| Indhold |

Miljøprojekt nr. 740, 2002

MTBE's spredning i grundvand

Indholdsfortegnelse

Forord

Projektet er udarbejdet for Miljøstyrelsen, Jordforureningskontoret og Fyns Amt af NIRAS Rådgivende Ingeniører og Planlæggere A/S i samarbejde med DHI- Institut for Vand og Miljø.

Projektet er financieret af Miljøstyrelsen som et teknologiudviklingsprojekt.

Projektrapporten er udarbejdet af :

Charlotte E. Riis og
Anders G. Christensen,
NIRAS Rådgivende Ingeniører og Planlæggere A/S

i samarbejde med

Kim Broholm,
DHI- Institut for Vand og Miljø

Sammenfatning og konklusioner

Miljøstyrelsen har i samarbejde med Fyns Amt iværksat nærværende projekt om MTBEs spredning og transport i grundvand under Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening. Projektet er ét ud af flere projekter, som skal belyse forskellige aspekter af jord- og grundvandsforurening med MTBE, samt anskueliggøre hvor stor en trussel dette stof udgør over for grundvandsressourcen og den fremtidige drikkevandsforsyning.

Til nærværende projekt om MTBE’s spredning i grundvand er udvalgt lokaliteten Vestergade 81, Særslev, 5471 Søndersø. Den undersøgte lokalitet er en tidligere servicestation, der ved en registreringsundersøgelse er konstateret kraftigt forurenet med MTBE-holdig benzin.

Projektet er udført i tre faser; to undersøgelsesfaser (indledende karakterisering og detaljeret feltundersøgelse) samt en rapporteringsfase.

Den indledende karakterisering er udført vha. traditionelle lagfølgeboringer filtersat i toppen af det sekundære grundvandsmagasin, mens den detaljerede feltundersøgelse er udført ved udtagning af niveauspecifikke vandprøver samt udførelse af gammalog og ledningsevnelogs med GeoProbe-systemet.

Samtlige vandprøver er analyseret på felt-GC for MTBE og BTEX. På baggrund af resultaterne heraf er et antal vandprøver udvalgt til laboratorieanalyse (Purge & Trap) for MTBE, BTEX og MTBEs nedbrydningsprodukter. Der er fundet en god korrelation mellem MTBE-koncentrationen ved de to analysemetoder, hvilket muliggør en tidsmæssigt og økonomisk fordelagtig kombination af metoderne i praksis.

Rapporten er opbygget således, at resultaterne fra de 2 undersøgelsesfaser præsenteres og behandles kronologisk mhp. at følge processen så realistisk som muligt. Således foretages der ingen retrospektiv evaluering før til sidst i rapporten efter præsentation af samtlige resultater.

Samtlige figurer er gengivet i bilag 13 i A4-størrelse for at muliggøre et mere detaljeret studie heraf.

Indledende karakterisering

På baggrund af de udførte lagfølgeboringer i fase 1 er der opstillet en konceptuel geologisk model: Geologien på lokaliteten er vurderet overordnet at bestå af sandet moræneler ned til ca. 10 m u.t., hvor der er truffet et vandførende lag af hhv. morænesand og groft, gruset sand.

Der er god korrespondance mellem anvendte metoder til vurdering af den hydrauliske ledningsevne (slugtests, pumpetest og estimering ud fra kornkurver). Ligeledes er der god sammenhæng mellem jordprøvernes geologiske sammensætning og den beregnede hydrauliske ledningsevne for den aktuelle sektion.

Den hydrauliske ledningsevne i toppen af magasinet er i fase 1 vurderet at være relativt ensartet på hovedparten af lokaliteten, hvor der således kan udledes et generelt niveau for strømningshastigheden. Over dybden ses der en relativt stor lokal variabilitet i den hydrauliske ledningsevne.

Strømningsretningen i det sekundære magasin vurderes at være nordøstlig med en overordnet porevandshastighed på ca. 40 m/år.

Der er konstateret høje koncentrationer af forureningskomponenter i hot spot (B5), af såvel total kulbrinter, BTEX, MTBE samt nedbrydningsprodukter heraf. Der er endvidere fundet stærkt reducerede forhold i hot spot, hvilket vurderes at hidrøre fra omsætning af forureningskomponenter.

Der er fundet lave indhold af forureningskomponenter i samtlige øvrige boringer inden for en radius af 40 m fra kilden. Tilstedeværelsen af nedbrydningsprodukter af MTBE indikerer, at der foregår nedbrydning af MTBE i grundvandet på lokaliteten.

Der optræder endnu ikke på baggrund af de målte data en veldefineret horisontal forureningsfane. Det vurderes på baggrund af forureningsbilledet og strømningsretningen, at en sådan fane må optræde på lokaliteten og at den sandsynligvis spredes i nordøstlig retning, mellem boring B6 og B8. Således vurderes B6 at være placeret i den vestlige kant af fanen. Grundvandets indhold af forureningskomponenter (BTEX og MTBE) indikerer, at der er dannet en fane i toppen af magasinet nedstrøms for kildeområdet.

Detaljeret feltundersøgelse

Den niveauspecifikke vandprøvetagning i fase 2 har givet anledning til en væsentlig revideret vurdering af forureningssituationen samt af hydrogeologien på lokaliteten.

MTBE-forureningen på lokaliteten er konstateret spredt til stor dybde (13 m under grundvandsspejlet) umiddelbart nedstrøms for kilden, hvorefter forureningsspredningen fortsætter over hele dybden af det sekundære magasin.

Årsagen til den observerede vertikale spredning vurderes at være den, at der mellem det sekundære og det primære magasin er en nedadrettet trykgradient på 1,2 m/m, der kan foranledige en vertikal strømningskomponent af en størrelsesorden, der kan give anledning til den observerede forureningsspredning.

Der er observeret et markant koncentrationsfald over en kort, nedstrøms afstand fra kilden af både MTBE og BTEX. Endvidere er der konstateret indhold af nedbrydningsprodukter af MTBE i et stort antal vandprøver. Redoxforholdene på lokaliteten indikerer, at der foregår en nedbrydning af organiske stoffer, idet der i kildeområdet foregår nitrat-, jern- og sulfatreduktion. Der er således klare indikationer på, at der foregår en nedbrydning af såvel MTBE som BTEX, men det er ikke kortlagt, hvorvidt nedbrydning er ansvarlig for hele forureningsfjernelsen eller om andre processer medvirker og i givet fald hvilke.

Det præcise spredningsmønster i og fra kildeområdet (horisontalt vs. vertikalt) er ikke fuldt kortlagt. På baggrund af nærværende undersøgelse vides det derfor ikke, hvor stor en del af det observerede markante koncentrationsfald, der skyldes nedbrydning eller hvilke alternative processer, der kan være årsag til koncentrationsnedgangen.

Projektets overordnede formål var dels at beskrive spredningen af MTBE i en fane, der var repræsentativ for danske forhold, dels på baggrund heraf at udlede/beregne generelle nedbrydningsrater under typiske danske forhold, som dermed kunne anvendes på andre lokaliteter.

Det er pga. de lokale hydrogeologiske forhold på den aktuelle lokalitet ikke muligt at producere repræsentative rater, hvorfor det er besluttet at udelade fase 3 af projektet.

Den konceptuelle model, som var udgangspunktet for nærværende projekt, baserede sig på en 2-dimensional tankegang, hvor afsættet var en fanedannelse i toppen af grundvandsmagasinet. Modellen tog dermed ikke højde for en eventuel vertikal spredning. Undersøgelsesstrategien blev udarbejdet på grundlag af modellen og de udførte boringer i fase 1 (filtersat i toppen af magasinet) afslørede derfor ikke, at forureningen var spredt i dybden. Den fleksible strategi i fase 2 gav derimod mulighed for at justere undersøgelserne løbende, således at fase 2 hurtigt blev rettet ind efter det observerede 3-dimensionale spredningsmønster.

Det anbefales i højere grad at tage en rumlig spredningssituation med i betragtning ved udarbejdelsen af undersøgelsesstrategier på lokaliteter med LNAPL-forurening, da der også i den type sager kan optræde en vertikal strømningskomponent af væsentlig betydning for forureningsspredningen, forårsaget af hydrogeologiske forhold.

Summary and conclusions

Under the Technology programme for soil and groundwater pollution, the Danish Environmental Protection Agency has in co-operation with Fyn County initiated this project concerning the spreading and transport of MTBE in groundwater. The project is one of several projects, which have been initiated to elucidate different aspects of soil and groundwater pollution with MTBE, and to clarify the magnitude of the risk that this contaminant poses to groundwater resources and future drinking water supplies.

The project site, Vestergade 81, Særslev, 4571 Søndersø, is a former gas retail station that has been found to be heavily contaminated with gasoline containing MTBE.

The project is carried out in three phases; two investigation phases (a preliminary characterisation and a detailed field investigation) and a reporting phase.

The preliminary characterisation was carried out using traditional well drilling and sampling techniques to describe the geological layers including installation of screens in the top of the secondary aquifer. The detailed field investigation was carried out by collecting discrete depth level water samples and performing gamma logs and conductivity logs using the GeoProbe-system.

All water samples have been analysed for MTBE and BTEX on a field-GC. On the basis of these results, a number of water samples were selected for laboratory analysis (Purge & Trap) for MTBE, BTEX and degradation products of MTBE. A good correlation between the MTBE-concentration was found for the two methods, which makes it possible to combine these methods to save time, improve economy and facilitate a flexible investigation strategy.

The structure of this report is that the results from the two investigation phases are presented and described chronologically in order to follow the process as realistically as possible. Thus no overall evaluation is made until all the results are presented.

All figures are presented in appendix 13 in A4-size to allow a more detailed study of these.

Preliminary characterisation

Based on the geological descriptions for the drilled wells carried out in phase 1, a conceptual geological model has been made. The overall geology of the site consists of sandy clay till to a depth of approx. 10 m below ground level, where a water-bearing layer of sand till as well as coarse sand/gravel was found.

There is a good correspondence between the different methods used for the assessment of the hydraulic conductivity (slug tests, pump tests and assessments based on grain size distribution). There is also a good correlation between the geological composition of the soil samples and the estimated hydraulic conductivity for the actual section.

In phase 1, the hydraulic conductivity in the top of the aquifer was assessed to be relatively constant across most of the site, and therefore a general rate of flow could be estimated. However, a relatively large vertical variability of the hydraulic conductivity is found.

The flow direction in the secondary aquifer is assessed to be north-eastern, with a general pore water flow of approx. 40 m/year.

High concentrations of contaminants, such as total hydrocarbons as well as BTEX, MTBE, and degradation products of MTBE, are found in the hot spot (B5). Furthermore, reduced redox conditions were found around the hot spot, which is likely due to the degradation of contaminants.

Low contents of contaminants were found in all other wells within a radius of 40 m from the source area. The presence of degradation products from MTBE indicates that there is an ongoing degradation of MTBE in the ground water at the site.

The measurements to date do not reveal a well-defined horizontal MTBE plume. However, the contaminant distribution and the flow direction indicate that a plume must be present at the site, and that it is likely to spread in a north-eastern direction, between the wells B6 and B8. Thus B6 is positioned at the western fringe of the plume. The concentration of pollutants in the ground water (BTEX and MTBE) indicates that a plume is formed in the upper part of the aquifer, downstream of the source of pollution.

Detailed field investigation

The discrete depth level water sampling in phase 2 has given rise to a substantial revision of the assessment of both the contaminant distribution and the hydrogeology of the site.

The MTBE contamination at the site is found to have spread to a great depth (13 m below groundwater level) immediately downstream of the source, and from here it spreads across the entire depth of the secondary aquifer.

The vertical spreading is likely due to a downward pressure gradient (1.2 m/m) between the secondary and the primary aquifer, causing a vertical flow component and hence the downward spreading of pollutants.

A considerable reduction in the concentrations over a short distance downstream the source of both MTBE and BTEX has been observed. Furthermore, MTBE degradation products are found in many of the water samples. The redox conditions at the site indicate that there is an ongoing degradation of organic components, in that nitrate, iron and sulphate reduction is observed. Thus there is a clear indication of an ongoing degradation of MTBE as well as BTEX, but it has not been clarified whether the degradation is solely responsible for the removal of the contaminants or whether other processes contribute.

The precise distribution pattern in and around the source area (horizontal vs. vertical) has not been fully delineated. This investigation has not clarified to which extent the observed reduction in concentrations is due to degradation, or which alternative processes might have caused this reduction.

The overall purpose of the project was to describe the spreading of the MTBE plume under "typical" Danish conditions, and to estimate general degradation rates, which could then be applied to other Danish sites.

Due to the local hydrogeological conditions at the actual site, it is not possible to produce representative degradation rates, and therefore it has been decided not to carry out phase 3 of the project.

The conceptual model, which formed the basis of this project, was based on a 2-dimensional model for a plume formation in the upper part of the aquifer. Therefore, the model did not allow for a potential vertical spreading of the contaminants. The investigation strategy was prepared on the basis of the model, and the wells carried out in phase 1 (screened in the very top of the aquifer) did not reveal any spreading of pollution over depth. The flexible strategy of phase 2, on the other hand, made it possible to adjust the investigations during the course of the project, in order to take into account the 3-dimensional contaminant distribution observed.

1 Indledning

Miljøstyrelsen har i samarbejde med Fyns Amt pr. 1. juni 2001 under Teknologiprogrammet for jord- og grundvandsforurening udbudt et projekt om MTBEs spredning og transport i grundvand. Dette projekt er ét ud af flere projekter, som skal belyse forskellige aspekter af jord- og grundvandsforurening med MTBE, samt anskueliggøre hvor stor en trussel dette stof udgør over for grundvandsressourcen og den fremtidige drikkevandsforsyning.

Til nærværende projekt om MTBE's spredning i grundvand er udvalgt lokaliteten Vestergade 81, Særslev, 5471 Søndersø, matrikel nr. 19c, Hemmerslev by og 1b, Slagstrup by, Særslev.

Projektet udføres af NIRAS med DHI som samarbejdspartner.

En følgegruppe bestående af: Michael Mücke Jensen/ Anders Riiber Høj, Oliebranchens Miljøpulje, Leif B. Jespersen, Miljøcenter Fyn, Steen Kofoed Munch, Fyns Amt og Kim Dahlstrøm, Miljøstyrelsen er nedsat til at følge arbejdet.

Projektforløbet var oprindeligt inddelt i 4 faser; 3 undersøgelsesfaser samt en rapporteringsfase:

Efter udførelsen af fase 1 og 2 er det besluttet at udelade fase 3, idet det blev vurderet, at lokaliteten ikke kunne opfylde det oprindelige projektformål. Baggrunden herfor beskrives nærmere i kapitel 10.

2 Baggrund

2.1 Arealanvendelse og historik

Den aktuelle lokalitet har i perioden 1963-2000 været anvendt til servicestation og beboelse /1/. Den nuværende arealanvendelse (siden 2000) er autoværksted "DIN BILPARTNER" og beboelse.

Der findes 4 underjordiske tanke fra servicestation-driften /1/, der fortsat ligger under forpladsen, men er sandfyldte og afblændede og har været ude af drift siden overgangen til autoværksted. Tankenes anvendelse og størrelse, jf. /1/, er angivet i tabel 2.1.

Tabel 2.1
Tanke fra drift af servicestation /1/

Endvidere findes der 2 olieudskillere, hvoraf den nordlige er afblændet, mens den sydlige fortsat er tilsluttet kloaknettet. Omtrentlig placering af tanke og olieudskillere er markeret på figur 2.1.

Se her!

Figur 2.1
Situationsplan med tidligere konstateret forurening

2.2 Tidligere undersøgelser

Forureningssituationen på den aktuelle lokalitet er indledningsvist undersøgt ved en registreringsundersøgelse /1/, foretaget i 1998 på foranledning af Fyns Amt som led i en systematisk kortlægning af industrigrunde. Resultaterne fra undersøgelsen er kort resumeret i det følgende

Ved registreringsundersøgelsen er der foretaget tanktests, 8 terrænnære pore-luftsonderinger, 3 lokaliseringsboringer til 4-6,5 m.u.t., L1-L3 samt én filtersat boring til 11 m.u.t., B1.

Der er i 1998 vha. "Tracer Tight"-metoden gennemført test af de 4 underjordiske tanke samt tilhørende rørføringer. Der er ikke konstateret indhold af de tilsatte sporstoffer uden for tanksystemet, hvorfor både tanke og tilhørende rørføringer på undersøgelsestidspunktet er vurderet at være tætte. Det bemærkes, at "Tracer Tight"-metoden har en detektionsgrænse på en lækage på 0,2 liter/time /8/, svarende til 1,75 m³/år.

Den konstaterede forurening er afbildet på situationsplanen i figur 2.1 med angivelse af de fundne forureningsindhold i poreluft, jord og sekundært grundvand.

Den lokale geologi er ifølge borejournaler, /1/, beskrevet som fyld fra terræn til 2-3 m.u.t. Herunder er der påtruffet et lag af tør, fast moræneler ned til 10 m.u.t., hvor et vandførende sandlag er anboret ned til den maksimale boredybde på 11 m. Sandlaget formodes at udgøre det sekundære grundvandsmagasin.

Vandspejlet i boring B1 er pejlet til ca. 9 m.u.t. (kote 43,12 m DNN) i juni 1998. Strømningsretningen i det sekundære grundvand er ud fra terrænhældningen vurderet at være nordøstlig. Terrænkoten på lokaliteten er ca. 52 m DNN.

Trykniveauet i det primære grundvandsmagasin ligger ca. i kote 22 m DNN (ca. 30 m.u.t.). Strømningsretningen i det primære magasin er vurderet at være nordlig.

Kildeområdet er ud fra poreluftmålinger vurderet at være relativt veldefineret til området mellem tank 1 og 3. Dette er i overensstemmelse med, at den MTBE-holdige benzin (blyfri 98 oktan) har været opbevaret i tank 1, jf. tabel 2.1.

Der er i den filtersatte boring, B1, konstateret en markant forurening med BTEX, total kulbrinter og MTBE. Kilden til grundvandsforureningen er skønsmæssigt vurderet at være utætheder i rørføringer-/tillukninger i mandehuller.

Endvidere er der konstateret en kraftig jordforurening fra terræn og ned til ca. 4,5 meters dybde i boring L2 ved den nordlige olieudskiller. Der er ikke konstateret indhold af benzen og toluen. Der er ikke analyseret for MTBE i jordprøven. Det vides således ikke, om forureningen konstateret i L2 kan give anledning til yderligere grundvandsforurening med MTBE.

2.3 Regional geologi, vandindvinding og overfladevandsinteresser

Lokaliteten er jf. /1/ beliggende i et område med særlige drikkevandsinteresser, dog uden for aktuelle indvindingsoplande til vandindvindinger. Nærmeste vandværker /5/ er beliggende hhv. 800 m SØ for lokaliteten; Særslev-Hemmerslev vandværk, der indvinder 58.000 m³/år (2000-data). Endvidere er Maderup og Omegn vandværk beliggende 2,5 km NNØ for lokaliteten. Herfra blev i 2000 indvundet 75.000 m³ vand. Indvindingsboringer og -oplande fremgår af figur 2.2.

Se her!

Figur 2.2
Indvindingsoplande og recipienter ved Vestergade 81, Særslev

Ud fra geologisk basisdatakort 1313 III (Bogense) ses, at de nærmeste boringer findes hhv. 700 m øst, 800 m nordøst, 1,9 km nordøst og 1,7 km sydvest for lokaliteten. Nærmeste enkeltindvinding findes 800 m nordøst for lokaliteten (DGU-boring 136.343), hvorfra der indvindes 120 m³årligt (1998-data). I boringerne er der truffet 10-25 m moræneaflejringer underlejret af smeltevandssand.

Lokaliteten er beliggende inden for recipientopland nr. 220002, /5/. Nærmeste recipient findes, jf. figur 2.2, ca. 2 km nordvest for lokaliteten og har som målsætning at være "egnet som gyde og/eller opvækstområde for laksefisk".

Topografien omkring lokaliteten er skitseret på figur 2.3. Det ses heraf, at terrænnet varierer lokalt, med en overordnet hældning mod nordøst.

Figur 2.3
Topografien lokalt omkring Vestergade 81, Særslev

3 Formål og strategi

3.1 Formål

Formålet med nærværende projekt "MTBEs spredning i grundvand" er at kortlægge udbredelsen af MTBE, BTEX og total kulbrinter ved og nedstrøms for benzinstationen på Vestergade 81, Hemmerslev, Søndersø Kommune, Fyn.

Endvidere ønskes en beskrivelse af spredningen af de nævnte forureningskomponenter, herunder den kvantitative betydning af nedbrydning, sorption og dispersion, samt en vurdering af redoxforholdene i og omkring fanen.

Bionedbrydningen ønskes kvantificeret vha. redox-, kulstof- og massefluxmetoden samt ved udregning af nedbrydningsrater for BTEX, total kulbrinter og MTBE (med og uden tilstedeværelse af de øvrige kulbrinter).

Der ønskes foretaget en sammenligning mellem den observerede og den forventede forureningsspredning samt mellem de målte og de vha. JAGG beregnede koncentrationer.

Projektforløbet var oprindeligt inddelt i 4 faser, hvoraf det siden er besluttet at udelade fase 3. Nærværende projekt omfatter således 3 faser; 2 undersøgelsesfaser samt en rapporteringsfase. Første del af nærværende rapport omhandler projektets fase 1; indledende karakterisering.

Formålet med denne fase er at indsamle tilstrækkelig data til at vurdere, hvorvidt den aktuelle lokalitet er velegnet til at videre beskrivelse af MTBEs spredning i grundvand, herunder beregning af nedbrydningsrater mv. Således indebærer fase 1 en indledende karakterisering af grundvandsmagasinet samt vurdering af forureningsspredning og redoxforhold.

3.2 Strategi for fase 1

De potentielle nedbrydningsmekanismer for MTBE under varierende redoxforhold beskrives, herunder identificeres de nedbrydningsprodukter af MTBE, der potentielt kan påtræffes i det aktuelle grundvandsmagasin og som bør medtages i analyseprogrammet.

Endvidere gennemføres en række fysiske undersøgelsesaktiviteter, der retter sig mod at:

	beskrive geologien, herunder specielt den horisontale og vertikale udbredelse af sandlaget, der udgør det sekundære magasin vha. filtersatte snegleboringer.
	kortlægge det sekundære grundvands strømningsretning og -hastighed vha. gentagne pejlinger, samt bestemmelser af den hydrauliske ledningsevne ud fra slugtests og kornkurver.
	afgrænse kildeområdet samt indledningsvist at kortlægge forureningsudbredelsen i toppen af det sekundære magasin ved udtagning af vandprøver fra snegleboringerne til analyse for specifikke forureningskomponenter, total kulbrinter og polære nedbrydningsprodukter.
	undersøge, hvorvidt jordforureningen påtruffet i boring L2, jf. /1/, giver anledning til grundvandsforurening med MTBE og BTEX og dermed udgør et særskilt kildeområde ved udtagning af jord- og vandprøve til analyse for forureningskomponenter.
	indledningsvist kortlægge redoxforholdene opstrøms, i kilden og i fanen ved analyser af vandprøver for redoxparametre.

Data fra fase 1 lægges til grund for udarbejdelsen af den endelige strategi for fase 2.

4 Undersøgelser i fase 1

4.1 Nedbrydning af MTBE

Der er foretaget et litteraturstudium af nedbrydningsforhold og -veje for MTBE med henblik på en evt. justering af analyseprogrammet, jf. /3/. Litteraturgennemgangen er vedlagt i bilag 1.

4.2 Boringer

Der er i perioden 20. -29. august 2001 etableret 8 filtersatte boringer, B2-B9. Boringerne er udført som 6" forede snegleboringer af Ove Arkil A/S. NIRAS har ført tilsyn og indmålt boringerne. Der er endvidere indmålt dæksler fra de nedgravede tanke på forpladsen, hvilket har givet anledning til en revision af situationsplanen.

Placeringen af boringerne er angivet på den reviderede situationsplan, figur 4.1.

Se her!

Figur 4.1
Situationsplan. Placering af snegleboringer B2-B9

Seks af boringerne, B3-B6 og B8-B9 er filtersat hver med et enkelt ø63 mm PEH-filter i toppen af grundvandsmagasinet, ca. 10-11 m.u.t. (B6 fra 11-12 m.u.t.) Boring B2, placeret opstrøms for kildeområdet, er filtersat i 2 niveauer med ø63 mm PEH-filtre hhv. i toppen af magasinet (8,5-9,5 m.u.t.) samt 13-14 m.u.t. Boring B7 er ligeledes filtersat i 2 niveauer med ø63 mm PEH-filtre, idet der blev truffet 2 vandførende horisonter adskilt af et lerlag. Filtrene er sat i 10,5-11,5 hhv. 15,5-16,5 m.u.t. Boreprofilerne er vedlagt i bilag 2.

Der er udtaget prøver hver ½ meter til PID-måling og geologisk bedømmelse. PID-målingerne fremgår af boreprofilerne, bilag 2.

De nyetablerede boringer såvel som den tidligere udførte filtersatte boring B1 er nivelleret af Landinspektører Hübbe og Thorlacius A/S den 17. september 2001.

4.3 Prøvetagning

Med henblik på at afgøre, hvorvidt den tidligere konstaterede forurening i L2 ved olie/benzinudskilleren udgør en særskilt kilde til grundvandsforurening med olie/benzinkomponenter og MTBE, er der udtaget en jordprøve i bunden af moræneleret, umiddelbart over grundvandsmagasinet. Jordprøven er udtaget i membranglas og analyseret af DHI Kemi for total kulbrinter, BTEX og MTBE. Analyseresultatet for jordprøven er vedlagt i bilag 3.

Til belysning af den hydrauliske ledningsevne og variationen i denne vertikalt og horisontalt i grundvandsmagasinet, er der udtaget prøver til sigteanalyse for hver meter under grundvandsspejlet i samtlige boringer. Der er udvalgt i alt 13 prøver til udførelse af sigteanalyse; i hver boring i toppen af magasinet, i B2 endvidere for hver meter i grundvandsmagasinet (i alt 5 prøver) samt i B7 endvidere i den nedre, vandførende horisont. Kornkurverne er vedlagt i bilag 3.

4.4 Pejling

NIRAS har foretaget pejlinger af samtlige boringer B1-B9 af 4 runder; den 4., 11. og 18. september samt den 16. oktober 2001. Pejledata er vedlagt i bilag 4.

4.5 Bestemmelse af hydraulisk ledningsevne

4.5.1 Slugtests

NIRAS har den 11. september 2001 udført slugtests i samtlige filtre i B1-B9 til bestemmelse af den hydrauliske ledningsevne i det sekundære magasin samt den horisontale og vertikale variation i denne.

Ved udførelsen af testen tilføres hver boring en afmålt mængde vand, hvorved vandspejlet stiger i boringen. Det tilførte vand siver ud i formationen, og det faldende vandspejl registreres som en funktion af tiden vha. dataloggere. De registrerede vandspejlsdata kan efterfølgende anvendes til beregning af den hydrauliske ledningsevne omkring boringens filterinterval.

Ved hjælp af AQTsolve er den hydrauliske ledningsevne i de enkelte boringer bestemt ud fra visuel kurvetilpasning. To forskellige løsningsmetoder er benyttet: Bouwer-Rice og Hvorslev. I bilag 5A er beregningerne nærmere specificeret. En sammenfatning af de beregnede ledningsevner for de to metoder er givet i tabel i bilag 5D.

4.5.2 Pumpetest

Endvidere har NIRAS den 18. september 2001 udført en kortvarig pumpetest, hvor B3 er benyttet som pumpeboring og B1, B4, B5, B6 og B7-2 er benyttet som observationsboringer. Vandspejlsændringen i de fem observationsboringer er registreret som funktion af tiden og er efterfølgende benyttet til at bestemme den hydrauliske ledningsevne. Det er valgt at udføre en pumpetest, idet det sekundære magasin har vist sig at være spændt, hvilket muliggør en hurtig respons uden at "flytte" vandmængder af betydning og dermed påvirke de geokemiske og hydrauliske forhold i magasinet. Pumpetesten er udført uden for hot spot, i B3, m.h.p. at minimere en eventuel påvirkning af forureningsudbredelsen.

Testen er gennemført i to trin med følgende pumperater på hhv. 11 liter/min i 9 min. (trin 1) og 9 liter/min i 182 min. (trin 2), dvs. i alt 3 timer og 11 minutter. Der er i alt oppumpet 1737 liter vand, dvs. i størrelsesorden med en oppumpet vandmængde ved almindelig vandprøvetagning.

Den hydrauliske ledningsevne er beregnet i AQTsolve ved hjælp af kurvetilpasning til de transiente data. Hantush-Jacob's løsning for leaky aquifer er benyttet.

I relation til databearbejdningen fra pumpetesten, bemærkes det, at mindsteopløsningen af trykniveauet på ca. 1 cm var for stort i forhold til en samlet trykniveauændring på ca. 3 cm i B7 til at give en tilstrækkelig detaljeret kurvetilpasning, hvilket ses af bilag 5B.

De hydrauliske ledningsevner, beregnet på baggrund af pumpetesten er gengivet i bilag 5D. Data fra slugtests og pumpetest er vedlagt i bilag 5A og B.

4.5.3 Kornkurver

Den hydrauliske ledningsevne er estimeret ud fra de udførte sigteanalyser vha. 4 forskellige empiriske formler. Beregningerne er vedlagt i bilag 5C.

4.6 Vandprøver

NIRAS har den 4. og 5. september 2001 udtaget vandprøver fra samtlige filtre i B2-B9. Vandprøverne er udtaget i henhold til NIRAS' akkreditering (DANAK nr. 398). I forbindelse med udtagningen er der foretaget feltmålinger af temperatur, ilt, redoxpotentiale, ledningsevne og pH.

Endvidere er der igen den 16. oktober 2001 udtaget en vandprøve fra B6, da der var sket en fejl ved Purge&Trap-analysen af den først udtagne prøve.

I overensstemmelse med det udførte litteraturstudium er det foreslåede analyseprogram /3/ fastholdt. De udtagne vandprøver er således analyseret for total kulbrinter, BTEX, naphthalen, trimethylbenzener, MTBE, TBA, TBF, isopropanol og acetone. Analyserne er foretaget på akkrediteret laboratorium (DHI Kemi).

Endvidere er vandprøverne analyseret for vandkemiske og redoxfølsomme parametre (boringskontrol og methan) af AnalyCen A/S. Der er dog ikke analyseret for disse parametre i B7-1 (dybe filter), da der pga. lav ydelse i nævnte filter ikke kunne udtages tilstrækkeligt med vand til at kunne foretage analysen.

Analyserapporter og vandprøvetagningsskemaer er vedlagt i bilag 6A.

5 Resultater fra fase 1

5.1 Geologi

På baggrund af borejournalerne er der udarbejdet 3 profilsnit, der illustrerer geologien i det sekundære grundvands strømningsretning (snit 1, SV-NØ) hhv. på tværs af denne (snit 2 og 3, V-Ø). Profilsnittene samt deres placering ses på figur 5.1.

Se her!

Figur 5.1
Geologiske profilsnit

Terrænkoten på lokaliteten er ca. +52 m DNN.

Som det fremgår af de 3 profilsnit samt af boreprofilerne (bilag 2), er der i boringerne truffet 1-3 m fyld (sandmuld) underlejret af 7-8 m sandet moræneler. Herunder, i kote 42-44 m, træffes et lag af vandførende morænesand (mellem-grovkornet, gruset, stenet) af varierende mægtighed (1-6 m). Morænesandet underlejres af groft, gruset sand, der ligeledes er vandførende.

B6 adskiller sig fra de øvrige boringer, idet der mellem morænesandet og sandlaget er truffet et ca. 1,5 m tykt lag af moræneler.

Geologien i boring B7 adskiller sig markant fra det generelle billede på lokaliteten, idet der under fyldlaget er truffet vekslende lag af sand og morænesilt, inden moræneleret træffes ca. 4 m.u.t. Endvidere, og væsentligst, er det sammenhængende, vandførende lag af morænesand efterfulgt af groft sand ikke genfundet i B7. I stedet er der i kote 39,6-40,8 m truffet et vandførende lag af fint-mellem, gråsort sand, underlejret af ca. 2,5 m sandet moræneler. Herunder (kote 37,6 m) er der igen truffet et vandførende lag, af finere morænesand (kote 37,6-35,8) hhv. af sand/grus.

Begge vandførende lag i B7 er filtersat og pejlinger (se bilag 4) viser, at der er samme trykniveau i de 2 lag, hvilket kunne indikere en hydraulisk kontakt mellem lagene.

5.2 Hydrogeologi

5.2.1 Pejlinger

Der er foretaget 3 pejlerunder med 1 uges mellemrum samt endnu en runde efter ca. en måned. Pejledata for de 4 runder er vist på potentialekortet, figur 5.2. Af figuren ses, at strømningsretningen varierer mellem NNØ-lig til NØ-lig. Endvidere ses det, at det sekundære magasin er spændt samt at vandstanden varierer med 16-34 cm i løbet af de 6 uger, pejledata spænder over.

Vandspejlet er steget 1,8 m fra pejlingen i juni 1998 til pejlingen i oktober 2001. Vandspejlsvariationen indikerer, at det sekundære magasin er meget nedbørsfølsomt.

Se her!

Figur 5.2
Potentialekort, sekundært grundvand

Gradienten er udregnet til 0,75-2,0 ‰ ved aflæsning på figuren (boring B5-B9, afstand 40 m).

5.2.2 Hydraulisk ledningsevne

Hydrauliske ledningsevner beregnet for i alt 15 jordprøver/filtre ud fra hhv. slugtests, pumpetest og kornkurver er sammenfattet i tabel i bilag 5D. Gennemsnitsværdierne samt spredningen er afbildet på figur 5.3 som funktion af dybden for de respektive boringer.

Figur 5.3
Hydraulisk ledningsevne som funktion af dybde

Som det ses af figur 5.3 er de hydrauliske ledningsevner for hovedparten af jordprøverne/filtrene fundet at ligge i intervallet 1·10^-5 - 75·10^-5 m/s. Endvidere er spredningen på de enkelte prøver/filtre mindre end en størrelsesorden og for en del af prøverne/filtrene væsentligt mindre (omkring en faktor 2).

3 prøver (B6, B7-2 og B2 -kote 41 m) adskiller sig fra de øvrige ved at have en lavere hydraulisk ledningsevne (6·10^-6 - 10^-5 m/s).

Overordnet har prøverne beskrevet som fint sand k-værdier på 1-5·10^-5 m/s, mens prøver beskrevet som groft, gruset sand har k-værdier på 10-75·10^-5 m/s og prøver af mellem-grov morænesand har k-værdier i intervallet 10-30·10^-5 m/s.

I forbindelse med vandprøvetagningen er der observeret en lav ydelse i bl.a. boring B6 og B7. Således var det i B6 og B7-1 end ikke muligt at udtage tilstrækkeligt med vand til en boringskontrol. Dette stemmer fint overens med at disse to filtre ligger i den lave ende af skalaen - B6 har den lavest beregnede hydrauliske ledningsevne på 0,7·10^-5 m/s.

Det bemærkes, at de lave K-værdier er observeret på den nordvestlige del af lokaliteten.

Den hurtige respons i observationsboringerne (ca. 15 minutter, se bilag 5B) under pumpetesten indikerer, at der er tale om et sammenhængende, sekundært magasin.

Som nævnt er der områder i det sekundære magasin med lavere hydraulisk ledningsevne, særlig ved B6, B7 og B2. Pejlingerne indikerer, at grundvandet strømmer i nordøstlig retning og med den største hastighed i det område, hvor den hydrauliske ledningsevne er højest.

Til illustration af variationen i K-værdien, hvor den væsentligste strømning foregår, er de lave K-værdier (fra B2, B6 og B7) sorteret fra og på baggrund af resten af boringerne (B4, B5, B8 og B9) er der udregnet en gennemsnitlig, en maksimal og en minimal k-værdi for magasinet, som angivet i tabel 5.1.

Porevandshastigheden er udregnet for hhv. de gennemsnitlige, de maksimale og de minimale værdier af hhv. gradient og hydraulisk ledningsevne, se tabel 5.1. Der er anvendt en effektiv porøsitet på 0,3.

Tabel 5.1
Beregnede porevandshastigheder

Som det fremgår af tabel 5.1 overføres variationen på den hydrauliske ledningsevne direkte på porevandshastigheden.

Tabellen viser, at spændet af porevandshastigheder beregnet ud fra K-værdierne ligger på 6-155 m/år med et gennemsnit på 40 m/år. Beregnes gennemsnittet i stedet ud fra de maksimale K-værdier for hver af de 4 boringer med hhv. den største og den mindste målte gradient fås et lidt større spænd på 6-200 m/år og en gennemsnitlig porevandshastighed på 54 m/år.

I det følgende anvendes en porevandshastighed på 40 m/år som repræsentativ for det område, hvorigennem den væsentligste strømning foregår, dvs. området nordøst for kildeområdet.

5.3 Forurening

5.3.1 Afgrænsning af kildeområde

Ud fra PID-målingerne foretaget på jordprøverne (se bilag 2) ses det, at der i hot spot (B5) er forurening (PID 10-100 ppm) fra 5,5 m.u.t. til den maksimale boredybde på 12,5 m. Forureningen er således ikke afgrænset nedadtil i denne boring.

Der blev som nævnt i den tidligere undersøgelse /1/ konstateret en forurening ved den tidligere olie/benzinudskiller (ved L2), der ikke blev afgrænset i dybden.

Således blev der rejst tvivl om, hvorvidt denne forurening kunne udgøre et særskilt kildeområde nedstrøms for hot spot. PID-målingerne på jordprøverne fra boring B6, placeret umiddelbart nord for udskilleren viser, at der er kraftig forurening (PID> 1000 ppm) ned til 4 m.u.t., der herefter falder til ca. 10 ppm, ned til 11 m.u.t., hvor der med PID er målt 0 ppm. Herunder træffes det vandførende sandlag og PID stiger igen til ca. 1-10 ppm. Det vurderes, at jordforureningen fra udskilleren er afgrænset nedad til 10,5-11 m.u.t. Den observerede stigning herunder falder sammen med overkoten af det vandførende lag og vurderes derfor at skyldes afdampning fra forurenet vand, der hidrører fra hot spot-området ved B5.

Til bekræftelse af dette er der udtaget jordprøver i boringen og analyseret en prøve fra bunden af det faste moræneler 9,5 m.u.t. Prøven er analyseret for BTEXN, total kulbrinter og MTBE. Der er ikke påvist nogen af disse stoffer i prøven, se bilag 3A. Dette bekræfter vurderingen af, at der ikke er gennemslag fra jordforureningen ved udskilleren til grundvandet og denne dermed ikke udgør et særskilt kildeområde.

5.3.2 Vandforurening

Koncentrationsfordelingen af hhv. BTEX, MTBE og nedbrydningsprodukter (sum af TBA, TBF, isopropanol og acetone) er afbildet på figur 5.4. Koncentrationsfordelingen af de enkelte forureningskomponenter ses i bilag 7.

Se her!

Figur 5.4
Koncentrationsfordeling af forureningskomponenter i sekundært grundvand

Det fremgår af figur 5.4, at forureningen væsentligst er fundet i hot spot (B5). MTBE er konstateret i højest koncentration (25.000 µg/l) i B5. BTEXN, isopropanol og trimethylbenzener (TMB) er alene fundet (> 1 µg/l) i B5. TBA, TBF og acetone er fundet i koncentrationer på hhv. 250, 66 og 670 µg/l i B5 samt i B4 og B6 i koncentrationer på ca. 2,5 µg/l TBA, 6 µg/l TBF og 70 µg/l acetone.

Det ser således umiddelbart ud til, at forureningen har en begrænset horisontal udbredelse, hvad angår de høje koncentrationer. Dette er dog ikke nødvendigvis tilfældet - det er muligt, at fanen enten løber dybere ved B6 end filtret pga. den lavere hydrauliske ledningsevne ved filtret i B6 eller at fanen har bredt sig øst for B6, hvilket virker realistisk ud fra pejlingerne, se figur 5.2.

Det vurderes, at fanen har en større udstrækning end umiddelbart observeret pga. det markante koncentrationsfald umiddelbart nedstrøms kildeområdet og idet der er konstateret lave koncentrationer af MTBE over hele lokaliteten.

Det bemærkes, at benzen i nærværende undersøgelse er fundet i væsentligt højere koncentration (31.000 µg/l i B5) end tidligere (3.700 µg/l i B1, /1/). Det bemærkes desuden, at der er indikationer på, at der foregår en omsætning af MTBE, idet der er konstateret markante indhold af både TBA, TBF, isopropanol og acetone.

Ifølge /6/ foreligger der data, der indikerer, at TBA er et almindeligt biprodukt i fremstillingen af MTBE og forekommer i benzin på sporniveau. TBA kan således forekomme i MTBE-forurenet vand. Forekomst af TBA i forbindelse med MTBE-forurening er således ikke et entydigt bevis for MTBEnedbrydning.

Som det ses af koncentrationerne, illustreret i bilag 7A, varierer f.eks. MTBE/acetone-forholdet og MTBE/TBA-forholdet mellem 0,5-37 hhv. 1,3-100 i B4-B6, hvilket indikerer, at MTBE-fjernelsen ikke skyldes fortynding alene.

Der er fundet spor (1 µg/l) af forureningskomponenter i den opstrøms boring B2. Dette kan skyldes, at der er sket en mindre horisontal spredning på forpladsen, hvor vandspejlet er særdeles fladt.

På baggrund af de målte koncentrationer i hot spot (B5) samt den målte hydrauliske ledningsevne og gradient er der foretaget beregninger med Miljøstyrelsens JAGG-model (version 1.5). Inddata og beregninger findes i bilag 8. Resultater er summeret i tabel 5.2. Der er regnet med aerob nedbrydning af benzen. Der er ikke regnet med nedbrydning af MTBE. Den beregnede gennemsnitlige porevandshastighed på 40 m/år er anvendt i beregningerne, idet den vurderes at være repræsentativ for lokaliteten. Det bemærkes, at JAGG-beregningen antager en overvejende horisontal forureningsspredning.

Tabel 5.2
Resultater af JAGG-beregninger

5.3.3 Vandkemi

Koncentrationsfordelingen af udvalgte vandkemiske parametre er afbildet i bilag 7. Vandkemien i hhv. den opstrøms boring B2 og boring B5 i hot spot er opsummeret i tabel 5.3.

Tabel 5.3
Vandkemiske parametre opstrøms og i hot spot. Koncentrationer er angivet i mg/l. i.p.: ikke påvist.

Som det ses af tabellen er der aerobe forhold opstrøms, dog med lave indhold af både nitrat og sulfat, men uden indhold af jern og mangan. Vandkemien i boringerne B3-B4, B6-B9 ligner vandkemien i B2.

Sediment- og vandanalyser fra området ved Søndersø, udført af Fyns Amt som led i sårbarhedskortlægningen, /7/, peger på at der sker pyritoxidation i området, hvilket kan medføre høje sulfatindhold. På Søndersø vandværk indvindes vand fra det terrænnære grundvandsmagasin med et sulfatindhold på ca. 100 mg/l og nitratindhold på op til 47 mg/l. Søndersø vandværk samt det omtalte undersøgelsesområde er beliggende ca. 6 km sydøst for lokaliteten.

Til forskel fra de nævnte boringer på lokaliteten, er der i boring B5 fundet stærkt reducerede forhold (jern- og sulfatreducerende) uden ilt og nitrat, med høje indhold af jern og mangan samt med reduceret sulfatindhold.

Endvidere er der forhøjede indhold af hydrogenkarbonat og NVOC i B5 sam-menholdt med B2, hvilket indikerer, at de reducerede forhold er koblet til en omsætning af organisk stof.

I den nedstrøms boring B6 er der svagt reducerede forhold uden nitrat, med et mindre indhold af jern (0,29 mg/l), med mangan (2,4 mg/l) og et relativt højt sulfatindhold (75 mg/l).

Som nævnt indikerer nedbrydningsprodukter af MTBE, at der foregår en om-sætning af MTBE. I modsætning hertil ses der ikke andre indikationer på BTEX-nedbrydning end de ændrede redoxforhold, idet forureningsudbredelsen ikke umiddelbart følges nedstrøms for B5.

6 Konklusion og kommentarer til fase 1

6.1 Konklusion for fase 1

På baggrund af de udførte boringer er der opstillet en konceptuel geologisk model i form af 3 profilsnit. Geologien på lokaliteten er vurderet overordnet at bestå af sandet moræneler ned til ca. 10 m u.t., hvor der er truffet et vandførende lag af hhv. morænesand og groft, gruset sand. På baggrund af beregning af hydrauliske ledningsevner i toppen af magasinet i samtlige boringer samt i hele dybden i en enkelt boring vurderes sandlaget at være relativt ensartet på lokaliteten. På den nordvestlige del er der dog fundet lavere K-værdier end på resten af lokaliteten.

Strømningsretningen i det sekundære magasin vurderes at være nordøstlig med en overordnet porevandshastighed på 40 m/år.

Der er konstateret høje koncentrationer af forureningskomponenter i hot spot (B5), af såvel total kulbrinter, BTEX, MTBE samt nedbrydningsprodukter heraf. Der er endvidere fundet stærkt reducerede forhold i hot spot, hvilket vurderes at hidrøre fra omsætning af forureningskomponenter.

Der er fundet lave indhold af forureningskomponenter i samtlige øvrige boringer. Tilstedeværelsen af nedbrydningsprodukter af MTBE indikerer, at der foregår nedbrydning af MTBE i grundvandet på lokaliteten.

Der optræder endnu ikke på baggrund af de målte data en egentlig forureningsfane. Det vurderes på baggrund af forureningsbilledet og strømningsretningen, at en sådan fane må optræde på lokaliteten og at den sandsynligvis spredes i nordøstlig retning, mellem boring B6 og B8. Således vurderes B6 at være placeret i den vestlige kant af fanen.

En formodet faneudbredelse er skitseret i plan og snit, se figur 6.1.

Se her!

Figur 6.1
Fase 1: Formodet faneudbredelse. Snit 1 og snit 3 ses på figur 5.1.

På baggrund af resultaterne fra fase 1 anbefales det, at undersøgelsen fortsættes til fase 2 på den valgte lokalitet, idet sandlaget vurderes at have en tilstrækkelig udstrækning horisontalt og vertikalt, da der vurderes at optræde en fane af en sådan styrke, at den giver afsmitning til de øvrige boringer på lokaliteten samt idet der er klare indikationer af, at der foregår en væsentlig nedbrydning af MTBE i grundvandet.

6.2 Kommentarer og uafklarede spørgsmål fra fase 1

Hvilke overordnede konklusioner kan vi uddrage på baggrund af fase 1?

	God korrespondance mellem metoder til vurdering af den hydrauliske ledningsevne (slugtests, pumpetest og estimering ud fra kornkurver).
	Relativ stor lokal variabilitet i den hydrauliske ledningsevne over dybden.
	God sammenhæng mellem jordprøvernes geologiske sammensætning og den beregnede hydrauliske ledningsevne for den aktuelle sektion.
	Der kan udledes et generelt niveau for strømningshastigheden i toppen af magasinet på hovedparten af lokaliteten.
	Grundvandets indhold af forureningskomponenter (BTEX og MTBE) indikerer, at der er dannet en fane i toppen af magasinet nedstrøms for kildeområdet.

På baggrund af resultaterne fra fase 1 fremstår en række uafklarede spørgsmål vedr. forureningssituationen på lokaliteten:

	Løber fanen imellem B6 og B8?
	Vertikal koncentrationsfordeling af forureningskomponenter? Gælder antagelsen om, at forureningsfanen findes i toppen af magasinet?
	Strømningsretning på sydlig del af lokaliteten (forpladsen), hvor vandspejlet er fladt?
	Hvad skyldes det tilsyneladende markante koncentrationsfald af forureningskomponenter (BTEX og MTBE) umiddelbart nedstrøms for kildeområdet?

7 Fase 2

7.1 Indledning

I de følgende kapitler afrapporteres resultater fra fase 2, der er udført i forlængelse af projektets fase 1 og på basis af resultaterne herfra.

På basis af undersøgelsesresultaterne har stud. polyt. Tine Ø. Jensen udført modelarbejde som led i udarbejdelsen af forprojekt og eksamensprojekt ved Institut for Miljø og Ressourcer, DTU. Resultaterne heraf er kort resumeret i bilag 11.

7.2 Strategi for fase 2

Fase 2 omfatter en detaljeret feltundersøgelse, hvis formål er at afgrænse forureningsfanen med henblik på en optimal placering af det permanente moniteringsnet, der er planlagt etableret i fase 3, i forhold til udbredelsen af forureningskomponenter.

Afgrænsningen af forureningsfanen udføres vha.:

	udtagning af niveauspecifikke vandprøver vha. GeoProbe-systemet til feltanalyse for BTEX og MTBE.
	løbende udvælgelse af vandprøver til analyse for redoxparametre, specifikke forureningskomponenter, total kulbrinter samt polære nedbrydningsprodukter.
	udførelse af gammalog- hhv. ellogsonderinger, til verifikation af geologien i forbindelse med vandprøvetagningerne.

Undersøgelsesresultaterne danner grundlag for en samlet vurdering af forureningssituationen samt af lokalitetens egnethed til etablering af permanent moniteringsnet og udførelse af tracerforsøg.

8 Undersøgelser i fase 2

Der er i perioden 30. oktober – 9. november 2001 udført undersøgelsesaktiviteter vha. GeoProbe-systemet. Aktiviteterne har omfattet niveauspecifik vandprøvetagning, gammalog samt ledningsevnelog (ellog). Placeringen af GeoProbe-sonderingerne fremgår af figur 8.1.

Se her!

Figur 8.1
Situationsplan. Placering af GeoProbesonderinger.

Samtlige vandprøver er analyseret på NIRAS' felt-GC (Photovac Voyager) for MTBE og BTEX. Disse analyser er foretaget i felten. På baggrund af resultaterne herfra er der udvalgt prøver til analyse for MTBE, MTBEs nedbrydningsprodukter, BTEX mv. vha. Purge &Trap samt for total kulbrinter (begge hos DHI Kemi). Endvidere er der på udvalgte prøver udført feltmålinger samt udtaget vandprøve til boringskontrol og methananalyse (hos AnalyCen). Antal af analyserede prøver fremgår af tabel 8.1. Vandprøvetagning vha. GeoProbe-systemet er beskrevet i bilag 9.

Tabel 8.1
Antal analyserede vandprøver

I tabel 8.2 er givet en summarisk oversigt over de udførte sonderinger, dybder og antal udtagne vandprøver. En detaljeret oversigt over det udførte arbejde samt samtlige vandanalyseresultater er givet i bilag 6B. Analyserapporter og vandprøvetagningsskemaer er ligeledes vedlagt i bilag 6B.

Sonderingerne er indmålt den 19. november 2001, hvor også samtlige filtersatte boringer (etableret i fase 1) er pejlet, se bilag 4.

Tabel 8.2
Oversigt over undersøgelsesaktiviteter med GeoProbesystemet

Strategien for feltarbejdet var i hht. /2/ at udføre 16 sonderinger til 14-15 m.u.t., hvorfra der skulle udtages vandprøver i 2 niveauer. Endvidere var der planlagt udført 6 gammalogsonderinger.

Som det fremgår af tabel 8.2 blev strategien ændret undervejs i undersøgelsesforløbet: Da der i de første sonderinger ikke sås en afgrænsning af MTBE nedadtil, og der senere i en dybere sondering (GB9) blev konstateret MTBE-indhold helt ned til ca. 20 m.u.t., blev det besluttet at ændre strategien til at udtage flere vandprøver i større dybder (20-25 m.u.t.) og reducere antallet af sonderinger nedstrøms. I stedet for 32 vandprøver blev der udtaget i alt 60 vandprøver.

Endvidere blev det besluttet at anvende ellog i stedet for at fortsætte med gammalog, da gammaloggens maksimale rækkevidde i dybden på lokaliteten var ca. 15 m.u.t. og elloggen kunne nå ned i 23 m.u.t.

Samtlige huller er afproppet med flydende bentonit.

9 Resultater fra fase 2

9.1 Topografi

Topografien i området er illustreret i figur 9.1. Terrænkoten på lokaliteten er indmålt i kote ca. 52,5 m DNN, og repræsenterer et lokalt topografisk maksimum. Specielt mod syd falder terrænkoten; til kote 40 DNN i en afstand af kun ca. 500 m. I de øvrige retninger er faldet i terrænkote mere jævnt.

Figur 9.1
Topografisk oversigtskort. Placering af regionalt, geologisk profilsnit AA'

9.2 Regional geologi og hydrogeologi

Baseret på de indsamlede boredata fra fase 1 og 2, boringer fra cirkeldiagramkort /9/ suppleret med fremsendte borejournaler over enkeltindvindinger i området fra Fyns Amt /5/ samt kort fra Regionplan-97 over grundvandsstand, dæklagstykkelse og indvindingsoplande /10/, er der udarbejdet en udvidet geologisk/hydrogeologisk model for området.

Informationerne er sammenfattet i et ca. 2 km langt geologisk profil, se figur 9.2. Placeringen af profilet er angivet på figur 9.1. Formålet med profilet er at belyse de overordnede geologiske og hydrogeologiske enheder i området omkring lokaliteten.

Se her!

Figur 9.2
Regionalt, geologisk profil A-A'

I området øst og vest for lokaliteten indvindes der vand fra det primære magasin bestående af smeltevandsaflejringer af grus og sand. Magasinets overside træffes generelt i kote 5-20 m DNN. Magasinet overlejres af 15-30 m dæklag af moræneaflejringer - hovedsageligt i form af moræneler. Under lokaliteten kan oversiden af det primære magasin forventes omkring kote 10 m DNN.

Til forskel fra de omkringliggende områder, er der på lokaliteten påvist et sekundært magasin indlejret i dæklaget. Dette magasin er generelt karakteriseret ved øverst indslag af morænesand og herunder sekvenser af smeltevandsaflejringer domineret af sand. Den horisontale udstrækning af dette magasin er ikke kortlagt, men det er ikke genfundet i ca. 1-1,5 km's afstand øst hhv. vest for lokaliteten, jf. figur 9.2 og baggrundsdata /5, 9, 10/.

Bunden af det sekundære magasin (undersiden af smeltevandssandet) er ikke truffet ved de udførte boringer B1-B9 til dybder mellem 10-15 og lokalt i B6 ca. 20 m. I bunden af ellogsondering Ellog2 (se næste afsnit for yderligere detaljer om lokal geologi samt figur 9.3), er der dog klare indikationer på tilstedeværelsen af moræneler fra kote ca. 33 (19 m u.t) og til sonderingens afslutning i kote ca. ca. 29 m DNN (23 m u.t.). Tilsvarende er der indikationer på moræneler fra omkring kote 30 DNN ( 22 m u.t.) i Ellog1. Vurderingen ud fra elloggens ledningsevneniveau understøttes af observationerne fra vandprøvetagningen med GeoProbe-systemet i disse punkter, idet der i en række dybdeintervaller med indikation på moræneler ikke kunne registreres nogen tilstrømning af vand til filtret. Det vurderes derfor, at bunden af det sekundære magasin findes omkring kote ca. 30 m DNN (ca. 22 m u.t.), som vist på profilet i figur 9.2. Op til 20 m moræneler kan således adskille det sekundære og det primære magasin.

Vurderet ud fra Amtets potentialekort for 1997, findes trykniveauet i det primære magasin under lokaliteten omkring kote 21 m DNN og er således spændt. På lokaliteten er trykniveauet indmålt i kote 45 m DNN. Der er således en nedadrettet vertikal hydraulisk trykgradient mellem magasinerne. Denne markante forskel i trykniveau understøtter også hypotesen om et adskillende lerlag mellem magasinerne, idet der uden dette lag vil forventes en udligning af et trykniveauet svarende til i det primære -altså ca. 25 m lavere.

Den vertikale trykgradient over det adskillende lavpermeable lag er ca. 1,2 m/m (Dh/Dl= 45-21 m/30-10 m = 1,2 m/m).

Betragtes den nedadrettede transport gennem moræneleret fås en Darcy-hastighed på 0,75 m/år med en skønnet hydraulisk ledningsevne på 2·10-8 m/s og en vertikal gradient på 1,2 m/m. Den effektive porøsitet for moræneleret kendes ikke, men kan ligge i intervallet 0,03-0,3 alt efter hvor stor en del af den vandmættede porøsitet, der deltager i strømningen. Den vertikale porevandshastighed i moræneleret vil således være 2,5-25 m/år, hvilket svarer til en gennembrudstid gennem det 20-25 m tykke lag af moræneler på 1-10 år.

9.3 Lokal geologi og hydrogeologi

For at få repræsenteret alle boringer langs profillinier, er der udarbejdet 3 lokale geologiske profiler, se figur 9.3. På profilerne er endvidere anført de supplerende beskrivelser af prøvesammensætningen udført i laboratoriet, samt den bestemte hydrauliske ledningsevne i de dybder denne er målt. To af profilerne (2 og 3) er detailtolket på baggrund af geologiske observationer, resultater af ellogs samt ydelse ved vandprøvetagning (profil 2b og 3b).

Se her!

Placering af lokale, geologiske profilsnit
       

Se her!

Figur 9.3
Lokale, geologiske profiler 1-3

De overordnede geologiske enheder er beskrevet i afsnit 9.2 og som tidligere beskrevet består det sekundære magasin af øverst morænesand og herunder smeltevandsaflejringer domineret af sand. Mægtigheden af morænesandet øges fra ca. 1 m i kildeområdet og til 5-8 m i boringerne B6/B8 ca. 20 m mod NØ. Den hydrauliske ledningsevne i morænesandet vurderes at ligge i intervallet 0,1-5·10^-5 m/s. Den vertikale variation i ledningsevnen er ikke specifikt målt, men betragtes B8 (profil 3) kan der forventes en stor variation heri som følge af variationen i specielt lerindholdet af de beskrevne prøver. Der må generelt forventes en stor heterogenitet i moræneaflejringer som følge af de processer, der har dannet og aflejret dem.

Under morænesandet findes smeltevandsaflejringerne af sand - og lokalt grus, som på grund af deres dannelsesmiljø kan forventes at have en væsentlig mere homogen karakter. Mægtigheden af smeltevandsaflejringerne er mindst 6 m (boring B2) - og mere sandsynligt 12-15 m i kildeområdet. Mægtigheden aftager mod NØ, og kan ved B8 være reduceret til få meter eller mindre (se profil 2). Lokalt i B2 og B5 er der påvist 0,5-2 m smeltevandsgrus. Den hydrauliske ledningsevne i smeltevandsaflejringerne vurderes at ligge i intervallet 1-10·10^-5 m/s for prøverne beskrevet som sand (fra fint til groft sand) og fra 10-100·10^-5 m/s for prøverne beskrevet som grus. Et eksempel på den vertikale variation i ledningsevnen fremgår af boring B2 (se profil 1). Variationen er ganske betydelig (næsten 2 størrelsesordener) og vil give anledning til væsentlige forskelle i den horisontale strømningshastighed. Overordnet betyder forskellen i ledningsevnen mellem toppen (morænesandet) hhv. bunden (smeltevandssand), at den horisontale transporthastighed vil være størst i den dybere del af magasinet.

Detailtolkninger af lokalgeologien er udført på baggrund af boringerne samt den gennemførte gammalog og de tre udførte ledningsevnelogs. Gammaloggen udført i GB5 indikerer tydeligt overgangen mellem moræneler og morænesand omkring kote ca. 41 - svarende til ca. 11 m u.t.

Den dybere geologi er belyst ved 3 ellogsonderinger til mellem 19 og 23 m (jf. profil 3b, figur 9.3. Ellogsonderingerne nr. 1 og 2 indikerer et sammenhængende morænelerslag fra kote 31 og dybere. Udtagning af vandprøver fra GB11 (22-23, 23-24 m) og GB12 (19-20 m) var ikke muligt, hvilket bekræfter tolkningen af disse niveauer som fast moræneler. Under kote ca. 28 var der i sondering GB11 en meget lille vandføring - dog nok til at der kunne udtages en vandprøve. Dette indikerer, at der er vandførende lag i morænen sandsynligvis i form af morænesand.

Herover træffes selve magasinet, der består af nederst smeltevandssand og herover morænesand. Der kan ses en betydelig variation i elloggens forløb i selve magasinet, hvoraf flere af de markante toppe vurderes at kunne repræsentere indslag af mere lavpermeable bænke af moræneler, se fx. Ellog-2 på profil 3b, figur 9.3. I profil 3b er ledningsevneniveauet i morænesandet væsentligt højere i området ved B6 i fht. B8, hvilket er i overensstemmelse med den beskrevne siltede karakter af morænesandet i B6.

Ud fra de gennemførte pejlerunder (5 i alt) kan der ikke konstateres vertikale gradienter i de to boringer B2 og B7, der begge er filtersat i to niveauer i magasinet. Dette skyldes, at den nedadrettede gradient skal være relativt høj for at kunne erkendes, når afstanden mellem filtrene er så relativt lille (3,5 m hhv. 4 m). Med en typisk usikkerhed på pejlingerne på ca. ± 1 cm, kræves altså en forskel i trykniveau på minimum 3 cm, hvilket over en filterafstand på 3,5 m svarer til ca. 0,9 %.

Med den lave - og noget varierende retning af den hydrauliske gradient i det sekundære magasin, og det konstaterede topografiske maksimum vurderes det sandsynligt, at lokaliteten befinder sig nær et toppunkt for potentialeniveauet i det sekundære magasin. Ved en nærmere analyse af de tidligere pejlerunder kan det konstateres, at der generelt findes et lidt højere trykniveau lokalt i området omkring B1/B5 og B4, og at dette kunne indikere toppunktet. I nærheden af toppunktet er der relativt ensartede tryk og der vil derfor være en relativt lav horisontal gradient, mens der tilsyneladende blot 20-30 m nord herfor i området mellem B6, B8 og B9- og muligvis også i andre retninger i forhold til kildeområdet - er en relativt stabil gradient på et par promille.

Pejlingerne indikerer, at der på forpladsen og muligvis også ved kildeområdet er fladt vandspejl, mens der NØ herfor er en gradient i nordøstlig retning på ca. 0,75- 2 ‰. Som tidligere nævnt tyder vandstandsvariationerne på, at det sekundære magasin er meget nedbørsfølsomt. Således kan det tænkes, at en periode med stor nedbør og nettoinfiltration kunne foranledige en strømning gennem kildeområdet i nordøstlig retning og dermed også en horisontal forureningsspredning.

Vandspejlet ved selve kilden (ved B5) vurderes at være fladt over størstedelen af året, hvor der derfor fortrinsvist vil ske en lodret nedsivning gennem det sekundære magasin. Som følge heraf vil den horisontale porevandshastighed nedstrøms (nordøst) for B5 være højere end det beregnede gennemsnit på 40 m/år.

Den lodrette nedsivningshastighed i det sekundære magasin kan enten vurderes ud fra nettoinfiltrationen (200 mm/år) og en effektiv porøsitet i sandet på 0,3, hvilket giver en porevandshastighed på 0,7 m/år. Alternativt kan porevandshastigheden estimeres ud fra Darcy-hastigheden i det underliggende morænelerslag (beregnet i afsnit 9.2), idet den nedadrettede

Darcy-hastighed i bunden af det sekundære magasin umiddelbart over moræneleret af kontinuitetshensyn må være den samme som hastigheden i moræneleret, dvs. 0,75 m/år. Med en effektiv porøsitet i sandlaget på 0,3 fås en nedadrettet porevandshastighed i det sekundære magasin på 2,5 m/år. De beregnede porevandshastigheder ligger således inden for samme størrelsesorden, uanset angrebsvinkel.

Den lodrette transporttid ved kildeområdet kan overslagsmæssigt vurderes som følger: I den øvre, umættede moræneler vil transporten ske via nettoinfiltrationen over ca. 5-6 år eller, måske mere realistisk, via sprækketransport over ca. 1 år. Transporten gennem det sekundære magasin vil være mellem 5-20 år med en porevandshastighed på 0,7-2,5 m/år og en magasintykkelse på 12-15 m. Den samlede transporttid fra terræn til bunden af det sekundære magasin vurderes således til 6-26 år.

9.4 Forurening

MTBE-udbredelsen i toppen af grundvandsmagasinet er vurderet, som vist i figur 9.4, på baggrund af de fundne MTBE-koncentrationer i fase 1 og 2. Som formodet på baggrund af fase 1-data, ses der tydeligt en faneudbredelse i nordøstlig retning.

Se her!

Figur 9.4
Horisontal udbredelse af MTBE i toppen af det sekundære magasin (10-11 m.u.t.)

Den nordøstlige faneudbredelse bekræftes af profilerne 2c, figur 9.5 og profil 3c, figur 9.6, på hvilke MTBE-koncentrationerne ligeledes er kontureret. Heraf fremgår desuden, at forureningen har spredt sig til stor dybde (13 m under grundvandsspejlet) i umiddelbar nærhed af tankområdet og at den videre forureningsspredning sker over omtrentligt den fulde, mættede dybde. Koncentrationerne varierer med dybden.

Se her!

Figur 9.5
Vertikal MTBE-udbredelse i strømningsretningen (Profil 2b)
           

Se her!

Figur 9.6
Vertikal MTBE-udbredelse på tværs af strømningsretningen (Profil 3b)

Som det ses på profil 3c på tværs af strømningsretningen indikerer koncentrationsfordelingen, særligt ved GB8 og GB9, at der forekommer lokale variationer i den hydrauliske ledningsevne, der forårsager en ujævn forureningsspredning. Endvidere viser profilet, at forureningen er afgrænset nedadtil i dybder, der er sammenfaldende med det før omtalte morænelerslag, der formodes at udgøre bunden af det sekundære magasin. MTBE-forureningen er ikke afgrænset i yderkanterne af profilet, ligesom der mangler information i midten af profilet, hvor der muligvis kan forekomme højere indhold af MTBE.

Det ses, at MTBE-koncentrationen reduceres med en faktor 10 over en afstand på ca. 14 meter i NØ-lig retning (GB2-GB5). Derfra sker der yderligere en reduktion i MTBE-koncentrationerne på ca. en faktor 100 over ca. 8 meter (GB5-GB9).

Tendensen til faldende koncentrationer med stigende afstand ses tydeligt på figur 9.7, hvor MTBE-koncentrationen er plottet som funktion af afstanden fra B5 (bemærk logaritmisk skala).

Figur 9.7
MTBE-koncentration som funktion af afstand fra kildeområdet
       

Figur 9.8
BTEX-koncentration som funktion af afstand fra kildeområdet

BTEX falder ligeledes markant umiddelbart nedstrøms kildeområdet og der ses en klar tendens til aftagende koncentrationer med stigende afstand til kildeområdet (B5), som illustreret på figur 9.8 (bemærk logaritmisk skala). Forudsætningen for, at den observerede koncentrationsreduktion er retvisende, kræver, at koncentrationen i de nedstrøms boringer repræsenterer grundvand fra kildeområdet. En stor nedadrettet stoftransport under kildeområdet, som der er indikation på, betyder at koncentrationerne nedstrøms ikke udtrykker den samlede forureningsmasse.

Som nævnt i konklusionen efter fase 1 forventedes der på baggrund heraf en hovedsageligt horisontal forureningsspredning. Der er i modsætning hertil som det fremgår af de præsenterede data observeret en forureningsspredning, der også foregår vertikalt. Hvordan kan dette forklares ud fra forureningens alder og de observerede hydrogeologiske forhold?

MTBE er anvendt i Danmark siden 1985, hvorfor dette er det tidligst mulige spildtidspunkt. Undersøgelsen er udført i 2001, hvilket giver en maksimal tid for forureningsspredning på 16 år. Den observerede spredning af MTBE og benzen i dybden kan sandsynliggøres ud fra de overslagsmæssige transporttider, beregnet i afsnit 9.3, idet den samlede transporttid fra terræn til bunden af det sekundære magasin er vurderet til 6-26 år. Det er således muligt at forklare den observerede forureningsspredning ud fra de lokale og regionale hydrogeologiske forhold.

Kildestyrken fra moræneleret til det sekundære magasin vurderes overslagsmæssigt til at være 0,1-1 kg/år ud fra en udvaskning på 200 mm/år (v_D), en kildestyrkekoncentration på 10-100 mg MTBE/l over et areal på 5m × 8 m. Er forureningen foregået over 16 år, fås en udvasket stofmængde på 1,6-16 kg. Overslagsberegningen er behæftet med væsentlig usikkerhed, idet kildeområdet i moræneleret ikke er afgrænset og forureningens alder er ukendt.

Ses på de målte koncentrationer i det sekundære grundvand (figur 9.4 og 9.5) kan den samlede MTBE-masse i det sekundære grundvand beregnes til ca. 1,5 kg ud fra arealer og dybder af isokoncentrationslinier, som angivet på de to figurer.

Den fundne masse i det sekundære grundvand svarer således til den nedre grænse for den udvaskede masse fra moræneleret. Derudover er noget af forureningen evt. allerede transporteret ned i det underliggende lag af moræneler. Hvor meget og over hvor lang tid vides ikke. Endelig er en del af MTBE-massen nedbrudt, men igen kan mængden ikke estimeres.

Den videre flux mod det primære magasin kan beregnes ud fra 100 µg/l-isolinien, der når bunden af det sekundære grundvand. Med et areal på 25m × 13 m, en koncentration på 100 µg/l og en Darcy-hastighed på 0,75 m/år (se beregning i afsnit 9.2) fås en flux fra det sekundære mod det primære magasin på 24 g MTBE/år.

Se her!

Figur 9.9
Korrelation mellem felt-GC-analyser og Purge&Trap-analyser

Som nævnt er samtlige 60 vandprøver screenet i felten for MTBE og BTEX vha. felt-GC og heraf er 27 prøver udvalgt til laboratorieanalyse for samtlige forureningskomponenter, nedbrydningsprodukter og vandkemiske parametre. Der var god overensstemmelse mellem felt-GC-analyserne og Purge&Trap-analyserne for MTBE, se figur 9.9. Detektionsgrænsen for MTBE på felt-GC er ca. 5-10 µg/l mod 0,1-1 µg/l for Purge&Trap-metoden. Felt-GC'en medtager BTEX, men ikke nedbrydningsprodukter for MTBE. Felt-GC-analyser er attraktive økonomisk og tidsmæssigt, idet prøven analyseres direkte i felten og resultatet derfor modtages med det samme. Således vurderes felt-GC'en at være velegnet til analyse for MTBE alene eller som basis for udvælgelse af prøver, der skal analyseres for nedbrydningsprodukter. Koblingen mellem de to analysemetoder giver mulighed for en hurtig respons og dermed en kontinuert målretning af vandprøveudtagningen i felten.

9.5 Nedbrydning

Vandprøverne er som nævnt analyseret for følgende nedbrydningsprodukter af MTBE; TBA, TBF, isopropanol og acetone. Der er konstateret indhold af alle 4 nedbrydningsprodukter i koncentrationer på op til 1000 µg TBA/l, 66 µg TBF/l, 660 µg acetone/l og 9,6 µg isopropanol/l. De højeste koncentrationer er konstateret i kildeområdet (B5, GB1 og GB2). På profilerne i figur 9.5 og 9.6 er nedbrydningsprodukterne afbildet som sum af MTBE-ækvivalenter, dvs. omregnet vha. molvægten for hhv. nedbrydningsproduktet og MTBE, således at stofferne er umiddelbart adderbare. MTBE og nedbrydningsprodukter er endvidere afbildet på planskitser i bilag 10.

Det ses, at den relative andel af nedbrydningsprodukter er højest, hvor MTBE-koncentrationerne er lave. Endvidere ses det, at de højeste koncentrationer forekommer tæt ved kildeområdet i toppen af magasinet og aftager med afstanden herfra såvel som med dybden.

I samtlige Purge&Trap-analyserede vandprøver forekommer der indhold af nedbrydningsprodukter (særligt TBA og TBF) svarende til 1-10 % af det totale indhold af MTBE og nedbrydningsprodukter. Stedvist (hvor koncentrationsniveauet er lavt) er denne procentdel oppe på 50-80 %. De observerede indhold af TBA, TBF, isopropanol og acetone indikerer, at der foregår en omsætning af MTBE i det sekundære grundvandsmagasin.

Udregnes andelen af nedbrydningsprodukter i forhold til det maksimalt målte MTBE-indhold er procentdelen væsentligt mindre; 0,003 - 3,5%. Således fremgår det, at den observerede reduktion af MTBE ikke modsvares af et tilsvarende indhold af nedbrydningsprodukter.

Da MTBE i sidste ende nedbrydes til kuldioxid og vand, kan der ikke forventes massebevarelse for summen af MTBE og nedbrydningsprodukter. Den observerede sum af nedbrydningsprodukter (TBA, TBF, acetone og isopropanol) er dog i det aktuelle tilfælde væsentligt lavere end det observerede koncentrationsfald i moderproduktet (MTBE).

9.6 Geokemi

Indholdet af geokemiske parametre i de filtersatte boringer i toppen af magasinet er afbildet i bilag 7. Øvrige geokemiske analyser fremgår af bilag 6B.

Koncentrationsfordelingen af de geokemiske parametre (nitrat, sulfat, jern, mangan, hydrogenkarbonat og NVOC) viser en redoxzonering med stærkt reducerede forhold i kildeområdet sammenholdt med baggrundsniveauet.

I toppen af magasinet er det området omkring B5 og GB2, der er mest reduceret med mangan-, jern- og sulfatreduktion. Nedstrøms herfor er der nitratreducerende forhold. Baggrundsniveauet for det sekundære grundvand er aerobe forhold med indhold af nitrat på ca. 30 mg/l og af sulfat på ca. 100 mg/l.

Ses der på den vertikale redoxzonering i strømningsretningen vurderes der at være stærkt reducerede forhold (mangan-, jern- og sulfatreduktion) i kildeområdet i den øverste del af magasinet (ca. ned til 6 m under grundvandsspejlet). Nedstrøms herfor og formentlig i samme dybde er der svagt reducerede forhold (nitratreduktion).

Dette hænger fint sammen med den observerede forureningsudbredelse, hvilket indikerer, at der sker en omsætning i kildeområdet.

Koncentrationsniveauet af nikkel er klart forhøjet på lokaliteten (op til 41 µg/l), hvilket peger på, at der foregår pyritoxidation i sedimentet. Dette er i overensstemmelse med undersøgelsen ved Søndersø /7/, hvor der ved sedimentanalyser blev konstateret indhold af pyrit i sedimentet i det sekundære grundvandsmagasin.

Som beskrevet i prøvetagningsproceduren i bilag 9, blev samtlige vandprøver til jern- og manganbestemmelse filtreret i felten gennem et 0,45 µm filter til vandet var helt klart. Til trods herfor var 4 af prøverne fra 1. og 2. transekt ved ankomsten til laboratoriet så okkerfarvede, at det ikke var tilstrækkeligt bare at tilsætte syre (procedure for grundvandsprøver), men de blev i stedet "totaloplukket" (opvarmning med syre, procedure for spildevandsprøver). Koncentrationerne i disse 4 prøver blev fundet til 300-940 mg/l opløst jern hhv. 10-49 mg/l opløst mangan. Disse koncentrationer repræsenterer nogle usædvanligt høje niveauer for jern og mangan i grundvandsprøver.

9.7 Fjernelsesrater

På baggrund af de målte koncentrationer er der beregnet fjernelsesrater for MTBE og benzen i toppen af det sekundære magasin i området umiddelbart nedstrøms for kilden, se bilag 12. Det er i beregningerne forudsat, at fjernelsen (nedbrydningen) følger en 1. ordens reaktion.

Den grundlæggende forudsætning for at beregne fjernelses- eller nedbrydningsrater er, at de koncentrationer beregningen baseres på repræsenterer det samme vand, dvs. at prøveudtagningsstederne ligger på en strømlinie. Dette forudsætter igen et detaljeret kendskab til strømningsforholdene i det område, for hvilket raterne ønskes beregnet.

Denne forudsætning er, som det redegøres for i det nedenstående, ikke opfyldt, hvorfor nærværende rateberegning alene er medtaget af pædagogiske årsager med henblik på at belyse selve beregningen med konkrete feltdata.

Det er i /12/ detaljeret beskrevet, hvordan hhv. nedbrydnings- og fjernelsesrater beregnes, herunder hvordan der i beregningerne tages højde for fortynding. Beregningerne er foretaget efter formlerne angivet i bilag 12, hentet fra /12/.

Med en gennemsnitlig porevandshastighed på 40 m/år, er der beregnet fjernelsesrater for MTBE på 0,02- 0,03 dag^-1 i centrum af fanen og 0,001 dag^-1 i yderkanten af fanen. Til sammenligning er der i litteraturen fundet rater på 0,005-0,009 dag^-1 under anaerobe forhold, se bilag 1, hvilket er en størrelsesorden lavere end det, der er beregnet for den aktuelle lokalitet.

Det er alene muligt at tage højde for sorption, såfremt der er en tilnærmelsesvis konservativ tracer til stede i magasinet, som forureningskomponenten kan korreleres med. Dette er ikke tilfældet på den aktuelle lokalitet, da samtlige forureningskomponenter (MTBE, BTEX, TMB etc.) reduceres markant i koncentration nedstrøms kildeområdet.

Såfremt der ikke kompenseres vha. en tracer, omfatter den beregnede rate således både fortynding, sorption, (fordampning) og nedbrydning, og benævnes derfor fjernelsesrate frem for nedbrydningsrate.

De aktuelle beregninger er foretaget over ganske små afstande (12-25 m), hvorfor fortyndingen ikke vurderes at have væsentlig indflydelse.

Forudsætningen om, at det samme vand er repræsenteret i de to beregningspunkter, udgør den største hindring for beregning af rater på den aktuelle lokalitet, idet de beregnede rater er baseret på, at strømningen fra kildeområdet overordnet er horisontal. Det forholder sig imidlertid således, at der på lokaliteten er en betydende vertikal strømningskomponent. De koncentrationer, der ligger til grund for beregningen ligger således ikke nødvendigvis på en strømlinie, hvilket vurderes at være årsag til de høje værdier, raterne antager. Det bemærkes endvidere, at usikkerheden på bestemmelse af porevandshastigheden reflekteres direkte på de beregnede rater.

10 Diskussion

10.1 Hydrogeologi

MTBE-forureningen på lokaliteten er konstateret spredt til stor dybde (13 m under grundvandsspejlet) umiddelbart nedstrøms for kilden, hvorefter forureningsspredningen fortsætter over hele dybden af det sekundære magasin. Spredningen kan maksimalt være foregået over 16 år, dvs. den periode, hvor MTBE er blevet anvendt i Danmark.

Hvad er årsagen til den store vertikale forureningsspredning, der observeres så nær ved kilden? Topografien tyder på, at lokaliteten er beliggende på et regionalt toppunkt, hvilket rejser spørgsmålet om lokaliteten befinder sig i nærheden af et vandskel og den horisontale strømning derfor er begrænset og en større vertikal strømning muliggøres. Pejlingerne indikerer, at vandspejlet på forpladsen (den sydlige del af lokaliteten) er fladt, mens der på den midterste og den nordøstlige del af lokaliteten i samtlige pejlerunder er målt en gradient på 0,75-2 ‰ i nordøstlig retning, hvilket peger på, at der på denne del af lokaliteten foregår en horisontal strømning. Vandstandsvariationerne indikerer endvidere, at vandgennemstrømningen i kildeområdet (og dermed den horisontale forureningsspredning herfra) er særdeles nedbørsfølsom og at den horisontale strømningshastighed i nordøstlig retning fra kildeområdet således varierer over året.

Der er i kapitel 9 opstillet en geologisk, konceptuel model for lokaliteten på basis af observeret geologi, målte hydrauliske ledningsevner, ydelsen ved vandprøvetagning, trykniveauer samt regionale geologiske data. Modellen peger dels på, at den hydrauliske ledningsevne er højere i bunden af det sekundære magasin, hvilket kan øge strømningen i denne del af magasinet, dels at der mellem det sekundære og det primære magasin er en nedadrettet trykgradient på ca. 1,2 m/m, der kan foranledige en vertikal strømning af en størrelsesorden, der kan give anledning til den observerede forureningsspredning.

Denne hydrogeologiske situation er belyst vha. modelsimuleringer med GMS og MT3D ved DTU /11/, som resumeret i bilag 11. Den her opsatte model understøtter, at den vertikale trykgradient og forskellen i hydraulisk ledningsevne mellem de 3 geologiske enheder (sekundært magasin, moræneler hhv. primært magasin) bevirker en væsentlig vertikal strømning og dermed stofspredning.

10.2 Forureningsspredning

Ud fra resultaterne fra fase 1 og den indledende vurdering af de hydrogeologiske forhold, forventedes det at finde forureningen overvejende i toppen af det sekundære magasin.

Undersøgelserne i fase 2 viste i stedet, at både MTBE- og BTEX-forureningen var spredt over den fulde dybde af det sekundære magasin. Som ovenfor beskrevet, kan spredning over dybden forklares ud fra den opstillede konceptuelle geologiske model. Det præcise spredningsmønster i og fra kildeområdet (horisontalt vs. vertikalt) er ikke fuldt kortlagt, hvilket vanskeliggør opstillingen af en massebalance for forureningskomponenterne og en præcis vurdering af, hvilke processer forureningskomponenterne undergår (nedbrydning, fortynding, sorption mv.).

Koncentrationen i kildeområdet falder fra hhv. 12.000 til 2.800 til ca. 10 µg MTBE/l over 6 meters dybde (fra 14 til 20 m u.t.) i de tre prøvetagne niveauer. Den vertikale koncentrationsgradient understreger relevansen af at udtage vandprøver fra korte filtre i flere, specifikke niveauer.

JAGG-beregningen, udført i fase 1 ses ikke at stemme overens med den observerede faneudbredelse. Dette skyldes, at forudsætningerne for JAGG-beregningen ikke er opfyldt, idet der ikke er tale om en hovedsageligt horisontalt udbredt fane. Der er derimod en stor vertikal komponent i forhold til den horisontale strømningskomponent. Endvidere har det sekundære magasin formentlig en begrænset horisontal udstrækning.

10.3 Nedbrydning

Der er observeret et markant koncentrationsfald over en kort, nedstrøms afstand fra kilden af både MTBE og BTEX. Endvidere er der konstateret indhold af nedbrydningsprodukter af MTBE i et stort antal vandprøver. Der er konstateret indhold af alle 4 analyserede nedbrydningsprodukter i koncentrationer på op til 1000 µg TBA/l, 66 µg TBF/l, 660 µg acetone/l og 9,6 µg isopropanol/l. De højeste koncentrationer er konstateret i kildeområdet.

Resultaterne viser, at MTBE nedbrydes. De observerede nedbrydningsprodukter udgør 1-10 % af MTBE-koncentrationen (stedvist op til 50-80 %), men hvorvidt det er udtryk for 1-10 % nedbrydning af MTBE vides ikke.

MTBE er således i en vis udstrækning nedbrydelig under jern- og sulfatreducerende forhold. Vi kan ikke pga. den særlige hydrogeologiske situation sige noget om hvilke rater, MTBE nedbrydes under, og hvorvidt den observerede nedbrydning er typisk for danske forhold.

Endvidere er det ikke kortlagt, hvorvidt nedbrydning er ansvarlig for hele forureningsfjernelsen eller om andre processer medvirker og i givet fald hvilke.

Afklaringen af dette spørgsmål vanskeliggøres dels af kompleksiteten i strømningsforholdene i og omkring kildeområdet, dels af, at der ikke kan opstilles en komplet massebalance for MTBE og dets nedbrydningsprodukter, idet der ikke er massebevarelse pga. MTBEs fuldstændige mineralisering til kuldioxid.

Det er således nødvendigt at belyse forureningens transportvej, dvs. hhv. den horisontale og den vertikale strømningskomponent i og omkring kildeområdet mhp. at kvantificere nedbrydningen på den aktuelle lokalitet.

På baggrund af nærværende undersøgelse vides det derfor ikke, hvor stor en del af det observerede markante koncentrationsfald, der skyldes nedbrydning, hvilke alternative processer kan være årsag til koncentrationsnedgangen eller hvilke nedbrydningsmekanismer, der er styrende.

10.4 Rateberegning og tracerforsøg

På baggrund af resultaterne fra fase 1 og 2 i projektet MTBEs spredning i grundvand adskiller den observerede forureningsmæssige situation sig fra den situation, der blev forudsat i oplægget /1/. Den oprindeligt antagede fanekonfiguration holder således ikke, hvilket vil sige, at forudsætningerne for den oprindelige fase 3 ikke er opfyldt.

Spørgsmålet er så, om fase 3 kan gennemføres i tilpasset form?

Et tracerforsøg vanskeliggøres af, at der som nævnt optræder en betydende strømningskomponent i såvel horisontal som vertikal retning. Udføres et tracerforsøg til belysning af den horisontale strømning alene, vil dette med den estimerede strømningshastighed og den planlagte moniteringsperiode på 90 dage jf. /11/ og bilag 11 kræve: Tæt placering af transekter (1 m hhv. 2 m), kort transversal afstand mellem boringer (35 cm) samt kort vertikal afstand mellem filtre (20 cm).

Der vil på baggrund af tracerforsøget alene kunne udregnes rater helt nær kilden.

Projektets overordnede formål var dels, at beskrive spredningen af MTBE i en fane, der var repræsentativ for danske forhold, dels på baggrund heraf at udlede/beregne generelle nedbrydningsrater under typiske danske forhold, som dermed kunne anvendes på andre lokaliteter. Raternes almene anvendelighed forudsætter, at de er beregnet under typiske danske forhold, dvs. i en primært horisontalt udbredt forureningsfane, der højst strækker sig et par meter under grundvandsspejlet.

Det er pga. de lokale hydrogeologiske forhold på den aktuelle lokalitet ikke muligt at producere repræsentative rater, hvorfor det er besluttet at udelade fase 3 af projektet.

10.5 Strategier og metoder

På baggrund af litteraturstudiet, bilag 1, er det oprindeligt opsatte analyseprogram (med BTEX, MTBE, TBA, TBF, isopropanol og acetone) vurderet at være fyldestgørende til en fuldstændig karakterisering af MTBE-nedbrydning og -spredning.

I projektets fase 1 blev der anvendt tre forskellige metoder til bestemmelse af den hydrauliske ledningsevne; slugtests, pumpetest og estimering ud fra kornkurver. Trods den væsentlige skalaforskel metoderne imellem, er der fundet rimelig overensstemmelse mellem de anvendte metoder. Dette betyder, at man på et økonomisk realistisk niveau kan vurdere den rumlige variabilitet i den hydrauliske ledningsevne og dermed i grundvandsstrømningen og forureningsspredningen.

Resultaterne fra fase 1 viste, at der i det sekundære grundvandsmagasin var en variation i den hydrauliske ledningsevne over dybden. I fase 2 er denne variation beskrevet vha. ledningsevnelogs (ellogs) og niveauspecifik vandprøvetagning. Denne kombination har vist sig som et værdifuldt redskab til at identificere strømningshorisonter og geologisk variabilitet med en detaljeret vertikal opløselighed og dermed øge forståelsen for forureningsspredningen.

Ydelsen ved den niveauspecifikke vandprøvetagning korrelerer fint med de øvrige geologiske informationer samt med data fra ellogs. Desuden er ellogs velegnet som redskab til at målrette vandprøvetagningen mod de velydende niveauer.

Samtlige vandprøver er analyseret på felt-GC for MTBE og BTEX. På baggrund af resultaterne heraf er et antal vandprøver udvalgt til laboratorieanalyse (Purge & Trap) for MTBE, BTEX og MTBEs nedbrydningsprodukter. Der er fundet en god korrelation mellem MTBE-koncentrationen ved de to analysemetoder, hvilket muliggør en tidsmæssigt og økonomisk fordelagtig kombination af metoderne i praksis.

10.6 Overordnet erfaring fra projektet

Den konceptuelle model, som var udgangspunktet for nærværende projekt, baserede sig på en 2-dimensional tankegang, hvor afsættet var en fanedannelse i toppen af grundvandsmagasinet. Modellen tog dermed ikke højde for en eventuel vertikal spredning. Undersøgelsesstrategien blev udarbejdet på grundlag af modellen og de udførte boringer i fase 1 (filtersat i toppen af magasinet) afslørede derfor ikke, at forureningen var spredt i dybden. Den fleksible strategi i fase 2 gav derimod mulighed for at justere undersøgelserne løbende, således at fase 2 hurtigt blev rettet ind efter det observerede 3-dimensionale spredningsmønster.

Det vides ikke, hvor særegen den undersøgte lokalitet er i hydrogeologisk henseende; på hvor mange lokaliteter er der en vertikal strømningskomponent af væsentlig betydning for forureningsspredningen? Det er muligvis ganske få tilfælde.

En måde at undersøge betydningen af den vertikale strømningskomponent er at sikre sig følgende:

	Den konceptuelle model, der opstilles indledningsvist, bør omfatte samtlige magasiner.
	Trykniveauerne i de respektive magasiner bør fastlægges, alternativt estimeres.
	Der bør udføres overslagsberegninger over den potentielle vandudveksling mellem magasinerne.
	Der bør udføres følsomhedsberegninger på de usikkerheder, der er indbygget i den opstillede model, såsom fastlæggelse /præcision af trykniveauer, mægtighed og hydraulisk ledningsevne af magasinadskillelsen mv., hvorefter relevante usikkerheder kan søges reduceret eller helt elimineret.

En del af de undersøgelser, der udføres p.t. på danske lokaliteter tager afsæt i en 2-dimensional tænkemåde med en simpel fane i toppen af grundvandsmagasinet, typisk med vandprøvetagning i ét niveau. Dette kan som udgangspunkt være en utilstrækkelig konceptuel model, hvilket allerede er erfaret i forbindelse med forureninger med f.eks. chlorerede opløsningsmidler. Forureningssituationen på denne lokalitet illustrerer, at en forkert eller utilstrækkelig filtersætning giver et misvisende billede af forureningsudbredelsen og en fejlagtig afgrænsning (vertikalt og evt. også horisontalt).

Projektresultaterne har understreget det væsentlige i, på baggrund af foreliggende skrivebordsdata at opstille en fyldestgørende konceptuel model, som skal fungere som udgangspunkt for undersøgelserne/-strategien. Desuden bør et vigtigt led i undersøgelserne være at verificere den opstillede konceptuelle model og forudsætningerne herfor.

På basis af erfaringerne fra nærværende lokalitet, anbefales det at tænke en rumlig forureningssituation ind i overvejelserne ved udarbejdelsen af undersøgelsesstrategien. Ikke dermed ment at alle forureningsundersøgelser skal udføres både med en horisontal og en vertikal opløsning, men at alle forudsætningerne i den tilgrundliggende konceptuelle model bør checkes - i dette tilfælde kunne der med fordel i fase 1 være filtersat og udtaget vandprøver i flere dybder i kildeområdet i en enkelt af de udførte boringer.

I tilfælde/situationer med MTBE-holdig olie/benzin-forurening bør paradigmaet for hvordan oliekomponenter spreder sig muligvis revurderes, fordi der er indikationer på en større horisontal og vertikal spredning af MTBE i forhold til BTEX.

Den erfaring, der i de senere år er oparbejdet mht. undersøgelser over dybden og niveauspecifik vandprøvetagning fra undersøgelser med chlorerede opløsningsmidler kan/bør der drages nytte af også i LNAPL-sager, da hydrogeologien (og i disse tilfælde ikke stoftypen) kan give anledning til et vertikalt spredningsmønster.

11 Konklusion

Projektets overordnede formål var

	at beskrive spredningen af MTBE i en fane, der var repræsentativ for danske forhold,
	på baggrund heraf at udlede/beregne generelle nedbrydningsrater under typiske danske forhold, som dermed kunne anvendes på andre lokaliteter,
	samt at sammenligne forskellige relevante metoder til at vurdere omfanget af nedbrydningen under forskellige forhold mht. geokemi og forureningssammensætning.

Raternes almene anvendelighed forudsætter, at de er beregnet under typiske danske forhold, dvs. i en primært horisontalt udbredt forureningsfane, der højst strækker sig et par meter under grundvandsspejlet.

Det er påvist, at MTBE nedbrydes under anaerobe forhold i det sekundære grundvand på lokaliteten.

Det er dog pga. de lokale hydrogeologiske forhold på den aktuelle lokalitet ikke muligt at producere repræsentative rater, hvorfor det er besluttet at udelade fase 3 af projektet.

Det anbefales i højere grad at tage en rumlig spredningssituation med i betragtning ved udarbejdelsen af undersøgelsesstrategier på lokaliteter med LNAPL-forurening, da der også i den type sager kan optræde en vertikal strømningskomponent af væsentlig betydning for forureningsspredningen, forårsaget af hydrogeologiske forhold.

12 Referencer

Bilag 1
Nedbrydning af MTBE. Litteraturgennemgang.

1.1 Nedbrydning af MTBE

Formålet med det efterfølgende er primært at kunne konkludere, hvilke nedbrydningsprodukter af MTBE, der er relevante for moniteringen af en forurening med MTBE.

1.1.1 Nedbrydning af MTBE under aerobe forhold

I dag er man i modsætning til for 3-4 år siden sikker på, at MTBE kan nedbrydes af bakterier under aerobe forhold. I det følgende beskrives de forsøgsresultater med bakteriekulturer og jord/grundvand, der er udført i laboratoriet og i felten.

I tabel 1 er opsummeret et udvalg af de laboratorieundersøgelser, der har påvist nedbrydning af MTBE under aerobe forhold. I tabel 2 er et udvalg af de udførte undersøgelser omhandlende stor skala forsøg (studier af naturlig nedbrydning, feltforsøg in situ og i forskellige on site filtre) opsummeret. Det er tydeligt, at MTBE er vist bionedbrydeligt både i simple laboratorieforsøg med ren- og blandingskulturer og med jord/grundvand, og i feltforsøg in situ og i forskellige on site filtre. Det fremgår også af mange undersøgelser, at MTBE både kan nedbrydes, når det er tilstede alene som eneste energi- og kulstofkilde, samt co-metabolisk, hvor et primært substrat virker som energiog kulstofkilde. Som energi- og kulstofkilde kan, som det fremgår af undersøgelser, benyttes et stort antal små n- og iso-alkaner.

Tabel 1.
Opsamling på et udvalg af de laboratorieforsøg, der er udført om nedbrydning af MTBE under aerobe forhold.