladevandet stammer fra grundvandet, er det interessante spørgsmål herefter hvor stor en del af tungmetallerne der udfældes eller på anden måde forsvinder fra vandfasen i overgangszonen fra grundvand til vandløb og i selve vandløbet. Det spørgsmål kan der ikke svares entydigt på med den eksisterende viden. Påvirkningen af vandløb eller evt. søer må dog antages at være mest alvorlig lokalt, idet de tilstandsparametre, der betinger de høje koncentrationer (aluminium - lav pH, arsen - reducerende forhold) relativt hurtigt ændres ved strømning i vandløbet. pH kan dog formentlig være ret lav fx. i vandløb med højt indhold af humusstoffer, mens redoxforholdene vil ændres til oxiderende ved kontakt med luftens ilt. 3.4.2 PesticiderDe miljøfremmede stoffer i overfladevand stammer fra både punktkilder (renseanlæg, industrier, dambrug, regnvandsbetingede udledninger og spredt bebyggelse), samt fra de diffuse kilder der enten er relateret til et tab i forbindelse med anvendelsen af stoffer (vinddrift ved udsprøjtning af pesticider) eller afstrømning fra land via forskellige transportveje (figur 3.4). Tilførsel af miljøfremmede stoffer fra land til vand sker via dybere og øvre grundvand eventuelt via dræn, makropore strømning gennem jord til drænvand og overfladisk afstrømning. Forekomsten af de enkelte stoffer i dybere grundvand, øvre grundvand, drænvand og vandløbsvand giver en mulighed for at vurdere betydningen af de enkelte transportveje for forekomsten af stoffet i overfladevand. I tabel 3.6 er der lavet en sammenstilling af den nuværende viden om udvalgte tungmetaller og pesticiders forekomst i de forskellige vandige medier. Tabellen baserer sig på overvågningen af oppumpet grundvand (Boringskontrol), samt data fra grundvandsmoniteringsområder (GRUMO), øvre grundvand (LOOP), store vandløb med punktkilder og mindre vandløb i dyrkede oplande under NOVA programmet. Overvågningen af det dybe grundvand (Boringskontrol og GRUMO) er foregået siden 1993, mens overvågningen af øvre grundvand først er startet i 1995 og data fra vandløb er fra år 2000.
Figur 3.4 Sammenligningen af resultater på tværs af de forskellige programmer skal derfor ses i lyset heraf. Specielt den meget begrænsede periode med analyseresultater fra vandløb gør det svært at uddrage sikre konklusioner. Endvidere ved vi at pesticider ofte forekommer i de højeste koncentrationer i forbindelse med korte perioder af året med nedbør og at disse perioder kun sporadisk dækkes af det nuværende prøvetagningsprogram i vandløb. Derfor må de maksimale koncentrationer vist i tabel 3.6 for fund i vandløb forventes at være undervurderet. Forekomsten af tungmetaller, median koncentrationen og den maksimalt observerede koncentration i dybere grundvand, øvre grundvand og store vandløb afviger ikke meget fra hinanden. Den lavere fundprocent i vandløb skyldes således alene en højere detektionsgrænse på grund af at analysen gennemføres på ufiltrerede vandprøver. Vandprøver med et indhold over de fastsatte kvalitetskrav for vandløb er således i enkelte tilfælde både konstateret i grundvand og vandløb. I vandløb drejer det sig om tungmetallerne chrom, kobber og nikkel. I tabel 3.6 er forekomsten af udvalgte pesticider også vist selvom der kun for enkelte er fastsat kvalitetskriterier i fersk overfladevand. Generelt er der for pesticider en stigning i fundhyppigheden (fund divideret med antal filtre/prøver) af pesticider i rækkefølgen dybere grundvand < øvre grundvand < vandløb. Et pesticid som terbuthylazin findes næsten ikke i dybere grundvand (1,4% af filtre), lidt hyppigere i øvre grundvand (2,5% af filtre) og meget hyppigt i både store (41% af vandprøver) og mindre vandløb (33% af vandprøver). Det samme gælder i større eller mindre grad andre af de medtagne letopløselige aktivstoffer i rækkefølgen glyphosat, isoproturon og simazin. Derimod er fundprocenten næsten ens i øvre grundvand og vandløb for mechlorprop og atrazin. Dimethoat findes næsten ikke i grundvand, men i enkelte tilfælde i vandløb. Koncentrationen af pesticider er generelt højere i mindre vandløb end i grundvand og større vandløb (figur 3.5). Til gengæld findes der ofte lige så høje koncentrationer i øvre grundvand som i større vandløb. Kun få pesticider ser derfor ud til at kunne tilføres vandløb fra dybere grundvand. I andre tilfælde kan øvre grundvand være en meget betydelig transportvej for pesticider, mens andre transportveje må have betydning for pesticider som fx. terbuthylazin, glyphosat, isoproturon, dimethoat og simazin. De ukendte kilder og/eller transportveje kan være vinddrift, makropore transport til drænvand og overfladisk afstrømning. Endvidere kan forurenende arealer hvor pesticider er håndteret af landmænd eller haveejere og andre punktkilder selvfølgelig ikke afskrives.
Figur 3.5 Af de udvalgte pesticider er det i år 2000 kun simazin som har overskredet det gældende kvalitetskriterie. I forhold til denne konklusion er det meget vigtigt at holde sig for øje at prøvetagningen i vandløb ikke er målrettet mod at afsløre maksimale forekomster. Forekomst af pesticider i drænvand er ikke medtager i figur 3.4 og 3.5 samt i tabel 3.6, idet overvågningen kun har foregået i år 2000 og der i dette år på grund af manglende drænafstrømning i efteråret kun blev udtaget i alt 9 vandprøver i 4 dræn i Landovervågningsoplandene (Grant et al., 2001). På trods af de få udtagne vandprøver blev der konstateret pesticider i 3 af de 4 undersøgte dræn. I de fleste tilfælde blev der gjort fund af pesticider som ikke har været anvendt på de drænede marker indenfor de seneste 3 eller flere år. Det drejer sig især om atrazin og nedbrydningsprodukter heraf, men også DNOC, ioxynil og AMPA. Af anvendte stoffer i det samme år blev der i et dræn konstateret fund af isoproturon og pendimethalin. Under Varslingssystemet for Pesticider (VAP) blev der i 1998 etableret målinger af pesticidudvaskning på seks lokaliteter repræsenterende en stor spændvidde af danske jord og klimaforhold. På fire af disse marker bliver der målt pesticidkoncentrationer i drænvand med en tids- og flowproportional prøvetagning. I den første moniteringsperiode fra maj 1999 til juni 2000 blev der målt pesticidrester fra 11 af de i alt 24 anvendte pesticider, heriblandt metribuzins nedbrydningsprodukter og glyphosat. Feltdataene viste tydeligt at pesticidkoncentrationer og –flux varierer meget betydeligt indenfor kort tid. Derfor kræver en effektiv monitering af pesticider i drænafstrømning at der foretages tids- eller flowproportional prøveudtagning. Andre undersøgelser har vist at drænvand kan være en meget betydende transportvej for pesticider til overfladevand især hvis makropore- eller sprækketransport finder sted (Kreuger, 1999; Vilholth et al., 2000; Kronvang et al., 2001). Tabel 3.6 3.5 KonklusionDet kan konkluderes at kendskabet til samspillet mellem tilstanden i grundvandet og overfladevandet generelt set ikke er velundersøgt. Der findes stadig kun et begrænset antal fagligt tværgående undersøgelser, hvor der er fokuseret på grundvandets betydning for vandkvaliteten i overgangszonen til de forskellige typer overfladevand. Generelt vurderes det at grundvandets stoftransport og strømningsveje fra grundvandszonen gennem "reaktoren" i ådalene til vandløbene såvel som i overgangszonerne til søer og kystzone er mangelfuldt belyst. De fremtidige vidensbehov kan resumeres som følger:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
