Sammenfatning og konklusioner

Vurdering af naturlig nedbrydning af tjærestoffer i grundvand. Ringe Tjære- og Asfaltfabrik, Ringe, Fyn

Ringe Tjære- og Asfaltfabriks (RTA) aktiviteter på grunden har ført til jord- og grundvandsforurening med tjære eller tjærekomponenter. Ved undersøgelser af forureningen på lokaliteten er konstateret udbredt forurening med tjære i fyld og moræneler på grunden. I den sydlige ende af grunden optræder særlig kraftig tjæreforurening, og en fane med høje koncentrationer af tjærekomponenter udbreder sig mere end 100 m mod sydvest i den nedre del af sandmagasinet.

Der er foretaget en lang række undersøgelser og vurderinger af forureningsudbredelse, risiko og oprensningsmuligheder for denne lokalitet. Blandt disse adskillige med relation til vurdering af naturlig nedbrydning af tjærestoffer. Samlet set er der tale om meget grundige vurderinger på basis af nye/innovative såvel som traditionelle metoder.

Formålet med denne rapport er, at foretage en sammenfattende beskrivelse af:

fordeling, transport og naturlig nedbrydning af tjærestoffer
ved lokaliteten baseret på litteraturstudie, resultater af
feltundersøgelser og laboratorieforsøg samt stoftransportmodellering
risikovurdering for grundvandsmagasinet
mulighed for stimulering af nedbrydning
anvendeligheden af naturlig eller stimuleret nedbrydning som afværgemetode
vurdering af de anvendte metoder og ”line of evidence”

Da det i denne sag er meget vigtigt at få sikkerhed i vurderingen af naturlige nedbrydning er der anvendt flere forskellige metoder med henblik på at opnå dokumentation ”line of evidence” for nedbrydningen. Disse har omfattet:

Litteraturgennemgang af forskningsprojekter omkring transport og nedbrydning af tjærestoffer, med fokus på forsøg udført på eller
i relation til lokaliteten
Kortlægning og karakterisering af jordforurening med tjære i
kildeområdet med henblik på vurdering af udvaskning (specielt stofsammensætning)
Kortlægning af forureningsfane og karakterisering af grundvandsforurening (stofsammensætning) samt redoxforhold til vurdering af nedbrydningsforhold
Analyser af isotopfraktionering for specifikke stoffer i
grundvandsprøver til dokumentation af nedbrydning
Analyser for specifikke nedbrydningsprodukter i grundvandsprøver til dokumentation af nedbrydning
Anaerobe nedbrydningsforsøg for problemstoffer (med og uden stimulering) til vurdering af nedbrydelighed af problemstoffer,
mulighed for stimulering af nedbrydning samt bestemmelse af nedbrydningsrater
Stoftransportmodellering for forskellige scenarier mht. naturlig nedbrydning for kalibrering af nedbrydningsrater i forhold til
observeret forureningsudbredelse og med henblik på vurdering af fremtidig udvikling i forureningsudbredelsen.

På den sydlige del af kildegrunden findes kraftig forurening med tjære ned til mere end 17 m u.t. Tjæren er som fri fase trængt ned under det primære grundvandsspejl i et område, hvor moræneleren dykker ned under grundvandsspejlet.

Den fri tjærefase nær ved og under grundvandspejlet medfører en kraftig lokal påvirkning af grundvandet med opløste tjærekomponenter. De dominerende stofgrupper i grundvandet er aromatiske kulbrinter (BTEX og naphthalener), phenoler og NSO-forbindelser. Koncentrationsniveauet i grundvandet i kildeområdet for disse grupper er på 1-100 mg/l. En smal forureningsfane med meget høje koncentrationer af tjærestoffer udbreder sig fra kildeområdet i det primære grundvandsmagasin - først i vestlig retning samtidig med at fanen dykker og derefter i sydlig retning. Forureningsfanen følger en nord-sydgående erosionskanal i moræneleren. Fanen kan følges ca. 150 m nedstrøms kildegrunden og den afgrænses af boringer udført i en igangværende undersøgelse ca. 170 m nedstrøms kilden.

Naturlig nedbrydning kan belyses ved traditionelle analyser for forureningskomponenter og redoxfølsomme parametre. Specielt for de sværest nedbrydelige stoffer er det imidlertid ikke muligt at vurdere, om de nedbrydes, alene ud fra viden om koncentrationer af disse og de øvrige forureningskomponenter. Påvirkningen af de redoxfølsomme parametre kan ofte relateres til nedbrydningen af lettere nedbrydelige forureningskomponenter og i forureningsfanen, hvor stofkoncentrationer er fortyndet, ses ofte ingen påvirkning af redox.

Isotopfraktionering og bestemmelse af specifikke nedbrydningsprodukter er metoder, som kan dokumentere nedbrydningen af specifikke stoffer i felten. Disse teknikker er foruden traditionelle undersøgelser anvendt for vurdering af nedbrydningen ved RTA.

Endelig kan potentialet for naturlig nedbrydning af specifikke problemstoffer undersøges i lokalitetsspecifikke laboratorieforsøg. I sådanne forsøg kan effekten på koncentrationen af stoffet ved nedbrydning adskilles fra effekter på koncentrationene fra andre processor som opløsning og fortynding.

Stoftransportmodellering giver mulighed for at sammenholde modelresultater for udbredelsen/koncentrationsfordelingen af problemstofferne ved forskellige scenarier med forskellige zoner (f.eks. redoxbestemte) med og uden nedbrydning eller med forskellige nedbrydningsrater med de målte koncentrationer i fanen. Endelig giver modellering mulighed for efterfølgende at vurdere omfanget af påvirkning af grundvandsressourcen nu og i fremtiden ved de forskellige relevante scenarier.

Centralt i kildeområdet optræder samtlige tjærestoffer fra stofgrupperne BTEXN, phenoler og NSO-forbindelser i betydelige koncentrationer og i andele som afspejler sammensætningen i tjærefasen. Men allerede indenfor kildeområdet sker der betydelige ændringer i sammensætningen. Således øges andelen af benzen blandt BTEXN’erne, 2,4-, 2,5- og 2,6-xylenol blandt phenolerne og thiophen, benzothiophen og methylbenzofuraner blandt NSO’erne. I starten af fanen forstærkes udviklingen, og 2,6-xylenol bliver helt dominerende blandt phenolerne. I den yderste del af fanen aftager andelen af thiophen og benzen i forhold til indholdet af total tjærestoffer i grundvandet, og 2,6-xylenol, benzothiophen og methylbenzofuraner bliver de helt dominerende stoffer. Ændringerne i stofsammensætningen er i fin overensstemmelse med, at de under anaerobe forhold tungest nedbrydelige (eller persistente) stoffer stiger i andel, når de andre stoffer nedbrydes. Resultaterne indikerer betydelig nedbrydning af en stor del af tjærestofferne allerede i selve kildeområdet og starten af fanen.

Dette bekræftes af forekomst af specifikke nedbrydningsprodukter af toluen, ethylbenzen og xylener. Ligeledes ses betydelig isotopfraktionering for disse stoffer i starten af fanen, hvorimod der ikke ses væsentlig isotopfraktionering for benzen. Denne nedbrydning i kildeområdet kan have medvirket til øget opløsning af de lettest nedbrydelige stoffer fra tjærefasen.

Længst ude i fanen ses yderligere isotopfraktionering af xylen sideløbende med aftagende andel af thiophen og benzen. Der ses imidlertid ikke isotopfraktionering af benzen i fanen, hvilket indikerer, at der for benzens vedkommende ikke er tale om nedbrydning indenfor ca. 90 m nedstrøms kilden. I større afstand var koncentrationen af benzen ikke tilstrækkelig til bestemmelse af isotopfraktionering.

Sammenfattende tyder resultaterne af feltundersøgelserne på at problemstofferne 2,6-xylenol, benzothiophen og methylbenzofuraner er persistente (eller meget tungt nedbrydelige) i det stærkt reducerede område i grundvandsmagasinet og nedstrøms herfor. Der er indikationer på at problemstofferne thiophen og benzen nedbrydes længst ude i fanen, dvs. nedstrøms det stærkt reducerede område (mere end 90 m nedstrøms lokaliteten). Den igangværende undersøgelse bekræfter dette og viser tillige nedbrydning af benzothiophen og methylbenzofuran ca. 130-150 m nedstrøms lokaliteten og af 2,6-xylenol mellem mere end 130 og 170 m nedstrøms lokaliteten, hvor fanen tvinges opad, og forholdene skifter til nitratreducerende.

Koncentrationerne af problemstofferne i kildeområdet vil med tiden aftage, efterhånden som de er udvasket fra tjærefasen. Det vil på sigt føre til faldende koncentrationer i fanen. Udviklingen ses allerede, idet koncentrationsniveauet af 2,6-xylenol i fanen omkring 130 m nedstrøms er højere end i kildeområdet, og koncentrationsniveauerne af benzothiophen og methylbenzofuraner her er sammenlignelige med dem i kildeområdet på trods af formodet fortynding i fanen.

Der er udført nedbrydningsforsøg for problemstofferne benzen, 2,6-xylenol, thiophen, benzothiophen og methylbenzofuraner (i spikede forsøg 2-methylbenzofuran) under naturlige og stimulerede forhold. Forsøgene har omfattet fire serier: En serie (nr. 3) med høje koncentrationer af tjærestoffer og stærkt jernreducerende forhold er antaget at repræsentere nedbrydningen i fanen, mens en anden serie (nr. 1) med middel koncentrationer af tjærestoffer og svagt jernreducerende forhold er antaget at repræsentere nedbrydningen i periferien af fanen. I en serie (nr. 2) undersøges om NSO’erne har en inhiberende effekt på nedbrydningen, og en serie (nr. 4) er tilsat nitrat og antages at repræsenterer forholdene i de nitratreducerende dele af magasinet.

Resultaterne af de anaerobe nedbrydningsforsøg indikerer, at der udenfor den mest reducerede centrale del af forureningsfanen er et godt potentiale for nedbrydning af problemstofferne, samt at det er muligt at stimulere nedbrydningen ved at tilføre nitrat. NSO-forbindelserne har tilsyneladende ingen inhiberende effekt for nedbrydningen af benzen men muligvis for 2,6-xylenol i grundvandsmagasinet

Der er opstillet en stoftransportmodel og udført simulering for 3 af problemstofferne (benzen, 2,6-xylenol og benzothiophen) observeret i fanen fra RTA. Problemstofferne repræsenterer de under anaerobe forhold sværest nedbrydelige stoffer fra hver sin gruppe af tjærestoffer. På basis af observerede redoxforhold i kildeområde, fane og magasinet i øvrigt, er foretaget en inddeling i 3 zoner med forskelligt nedbrydningspotentiale. En stærkt jernreducerende zone i kildeområdet og fanetraceet og udenfor denne zone øverst nitratreducerende og nederst svagt jernreducerende forhold.

Baseret på nedbrydningsforsøgene vurderes scenarier uden nedbrydning i fanen frem til zonegrænsen omkring 100 m nedstrøms lokaliteten og derefter med nedbrydningsrater svarende til de laveste rater for svagt jernreducerende hhv. nitratreducerende forhold bestemt i nedbrydningsforsøgene for de mest realistiske scenarier for stofferne.

Modelsimuleringer med anvendelse af de forventede mest realistiske nedbrydningsrater for de 3 problemstoffer (2,6-xylenol, benzothiophen og methylbenzofuraner) indikerer, at koncentrationsniveauet for disse stoffer vil ligge indenfor et acceptabelt niveau godt 200 m nedstrøms lokaliteten. Modelsimuleringerne sandsynliggør desuden, at benzen og thiophen næppe er spredt mere end ca. 100 m nedstrøms kildeområdet. Der er en fin overensstemmelse mellem disse simuleringer og resultaterne fra den igangværende undersøgelse. Der vurderes ikke at være risiko for påvirkning af Ringe Vandværk beliggende 1,4 km nedstrøms RTA.

Den samlede undersøgelse viser, at fanen som følge af naturlig nedbrydning er mindre end 200 m lang og kan forventes at aftage over tid. Moniteret naturlig nedbrydning vurderes således at være en passende strategi for at sikre mod uacceptabel påvirkning af ressourcen fra denne lokalitet på sigt. Hurtigere reduktion af fanen kan opnås ved stimulering af nedbrydningen.

Metoderne til vurdering af naturlig nedbrydning anvendt ved denne lokalitet er hver især stærke kort i vurderingen. Ingen af dem kan dog stå alene, styrken består i at anvende dem sammen og interaktivt. Specielt for en kompleks forurening og geologi som ved RTA er der behov for alle metoderne for at opnå ”line of evidense” for den rette tolkning af betydningen af den naturlige nedbrydning og dermed udbredelsen af forureningen, som ligger til grund for risikovurdering og vurdering af behovet for yderligere tiltag.