Laktester för riskbedömning av förorenade områden Preliminär metodik för utförande och tolkning av laktester (Hållbar Sanering) Kemakta Konsult AB Statens Geotekniska Institut, SGI DHI Water & Environment Bakgrund I riskbedömningar skall utlakningen av föroreningar uppskattas på kort och lång sikt Källtermsuppskattning Föroreningstransport Effekt på recipienten Källtermen baseras ofta på totalhaltsanalyser Vad är tillgängligt för utlakning? Laktester ett allt vanligare verktyg, dock saknas vägledning för utförande och tolkning av resultat Kan leda till stor variation i bedömning av spridning mellan olika objekt I värsta fall sker felprioritering av saneringsinsatser Gabriella Fanger, 2006-03-30 Syfte Förslag till användning av laktester vid riskbedömning av förorenad mark Val av lämpligt laktest Problem vid tolkning av resultaten från laktesterna? Rekommendation kring tolkning för uppskattning av indata till riktvärdes- och utsläppsmodeller, tex Kd Exempelberäkningar i olika utsläppsmodeller Förslag till metodik för aktörer på området Laktester för riskbedömning av förorenade områden (Kemakta) Underlagsrapporter (4 st) Lakmetoder för oorganiska ämnen (SGI) + Lakmetoder för organiska ämnen (DHI) Tester för bedömning av oral biotillgänglighet vid intag av jord (DHI) Sammanställning av underlagsdata och användning av modeller för tolkning av laktester (Kemakta) Underlag Sammanställning och beskrivning av olika typer av laktester Syfte och utförande Oorganiska och organiska ämnen Biotillgänglighetstester Fokus på standardiserade laktester (för avfall) Insamling och utvärdering av tidigare utförda laktester Urval av tester från ett 30-tal statligt finansierade projekt Laktester vid DHI och SGI Skak- och perkolationstester; standardiserade laktester Modellering Modellering för tolkning av styrande förlopp
Eluathalten som funktion av fastfashalten för arsenik skaktest (30-tal objekt) Eluathalten som funktion av fastfashalten för koppar - skaktest (30-tal objekt) Halt arsenik eluat (µg/l) 00 0 0 L/S 2- Antal prov = 8 st Halt koppar eluat (µg/l) 00 0 0 L/S 2- antal prov = 22 st 0. 0 0 00 Halt arsenik fastfas (mg/kg TS) 0 0 00 Halt koppar fastfas (mg/kg TS) Halt As eluat (µg/l) As - halt i eluat som funktion av halt i jord ( objekt) 3500 3000 2500 2000 500 500 0 Halt eluat LS 0-2 (µg/l) Halt eluat LS 2- (µg/l) y = 3.955x - 30.375 R 2 = 0.9987 y = 2.3854x +.523 R 2 = 0.9899 0 0 200 300 400 500 600 700 800 Halt As jord (mg/kg TS) Halt eluat i -stat test (L/S) Inverkan av Inverkan på ett enskilt prov -statisk test Syns samband i datamaterialet? 0 0. 0.0 0.00 0.000 2 4 6 8 2 4 As mg/l Ba mg/l Co mg/l Cu mg/l Pb mg/l Zn mg/l 2
Eluathalten av arsenik som funktion av Inget samband för många olika objekt - As Eluathalten av koppar som funktion av Viss tendens till högre utlakning vid låga - Cu 0 Arsenik eluat (µg/l) 0 0 L/S 2- Koppar eluat (µg/l) 0 L/S 2-0. 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 4 6 8 2 Kd som funktion av fastfashalten - arsenik Kd arsenik (l/kg) 000 00 0 0 Antal prov = 8 st 0 0 00 Halt arsenik fastfas (mg/kg TS) Riktvärdesmodellens Kd försiktigt valda! L/S 2- >KM, <generella Kd Slutsatser från utvärdering av laktester Samband mellan halt i eluat och halt i fastfas finns för flera undersökta metaller, men är ofta svaga Detta ger stor spridning i beräknade Kd-värden Kd-värden i generella riktvärdesmodellen är försiktigt valda. 80 95% av utvärdera de proven visar på lägre lakbarhet Vissa skillnader mellan föroreningsursprung - högre lakbarhet för arsenik och krom från impregneringsanläggningar Kd-värden utvärderade vid L/S=2 oftast lägre (högre utlakning) än för L/S=. God samstämmighet mellan skak- och perkolationstester för vissa metaller (Ni och Zn). För As och Cr ger perkolationstester högre utlakning. L/S=0. ger vanligen högst halt i eluat, men ej alltid. Många laktester visar på långsamt avtagande lakning (i vissa fall ökande). Viktig parameter för spridningsmodeller. 3
Problem vid tolkning av laktest Jämförelse av lakresultat med förklaringsmodeller (geokemiska) för utlakning stämmer inte alltid! Resultat av kolonntester Utlakning är ofta inte exponentiellt avtagande; ett idealiserat Kdkoncept är inte tillämpligt En kinetisk tolkning ger samstämmighet för vissa ämnen Högre halt vid L/S 0, resultat av uppmättnad under längre tid? Extrapolation ger i vissa fall att endast någon procent lakar ut rimligt? Möjliga orsaker till avvikelser Testerna utförs ej under tillräckligt lång tid för att jämvikt ska hinna ställa in sig? Kinetiskt styrd utlakning (dvs inverkan av kemisk reaktionshastighet) eller andra fys/kem processer (löslighetsbegränsningar, inverkan av stagnanta zoner i provet, övriga processer) Slutsatser kring användbarhet av standardiserade laktester Standardiserade laktester Tillåter jämförelser av olika platser och resultat från olika laboratorier Kvalitetskontroll Förenklingar av verkligheten. Vid tolkning viktigt att beakta: Tidsskalor kinetiska effekter i utlakningen ej beaktade halten i eluat kan underskattas Löslighetsbegränsningar; Kd-konceptet ej tillämpbart Förändringar i eller redoxpotential som kraftigt påverkar lakbarheten av många ämnen. Val av laktest Metodiken Vägledning för användning av laktester i riskbedömningar Skak- och/eller perkolationstester enligt standard (EN 3457-3, pr EN 4405) bedöma lakbarheten av föroreningar ta fram indata till platsspecifika modeller Styrande processer Bestämning av ANC jordens syraneutraliserande förmåga/buffertkapacitet (ANC) möjlig påverkan på utlakning på längre sikt på grund av förändringar i jordens buffringskapacitet -statiska tester Förändringar av -värdet i den naturliga miljön - långsiktig utlakning Tolkning av styrande processer Identifiera källterm Spridnings vägar? Recipient/ riskobjekt? Områdesbeskrivning, historiska data, totalhaltsbestämning Standardiserade skak- och kolonntester Beräkning av Kdvärden Konservativ uppskattning av källtermen Tillämpning i riktvärdesoch utsläppsmodeller Jämförelse med miljökvalitetskriterier Beskrivning av scenario Karakterisering av jord och provtagningsstrategi Förslag till val av laktester Tolkning och verifiering av resultat från laktester Tillämpning och bedömning av risker 4
Tolkning av resultat från laktester vid riskbedömning Utredning av samband mellan uppmätta halter och, totalhalt, DOC/TOC, L/S Modellansatser och geokemisk tolkning Effekt av långsiktiga förändringar (redox,, buffertkapacitet) Eventuell justering av eluathalt Bedömning av risk och åtgärdsbehov! Eluathalter i laktest Uppskattning av källterm Spridningsmodeller Totalhalt i jord/kd Grundvattenhalter in-situ Beräkning av Kd-värden Kd baserat på maximala eluathalter Kd = syralakbar halt [mg/kgts] / maximal halt i eluat från kolonneller skaktest [mg/l] Kd baserat på platsspecifika fältmätningar Kd = halt i jorden [mg/kgts] / halt i grundvattnet (porvattnet) [mg/l] Jämförelse med resultat från eventuella andra tester t ex lysimetertester Val av Kd Kd (laktester) > Kd (övriga) justering nedåt Beräknade Kd mycket höga Använd med försiktighet eller inte alls Mycket höga = väsentligt högre än generella Kd eller överstiger median av sammanställda resultat från svenska laktester Jämförelse utsläpp Fortsatta arbeten? Koncentration i utsläpp.6.4.2.0 0.8 Kappa = 0.0 0.6 Kappa = 0.09 Kappa = 0.2 0.4 Kappa = 0.5 KD-metod 0.2 Riktvärdesmodell 0.0 0 2000 3000 4000 5000 Tid (år) Inte helt styrkt att laktester ger ett konservativt estimat på utlakning Fler laktester med längre kontakttider för att säkerställa jämvikt Eventuell utveckling av nya/kompletterande tester Utveckling av tester för organiska ämnen Metodiken är i dagsläget inte en kokbok Ställer krav på kunskap vid tolkning Behov av mer detaljerad vägledning Ny ansökan mars 2006 Vidareutveckling av metodiken 5