VTI notat 13 2002 VTI notat 13-2002 Försök med minskad saltanvändning på väg 67, Heby- Tärnsjö, vintern 2000/2001 Effekter på salthalter i grundvatten Författare Lars Bäckman FoU-enhet Väg- och banteknik Projektnummer 60644 Projektnamn Minskad saltanvändning på Väg 67 Uppdragsgivare Vägverket Distribution Fri
Förord På uppdrag av Vägverket Region Mälardalen har VTI utfört mätningar av salthalterna i grundvattnet längs väg 67 mellan Heby och Tärnsjö. I föreliggande Notat redovisas mätningar utförda under tiden från oktober 2000 till och med december 2001. Installation av grundvattenrör och val av lämpliga brunnar för provtagning utfördes hösten 2000 av Kent Enkell och Anders Swensson, VTI. Vägverket Region Mälardalen har svarat för kontakter med berörda fastighetsägare samt insamling av grundvattenprov. Analyser har utförts av Alcontrol Laboratories. Linköping i februari 2002 Lars Bäckman VTI notat 13-2002
Innehållsförteckning Bakgrund 5 Syfte 5 Utförda provtagningar och mätningar säsongen 2000/2001 5 Resultat och kommentarer 6 Slutsatser 8 Referenser 8 VTI notat 13-2002
Bakgrund På uppdrag av Vägverket Region Mälardalen har VTI utfört mätningar av salthalterna i grundvattnet längs väg 67 mellan Heby och Tärnsjö. I föreliggande Notat redovisas mätningar utförda under tiden från oktober 2000 till och med december 2001. På den aktuella sträckan går vägen på eller utmed Enköpingsåsen, lokalt även kallad Dalkarlsåsen eller Masteråsen. Två kommunala vattentäkter finns inom sträckan, dels vid Runhällen, dels vid Heby. Dessutom finns ett antal större naturliga källflöden i närheten av vägen. Under framförallt den sista tioårsperioden har stigande salthalter noterats i både vattentäkterna och källorna. I t.ex. Ulebo källa har kloridhalten under de senaste 30 åren stigit från 5 till 40 mg/l. Enligt en studie av SGU (Sveriges Geologiska Undersökning) beror detta på Vägverkets användning av salt vid halkbekämpning på Väg 67 (1). Vägverket gör därför försök med att effektivisera och minska saltanvändningen på Väg 67 från och med vintersäsongen 2000/2001. I samband med detta följer man upp salthaltens variation i grundvattnet i närheten av vägen genom frekventa provtagningar. Vägverket, Region Mälardalen har därför uppdragit åt Statens vägoch transportforskningsinstitut (VTI) att upprätta provtagningspunkter och mäta salthalterna i grundvattnet längs vägen. Åsen har varit utsatt för kraftig svallning och omlagring vilket gör att det förekommer två olika typer av grundvattenmagasin, ett övre i de omlagrade svallsedimenten och ett undre i det primärt avlagrade åsmaterialet. En förutsättning för denna typ av geologisk bildning är att det finns ett tätare skikt, vanligtvis av lera, som skiljer magasinen åt. De övre magasinen är i regel små och lokala medan de undre kan vara av betydande storlek med stora volymer och flöden. Vattnet i de kommunala vattentäkterna liksom de större källflödena härrör från undre magasin. På grund av dessa magasins volym och vattenomsättning kommer det att ta mycket lång tid innan förändringar av saltningen på väg 67 kommer att ge mätbara effekter vad gäller salthalterna i grundvattnet. Däremot kan det vara möjligt att se sådana effekter i de övre magasinen och grundvattenprovtagningarna har därför inriktats mot den typen av magasin. Under vintersäsongen 2000/2001 har provtagningar gjorts i befintliga brunnar belägna nära vägen samt i för ändamålet utplacerade grundvattenrör nära vägen. Syfte Att studera hur den minskade saltanvändningen påverkar salthalterna i grundvattnet längs vägen. Utförda provtagningar och mätningar säsongen 2000/2001 För att möjliggöra provtagningar på grundvatten mycket nära vägen utplacerades hösten 2000 fem grundvattenrör. Provtagningspunkter etablerades dessutom i fem befintliga brunnar nära vägen (figur 1 och 2). Samtliga provtagningspunkter, både rör och brunnar, ligger mycket nära vägen (bild 1 till 4) och bedöms därmed vara starkt påverkade av saltspridningen på vägen. Alla rör och brunnar utom en (Rävstenen) bedöms vara nedförda i sekundära avlagringar med förhållandevis VTI notat 13-2002 5
små och avgränsade grundvattenmagasin. Inledningsvis togs prov varje vecka, därefter varannan vecka. Ett urval av de insamlade proven har analyserats med avseende på klorid. Ett mindre antal prov har analyserats med avseende på både natrium och klorid. I brunnarna vid Asplunda och Rävstenen har prov tagits endast under hösten 2000. I ett av grundvattenrören (Runlanda, rör 3) har mätningar av grundvattnets elektriska ledningsförmåga utförts med hjälp av konduktivitetsmätare och datalogger. Konduktivitetsmätning ger ett mått på den totala mängden joner i vattnet och är användbar för skattning av kloridhalter och jämförande studier. Vid Runlanda har mätning av konduktivitet gjorts var 6:e timme för att följa salthaltens variation mer eller mindre kontinuerligt och därmed göra det möjligt att fånga upp ev. korttidsvariationer i salthalterna. I tabell 1 redovisas samband som används vid skattning av kloridhalter med hjälp av elektrisk konduktivitet. Tabell 1 Samband mellan elektrisk konduktivitet och kloridhalt (2). Kloridhalt (mg/l) El. konduktivitet (ms/cm) <20 <0,3 >50 >0,5 >100 >0,7 >300 >1,0 För att jämföra salthalternas variationer i de mindre sekundära magasinen med variationerna i de större primära magasinen har även data från konduktivitetsmätningar i Ulebo källa, Tärnsjö utnyttjats (Mätningar utförda av Eva-Lotta Thunqvist, KTH, Stockholm). De saltmängder som spridits på väg 67 under vintersäsongen 2000/2001 har föjts upp och redovisats av Vägverket. Resultat och kommentarer Insamlade prov har i första hand analyserats med avseende på klorid. Ett mindre antal prov har också analyserats med avseende på både natrium och klorid (tabell 2). Natrium- och kloridhalterna i dessa prov korrelerar relativt bra vilket tolkas som att kloriden i grundvattnet med stor sannolikhet härrör från NaCl (vintervägsalt). Ytterligare analyser av natrium har inte utförts utan kloridanalyser har bedömts vara tillräckliga för att studera saltvariationerna och påverkan från vintervägsalt. Tabell 2 Jämförelse av natrium- och kloridhalter i grundvattenprov. Natrium- och kloridhalter i grundvattenprov (mg/l) Provtagningsdatum: 2001-03-22 Lokal Na + Cl Aspnäs (brunn) 54 48 Runlanda, rör 3 170 280 L Runhällen, gula huset (brunn) 38 40 L Runhällen, Röda huset (brunn) 15 21 6 VTI notat 13-2002
I tabell 3 redovisas kloridhalterna i de grundvattenprov som analyserats fram till och med december 2001 (ytterligare prov har insamlats). Halterna uppvisar relativt stora skillnader och variationer vilket sannolikt beror på att samtliga rör och alla brunnar utom Rävstenen är nedförda i sekundära isälvsavlagringar. Dessa avlagringar har oftast en begränsad och framförallt varierande mäktighet och utsträckning vilket gör att förändringar i flöden och uttag kan påverka förhållandena i magasinen. De höga halterna vid Runlanda (rör 2 och 3) bedöms således bero på att denna avlagring har en relativt liten volym som lätt påverkas av salttillförseln. På motsvarande sätt kan man anta att de mycket låga halterna vid L Runhällen (rör 5) beror på att denna avlagring är förhållandevis stor. Salthalterna i brunnarna kan också påverkas av variationer i vattenuttag. Intressant är att SGU s provtagningar (1) visar att även i det undre, primära magasinet finns de högsta salthalterna vid området runt rör 2 och 3 (Runlanda). I detta område ligger kloridhalterna i de undre delarna av det primära magasinet på ca 350 mg/l. Noterbart är också att i flera rör och brunnar sjunker halterna under vintern för att stiga på våren (figur 3 och 4). I flera fall kvarstår också de höga halterna påföljande höst. Möjligen kan detta förklaras med att under vintern förhindrar tjälen infiltration av dagvatten från vägen vilket leder till en ackumulering av salt i mark och snö. I samband med tjällossning och snösmältning frigörs detta salt och tillförs grundvattenmagasinen. Vintern 2000/2001 började marken tjäla den 19 december och någon gång mellan 20 mars och 1 april gick tjälen ur marken. Vid en jämförelse mellan hösten 2000 och hösten 2001 finner man att i ett rör (Smedjan, rör 1) och i två brunnar (L Runhällen) har salthalterna minskat relativt tydligt. I övriga rör och brunnar är halterna hösten 2000 jämförbara med halterna hösten 2001. I figur 5 redovisas resultat från konduktivitetsmätningarna vid Runlanda (rör 3). Observera att vid utvärdering måste hänsyn tas till att konduktiviteten är temperaturberoende. Noterbart är att under vintersäsongen finns flera perioder då konduktiviteten är konstant eller stiger trots att vattentemperaturen sjunker. Med stor sannolikhet betyder det att under dessa perioder ökar salthalten i grundvattnet. Exempel på sådana tidsperioder är senare häften av december, större delen av januari samt början av mars. Noterbart är också under större delen av april stiger konduktiviteten trots att temperaturen ligger i stort sett konstant. I figur 6 redovisas resultat från konduktivitetsmätningarna i Ulebo källa. Källan matas med vatten från det stora primära grundvattenmagasinet och har jämfört med de sekundära magasinen mycket låga salthalter. Under de senaste åren har kloridhalten i Ulebo källa varit ca 40 mg/l. Noterbart är också att under vintersäsongen har vattentemperaturen varit nästan konstant runt 6 C. Studerar man konduktivitetskurvan finner man att variationerna är mycket mindre jämfört med Runlanda. Detta beror naturligtvis på det stora magasinet och det större flödet. Intressant är att konduktiviteten stiger svagt under december för att under resten av säsongen ha en fallande trend. I figur 7 redovisas utspridd saltmängd på väg 67 och hur den fördelar sig över vintersäsongen 2000/2001. Saltet har spridits som saltlösning, befuktat salt och torrt salt. Noterbart är att saltförbrukningen är ganska ojämnt fördelad med perioder med hög saltförbrukning följt av perioder med låg förbrukning. Jämförs saltförbrukningen med konduktiviteten finner man att i början av säsongen (december januari) finns en viss överensstämmelse med relativt hög salt- VTI notat 13-2002 7
förbrukning och stigande konduktivitet i grundvattnet. Senare på säsongen blir det svårare att se någon samvariation vilket sannolikt beror på fördröjningar i salttransporten. Vägverket uppger att om hänsyn tas till klimatvariationen, var utspridd saltmängd 40 % mindre vintern 2000/2001 jämfört med en normal vinter. Slutsatser Med ledning av de provtagningar och mätningar som gjorts under säsongen 2000/2001 går det inte att dra några säkra slutsatser huruvida salthalterna i grundvattnet minskat eller ej. I några fall är salthalterna hösten 2001 lägre än hösten 2000 men i de flesta fall är halterna på samma nivåer. Att dra slutsatser från endast en säsong är också vanskligt eftersom klimatvariationer kan påverka. Dessutom är det sannolikt så att effekterna av en minskad saltförbrukning inte hinner framträda efter endast en säsong. Många års saltning gör att det finns stora mängder salt i mark och jord längs vägen vilket gör att det kan ta lång tid innan en minskad saltförbrukning ger lägre salthalter i grundvattnet. Kloridhalterna i grundvattnet liksom konduktivitetsmätningarna uppvisar en del svårförklarliga variationer under vintersäsongen. För att få en bättre förståelse för dessa variationer och hur saltet transporteras till grundvattnet är det synnerligen viktigt att de påbörjade mätningarna kan fortsätta ytterligare några säsonger. Referenser 1. Müllern, C-F: Starkt ökande salthalter i Dalkarlsåsen. Grundvatten 2/99. Sveriges Geologiska Undersökning. 1999. 2. Grundvatten. Bedömningsgrunder för miljökvalitet. Rapport 4915. Naturvårdsverket. 1999. 8 VTI notat 13-2002
Figur 1 Karta över den södra delen av undersökningsområdet. Godkänd från sekretessynpunkt för spridning. Lantmäteriverket 2002-02-21. VTI notat 13-2002 9
Figur 2 Karta över den norra delen av undersökningsområdet. Godkänd från sekretessynpunkt för spridning. Lantmäteriverket 2002-02-21. 10 VTI notat 13-2002
Bild 1 Grundvattenrör 1 (Smedjan). Vitt rör i bankfot till höger om vägen (framför lada). Avståndet mellan rör och beläggningskant är 10,2 m. Bild 2 Brunn (Aspnäs) framför entretrapp, väg 67 i bakgrunden. Avståndet mellan brunn och beläggningskant är ca 19 m. VTI notat 13-2002 11
Bild 3 Grundvattenrör 2 och 3 (Runlanda). Avstånd mellan rör och beläggningskant är 9,8 respektive 19,6 m. Konduktivitetsmätaren är monterad på det bortre röret (rör 3). Bild 4 Grundvattenrör 4 (L Runhällen). Röret är placerat till höger om vägen till vänster om kraftledningsstolpe. Avståndet till beläggningskant är endast 6,9 m. 12 VTI notat 13-2002
VTI notat 13-2002 13 Uppföljning av vägsaltning, väg 67, Heby - Tärnsjö Kloridhalter i grundvattenprov (mg/l) Datum Smedjan Aspnäs Runlanda Runlanda L Runhällen L Runhällen L Runhällen L Runhällen Asplunda Rävstenen (rör 1) (brunn) (rör 2) (rör 3) (rör 4) Gula huset Röda huset (rör 5) (brunn) (brunn) (brunn) (brunn) 2000-10-11 230 88 550 770 200 170 20 80 51 24 2000-11-14 130 74 730 530 180 65 20 4-18 2000-11-24 130 63 450 380 110 10 35 3 50 16 2000-12-06 140 81 710 510 120 35 52 3 50 14 2000-12-22 75 270 720 480 55 100 21 <1 2001-01-04 81 170 740 390 8 99 12 21 2001-01-11 86 110 540 340 26 98 9 <1 2001-01-19 30 87 650 480 18 56 8 6 2001-01-25 26 77 660 450 16 47 8 6 2001-02-21 27 45 700 340 53 22 10 21 2001-03-22 35 48 410 280 190 40 21 44 2001-04-20 48 64 490 170 28 150 20 21 2001-06-14 10 140 310 360 140 75 19 36 2001-07-31 36 66 380 530 230 35 11 34 2001-09-21 52 66 650 650 160 20 7,5 48 2001-11-06 140 47 550 510 120 62 17 31 2001-12-20 65 67 470 500 140 56 32 30 Tabell 3. Kloridhalter i grundvattenprov säsongen 2000/2001. Konduktivitetsmätaren är monterad i rör 3 (Runlanda).
900 800 700 600 Smedjan (rör 1) Runlanda (rör 2) Runlanda (rör 3) L Runhällen (rör 4) L Runhällen (rör 5) Klorid (mg/l) 500 400 300 200 100 0 2000-09-30 2000-11-19 2001-01-08 2001-02-27 2001-04-18 2001-06-07 2001-07-27 2001-09-15 2001-11-04 2001-12-24 Figur 3 Kloridhalternas variation i grundvattenrören under tiden september 2000 december 2001. 300 250 200 Aspnäs (brunn) L Runhällen Gula huset (brunn) L Runhällen Röda huset (brunn) Klorid (mg/l) 150 100 50 0 2000-09-30 2000-11-19 2001-01-08 2001-02-27 2001-04-18 2001-06-07 2001-07-27 2001-09-15 2001-11-04 2001-12-24 Figur 4 Kloridhalternas variation i brunnarna under tiden september 2000-december 2001. 14 VTI notat 13-2002
Figur 5 Konduktivitetsmätning i grundvattenrör 3 (Runlanda) säsongen 2000/2001. 7 6 5 Temp ( C) 4 3 0 22-maj 13-dec 16-maj 19-dec 11-maj 24-dec 30-dec 04-jan 10-jan 15-jan 21-jan 26-jan 01-feb 06-feb 12-feb 17-feb 23-feb 28-feb 06-mar 11-mar 17-mar 22-mar 28-mar 02-apr 08-apr 13-apr 19-apr 24-apr 30-apr 05-maj 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 2 1 0 Kond (ms/cm) Kond (ms/cm) Temp ( C) VTI notat 13-2002 15
9 Figur 6 Konduktivitetsmätning i Ulebo källa, Tärnsjö, säsongen 2000/2001 (data från E-L Thunquist, KTH). 8 7 6 Temp ( C) 5 4 29-maj 01-okt 09-okt 17-okt 25-okt 02-nov 10-nov 18-nov 26-nov 04-dec 12-dec 20-dec 05-jan 13-jan 21-jan 29-jan 06-feb 28-dec 14-feb 22-feb 02-mar 10-mar 18-mar 26-mar 03-apr 11-apr 19-apr 27-apr 05-maj 13-maj 21-maj 0,16 0,158 0,156 0,154 0,152 0,15 0,148 0,146 0,144 0,142 3 2 1 0 Kond (ms/cm) Kond (ms/cm) Temp ( C) 16 VTI notat 13-2002
Figur 7 Utspridd saltmängd per km väg och dygn (saltlösning, befuktat och torrt salt) på väg 67 mellan Heby och Gysinge 0 23-mar 16-mar 09-mar 02-mar 23-feb 16-feb 09-feb 02-feb 26-jan 19-jan 12-jan 05-jan 29-dec 22-dec 15-dec 08-dec 01-dec 300 250 200 150 100 50 Utspridd saltmängd (kg/km) VTI notat 13-2002 17