Miljøeffekter af tømidler

Præsentationer af emnet: "Miljøeffekter af tømidler"— Præsentationens transcript:

1 Miljøeffekter af tømidler
Thomas Hauerberg Larsen

2 18. september september 2018

3 Grønne træer eller sorte veje ?
Spidsvinklen Grønne træer eller sorte veje ? 18. september september 2018

4 Hvilke midler har vi kigget på
Stensalt, NaCl Urea, (NH2)2CO CMA (acetatsalte generelt), Ca3Mg7(CH3COO)20 Kaliumformiat (formiatsalte generelt), K(HCOO) Fejning (i kombination med andet) Andre chlorider, MgCl2, CaCl2 Glycoler (kun interessant i lufthavne) Sand/grus (evt. blandet med salt) (Abrasives) Elvarme Tilsætningsstoffer ? 18. september september 2018

5 Tilsætningsstoffer 18. september september 2018

6 Sammenlignede studier - frøer
96 h akut test Urea Salt KFo Er stofferne akut giftige ? CMA 18. september september 2018

7 Gennemsnitskoncentration ved vinternedbør (Dec-Feb) på 100 mm i afløb
Dosering Doseringsmængde generelt i samme størrelsesorden Kemikalie Dosering (kg/m² år) Gennemsnitskoncentration ved vinternedbør (Dec-Feb) på 100 mm i afløb Stensalt 1-1,5 mg/l Urea 2,5-3,0 mg/l CMA 2,0-2,5 mg/l KFo 1,5-2,0 mg/l Dosering for alternative midler baseret på relativ smelteeffekt i forhold til salt, data fra Carl Bro 2001. 18. september september 2018

8 Iltforbrug ved omsætning
(NH2)2CO + H2O + 6O2 → 2 NH3 + CO2 + 6O2 →CO2 + 2NO3- + 2H+, COD = 2,2 g O2/g tømiddel Ca3Mg7(CH3COO) O2 + 20H+ → 3Ca2+ + 7Mg CO2 + 40H2O, COD = 0,44 g O2/g tømiddel 4K(HCOO) + O2 + 4H+ → 4K+ + 4CO2 + 2H2O, COD = 0,10 g O2/g tømiddel NaCl (s) + H20 + O2 → Na+ + Cl- + O2 , COD = 0 g O2/g tømiddel Hvad skal man lægge mærke til her udover iltforbruget ? 18. september september 2018

9 Stensalt (NaCl) Effekter af forøget ionstyrke på Ephmeroptera i vandløb i Appalacherne Effekt ikke præcist fastlagt, men sandsynligvis handler det om osmotisk balance over cellemembraner i døgnfluerne. Cormier et al. 2012 18. september september 2018

10 Klorid i overfladevand
Intet formelt miljøkvalitetskrav – god økologisk tilstand skal kunne opretholdes. I forbindelse med miljøgodkendelser har 300 mg Cl/l været anvendt som pejlemærke. I tidligere recipientkvalitetsplaner er der opereret med 100 mg Cl/l som langtidskrav. 18. september september 2018

11 St. Vejleå som eksempel 18. september september 2018

12 Effekt af salt i rensningsanlæg (Cortes-Lorenzo et al. 2012)
Forsøg med dosering af hhv. 0, 3700, og mg salt/l til en biofilmreaktor 18. september september 2018

13 Stensalt Chlorid ionen virker om ligand
25-50% af Cd i jorden bliver mobilt ved høje doseringer af NaCl. Kan også mobilisere andre metaller (Pb, Zn). Transporteres med vandet stort set uretarderet Na ionen bindes på lermineraler (der har negativ overflade). Der sker kationbytning med Ca og Mg (og tungmetaller) i mineralstrukturen, pH falder, organiske materiale frigives, permeabiliteten i jorden reduceres Saltvand er”tungt”. Kan bevirke lagdeling af vandet og dermed forhindre eler reducere opblanding i søer. Na ionen stimulerer visse typer af blågrøn alger Ionstyrken i saltvand trækker væde ud af celler generelt (planter og dyr) 18. september september 2018

14 Urea Betragtes som et næringsstof, da stoffet hydrolyserer til NH3 og CO2. NH3 i jord tilbageholdes og omsættes til NO3-, i topjordens aerobe zone, der igen kan reduceres til N2 i en evt. anaerob zone i jord/grundvand. Optages i planter som næring Ved udstrømning i vandløb er der et potentielt stort iltforbrug (2,2 g O2/g urea ved mineralisering). Antages en nogenlunde fortynding som observeret for stensalt i St. Vejlå (ca. en størrelsesorden) kan der forventes op til 1500 mg NH3/NH4+ i en vandløbsrecipient Ingen miljøkvalitetskrav i Bek Har samme nogenlunde samme ionstyrkeffekter som stensalt 18. september september 2018

15 Ammonium giftighed i recipienter EPA retningslinier 2013
EPA retningslinier i ved 0-7° C Koncentrationer i mg Ʃ NH3/NH4 /l pH Laksefisk tilstede Uden laksefisk Akut grænse Kronisk grænse 7 24 4.4 38 7.1 22 4.2 34 7.2 20 4 31 7.3 18 3.8 27 7.4 15 3.5 7.5 13 3.2 21 7.6 11 2.9 7.7 9.6 2.6 7.8 8.1 2.3 7.9 6.8 2.1 8 5.6 1.8 8.8 Kronisk toksicitet 18. september september 2018

16 Calcium magnesium acetat (CMA)
Ved introduktion i overfladevand er der et iltforbrug på ca. 0,4 g O2/g CMA Antages en lignende fortynding som for stensalt vil man have recipientkoncentrationer på op til mg CMA/l svarende til iltforbrug på mg/l. Dette svarer til ”tykt” spildevand. Ionstyrken svarer til effekten af stensalt Toksisk i niveauer på 1000 mg/l (krebsdyr) Omsætningen i overfladevand sker indenfor dage (k20=0,11 dg-1) CCMA = 10 mg/l 18. september september 2018

17 CMA og jord/grundvand Maksimal omsætningsrate observeret i rabat er ca. 10 g CMA/m² dg i de øvre jordlag (Ostendorf el al.) (5°C). Makismal rate var ca. 0,03 dg-1 (t½ ≈ 23 dg). pH i eluatet øges ved anvendelsen af CMA I søjleforsøg (1 m) med groft sand uden topjord blev ca % omsat, Ci= 700 mg/l. I søjleforsøg (3m) med topjord og sand var alt CMA omsat, Ci= 300 mg/l Massachussets experiment ved motorvej 18. september september 2018

18 Kaliumformiat (KFo) Ved introduktion i overfladevand er der et iltforbrug på ca. 0,1 g O2/g KFo Antages en lignende fortynding som for stensalt vil man have recipientkoncentrationer på op til mg KFo/l svarende til iltforbrug på mg/l. Dette svarer til ”tyndt” spildevand. Ionstyrken svarer til effekten af stensalt Toksisk i niveauer på 1000 mg/l (krebsdyr) Omsætningen i overfladevand sker indenfor dage (k20=0,13 dg-1) 18. september september 2018

19 KFo og jord/grundvand 98 % omsætning i lysimeterforsøg (L=1,7 m) ved et load på 3,4 kg/m² (Hellsten et al.). Raten svarer til ca. k=0,025 dg-1 i gennemsnit (t½ ≈ 27 dg). pH i eluatet øges ved anvendelsen af KFo TOC i eluatet mindskes En del kationer stiger i koncentration (Ba, Ca, Mn, Zn) 18. september september 2018

20 Sammenlignede studie – små træer i potter
10 mmol/l = NaCl 585 mg/l CMA 735 ,g/l KFo 840 mg/l 18. september september 2018 Data fra Hanslin (2011), ca. 2½ måneds eksperiment

21 Konklusioner NaCl er uhensigtsmæssigt i forhold til:
Udledning til rensningsanlæg, nedsætter enzymaktivitet Udledning til vandløb, påvirker ionstyrken og sammensætning af dyreliv Udledning på jord, ødelægger jordstruktur (Na), høje ionstyrke ødelægger planteceller, Cl kan mobilisere diverse metaller til en vis grad, Cl konservativ ender i grundvandet, kan ødelægge drikkevand og øge presset på vandløb Udledning i søer, lagdannelse, iltsvind og blågrønalger udover ionstyrken Urea er uhensigtsmæssig i forhold til: Udledning til vandløb, danner ammonium og bruger meget ilt Udledning i søer giver næringssaltbelastning og potentielt iltsvind Virker som gødningsstof ved udledning på jord, generelt kan der være en kvælstofproblematik Urea formentlig rimelig uproblematisk: Ved udledning til renseanlæg 18. september september 2018

22 Konklusioner CMA er uhensigtsmæssig i forhold til:
Udledning til vandløb pga. iltforbrug og ionstyrke Udledning til søer på grund af iltforbrug og ionstyrke CMA er sandsynligvis rimelig uproblematisk ved nedsivning i forhold til grundvandet CMA påvirker kun jorden begrænset Usikkerhed omkring påvirkning af træer og planter KFo er uhensigtsmæssig i forhold til: Udledning til vandløb pga. iltforbrug og ionstyrke Udledning til søer på grund af iltforbrug og ionstyrke KFo er sandsynligvis rimelig uproblematisk ved nedsivning i forhold til grundvandet KFo påvirker kun jorden begrænset Usikkerhed omkring påvirkning af træer og planter 18. september september 2018