Anvendelse af risikovurderingsmodel til bestemmelse af oprensningskriterium Seniorkonsulent, Ph.D. Annette Pia Mortensen, NIRAS Fagchef Anders G. Christensen, NIRAS Seniorkonsulent, Ph.D. Kirsten Rügge, NIRAS Konsulent, Morten B. Hansen, NIRAS Jesper Elkjær, tidligere Region Hovedstaden Fagleder Carsten Bagge, Region Hovedstaden Vintermøde om Jord- og Grundvandsforurening Vingstedcentret, 10.-11, Marts 2009

Disposition Baggrund (geologi, hydrogeologi og tidligere afværge) Modelvalg (Modflow-Surfact) og opsætning Beregning af forureningsspredning uden oprensning Valg af oprensningsscenarier (areal og koncentration) Beregning af forureningsspredning fra restforurening efter ISTD oprensning (scenarier) Vurdering af nødvendigt oprensningskriterium og størrelse af oprensningsområde for ISTD Beregning af forureningsspredning fra dybereliggende restforurening Konklusioner & Anbefalinger 2 2

Forureningssituation og risiko PCE kilde i moræneleret Indeklima: Indeklimasikring v/ aktiv ventilation under gulv, 2002. Grundvand: Vakuumventilation i umættet sandlag fra 2005. Afværgepumpning i sek. magasin fra 2005 3

Fjernede stofmængder og vurdering af stoffluxe mellem lag Masse Flux Udfra 3 års ventilations data Udfra samlet masse og skønnet gennembrudstid Lerlag >5000 kg Sandlag-Umættet 1000 kg Sandlag-Mættet 50 kg Lerlag-Mættet 5 kg Kalk-Umættet 1 kg Kalk-Mættet 0.1-0.5 kg Flux = 36 kg/år (5 mg/m3) min 7 kg/år (1 mg/m3) max 72 kg/år (10 mg/m3) Flux = 100 kg/år (10 år) Flux = 50 kg/år (20 år) Flux = 33 kg/år (30 år) Flux = 0.5-5 kg/år Flux = 0.01-0.1 kg/år

Valg af model og væsentlige antagelser MODFLOW-SURFACT Overbygning på MODFLOW koden Inkludere strømning og transport i den umættede zone Aktiv fase med advektion, dispersion og diffusion Passiv fase med diffusion Inkludere nedbrydning og sorption Anvendelse af MODFLOW-SURFACT på MW Gjøes Vej Advektion i vandfasen Diffusion i gasfasen Stationær strømning (nettonedbør på 150 mm/år) Ingen nedbrydning og sorption 5 5

Modelopsætning – Horisontal afgrænsning Trykniveau i kalken og modelafgrænsning Ingen data for det primære magasin – istedet anvendes tidligere potentiale kort for området. Anvender kun en lille del – svarende til rette strømningslinier mellem kilde og kildeplads – det væsentligste er strømningshastighed. 2 6 6

Modelopsætning – Vertikal opdeling ud fra geologisk model Lerdække – hvor kilden er placeret Umættet sandlag – forsvinder hen mod kildepladsen Lerdække over kalken Kalken er inddelt I en højspermeabel zone de øverste 15 meter 7 7

Modelberegninger – Vandmætning i sandlaget under dæklaget af moræneler Samme billede – vandmætning i bunden af sekundært magasin Område under reerslev by med et sekundært gvs Mættet forhold igen opstrøms for kildepladsen – svarer til det område hvor der ikke er sekundært sand, hvor ler aflejret direkte ovenpå kalken Set I et snit igennem modellen – næste slide…. 8 8

Modelberegninger – Vandmætning i tværsnit Ler øverst – tæt på vanmætning, passer med målinger Meget tørt sand under kilden – men begrænset udbredelse mod kildepladsen Sekundært gvs – vist med hvid Lerlag – vandmættet/nær vandmættet Kalken – fri forhold under byen, hvor vandpsejlet står ca 8 m under kalkoverfladen Ved kildepladsen er der ikke længere frie forhold. – vandmættet hele vejen 9 9

Modelopsætning – Stoftransport af PCE Kilden indsættes som konstant koncentration i lerlaget Koncentrationen angives i vandfasen i mg/l Gennembrudskurver beregnes i flere fiktive observations-boringer (OBS 1, OBS 2) 2 observationsboringer – I rapporten er den rettet til 3 boringer 10 10

Modelopsætning – Opbygning af 3D model for forureningsudbredelsen i dæklaget (ud fra >100 boringer) 11 11

Forureningsudbredelse Modelopsætning – Konturering af maksimale koncentrationer af primært PCE målt i dæklaget Forureningsudbredelse 12

Modelopsætning – Endelig fordeling af kildestyrker i modellen (10x10 m grid) Konstant kildekoncentration i lerlagets fulde dybde (0-9 m u.t.) 25 mg/kg (900 m2) 10 mg/kg (400 m2) 1 mg/kg (1500 m2) 0,1 mg/kg (2100 m2) 13 13

Modelopsætning – Samlet kildestyrke og beregning af flux ud af lerlaget Omregning fra kildestyrke til koncentration i vandfasen Område Areal Flux 25 mg/kg ~ 240 mg/l 900 m2 32,4 kg/år 10 mg/kg ~ 26 mg/l 400 m2 1,56 kg/år 1 mg/kg ~ 2,6 mg/l 1500 m2 0,56 kg/år 0,1 mg/kg ~ 0,26 mg/l 2100 m2 0,08 kg/år 34,6 kg/år Lag Flux Lerlag Sandlag-Umættet Sandlag-Mættet Lerlag-Mættet Kalk-Umættet Kalk-Mættet 14 14

Modelberegninger - Koncentration i sekundært magasin efter 30 år (max konc. 240 mg/l ,flux på 34,6 kg/år) 1 µg/l 10 µg/l 100 µg/l 1000 µg/l 15 15

Modelberegninger - Koncentration i primært magasin efter 30 år (max konc. 240 mg/l – flux på 34,6 kg/år) 1 µg/l 10 µg/l 16 16

Modelberegninger - Simulering af forskellige oprensningskriterier Reduceret flux Nuværende flux Reduktion af område (900 m2) afgrænset af 25 mg/kg kontur til 10 mg/kg 10 mg/l 900 m2 1,35 kg/år 10 mg/l 400 m2 0,60 kg/år 1 mg/l 1500 m2 0,23 kg/år 0,1 mg/l 2100 m2 0,03 kg/år Reduktion af område (1300 m2) afgrænset af 10 mg/kg kontur til 1 mg/kg 1 mg/l 900 m2 0,135 kg/år 1 mg/l 400 m2 0,060 kg/år Reduktion af område (6000 m2) afgrænset af 1 mg/kg kontur til 0,1 mg/kg 3. 0,1 mg/l 900 m2 0,014 kg/år 0,1 mg/l 1500 m2 0,006 kg/år 0,1 mg/l 1500 m2 0,023 kg/år 0,1 mg/l 2100 m2 0,031 kg/år 2,2 kg/år 34,6 kg/år 0,5 kg/år 34,6 kg/år 0,07 kg/år 34,6 kg/år 17 17

Modelberegninger – Koncentration i primært magasin ved forskellige reducerede fluxe (oprensningskriterier) Koncentration i primært magasin (flux på 2,2 kg/år) 1 µg/l 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 10 20 30 40 50 Tid [år] Koncentration [µg/l] Flux 2,2 kg/år Flux 0,5 kg/år Flux 0,07 kg/år 18 18

Oprensningskriterium og areal vs. Flux Reduktion til 10 mg/kg (940 m2 ,>25 mg/kg)  Flux på 2,7 kg/år Reduktion til 1 mg/kg (1320 m2,>10 mg/kg)  Flux på 1,2 kg/år Reduktion til 0,1 mg/kg (1320 m2, 10 mg/kg)  Flux på 0,7 kg/år Reduktion til 0,1 mg/kg ( 2830 m2, 1 mg/kg)  Flux på 0,2 kg/år (0,1 mg/kg var det oprindelige design)  Oprindelig kriterium: 0,1 mg/kg indenfor 2830 m2 (44,7 mio. kr.)  Simuleret kriterium: 1 mg/kg indenfor 1320 m2 (34,0 mio. kr ) 19 19

Valgte oprensningsområder og ISTD-boringer Horisontal afgrænsning: Område med PCE i jord >10 mg/kg TS svarende til 1320 m2. Vertikal afgrænsning: Oprensning foretages til 2 meter under underside af lerlag (dvs. 2 meter ned i sand). Oprensningskriterium: 1 mg PCE/kg TS Oprensningsvolumen: 11.000 m3 Varmeboringer: I alt 147 stk. Boringsafstand = 4 m (oprensningsområde) Boringsafstand = 3 m (periferi) 20

Simulering af koncentrationen i det primære magasin lige opstrøms kildepladsen efter ISTD oprensning Restforurening i hhv. sand, ler og kalk simuleret separat for at vurdere den forventede tidslige påvirkning fra hvert lag 21 21

Konklusion & anbefalinger Brug af den numeriske model (MODFLOW-SURFACT) muliggør en realistisk simulering af vand- og stoftransport i fuld 3D under både mættede og umættede forhold Den opstillede model muliggør beregning af det tilstrækkelige oprensningskriterium i dæklaget (0- 10 m u.t.) Ved hjælp af den kalibrerede model er både det oprindelig oprensningskriterium og areal optimeret væsentligt og der er opnået en væsentlig økonomisk besparelse (~ 10 mill kr. !) Bidrag fra restforurening i de dybere lag (sand,ler og kalk) giver et bidrag til risikoen for grundvandet i en længere periode (>10 år) og skal håndteres separat → Det må klart anbefales at gennemføre denne type risikovurderinger som led i optimeringen af afværgeforanstaltninger og den afledte økonomi 22 22

Energiforbrug & omkostninger Energiforbrug: ~ 7.000.000 Kr. 4.500.000 KWh Anlægsentreprise: ~ 6.000.000 Kr. Indledende arbejder, arbejdsplads, rydning, mv. Borearbejde Etablering af vapor cap samt rørføring til vakuumekstraktion Retablering ISTD-entreprise: ~ 18.000.000 Kr. Bestykning af boringer Leje & drift af ISTD- og behandlingsanlæg Monitering af oprensning mv. Rådgivning: ~ 3.000.000 Kr. Design, karakterisering, dokumentation Samlede omkostninger: ~ 34.000.000 Kr. Svarende til 3090 kr./m3 23