Nikkelfrigivelse ved pyritoxidation forårsaget af barometerånding - pumpning

Forord

Forhøjede koncentrationer af nikkel i grundvand udgør et af de alvorligste kvalitetsproblemer for vandforsyningerne i en stor del af det østlige Sjælland - især i Køge Bugt området - hvor der foretages vandindvinding fra Skrivekridt, Danien kalk og Selandien Grønsandskalk i Lellinge Formationen. Problemerne forekommer især i områder, hvor kalken er højtliggende under tynde, glaciale dæklag, og hvor der er sket store sænkninger af grundvandsstanden i de kvartære dæklag eller i kalken.

Grænseværdien for nikkel ved afgang fra vandværk er i dag 20 g/l. Denne grænseværdi er, jf. bekendtgørelse nr. 871 af 21. september 2001, midlertidig. Det skyldes, at de 20 g/l er den samme grænseværdi, der gælder ved forbrugerens taphane, og at det er erkendt, at forbrugerens egne installationer afgiver betydelige mængder nikkel. Derfor vil kravene til det maksimalt tilladelige indhold af nikkel i vandet ved afgangen fra vandværket, blive skærpet inden for en kortere årrække.

Målet, at kunne levere drikkevand med tilstrækkeligt lave koncentrationer af nikkel, kan vise sig vanskeligt at opnå i Køge Bugt området på grund af de særlige naturgivne forhold og på grund af områdets vandindvindingsstruktur. Der er derfor et behov for øget viden om baggrunden for at nikkel optræder i forhøjede koncentrationer i grundvandet, og viden om hvilke tiltag der realistisk kan iværksættes med henblik på at reducere nikkelbelastningen af grundvandet.

Nærværende rapport omhandler en undersøgelse af nikkelfrigivelse til grundvandet ved oxidation af sulfider (pyrit), der skyldes den såkaldte barometerånding eller -pumpning. Barometerånding er betegnelsen for den advektive gastransport, der finder sted mellem atmosfæren og poreluft indesluttet i en umættet zone i et frit grundvandsmagasin med et impermeabelt dæklag. Barometeråndingen er betinget af variationer i det atmosfæriske lufttryk, der fører til skiftevis strømning af gas ind og ud af det ikke vandfyldte porerum i den umættet zone. Trykudligningen mellem atmosfæren og poreluften kan foregå via et geologisk vindue og - som i den aktuelle undersøgelse - via boringer. Denne lufttransport er mulig i områder, hvor der er frie magasinforhold i det grundvandsmagasin, hvorfra der foretages vandindvinding, og såfremt der i kraft af boringskonstruktionen er adgang for atmosfærisk luft via selve indvindingsboringen. Undersøgelser af nikkelfrigivelse, betinget af barometerånding via boringer, er ikke tidligere publiceret i Danmark eller internationalt.

Undersøgelserne omfatter målinger af barometeråndingen i fem vandforsyningsboringer på Østsjælland. På baggrund heraf er der udvalgt et værkstedsområde i Tune ved Roskilde, hvor der er etableret kontrolboringer og foretaget detaljerede undersøgelser og analyser af effekten af iltningsprocesserne for sammensætningen af poreluften i umættet zone, grundvandskvaliteten og de geokemiske forandringer af sedimenterne. De geokemiske forandringer af sedimenterne omhandler især fjernelse af pyrit og udfældning af sekundære reaktionsprodukter med nikkel og sulfat.

Rapporten indeholder tillige et afsnit om forslag til indretning og drift af boringer i nikkelbelastede eller potentielt nikkelbelastede grundvandsmagasiner, hvor nikkelbelastningen skyldes barometerånding. Følges disse anbefalinger for boringsindretning er der tillige den positive sidegevinst, at behovet for regenerering vil blive reduceret betragteligt. Årsagen er, at efterlevelse af anbefalingerne indebærer at iltningsprocesser og kuldioxidafgasning fra råvandet vil blive væsentligt mindsket med langt færre udfældningsproblemer i slidser, gruskastning og den boringsnære formation til følge.

Projektet er gennemført i et samarbejde mellem HOH Vand & Miljø A/S (siden hen Rambøll) og Miljø & Ressourcer DTU, Danmarks Tekniske Universitet.

Projektet er finansieret af midler fra Vandfonden og er under udarbejdelsen blevet behandlet i en styregruppe bestående af:
Martin Skriver, Miljøstyrelsen, formand
Ingela Karlsson, Roskilde Amt
Solveg Nilsson, Foreningen af Vandværker i Danmark
Jens Bastrup, Dansk Vand- og Spildevandsforening