8 Vurdering af nedbrydning i forureningsfanen i Rødekro

Vurdering af naturlig nedbrydning af PCE i grundvandsmagasin ved isotopfraktionering

8.1 Nedbrydning i forureningsfanen

De gængse undersøgelser af forureningsfanen viste nedbrydning af PCE via TCE til DCE, mens det på grundlag deraf ikke var muligt at vurdere, om der skete videre nedbrydning af DCE. Disse undersøgelser indikerede, at PCE og TCE blev nedbrudt delvis i den nitratreducerende zone og omsat helt til DCE, hvor fanen synker dybere ned i magasinet og møder mangan-jernreducerende forhold.

Bestemmelse af kulstof-isotopfraktionering for PCE, TCE, cis-DCE og VC har dokumenteret, at alle fire stoffer nedbrydes i fanen.

I den nitratreducerende zone sker en begyndende nedbrydning af PCE til TCE. Nedbrydningen tiltager ved nedtrængning af fanen i den mangan-jernreducerende zone (startende ca. 350 m nedstrøms lokaliteten ved B23 og mere udtrykt ca. 750 m nedstrøms lokaliteten), hvor videre nedbrydning af TCE til DCE foregår sideløbende hermed. Fra ca. 750 m nedstrøms lokaliteten ses tillige begyndende nedbrydning af DCE til VC. I den mangan-jernreducerende zone nedbrydes den resterende PCE og TCE og cis-DCE bliver helt dominerende i den stærkt jernreducerende zone (ca. 1000 – 1700 m fra kildeområdet). Der sker i denne zone og længere nedstrøms, hvor forholdene er knap så reducerede, sideløbende nedbrydning af DCE og VC.

Isotopfraktioneringen af PCE, TCE og DCE er i overensstemmelse med nedbrydning ved reduktiv dechlorering, og indtil ca. 1600 m fra lokaliteten stemmer isotopbalancen hermed. Chlor-isotopfraktionering for DCE viser, at DCE nedbrydes ved reduktiv dechlorering.

Nedbrydningen af VC kan ske ved reduktiv dechlorering eller ved direkte anaerob oxidation. Desværre er koncentrationsniveauet af VC for lavt til at udføre analyse for chlor-isotopfraktionering, som ville kunne vise hvilken nedbrydningsvej VC følger. Under de overvejende jernreducerende eller mangan-jernreducerende forhold i magasinet forventes VC ikke umiddelbart at nedbrydes ved reduktiv dechlorering. Ved reduktiv dechlorering af VC dannes ethen som nedbrydningsprodukt. Den estimerede koncentration ville være blot ca. 0,5-4 µg/l. Der er ikke detekteret ethen.

Direkte anaerob oxidation af VC er hidtil kun dokumenteret i enkelte laboratorieforsøg. I et af disse var nedbrydning af cis-DCE ved reduktiv dechlorering til VC, som blev nedbrudt ved anaerob oxidation, under jernreducerende forhold det begrænsende trin. Ved anaerob oxidation er slutprodukterne CO₂ og evt. methan. Nedbrydningen af VC sker sideløbende med og tilsyneladende hurtigere end nedbrydningen af cis-DCE, og isotopbalancen indikerer, at slutproduktet er et, der ikke er målt isotopfraktionering for. Dette forløb stemmer bedre overens med nedbrydning ved oxidation end ved reduktiv dechlorering.

Da de potentielle nedbrydningsprodukter (ethen, ethan, CO₂) af VC ikke udgør en grundvandsrisiko, er det uden betydning for risikovurderingen, at der ikke er målt isotopfraktionering for disse. Da der er et betydeligt indhold af CO₂ i grundvand, vil isotopfraktionering af CO₂ endvidere ikke afspejle nedbrydningen af VC.

DCE og VC kan alene nedbrydes ved reduktiv dechlorering af Dehalococcoidessp. (Dhc) og VC alene af Dhc med vcrA gener. Der er ikke truffet kvantificerbart Dhc eller vcrA i fanen, men set indikation på Dhc i 2 prøver fra B60 sammenfaldende med filtre, hvor der ved isotopfraktionering er dokumenteret nedbrydning af cis-DCE ved reduktiv dechlorering. Da detektionsgrænsen for vcrA er højere end for Dhc kan muligheden for reduktiv dechlorering af VC ikke på grundlag heraf udelukkes, men resultatet er heller ikke i modstrid med tesen om anaerob oxidation af VC.

Estimation af den andel af de chlorerede ethener, der er nedbrudt, indikerer komplet omsætning af PCE og TCE i fanen, men kun ca. 20% til ca. 35% omsætning af DCE, ved reduktiv dechlorering. Hvis VC omsættes ved reduktiv dechlorering, indikerer estimatet, at >30%-40% er omsat. Hvis VC omsættes ved anaerob oxidation, vil omsætningen af VC være større. Der er tegn på at andelen af omsat cis-DCE øges mere med dybden (B60) end med afstanden i den yderste del af fanen, hvor forholdene bliver knap så reducerede, end VC. Dette kan være indikation på, at typen af nedbrydning af cis-DCE og VC er forskellig.

I den yderste del af fanen, efter denne har delt sig i en øvre og en nedre del ved et indlejret lerlag, er det kun den øvre del af fanen, som er kortlagt. Fordelingen mellem øvre og nedre del af fanen er meget usikker. Koncentration, sammensætning og isotopfraktionering for den nedre del af fanen er ukendt i > 1500 m’s afstand fra kildeområdet. Det er muligt, at forholdene for nedbrydning af cis-DCE i den nedre del af fanen er mere gunstige end i den øvre del, og at den omsatte andel af stoffet her er større. Resultaterne fra B60 peger i denne retning.

Nedbrydningsraterne i magasinet er stærkt afhængige af redoxforholdene og varierer således betydeligt i mellem forskellige zoner. Ved en zoneopdeling er det imidlertid muligt at beregne nedbrydningsrater for PCE og DCE på basis af isotopfraktioneringsdata. Da TCE og VC dannes og nedbrydes sideløbende vil nedbrydningsraterne ved tilsvarende beregning underestimeres. Den større spredning på berigelseskoefficienter for PCE end de lavere chlorerede ethener resulterer i et stort interval for den beregnede nedbrydningsrate. Da PCE imidlertid nedbrydes helt i denne fane er det af mindre betydning.

8.2 Betydning for risikovurdering og vurdering af afværegemuligheder

Såfremt der ingen nedbrydning skete af DCE ville denne forurening fortsætte med at udbrede sig horisontalt og vertikalt og dermed udgøre en trussel mod grundvandsressourcen i området. En nedbrydning af DCE men manglende nedbrydning af VC ville føre til ophobning og spredning af dette mere sundhedsskadelige stof og således udgøre en tilsvarende eller større risiko for grundvandsressourcen. Ved sammenligning af data fra prøvetagninger i 2004 og 2006 ses i boringerne B58, B60 og B61 en mindre stigning i cis-DCE koncentrationerne (faktor ca. 1,1-7), mens VC koncentrationerne var omtrent ens. Variationer, som følge af f.eks. mindre årstidsvariation i strømningsretning, er imidlertid ukendte, hvorfor det er yderst usikkert, om stigningen i cis-DCE er udtryk for, at fanen fortsat spredes.

Dokumentationen af, at DCE og VC nedbrydes i grundvandsmagasinet, er af afgørende betydning for risikovurderingen for grundvandsmagasinet, idet det betyder, at forureningsfanen udbredes langsommere og evt. er/bliver stationær.

Specielt er den forholdsvis hurtige nedbrydning af VC af stor betydning, idet det betyder, at der ikke vil ske væsentlig ophobning af VC (i den kortlagte del af fanen).

Dokumentationen af, at DCE nedbrydes ved reduktiv dechlorering, er af betydning for vurdering af graden af nedbrydning og dermed for nedbrydningshastigheden for DCE i magasinet. Belysning af nedbrydningsvejen for VC er ligeledes af betydning for vurdering af nedbrydningshastigheden. Risikovurdering for grundvandsmagasinet baseres på stoftransportmodellering og nedbrydningshastigheder er foruden flowhastighed en afgørende parameter for simuleringerne af udbredelsen af forureningen og dermed for risikovurderingen.

En oplagt mulighed for afværgetiltag overfor forureningen i grundvandsmagasinet er stimuleret nedbrydning. Den gennem undersøgelse af isotopfraktionering opnåede viden om nedbrydning, nedbrydningsvej og sammenhæng med redoxforhold er af stor betydning for tilrettelæggelse af effektiv afværge ved stimuleret nedbrydning.

Dokumentationen af, at DCE og VC naturligt nedbrydes i magasinet, minimerer risikoen for, at stimulering af nedbrydning skulle udgøre en risiko for ophobning og yderligere spredning af mere sundhedsskadelige nedbrydningsprodukter. Nedbrydning af DCE og VC under redoxforhold, som er mindre reducerede end almindeligvis anbefalet for reduktiv dechlorering øger sandsynligheden for, at tilstrækkeligt reducerede forhold kan opnås i behandlingszoner for stimuleret nedbrydning.

Isotopfraktionering kan anvendes til dokumentation af stimuleret nedbrydning, herunder af evt. tilsigtet eller utilsigtet forandring af nedbrydningsvejen som følge af stimuleringen.