DCIP (Resistivitet och Inducerad Polarisation) för kartläggning av förorenad mark och avfall

Transkript

1 Renare Marks Vårmöte, Arlanda, mars 2015 DCIP (Resistivitet och Inducerad Polarisation) för kartläggning av förorenad mark och avfall Torleif Dahlin 1, Esben Auken 2, Håkan Rosqvist 3 1 Teknisk geologi, LTH/Lunds Universitet 2 Hydrogeofysikgruppen, Aarhus Universitet 3 Geologiska Inst., Lunds Universitet & Tyréns AB plus en lång rad medarbetare i form av forskare, doktorander och examensarbetare på respektive institution

2 Resistivitet = specifikt elektriskt motstånd Modeller av markens elektriska egenskaper i 1D, 2D, 3D eller 4D 12V DC

3 Inducerad Polarisation (IP) = markens uppladdningsförmåga (jmfr. kondensator) Jonförflyttning p.g.a. utsänd ström ger uppladdningseffekt som kan mätas efter att strömsändning stängts av. Flera förklaringsmodeller finns. 12V DC

4 Problemområde: Deponier och förorenad mark Övergivna industritomter med förorenad mark Deponier anlades utanför tätorter i början och mitten av förra seklet men ligger inne i dessa idag Dokumentation är bristfällig eller saknas helt, ofta inga synliga spår på ytan idag Lakvattenspridning starkt heterogen Slumpmässing provtagning riskerar missa hotspots Bättre information krävs p.g.a. miljökrav eller återvinning av mark

5 St Hans backar f.d. deponi i Lund

6 Exempel: St Hans backar, Lund lakvatten

7 Exempel: St Hans backar, Lund - avfall

8 Exempel: Eskelund deponi, Århus Geologisk bakgrund: Underlag: silt, lera och sand. Silt- och lerlager = varierande mäktighet ger måttligt skydd mot förorening av lakvatten från deponin. South-West North-East

9 Exempel Eskelund: Profil 10, nord-syd Förväntad deponi Utanför deponi Norr Syd ρ m 0 τ waste C peat cover layer/

10 Exempel Eskelund: Uppladdningsförmåga (m 0 ) North-East South-West North South North South North South

11 Kv Färgaren 3: F.d. kemtvätt, Kristianstad Cl C C Cl PCE (tetrakloreten) Illustration: Sara Johansson Cl Cl Förorening av PCE med nedbrytningsprodukter Vertikal frifasplym Nedbrytningsprodukter i tre grundvattenplymer Urban miljö nära uttagsbrunnar för grundvatten Innan rivningen (Hifab, 2011: F d kemtvätt Färgaren 3 Kristianstad kommun, Rapport Fördjupad riskbedömning och åtgärdsutredning.)

12 Kv Färgaren, Kristianstad: Bakgrund OBJEKT: Kv. Färgaren 3, Kristianstad Fd kemtvätt Förorenad med klorerade lösningsmedel (PCE) Belägen över en större akvifär som används för dricksvattenuttag Vattenriket naturreservat (Unesco biosphere reserve) REFERENSDATA: Borr, jord- and grundvattenprover Övre bilden: Google Earth Nedre bilden: Lumetzberger M. (2014) 3-D and 2-D resistivity and IP mapping of geology and chlorinated aliphatics at Färgaren 3, Kristianstad M.Sc.thesis, Copenhagen University..

13 Kv. Färgaren, Kristianstad: Fältundersökningar DCIP undersökning: 2D över och utanför objektet 2D-profiler c/c 2,5 meter inom och mellan utlägg av linjer. Separata kablar för strömsänding och potentialmätning ABEM Terrameter LS Pol-dipol konfiguration

14 Kv. Färgaren, Kristianstad: Tidigare modeller Geologisk modell Tolkad utbredning av PCE Varvig lera torv fyll gyttja Sandig lermorän med kalk lera sand kalksandsten Bild: Hifab, 2011: F d kemtvätt Färgaren 3 Kristianstad kommun, Rapport Fördjupad riskbedömning och åtgärdsutredning.

15 Kv. Färgaren, Kristianstad: Resultat 2D-modeller resistivitet Kan PCE sjunka djupare? Hot mot underliggande akvifärer? Resisitivitetsmodeller indikerar djup svacka i bergytan: Karststruktur? Äldre borrhålsdata visar grundare överyta på kalkberget (SL515) Nyare borrningar på samma plats (Cowi) når inte kalkberget (K1006) Block av vittrat berg inbäddade I moränen?

16 Kv. Färgaren, Kristianstad: Resultat 3D modell resistivitet Högresistiva plymer tolkas som PCE

17 Kv. Färgaren, Kristianstad: Resultat 3D modell IP-effekt (uppladdningsförmåga) Zoner med förhöjd IP-effekt tolkas som nedbrytningsprodukter av PCE resp. torv (beroende på läge)

18 Kv. Färgaren, Kristianstad: Resultat 3D modell

19 Summering / Slutsatser DCIP (resistivitet och inducerad polarisation) ger idag: Översikt över geologiska strukturer Resistivitet detekterar lakvattenläckage och (i vissa fall?) kolväteföreningar IP detekterar avfall och utfällningar / nedbrytningsprodukter Bra underlag för placering av borrning, provgropsgrävning, provtagning, etc Minimerad risk att missa viktig information i heterogena miljöer (d.v.s. i verkliga miljöer) Övervakning av läckage (lakvatten, vägsalt, etc.)

20 Pågående FoU och potential Forskning och utveckling: Optimering av IP-mätning (datakvalitet och mäthastighet) Optimering av 3D-mätning (snabbare, bättre upplösning, urban miljö) Nya tolkningsalgoritmer (bättre och mer nyanserade modeller) Potential: Detektering / kartläggning av organiska föroreningar Karaktärisering av typ av avfall Övervakning i samband med in-situsanering Mera info finns här:

21 Tack för uppmärksamheten! Finansiärer: