Risikovurdering på lokalitetsniveau - Hvilke andre værktøjer findes? Mads Troldborg, Gitte Lemming, Philip Binning & Poul Bjerg Fagsession A: Værktøjer til risikovurdering af punktkilder i forhold til grundvandsforurening – Fra lokalitet til opland ATV Vintermøde om jord- og grundvandsforurening 10. Marts 2009

Risikovurdering på højere vidensniveau Flere undersøgelser  større viden  behov for opdateret risikovurdering Findes der andre værktøjer? Alternativer til JAGG? Alternativer til numeriske stoftransportmodeller? ? JAGG

Findes der andre risikovurderingsværktøjer? Et stort antal risikovurderingsværktøjer eksisterer Typisk specifikke i forhold til det pågældende lands lovgivning Et lille udpluk: BIOCHLOR & BIOSCREEN (US EPA, freeware) RISC4 (BP Oil, kommercielt) BioBalance ToolKit (GSI Environmental, freeware) JAGG Antal værktøjer til risikovurdering/beslutningsstøtte (Bardos et al., 2002)

Modelkoncept for BIOCHLOR og BIOSCREEN BIOCHLOR & BIOSCREEN Excel baseret Anvendelse/formål Vurdering af naturlig spredning og nedbrydning af opløst forurening Moduler Betragter kun forureningskilde i grundvand Receptorer Grundvand Forureningsstoffer Klorerede opløsningsmidler Benzin- og olieforureninger Modelkoncept for BIOCHLOR og BIOSCREEN (Aziz et al. 2002)

Hvad kan BIOCHLOR & BIOSCREEN som JAGG ikke kan? Kilde Kontinuerlig eller aftagende kildestyrke Spatielt varierende kildekoncentrationer Omfattende nedbrydningsbeskrivelse Momentan reaktion (redoxpotentiale) Sekventiel 1. ordens nedbrydning i 2 zoner (tager højde for nedbrydningsprodukter) Vurdering af nedbrydningspotentiale Dispersion (fortynding) i 3 dimensioner Output: Både stationært og tidsafhængigt 2D fane plot Del af fanen overskridende grænseværdi Massebalance Beregning af masseflux Vurdering af effekt af pump & treat

RISC 4.0 Anvendelse/formål Moduler Receptorer Forureningsstoffer 1. Vadose zone source model 2. Disolved source model 3. Saturated soil source model Advektion Dispersion Retardation Nedbrydning Udvaskning af kilde Konstant Kilde-koncentration Udtømmelig kilde Anvendelse/formål Beregning af naturlig stoftransport og skæbne fra forurenede lokaliteter Human health risk assessment Moduler Forureningskilde i umættet zone Forureningskilde i grundvand Forureningskilde ved grundvandsvandspejl Receptorer Grundvand Overfladevand Indeluft Udeluft Forureningsstoffer Alle (database)

Hvad kan RISC som JAGG ikke kan? Kilde Kildestyrke: kontinuerlig, aftagende eller puls Tilstedeværelse af fri fase Transport i umættet zone Opadrettet gastransport Nedbrydning Dispersion (fortynding i 1 dimension) Sorption Dispersion i 3 dimensioner Fluktuerende grundvandsvandspejl Forward og backward beregninger Output: Både stationært og tidsafhængigt Fleksibel placering af kontrolpunkt/boring Beregning af masseflux RISC beregning af koncentration nedstrøms kilde

BioBalance Toolkit Excel baseret Anvendelse/formål Beregning af naturlig stoftransport og skæbne fra forurenede lokaliteter Evaluering af kildeudtømning (source depletion) Vurdering af effekt af afværgetiltag Moduler Forureningskilde i umættet zone Forureningskilde i grundvand Receptorer Grundvand Forureningsstoffer Klorerede opløsningsmidler

Hvad kan BioBalance som JAGG ikke kan? Kilde Kildestyrke: Kontinuerlig, aftagende, compound model Transport i umættet zone Sorption Omfattende nedbrydningsbeskrivelse Konkurrenceeffekter på nedbrydning i kilden (acceptor vs. donor) Vurdering af nedbrydningspotentiale Dispersion i 3 dimensioner i grundvand Output: Både stationært og tidsafhængigt Beregning af masseflux og koncentration Effekt af afværgetiltag på kildens levetid og forureningsfanens længde Effekt af forskellige attenuerings-processer Massebalance

Sammenligning af værktøjer (Troldborg & Lemming, 2005)

Hvad kan vi ikke med disse værktøjer? Komplicerede geologiske forhold Flere grundvandsmagasiner Heterogeniteter Sprækketransport Komplekse forureningskilder Fri fase Dominerende gastransport i umættet zone Transport til grundvand under befæstede områder Bestemme usikkerhederne Flere af disse områder er fokus i igangværende projekter på DTU Miljø!

Forureningsflux og massefjernelse Nationalt: Skuldelev Samarbejdsprojekt mellem Region Hovedstaden og DTU Miljø Sammenhæng mellem fjernelse af forureningskilde og reduktion i koncentration eller masseflux Internationalt: Udvikling af modeller og værktøjer RemChlor (udviklet af Ron W. Falta) M(t) C(t) Kompleks kilde Forureningsfane

Sprækketransport/Kompleks geologi JAGG 2.0 – Vertikal transport til førstkommende grundvandsmagasin Samarbejdsprojekt mellem Miljøstyrelsen, NIRAS, GEO, GEUS og DTU Miljø Sprækkemodul i JAGG Belastning af grundvandsmagasin fra forureningskilde i opsprækket ler Opstilling af model til sprækketransport Vidensopsamling på standardværdier MST-ler Samarbejdsprojekt mellem Miljøstyrelsen, Region Hovedstaden og DTU Miljø Erfaringsopsamling og vurdering af tidshorisonter for reduktiv deklorering som afværgeteknologi i moræneler Udvaskning af forurening fra opsprækkede medier til grundvandsmagasiner Udvikling af modeller til sprækketransport

Gastransport i umættet zone JAGG 2.0 – Vertikal transport til førstkommende grundvandsmagasin Samarbejdsprojekt mellem Miljøstyrelsen, NIRAS og DTU Miljø Modeller opstillet til beskrivelse af vertikal transport i umættet zone Inkludere transport i gasfasen. Væsentlig for flygtige stoffer Medtager nedbrydning. Mange oliekomponenter nedbrydes aerobt i umættet zone Model opstillet til beskrivelse af transport under befæstede områder Horisontal transport Troldborg et al. (2009). Journal of contaminant hydrology

Usikkerheder på fluxbestemmelser Konceptuel model 1 for forureningskilde Mads Troldborg Kvantificering af usikkerheder på fluxbestemmelser Indflydelse af forskellige konceptuelle modeller på usikkerheden Forureningskilde og geologi Metode: Monte Carlo + Ensemble Kalman Filter Konceptuel model 1 for geologi (vindue) Konceptuel model 2 for forureningskilde Konceptuel model 2 for geologi Fra Tuxen et al. (2006). http://sara.er.dtu.dk/

Konklusion Numeriske stoftransport-modeller? Mange programmer/værktøjer til risikovurdering eksisterer Hvilke værktøjer skal man vælge? Værktøjer ofte designet med specifikt fokus/formål Vær opmærksom på antagelser! Mulighed for risikovurderinger på højere vidensniveau Stadig mangler ved kompleks geologi/hydrogeologi Numeriske stoftransport-modeller? BioBalance, RISC, Bioscreen, Biochlor, JAGG Etc.