Modeller för spridning av metaller från mark till vatten

• Att förstå och kvantifiera metallers spridning i mark och grundvatten är en central del av riskbedömningen för förorenad mark. För att göra detta krävs kunskap om hur stor utlakningen av den aktuella metallen är från föroreningskällan samt hur den lokala hydrologin, geologin och geokemin påverkar spridningen till en näraliggande recipient genom bl.a. utspädning och fördröjning. Olika typer av spridningsmodeller kan användas beroende på föroreningens typ, förorenat media (mark, grundvatten, ytvatten, sediment), hydrogeologiska förhållanden samt inte minst beroende på vilken typ av frågor som man vill besvara. De allra enklaste spridningsmodeller som används idag för förorenade områden (t.ex. för beräkning av riktvärden för mark) tar inte hänsyn till någon bindning till den fasta fasen - sorption - i marken och därmed ingen fördröjning under grundvattentransporten. Istället uppskattas endast den utspädning som sker när förorenat vatten blandas upp med annat grundvatten. Nästa typ av modeller, som i framtiden bör föredras framför de enklaste modellerna, använder sig av advektionsdispersionsekvationen med antagande om linjär sorption (Kd-värden). Dessamodeller kan beräkna halter och utsläpp som funktion av tid och rum. Två näraliggande områden där utvecklingen av spridningsmodeller kommit relativt långt, och där det finns erfarenheter av intresse att hämta i samband med riskbedömning av förorenad mark, är säkerhetsanalyser av kärnavfallsförvar i berg, samt simulering av pesticidutlakning från åkermark. Fördelningskoefficienten mellan jord och lösning, det s.k. Kd-värdet, är avcentral betydelse i riskbedömningen för att korrekt kunna förutsäga spridningen av en förorening genom markvatten- och grundvattenzonen. Man bör dock skilja denna fördelningskoefficient från den som beskriver utlakningen från en föroreningskälla grundad på totalhalten av föroreningen; denna koefficient bör kallas Ktot. Den senare kan användas för att bestämma den lösta koncentrationen för en förorening vid föroreningskällan (Cw i riktvärdesmodellen), men bör inte användas för bedömning av spridningsrisk till grund- och ytvatten. Då ”egna” Kd-värden för spridning uppskattas i samband med platsspecifika riskbedömningar, bör dessa utgå antingen från den geokemiskt aktiva mängden bestämd från en extraktion / tillgänglighetstest eller från ett sorptionstest. Utvidgade Freundlichuttryck kan, rätt använda, vara ett enkelt men ändå betydligt förbättrat redskap för att uppskatta Kd-värden för spridning av vissa metaller i ytliga jordlager. I rapporten har flera publicerade modeller byggda på utvidgade Freundlichuttryck utvärderats. Av de undersökta modellerna framgår det att Sauvés modell är den som ligger närmast till hands att rekommenderas för uppskattningar av Kd-värden i ytliga jordlager för Cd, Cu, Ni, Pb och Zn. För att använda Sauvés modell behövs uppskattningar av pH, halt organiskt kol, och av antingen koncentrationen löst metall i vattenfas eller halt fastlagd (potentiellt lakbar) metall. På sikt kan mer termodynamiskt grundande så kallade multiytmodeller vara ett intressant alternativ för många oorganiska föroreningar; dessa har dock i dagens läge alltför låg användarvänlighet. I djupare jordlager i t.ex. grundvattenzonen kan inte Sauvés modell användas. Inte heller är det lämpligt att använda t.ex. Naturvårdsverkets onservativa antaganden om Kd-värden för den generella riktvärdesmodellen, eftersom dessa endast är konservativa för ytliga jordhorisonter och riskerar att överskatta Kd-värden för grundvattenzonen. Det är angeläget med mer forskning för att belysa djupare jordlagers sorptionsegenskaper. Vid beräkningar av transport i jordar är det viktigt att ta hänsyn till att endast en del av den totala mängden jord är tillgänglig för sorption. Vid simuleringar med advektions-dispersionsmodellen kan fördröjningsfaktorn justeras för att kompensera för den begränsade sorptionskapaciteten, men även andra mer komplicerat uppbyggda modeller finns som även beräknar utbytet mellan delar av jorden med mobilt respektive immobilt vatten. En bra spridningsmodell omfattar: (i) en tidsberoende beskrivning av utlakningsförloppet från en föroreningskälla; (ii) en transportmodell som tar hänsyn till heterogeniteter och till att endast vissa delar av jorden är tillgänglig för sorption; (iii) hänsynstagande till halt löst organiskt material vilket kan forcera utlakningen för vissa metaller (t.ex. Cu, Hg), (iv) beskrivning av sorption av föroreningar med hjälp av utvidgade Freundlichuttryck. 

Ämnesord

NATURVETENSKAP  -- Geovetenskap och miljövetenskap -- Miljövetenskap (hsv//swe)

NATURAL SCIENCES  -- Earth and Related Environmental Sciences -- Environmental Sciences (hsv//eng)

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

rap (ämneskategori)