VÄGSALT I AVRINNANDE VÄGDAGVATTEN UPPFÖLJNING AV VATTENSKYDDSÅTGÄRD LÄNGS VÄG E4 BERGAÅSEN

Transkript

1 VÄGSALT I AVRINNANDE VÄGDAGVATTEN UPPFÖLJNING AV VATTENSKYDDSÅTGÄRD LÄNGS VÄG E4 BERGAÅSEN Annika Lundk 1, Matti Envall 2 & Agne Gunnarsson 2 Februari 27 1 KTH Mark- och vattenteknik, 1 44 Stockholm 2 Vägverket Region Sydöst, Jönköping

2 Omslagsbild: Flygbild väg E4 Bergaåsen, samt sedimenteringsdammen vinter och vår. Foto: Lars-Göran Svensson 2

3 Sammanfattning Klorider från vintersaltningen av väg E4 har tidigare konstaterats i grundvattnet vid Bergaåsen, en planerad framtida vattentäkt för Växjö, Alvesta och eventuellt Ljungby kommuner. För att skydda grundvattentäkten vid Bergaåsen från påverkan av vägsalt har räcke och kantstöd av betong satts upp längs den del av väg E4 som passerar området, en 1,7 km lång vägsträcka. Vägdagvattnet som rinner av från vägytan samlas upp med hjälp av dagvattenbrunnar och förhindras således från att infiltrera i ken och tillföras grundvattnet. Vattnet avleds istället via ledningsrör till en sedimenteringsdamm och sedan vidare ut till ån Lagan, som är slutrecipient för vattnet. För att få ett mått på hur mycket salt, i förhållande till den totala mängden vägsalt som nyttjats på vägsträckan, som fångats upp av det anlagda vattenskyddet, upprättades ett mätprogram för vintersäsongen 25/6. Avsikten var även att få bättre insikt i hur vägsalt sprids från vägen till dess omgivning; genom avrinning, luftburen deposition (stänk och spray), eller via plogning av snö. Om vi kan förutsäga hur spridningen sker och var miljöpåverkan uppkommer ges bättre underlag för projektering och uppföljning av skyddsåtgärder. Mätprogrammet innefattade kontinuerliga mätningar av vattenflöde och elektrisk konduktivitet i vägdagvattnet. Mätningarna utfördes i befintligt ledningsrör ca 65 m före dammen. Mätperioden sträckte sig från januari till maj, och inkluderar således inte hela den period då salt nyttjats. Totalt spreds ca 14 ton salt (NaCl) per km väg längs E4:an för driftsområdet Ljungby under hela vintersäsongen, som sträckte sig från november 25 till il 26. Sambandet mellan elektrisk konduktivitet och kloridhalt i vägdagvattnet fastställdes genom att stickprov analyserades två gånger per månad, från slutet av januari till mitten av maj. Mätresultaten från tre olika flödesperioder: 15 januari 12 februari, 28 februari 28 s, samt 9 il 2 maj, har jämförts med saltförbrukning och nederbördsmängder under samma period. Driftsavbrott och störningar i form av dämning från dammen, sedimenttransport vid höga flöden och isbildning runt mätgivaren gjorde det nödvändigt att göra denna uppdelning i olika flödesperioder, istället för att studera en lång sammanhängande period. För de två första flödesperioderna återfanns ca 85 % (±1-2 %) av det salt (uttryckt som klorid) som nyttjats på vägen i det vattenskydd som byggts. Detta salt transporterades bort från vägytan med det avrinnande vattnet eller kvarhölls av den plogsnö som låg kvar på vägytan, ansamlat invid räcket. Inverkan av plogsnön kunde tydligt ses i mätningarna, både genom att lagra salt och genom att bidra till ursköljning av systemet vid snösmältning. För den sista flödesperioden, som omfattande il månad, återfanns en kloridmängd motsvarande ca 25 % av saltförbrukningen (klorid), vilket var betydligt lägre än förväntat. En viss avrinning till sidoområdet kan inte uteslutas. Det låg heller ingen plogsnö kvar på vägytan som kunde hindra det luftburna saltet att spridas längre ut till sidoområdet. De studier som gjorts är dock inte tillräckliga för att dra några fullständiga slutsatser om detta. Vid låga saltapplikationer, som är fallet i il, kan det också vara svårt att återfinna en stor mängd salt p.g.a. de mätfel som finns. Trots de osäkerheter som råder så pekar de mätningar som gjorts på att huvuddelen av vägsaltet som nyttjats på vägen omhändertogs av det vattenskydd som byggts. Vid låga nederbördsmängder kan det vara svårt att få tillförlitliga mätningar med den mätteknik som använts. För de vintrar som är nederbördsfattiga kan därför mätningar under ytterligare vintersäsonger vara nödvändiga. Jämförelsen med den faktiska saltförbrukningen skulle underlättas och förbättras om saltdata fanns tillgängligt digitalt och kopplat till GPS. 3

4 Innehåll Sammanfattning...3 Inledning...5 Bergaåsen...6 Vattenskyddsåtgärd...6 Mätprogram...8 Mätning av vattenflöde och elektrisk konduktivitet...9 Provtagning och analys av vägdagvattnet...9 Salt- och väderdata...1 Resultat...12 Samband mellan elektrisk konduktivitet och kloridhalt...12 Klorid från vägsalt i vägdagvattnet...13 Flödesperiod 15 januari 12 februari...14 Flödesperiod 28 februari 28 s...14 Flödesperiod 9 il 2 maj...15 ph i vägdagvattnet...15 Mätosäkerheter och felkällor...19 Diskussion och slutsatser...2 Referenser

5 Inledning Vägsaltet (NaCl) som sprids på våra vintervägar kan orsaka en betydande påverkan på k, vatten och vegetation när saltet sprids från vägen, där det gör nytta, till dess omgivning. När det gäller kloridens påverkan på grundvatten finns många skadefall dokumenterade (t.ex. Bäckman & Folkesson, 1995; Knutsson et al., 1998; Rosén & Lindk, 1998). Området vid Bergaåsens grundvattentäkt norr om Ljungby har visat sig känslig för förorening av vägsalt och andra föroreningar från vägen (Dahlin et al., 24). Förhöjda kloridhalter från vintersaltningen av väg E4 har också påvisats i grundvattnet. Vägverket har som väghållare ansvar för det statliga vägnätets miljöpåverkan, inklusive påverkan på yt- och grundvatten. Enligt EG s vattendirektiv ska yt- och grundvatten ha god status vad gäller mänsklig påverkan, vilket t.ex. innebär att vattnet inte ska vara påverkat av vägsalt. Vintervägsaltningen kan också anses som en konflikt mot ett av de nationella miljökvalitetsmålen: Grundvatten av god kvalitet. Detta miljökvalitetsmål anger att grundvattnet ska ge en säker och hållbar dricksvattenförsörjning och bidra till en god livsmiljö för växter och djur i sjöar och vattendrag. Spridning av vägsalt från vägen till omgivningen kan ske på olika sätt, såsom genom avrinning, luftburen deposition, eller via plogning av snö, se Figur 1. Genom de olika spridningsmekanismerna hamnar föroreningarna i vägens sidoområde, på olika avstånd från vägen. Sprids föroreningarna via luften kan de transporteras längre bort från vägen än om de avrinner från vägytan. Blomqvist (21) visade att luftburen klorid från vägsalt kan transporteras flera hundra meter från vägen. Kunskap om fördelningen mellan de olika spridningssätten är av stor vikt för att kunna förutsäga var miljöpåverkan uppkommer och leder också till bättre underlag för projektering och uppföljning av skyddsåtgärder. Olika åtgärder kan genomföras för att hantera och rena vägdagvatten så att yt- och grundvatten skyddas (Vägverket, 24). För att skydda grundvattentäkten vid Bergaåsen från påverkan av vägsalt har räcke och kantstöd satts upp längs den del av väg E4 som passerar området. Det avrinnande vattnet från vägytan samlas upp och förhindras således från att infiltrera i ken och tillföras grundvattnet. För att få ett mått på hur mycket salt som transporterats bort från vägytan med det avrinnande vattnet, och således fångats upp av det anlagda vattenskyddet, upprättades ett mätprogram för vintersäsongen 25/6. Avsikten var att försöka klargöra hur mycket salt, i relation till den totala mängden vägsalt som användes på vägsträckan, som sprids från vägen med det avrinnande vägdagvattnet. Effektiviteten av den utförda vattenskyddsåtgärden kan på så sätt bedömas. Bakgrundsdeposition Luftburen deposition Plogning Avrinning Figur 1. Konceptuell bild av hur vägsaltet sprids från vägen till dess omgivning. Beroende på spridningssätt så hamnar saltet på olika avstånd från vägen där det kommer att tränga ner i ken, transporteras bort i diken eller omhändertas i dagvattensystem. 5

6 Bergaåsen Bergaåsen utgör en del av den isälvsavlagring som sträcker sig längs ån Lagans dalgång, vid Hallsjö norr om Ljungby, se Figur 2. Både Växjö och Alvesta kommun, och eventuellt också Ljungby kommun, har planer på att använda Bergaåsen som en gemensam framtida vattentäkt. Klorider från vintersaltningen av väg E4 har konstaterats i grundvattnet, där kloridhalter på 12-4 mg/l har uppmätts nära vägen. Trafiken på sträckan uppgår till ca 9 ÅDT med en hög andel tunga fordon; vart fjärde fordon antas vara tung trafik. Vattenskyddsåtgärd För att skydda grundvattentäkten vid Bergaåsen har Vägverket Region Sydöst under hösten 25 satt upp räcke och kantstöd av betong längs en 1,7 km lång vägsträcka, se Figur 3 och Figur 4. Kantstöd är uppsatt på de sträckor där vägens skevning är sådan att dagvatten från körbanan kan rinna ner i diket. Det avrinnande vattnet förhindras således från att rinna ut i sidoområdet och infiltrera i ken. Vattnet samlas istället upp med hjälp av dagvattenbrunnar och avleds via ledningar av PE-rör, som anses täta, till en sedimenteringsdamm med tät botten. Vattnet leds därifrån vidare ut till ån Lagan, som är slutrecipient för vattnet. Klorid är en lättlöslig jon och någon nämnvärd avskiljning av klorid sker därför inte i dammen. De negativa effekterna av klorid minskas i detta fall genom att kloriden inte tillförs grundvattnet och genom en utspädning av de höga kloridhalterna i ytvattendraget. Höga kloridhalter i vägdagvattnet kan också utjämnas i dammen då vattnet fördröjs här innan det leds vidare till slutrecipienten. 5 km Figur 2. Karta över Bergaåsen med den aktuella vägsträckan kerat med rött. 6

7 Mätplats Figur 3. Flygfoto över den norra delen av vägsträckan där räcke och kantsten anlagts. Mätplatsen ca 65 m före dammen är kerad. Foto: Lars-Göran Svensson. Vägdagvattnets innehåll av andra typer av föroreningar än vägsalt har inte analyserats i denna studie, inte heller har effektiviteten av reningen av föroreningar i sedimenteringsdammen studerats. Vägsalt kan ha en betydande inverkan på reningen i dam och andra anläggningar. Flödesbilden kan förändras och upplösta metaller kan transporteras ut med det salta vattnet (Semadeni-Davies, 24). Sedimentationshastigheten kan också påverkas (Hallberg, 26). Ledningarnas självfall är inte tillräckligt längs hela vägsträckan för att transportera vattnet ända ner till dammen. En pumpstation har därför placerats ca 7 m från dammen för att lyfta vattnet den sista sträckan. Pumparna startas med hjälp av en nivåvakt då volymen i pumpbrunnen överskrider ett visst gränsvärde. Vattnet (och saltet) från vägsträckan söder om pumpbrunnen kommer således att fördröjas i brunnen och därför också påverka de normala vattenflödena i ledningssystemet vidare ut mot dammen. 7

8 Figur 4. Foton över anlagt räcke och kantstöd längs väg E4 förbi vattentäkten vid Bergaåsen under höst och vinter. På den övre bilden syns en del av den damm dit vägdagvattnet avleds. Foto: Agne Gunnarsson. Mätprogram För att klargöra hur mycket salt som sprids från vägen med det avrinnande vägdagvattnet, och som således omhändertagits av det vattenskydd som byggts, upprättades ett mätprogram vid Bergaåsen inför vintersäsongen 25/6. Mätprogrammet omfattade kontinuerliga mätningar (varannan minut) av vattenflöde och elektrisk konduktivitet i vägdagvattnet. Mätutrustningen placerades i en nedstigningsbrunn ca 65 m före dammen. Eftersom kantstödet sträcker sig förbi dammen kom mätningarna att omfatta ungefär 9 % av den skyddade vägsträckan. Mätperioden sträckte sig från januari till maj, och inkluderar således inte hela den period då salt nyttjats. Insamling av vägdagvattnet för analys av elektrisk konduktivitet och kloridhalt gjordes också för att ta fram ett samband mellan konduktivitetsvärden och kloridhalter. Saltbelastningen (uttryckt i mängd klorid) i det 8

9 avrinnande vattnet från den aktuella vägsträckan erhölls genom att multiplicera kloridhalten (beräknad utifrån den uppmätta konduktiviteten) med flödesvolymen för samma tidsperiod. Saltmängderna jämfördes sedan med saltförbrukningen längs vägsträckan. På så sätt har andelen vägsalt som transporterats via avrinning från vägytan kunnat beräknas. Flödesvolymen jämfördes också med registrerade nederbördsmängder, utgående från en upptagande vägyta om 225 m 2, för att få ett mått på hur stor andel av nederbörden som fångats upp av mätsystemet. Mätning av vattenflöde och elektrisk konduktivitet För mätningarna användes en ISCO 425 area/hastighet-flödesmätare. Givaren placerades på botten av det inkommande ledningsröret till nedstigningsbrunnen, se Figur 5. Både inkommande och utgående rör till nedstigningsbrunnen har en diameter på 6 mm. Givaren mäter en genomsnittlig vattenhastighet genom dopplerteknik med ultraljud. En tryckgivare mäter vattendjupet för att bestämma flödesarean. Flödet beräknades därefter genom att multiplicera arean av vattenströmmen med dess genomsnittliga hastighet. Till flödesmätaren var anslutet en YSI 6R multiparametersond som mätte vattnets elektriska konduktivitet, temperatur och ph i nedstigningsbrunnen. YSI-sondens mätområde för konduktivitet var - 1 ms/m. Värdena loggades i ISCO 425 och hämtades via GSM-modem. Alla mätningar loggades varannan minut, med undantag för temperaturen som loggades var 15:e minut. Installation av utrustning, mätningar och månadsvis leverans av mätdata utfördes av MJK Automation AB, Säffle. Provtagning och analys av vägdagvattnet För att klargöra sambandet mellan elektrisk konduktivitet och kloridhalt togs stickprov av vägdagvattnet manuellt två gånger per månad, från slutet av januari till mitten av maj. Detta förhållande måste tas fram specifikt för vägdagvatten, eftersom det skiljer sig från förhållandena i grundvatten eller i nederbörd. Två prover togs vid varje tillfälle, ett i nedstigningsbrunnen där mätutrustningen var placerad, och ett i pumpbrunnen. Analyserna utfördes av ALcontrol AB i Linköping (ackrediterat laboratorium av SWEDAC enligt SS-EN ISO/IEC 1725). ISCO 425 Flödesmätare Givare för nivå och hastighet YSI-sond Figur 5. Principiell skiss över mätsystemet i nedstigningsbrunnen med en ISCO 425 flödesmätare med inbyggd logger kopplad till en givare för mätning av vattennivå och hastighet, samt en YSI multiparametersond för mätning av elektrisk konduktivitet, ph och temperatur. 9

10 Salt- och väderdata Information om saltförbrukningen längs vägsträckan och tidpunkter för saltinsatserna för vintersäsongen 25/6 har erhållits från Vägverket Produktion, Ljungby, i form av manuellt ifyllda saltrapporter. De manuella saltrapporterna anger total förbrukning för de vägsträckor som ingått i körningen. Den exakta saltförbrukningen längs den aktuella vägsträckan är således inte känd. Ett antagande om jämn saltspridning har därför gjorts och den totala saltförbrukningen för en viss körning har dividerats med längden på vägsträckan som körts, varvid ett mått på mängd salt per löpmeter väg har erhållits. Totalt spreds ca 14 ton salt (NaCl) per km väg längs E4:an för driftsområdet Ljungby under hela vintersäsongen, som sträckte sig från november 25 till il 26. Figur 6 visar vilka dagar som saltning utfördes och vilka mängder som spreds. Den mängd salt (uttryckt i mängd klorid) som har beräknats spridits på den aktuella vägsträckan har sedan jämförts med hur mycket salt (klorid) som uppmätts i vägdagvattnet. Mängden vägsalt i vägdagvattnet vid en viss tidpunkt styrs, förutom av saltgivan, av en lång rad olika faktorer. Trafiken, vägens egenskaper, väglaget och vädret är exempel på sådana faktorer. I denna studie har information om nederbörd och temperatur använts för att bedöma när snösmältningstillfällen ägde rum och för att jämföra de uppmätta flödesvolymerna med den mängd nederbörd som beräknats fallit på vägytan. Den bidragande vägytan har uppskattats till 225 m 2 (15 m x 13,5 m). Nederbörd och temperatur under vintersäsongen 25/6 framgår av Figur 7 och Figur 8. Temperaturen är uppmätt vid Vägverkets VViSstation 73, Laganrasten, som ligger ca 3 km söder om den aktuella vägsträckan. Nederbörden baseras på nederbördsobservationer inom MESAN-ruta M62, vilken omfattar Bergaåsen. MESAN-analyserna utförs av SMHI och anger nederbörden i medeltal över 22*22 km stora rutor. Mesoskaleanalyserna bygger på en sammanvägning av alla tillgängliga meteorologiska observationer inom den aktuella rutan. All väderdata har erhållits från Vägverket Saltförbrukning (kg/m) Figur 6. Saltförbrukning (NaCl) i kg per m väg under vintersäsongen 25/6 längs väg E4 förbi Bergaåsen, baserat på saltrapporter från Vägverket Produktion, Ljungby. 1

11 Temperatur ( C) Figur 7. Lufttemperatur ( C) under vintersäsongen 25/6 uppmätt vid Vägverkets VViS-station 73, Laganrasten. Data från Vägverket Nederbörd (mm) Figur 8. Nederbörd (mm) under vintersäsongen 25/6 baserat på nederbördsobservationer inom MESAN-ruta M62, vilken omfattar Bergaåsen. Data från Vägverket. Klorid förekommer även naturligt i nederbörden. Hur stora halterna är skiljer sig under året och varierar mellan olika delar av landet. Enligt miljöövervakningsdata från IVL Svenska Miljöinstitutet AB uppgår årsmedelvärdet av kloridhalten i nederbörden för en mätstation i närheten av Bergaåsen (Aneboda) i genomsnitt till 1,2 mg/l, räknat på de senaste 18 åren. Årsmedelvärdet av elektrisk konduktivitet i nederbörden uppgick till 2,4 ms/m för samma tid. 11

12 Resultat Samband mellan elektrisk konduktivitet och kloridhalt Sambandet mellan konduktivitet och kloridhalt var inte linjärt över hela intervallet av uppmätta värden. Vid låga kloridhalter kommer andra typer av joner i vägdagvattnet att påverka konduktiviteten i större utsträckning än vad som är fallet vid höga kloridhalter. Två linjära samband mellan konduktivitet och kloridhalt fastställdes därför, en för konduktivitet över 2 ms/m och en för lägre värden. De anpassade sambanden framgår av Figur 9. Uppmätt konduktivitet i fält stämde bra överens med uppmätta värden i lab. Analysdata redovisas i Bilaga y = 3.7x R 2 =.998 Kloridhalt (mg/l) Kloridhalt (mg/l) Elektrisk konduktivitet (ms/m) 2 y = 2.51x R 2 = Elektrisk konduktivitet (ms/m) Figur 9. Uppmätta värden på elektrisk konduktivitet och kloridhalt i vägdagvattnet och det linjära samband som anpassats, för konduktiviteter >2 ms/m (n=12) och för lägre konduktivitetsvärden (n=8). 12

13 Klorid från vägsalt i vägdagvattnet Tre olika flödesperioder har studerats: 15 januari 12 februari, 28 februari 28 s, samt 9 il 2 maj. Mätresultaten för varje period har jämförts med saltförbrukning och nederbördsmängder under samma period. Saltförbrukningen under dessa perioder uppgick till 46 % av den totala förbrukningen under hela vintersäsongen. De tre flödesperioderna har indelats så att lagringen av salt på vägen inte behöver beaktas, utan kan antas försumbar vid periodens början och slut. Den mängd salt som fördröjs på vägytan och tillfälligt lagras i den plogsnö som ligger kvar på vägen är svår att uppskatta. Detta salt kommer att bli tillgängligt för mätning först när temperaturen stiger och snön smälter, då saltet kan rinna av med smältvattnet ner i dagvattenbrunnarna. Ett antagande har därför gjorts, utgående från tillgänglig information (temperatur, nederbörd, salttillfällen, samt uppmätt flöde och konduktivitet) om vid vilka tidpunkter vägen kan antas vara fri från salt och snö. Vid indelningen av flödesperioder har hänsyn också tagits till att vissa tidsperioder saknar mätvärden och att mätvärdena för vissa andra perioder är av sämre kvalitet. Dessa perioder har således inte tagits med. Vid små nederbördsmängder antogs att saltet från ca halva vägsträckan fördröjdes i pumpbrunnen. När längre flödesperioder studeras, som i detta fall, antas detta inte påverka beräkningarna i så stor utsträckning. En bedömning har dock gjorts huruvida saltmängderna i systemet vid periodens start och slut bör räknas som betydande. För flödesperioden 28 februari 28 s antogs att en viss mängd salt från tidigare saltinsatser låg kvar i systemet. I saltförbrukningen för denna period inkluderades därför även hälften av det salt som spreds vid de två föregående salttillfällena, den 25 och 26 februari. Nederbörden var liten under dessa dagar och saltet från halva vägsträckan antogs därför ha uppehållits i pumpbrunnen. Instrumenten var dock strömlösa under denna tid varför inga mätningar kunde utföras. Tabell 1 visar en sammanställning av mätresultaten och beräkningarna för de olika flödesperioderna. De stora osäkerheterna i mätningarna i kombination med osäkerheten i angiven saltförbrukning gör att beräkningarna måste beaktas som mycket osäkra. En rimlig uppskattning är att osäkerheten i uträknad andel ligger omkring ±1-2 %, se vidare under Mätosäkerheter och felkällor nedan. Tabell 1. Uppmätt vattenvolym och kloridmängd, jämfört med beräknad nederbördsmängd på vägytan och saltförbrukning på den aktuella vägsträckan. Resultaten presenteras för tre olika flödesperioder. Flödesperiod Vattenvolym (m 3 ) Saltmängd (kg klorid) Nederbörd (m 3 ) Saltförbrukning (kg klorid) Uppmätt vattenvolym i förhållande till nederbörd (%) Uppmätt saltmängd i förhållande till saltförbrukning (%) 15 jan - 12 feb feb maj

14 Figur 1 - Figur 12 visar förhållandena vid de olika flödesperioderna, vad gäller väder och saltning, samt de resulterade vattenflödena och förändringen i elektrisk konduktivitet som uppmätts. Nedan följer en kort beskrivning och tolkning av de olika flödesperioderna. Flödesperiod 15 januari 12 februari Fram till i början av februari rådde minusgrader och den snö som föll på vägytan låg med största sannolikhet kvar utan att smälta (Figur 1). Det salt som samtidigt spreds på vägen lagrades troligtvis tillfälligt i den snö som plogats ihop och transporterades därför vid dessa tillfällen inte direkt ner i dagvattenbrunnarna. Några nämnvärda vattenflöden uppmättes inte förrän den 7 februari då temperaturen steg över noll. Plusgrader i kombination med stora nederbördsmängder gjorde att stora vattenflöden uppmättes. När snön smälte på vägytan kunde saltet rinna med smältvattnet ner i dagvattenbrunnarna, vilket resulterade i kraftigt förhöjda konduktivitetsvärden i samband med de uppmätta vattenflödena. Konduktiviteten steg med drygt en faktor 5. När flödena avstannat planade konduktivitetsvärdena ut på en högre nivå (11 ms/m) än vad som uppmätts i början av flödesperioden (48 ms/cm). Detta motsvarar en skillnad i kloridkoncentration om ca 23 mg/l. Det uppmätta vattenflödet utgjorde ca 3 % av den nederbörd som föll på vägytan under denna period. Denna låga andel kan förklaras med att huvuddelen av nederbörden kom som snö, vilket innebär förluster i form av snö som plogas bort från asfaltsytan och således inte kom med i mätningarna. Osäkerheten i mätningarna är också stora, främst p.g.a isbildning runt mätsensorn. Det salt (klorid) som uppmättes motsvarade ca 85 % av den kloridmängd som spridits på vägen (Tabell 1). Som framgår av skillnaden i konduktivitet mellan början och slutet av flödesperioden kan en upplagring av salt från periodens salttillfällen ha skett. Detta har dock inte beaktats vid beräkningarna då det har varit svårt att uppskatta hur stor denna upplagring var eftersom vi saknar uppgifter om hur mycket vatten som fanns lagrat i systemet vid de aktuella tillfällena. Flödesperiod 28 februari 28 s I början av s kom mycket nederbörd och huvuddelen av periodens saltning utfördes i samband med dessa nederbördstillfällen (Figur 11). Detta resulterade i att ökade vattenflöden och förhöjda konduktivitetsvärden uppmättes i mätbrunnen. I och med den låga temperaturen låg dock troligtvis mycket av snön kvar utan att smälta och rinna ner i dagvattenbrunnarna. När sedan temperaturen steg över noll omkring den 17 s kom snösmältningen igång på allvar, vilket resulterade i stora flöden och en kraftig sänkning av konduktiviteten. Under loppet av en timme sänktes konduktiviteten från över 3 ms/m till under 1 ms/m. Detta motsvarar en sänkning av kloridkoncentrationen från ca 19 mg/l till ca 35 mg/l. Konduktiviteten fortsatte att sjunka fram till den 27 s då mer nederbörd kom och temperaturen steg ytterligare. Detta orsakade höga vattenflöden med en topp på över 14 m 3 /h. Under detta flödestillfälle skedde också en tillfällig ökning av konduktiviteten, som dock sedan sjönk till ett värde av ca 4 ms/m, vilket motsvarar ca 1 mg klorid/l. Andel återfunnen klorid var jämförbar med föregående flödesperiod, ca 9 % av den totala förbrukningen (Tabell 1). Den uppmätta vattenvolymen utgjorde ca 6 % av nederbördsmängden, vilket var en större andel än för föregående period. Även under denna period stördes mätningarna av isbildning kring mätsensorn och förmodad dämning av vattnet i brunnen. De beräkningar som är gjorda är således behäftade med stora osäkerheter. 14

15 Flödesperiod 9 il 2 maj Perioden kännetecknas av flera nederbördstillfällen och temperaturer som i huvudsak låg över noll (Figur 12). Huvuddelen av nederbörden kom som regn, endast en viss del av nederbörden den 9 il föll som snö. I perioden ingår två salttillfällen, den 9 och 1 il. En näre granskning av förhållandena den 9 il visar att de uppmätta flödestillfällena korresponderade väl med de tidpunkter då nederbörd registrerats, se Figur 13. Strax efter första nederbördstillfället den 9 il höjdes konduktiviteten med nästan en faktor 6, vilket tyder på att salt från vägytan runnit ner i dagvattenbrunnarna. Konduktiviteten sjönk sedan när mer nederbörd föll senare samma dag. Det salt som spreds den 1 il kunde däremot inte detekteras i mätningarna förrän den 13 il, i samband med nästa nederbördstillfälle (Figur 12). De resterande nederbördstillfällena under perioden bidrog till vattenflöden som spädde ut koncentrationen i mätbrunnen och konduktiviteten sänktes. Konduktiviteten i vägdagvattnet i slutet av il/början av maj uppmättes till 4-5 ms/m, vilket ligger nära bakgrundsvärdet för området. Den uppmätta konduktiviteten motsvarade en kloridkoncentration på ca 8 mg/l. Inga stora mängder vägsalt bedömdes därför finnas kvar i anläggningen vid denna tidpunkt. För denna flödesperiod utgjorde den uppmätta vattenvolymen ca 8 % av nederbörden, medan andelen klorid som återfunnits endast uppgick till 25 % (Tabell 1). Flödesmätningarna har även under denna period störts av isbildning fram till den 13 il, vilket kan ha bidragit till förluster av salt i mätningarna. I övrigt räknades mätresultaten som goda. Saltförbrukningen och den uppmätta kloridmängden var båda låga under denna period, vilket i sig kan bidra till större osäkerheter i beräkningarna. Andelen återfunnen klorid ligger dock betydligt lägre än för de två tidigare flödesperioderna även efter att dessa osäkerheter beaktats. Kvoten mellan uppmätt vattenvolym och nederbördsmängden var samtidigt högre än de föregående flödesperioderna, vilket kan förklaras av att den mesta nederbörden kom som regn under denna period. ph i vägdagvattnet De uppmätta ph-värdena i vägdagvattnet låg mellan 7,5 och 8,5 under större delen av mätperioden. De högsta värdena, ph 9,1 och 8,7, uppmättes i samband med flödestillfällena den 7 februari respektive den 27 s. Lägsta ph-värdet, 6,4, uppmättes i slutet av maj. Bakgrundsvärdet av ph i nederbörd har under de senaste 18 åren legat på 4,5 (årsmedelvärde), enligt miljöövervakningsdata från IVL Svenska Miljöinstitutet AB för en mätstation i närheten av Bergaåsen (Aneboda). 15

16 Nederbörd Temperatur 1 Nederbörd (mm) Temperatur ( C) jan 19 jan 23 jan 27 jan 31 jan 4 feb 8 feb 12 feb.1 Saltförbrukning (kg/m) Elektrisk konduktivitet Vattenflöde Elektrisk konduktivitet (ms/m) Vattenflöde (m 3 /h) 15 jan 19 jan 23 jan 27 jan 31 jan 4 feb 8 feb 12 feb Figur 1. Nederbörd, lufttemperatur, saltförbrukning (NaCl), samt uppmätt elektrisk konduktivitet och vattenflöde för flödesperioden 15 januari 12 februari. 16

17 Nederbörd Temperatur 1 Nederbörd (mm) Temperatur ( C) feb Saltförbrukning (kg/m) Elektrisk konduktivitet Vattenflöde Elektrisk konduktivitet (ms/m) Vattenflöde (m 3 /h) 28 feb Figur 11. Nederbörd, lufttemperatur, saltförbrukning (NaCl), samt uppmätt elektrisk konduktivitet och vattenflöde för flödesperioden 28 februari 28 s. 17

18 Nederbörd Temperatur Nederbörd (mm) Temperatur ( C) Saltförbrukning (kg/m) Elektrisk konduktivitet Vattenflöde Elektrisk konduktivitet (ms/m) Vattenflöde (m 3 /h) Figur 12. Nederbörd, lufttemperatur, saltförbrukning (NaCl), samt uppmätt elektrisk konduktivitet och vattenflöde för flödesperioden 9 il 2 maj. 18

19 Saltförbrukning (kg/m) Nederbörd (mm) Saltförbrukning Nederbörd Temperatur Temperatur ( C) : 3: 6: 9: 12: 15: 18: 21: : 3 Elektrisk konduktivitet 3 25 Vattenflöde 25 Elektrisk konduktivitet (ms/m) : 3: 6: 9: 12: 15: 18: 21: : Vattenflöde (m 3 /h) Figur 13. Saltförbrukning, nederbörd och lufttemperatur den 9 il från kl :, samt uppmätt vattenflöde och elektrisk konduktivitet under samma tid. Mätosäkerheter och felkällor I allmänhet gav mätningen av elektrisk konduktivitet tillförlitliga resultat, medan flödesmätningen var behäftad med stora osäkerheter under större delen av mätperioden. Flödesmätningarna påverkar i hög utsträckning beräkningen av mängd klorid som uppmätts. Mätosäkerheten av vattenflödet har uppskattats till ±1-2 %. Saltförbrukningen längs den aktuella vägsträckan var heller inte känd utan fick beräknas utifrån manuella saltrapporter som angav total förbrukning för de vägsträckor som ingått i körningen. En bättre jämförelse med den faktiska saltförbrukningen skulle kunna göras om saltdata fanns tillgängligt digitalt och kopplat till GPS. Den beräknade andelen salt som transporterats genom avrinning från vägytan bör därför anses som mycket osäker. Generellt mättes ca 1 % lägre konduktivitetsvärden i fält än i lab (efter temperaturkorrektion), vilket faller inom mätosäkerheten på lab (±5-1 %). Fältmätningarna av specifik konduktivitet (elektrisk konduktivitet omräknat till 25 C) anses därför vara mycket tillförlitliga. Mätosäkerheten av klorid är enligt laboratoriet ±15-2%, vilket leder till 19

20 att osäkerheten i omräkningarna från konduktivitet till kloridhalt kommer att ligga i samma storleksordning, trots de goda passningarna av de linjära sambanden. Vid väldigt låga konduktivitetsvärden, <2 ms/m, kan osäkerheterna öka ytterligare. Utifrån detta har osäkerheten i uträknad andel uppmätt klorid- och vattenmängd uppskattats ligga mellan ±1-2 %. Utgående rör från mätbrunnen verkade ligga i våg nästan ända fram till nästa nedstigningsbrunn före dammen, vilket orsakat en viss dämning som troligen varierade under mätperioden p.g.a. sedimenttransport vid höga flöden. Problem med dämning och sedimenttransport gjorde att mätningarna av vattennivån stördes. Nivån fick därför justeras vid mätningarnas slut utifrån de nivåvärden som rådde vid borttagandet av instrumenten. Nivåjusteringen gjordes från 17 s och framåt. Någon hänsyn togs inte till eventuella variationer av dämningsnivån. Låga temperaturer har dessutom orsakat isbildning runt givaren vilket har stört hastighetsmätningen. Brunnslocket kunde tyvärr inte stängas helt p.g.a de kablar som gick mellan mätinstrumentet som var placerat uppe på ken och mätgivarna nere i brunnen. Detta bidrog troligtvis till de låga temperaturerna i brunnen. Närheten till dammen kan också ha bidragit till att kallare luft transporterades in till brunnen via ledningsröret. För dessa perioder med störda mätningar beräknades därför flödet istället genom en konvertering som bygger på mätresultat från ett par perioder i il med bra mätresultat. Konverteringen gjordes av MJK med hjälp av en tredjegradskurva där hastighet och nivå samt resulterande flöden använts. En konvertering med Mannings formel gjordes också för jämförelse, men dessa flödesvärden användes inte då denna typ av konvertering inte är särskilt noggrann. Batteriets kapacitet överskattades vilket ledde till strömlösa instrument och bortfall av mätdata under perioderna februari och maj. Någon information om pumparnas gångtid har inte funnits tillgänglig så det har därför inte varit möjligt att bestämma vilka flödestoppar som härrör från den naturliga vattenströmningen och den som kommer från att pumparna har startat. Diskussion och slutsatser Genom mätningar av det avrinnande vattnet från väg E4, längs den sträcka där räcke och kantstöd har satts upp för att skydda grundvattentäkten Bergaåsen, har andelen vägsalt (uttryckt som klorid) som spridits från vägen genom avrinning beräknats. Problem med driftsavbrott och andra störningar, såsom dämning från dammen, sedimenttransport vid höga flöden och isbildning runt mätgivaren, gjorde det nödvändigt att dela upp mätperioden i olika flödesperioder stället för att studera en enda sammanhängande period. Närheten till dammen kan således bidra till vissa mätproblem, vilket bör beaktas vid installation av mätutrustning. För två flödesperioder, som vardera omfattade ca 1 månad, återfanns ca 85 % (±1-2 %) av det salt (klorid) som spridits på vägen, med den mätteknik som använts. Denna andel salt transporterades således bort från vägytan med det avrinnande vattnet, som i detta fall även inkluderar den plogsnö som legat på vägytan. En viss del av det salt som transporterats via stänk kan även ha kvarhållits i denna plogsnö, och ingår således i de uppmätta mängderna. Trots de osäkerheter som råder så pekar de mätningar som gjorts på att huvuddelen av vägsaltet under dessa perioder omhändertogs av det vattenskydd som byggts. 2

21 För den sista flödesperioden som omfattande il månad uppmättes en kloridmängd som endast motsvarade 25 % av den totala förbrukningen på vägsträckan. Även om alla osäkerheter tas i beräknande ligger denna andel lägre än förväntat, och avsevärt lägre än de två tidigare flödesperioderna som studerats. En viss avrinning till sidoområdet kan inte uteslutas då erosionsspår av vatten har iakttagits i vägrenen vid besök i området i slutet av maj. Under vintern kördes vissa kantstenar loss av plogbilen, vilket gjorde det möjligt för vägdagvattnet att rinna ut i sidoområdet. En större andel salt kan också ha transporterats med luften som stänk och spray under denna period. Förutsättningarna för avrinning minskar med minskad mängd vatten på vägytan. Saltningstillfället den 1 il sammanföll inte med något nederbördstillfälle, vilket tyder på att vägbanan var relativt torr och en större andel salt hade således möjlighet att transporteras via luften. Det låg heller ingen plogsnö kvar på vägytan längs med räcket som kunde hindra det luftburna saltet att spridas längre ut till sidoområdet. De studier som gjorts är dock inte tillräckliga för att dra några slutsatser om detta. Vid låga saltapplikationer kan det också vara svårare att återfinna en stor mängd salt p.g.a. de mätfel som finns. I en europeisk studie framgår att återfunnen mängd klorid från vägsalt var 6 % eller större vid höga saltapplikationer, medan den var mindre än 35 % där saltapplikationen var låg (POLMIT, 22). Med återfunnen mängd klorid avsågs i detta fall både den mängd som transporterats via avrinning och deponerats via luften. Vattenvolymen som uppmättes jämfört med den nederbörd som fallit på vägytan varierade mellan de olika flödesperioderna, från 3 till 8 %. Större andel uppmättes när nederbörden främst bestod av regn. Förlusterna av vatten antas vara större i samband med snöfall då snö plogas bort från vägen till dess sidoområde. Kloridhalterna i vägdagvattnet varierade kraftigt under mätperioden. De högsta kloridhalterna förekom i s, strax innan snösmältningen, som då uppgick till 111 mg klorid/l (motsvarande en konduktivitet på 31 ms/m). Flödestillfällen i samband med kortare smältperioder under vintern kan också ge upphov till tillfälligt kraftigt förhöjda kloridhalter. En viss utjämning av de höga kloridhalterna förväntas ske i dammen innan vattnet leds vidare ut till slutrecipienten, ån Lagan, där ytterligare utspädning sker. I slutet av s, efter snösmältningen, hade konduktiviteten sjunkit till 45 ms/m, vilket motsvarar ca 11 mg klorid/l. Detta värde ligger nära den kloridhalt på 1 mg/l som enligt direktiv från Livsmedelsverket (SLV FS 21:3) och Socialstyrelsen (SOFS 23:17 (M)) föranleder en teknisk anmärkning i dricksvatten då det finns risk för korrosion av ledningsrören. I slutet av il, efter saltsäsongens slut, uppmättes den elektriska konduktiviteten i vägdagvattnet till 4 ms/m, vilket kan jämföras med bakgrundsvärdet som i detta område ligger på ca 2,4 ms/m. Smältvattnet från snösmältningen i s och de stora nederbördsmängder som kom i slutet av il kunde således effektivt skölja ur vägsaltet ur anläggningen och föra det vidare ut till dammen. Små vattenflöden kan inte mätas med den mätutrustning som använts. Förutsättningarna för mätningarna var således goda under vintern 25/6, då mängden nederbörd var relativt stor. Inverkan av plogsnön som låg kvar på vägytan och inte transporterats bort till sidoområdet kunde också ses i mätningarna, genom tydliga flödestoppar i samband med att temperaturen steg över noll. Den mellanliggande pumpstationen bidrog också till att vattenflödena ökade där mätutrustningen var placerad, jämfört med de naturliga flödena. Vid torra vintrar med liten nederbörd kan det dock vara svårt att få tillförlitliga mätningar med denna mätteknik. Det kan då krävas mätningar under mer än en vintersäsong för att kunna följa upp effekten av en skyddsåtgärd. 21

22 Referenser Blomqvist, G., 21: De-icing salt and the roadside environment: Air-borne exposure, damage to Norway spruce and system monitoring. Doktorsavhandling TRITA-AMI-PHD 141, Avd. för k- och vattenresurser, KTH, Stockholm. Bäckman, L. & Folkesson, L., 1995: Saltpåverkan på vegetation, grundvatten och k utmed E2 och Rv 48 i Skaraborgs län VTI meddelande Dahlin, T., Leroux, V., Gunnarsson, A., Brorsson, J., Svensson, L.-G., 24: Resistivitetsmätning för hydrogeologisk kartering inom isälvsavlagring vid Bergaåsen, Ljungby kommun. Konferensproeceedings NGM 24, Ystad 18-2 maj. Hallberg, M., 26: Suspended soilids and metals in highway runoff implications for treatment systems. Licentiatavhandling TRITA-LWR LIC 235, Inst för k- och vattenteknik, KTH. Knutsson, G., Maxe, L., Olofsson, B., Jacks, G. & Eriksson, A., 1998: The origin of increased chloride content in the groundwater at Upplands Väsby. I Nystén, T., & Suokko, T. (eds): Deicing and dustbinding risk to aquifers. Proceedings of an International symposium, Helsinki, Finland. Nordic Hydrological Programme. NHP report No. 43, pp POLMIT, 22: Pollution from roads and vehicles and dispersal to the local environment: Final report and handbook. POLMIT RO-97-SC.127, 24 th April 22. Rosén, B. & Lindk, P., 1998: Municipal well along highway damaged by de-icing a local case study at Brännebrona, Sweden. I Nystén, T., & Suokko, T. (eds): Deicing and dustbinding risk to aquifers. Proceedings of an International symposium, Helsinki, Finland. Nordic Hydrological Programme. NHP report No. 43, pp Semadeni-Davies, A., 24: Vinter vid Bäckaslöv våtk fallstudie från en dagvattendamm i Växjö kommun, Småland. VA-Forsk rapport Vägverket, 24: Vägdagvatten råd och rekommendationer för val av miljöåtgärder. Publikation 24:195, Vägverket. 22

23 Laboratorieanalys av prov från vägdagvattnet Bilaga 1 Laboratorieanalys Provtagningsdag Tidpunkt Provtagningsplats M = mätbrunn P = pumpbrunn Elektrisk konduktivitet, 25 C (ms/m) Kloridkoncentration (mg/l) Uppmätt i fält Elektrisk konduktivitet, 25 C (ms/m) :1 M :1 M :48 P :48 P :45 M :3 P : M :3 P :3 M : P :15 M :3 P :3 M :15 P :3 M : P :3 M :45 P :15 M :45 P