Kartläggning av föroreningsutsläpp med dagvatten till recipienter i tad Thomas Larm, Anna Holmgren, Jonas Gustafsson och Mathias Linder 1 (26)
Innehållsförteckning 1. Inledning... 3 1.1 yfte... 3 1.2 Förutsättningar... 3 2. Delavrinningsområden... 4 3. Modellberäkningar... 5 3.1 Årliga dagvattenflöden... 5 3.2 Föroreningsbelastning... 5 4. Dagvattenmätningar... 9 4.1 Provtagningsmetod... 9 4.2 Uppmätt data vid Kyrkviken och tockby... 11 5. Recipientstatus... 14 tockbysjön... 14 Fosfor och kväve... 14 ediment... 14 6. Detaljförslag på reningsanläggning för tockby industriområde... 15 7. Principiella åtgärdsförslag för tad... 21 Våta dammar... 21 Översilningsytor och svackdiken... 22 Avsättningsmagasin... 22 Filteranläggningar; filterförsedda inlopp... 23 8. Diskussion och slutsatser... 25 Referenser... 26 Bilagor 1 Cirkeldiagram och tabeller över markanvändningen. 2 Kartor över avrinningsområden. 3 Föroreningskartor avseende koppar- och fosforbelastning. 4 Tabeller över avrinningskoefficienter, flöden, mängder och halter per delavrinningsområde. 5 Tabeller över schablonhalter per markanvändning. 6 ammanställning av uppmätt data från Kyrkviken och tockby. 7 Analysrapporter av uppmätt data från Kyrkviken och tockby. 8 kisser över föreslagen dagvattenanläggning vid tockbysjön. 2 (26)
1. Inledning Denna rapport redovisar föroreningssituationen i dagvattnet (det ytavrinnande regn- och smältvattnet) och basflödet (torrvädersavrinningen) i tad. Rapporten presenterar indelningen i avrinningsområden samt föroreningsberäkningen utifrån schablonvärden och provtagning i kommunens dagvattensystem. En skiss på en föreslagen reningsanläggning i tockby redovisas. Principiella åtgärdsidéer för övriga områden redovisas också kortfattat. 1.1 yfte yftet är att från schablonvärden och uppmätta data beräkna tillförlitliga föroreningshalter och föroreningsbelastningar i kommunens dagvattenutsläpp till dess recipienter. Ett annat syfte är att redovisa principiella åtgärdsidéer och ett åtgärdsförslag för tockby industriområde. Resultaten utgör en första del i upprättandet av en åtgärdsplan för kommunen. 1.2 Förutsättningar Belastning av dagvatten, basflöde och direkt atmosfärisk torr- och våtdeposition på sjöarna och s omgivande vattenrecipienter (Lilla och stora Värtan och fjärdar till Östersjön) avses. Med basflöde avses det flöde som förekommer under torrperioderna mellan nederbördstillfällen. Det rör sig i princip om grundvatten som når recipienterna genom inläckage i ledningar och genom transport i öppna diken. Vi exkluderar belastning av avlopp, bräddat avloppsvatten och lakvatten i beräkningarna. Man skulle dock kunna säga att visst inläckage till dagvattensystemet av dessa vatten inkluderas eftersom vi justerat schablonvärdena mot uppmätt data. 3 (26)
2. Delavrinningsområden Gränserna för delavrinningsområdena har tagits fram utifrån analogt och digitalt kartmaterial som erhållits från kommunen. Hänsyn har tagits till både dagvattenledningsnätets utbredning och topografin. Uppdelningen av områdena har i princip gjorts så att delområdet antingen representerar en större dagvattenlednings upptagningsområde eller en topografiskt avgränsad yta (i områden utan ledningar). Ytorna har lagts in digitalt i ett GI-program varefter en detaljstudie har gjorts över markanvändningen som även den digitaliserats. Numreringen härrör från en äldre avrinningsområdeskarta, varför en del nummer har delats upp i a,b,c osv. Resultatet för som helhet presenteras i Tabell 1. Delavrinningsområdena redovisas i Bilaga 1 och 2. Tabell 1. Markanvändning på. Väg 1 =5 000, väg 2=10 000, väg 3=20 000 fordon/dygn. (1 ha=10 000 m 2 = 0.01 km 2 ) Markanvändning ha Villor 912 Radhus 162 Flerfamiljshus 270 Koloni 8 Centrum 13 Industri 50 jö 31 Golfbanor 58 Ekologiskt impediment 33 Väg 1 7 Väg 2 10 Väg 3 3 kog 1009 Jordbruk 183 Ängsmark 127 Våtmark 27 Deponi 12 Övrig mark 106 Totalt 3023 Den totala ytan är alltså 30 km 2. Den redovisade ytan i tabellen kan skilja något beroende på vilket kartunderlag som används. Det bör påpekas att kategorierna i tabellen ovan inte beskriver den exakta markanvändningen på, utan att det är fråga om en generalisering som ligger till grund för den schablonbaserade föroreningsberäkningen som redovisas nedan. Det finns alltså inte tillförlitliga schablonvärden för andra markanvändningar. om exempel kan nämnas att skolor i detta sammanhang räknas som flerfamiljshus. Uppdelningen är såpass noggrann att beräkningen har alla förutsättningar för att bli så tillförlitlig som möjligt; se följande avsnitt. 4 (26)
3. Modellberäkningar Uppskattningen av ytan per markanvändning och delavrinningsområde utgör alltså grunden för föroreningsberäkningarna och dimensioneringen av åtgärder. 3.1 Årliga dagvattenflöden I Bilaga 4 redovisas beräknade årliga avrinningsvolymer (dagvattenflöden) samt avrinningskoefficienter från respektive område. Avrinningen beräknas utifrån en årlig nederbörd av 636 mm/år, områdesarea och avrinningskoefficienter som är specifika per markanvändning, enligt Larm (2000), se Referenser. Nederbördsintensiteten 636 mm/år har beräknats utgöra verklig nederbörd, efter mätförluster; enligt MHIs beräkningsmetodik och gällande för tockholm. Följande ekvation har använts för beräkningarna: N Q= 10 p ( ϕ A) (1) i = 1 i i Q dagvattenflöde (m 3 /år) p verklig nederbördsintensitet (mm/år ) ϕ i årlig volymavrinningskoefficient per markanvändning A i area (ha) per markanvändning i markanvändning i=1,2, N Avrinningskoefficienterna bedöms vara relativt säkra för de urbana markanvändningarna, men relativt osäkra för de rurala områdena. Men, som grund för beräkningarna av föroreningsbelastning så får det senare relativt liten betydelse eftersom schablonhalterna och flödena generellt är lägre för de rurala ytorna. 3.2 Föroreningsbelastning Dagvattnets föroreningsbelastning uttrycks i kg/år och har beräknats utifrån årlig avrinning och schablonhalter från olika markanvändning: L j = N i = 1 QC i 1000 ij (2) L j C ij j massflöde per förorening (kg/år) schablonhalt per markanvändning och förorening (mg/l) förorening 5 (26)
Tack vare att de schablonhalter som används kontinuerligt uppdateras m.h.t. tidstrender och att de är specifika för ett relativt stort antal markanvändningar och vägar med olika trafikintensiteter, så bedöms de beräknade värdena över föroreningsbelastningen för vara så tillförlitliga som möjligt utan omfattande mätinsatser. Metodiken är vetenskapligt granskad (Larm, 2000). Efter genomförd justering av schablonhalterna mot uppmätt data (se Kapitel 4 och Bilaga 7) bedöms värdena bli ännu bättre och mer specifika för förhållandena som råder i kommunen. Följande föroreningar har studerats: fosfor (P), kväve (N), bly (Pb), koppar (Cu), zink (Zn), kadmium (Cd), krom (Cr), nickel (Ni), kvicksilver (Hg), suspenderad substans (; mått på partiklar), opolära alifatiska kolväten (olja), polycykliska aromatiska kolväten (PAH; mätt som summan av 16 PAHer) och bens(a)pyrén (BaP). Polycykliska aromatiska kolväten är ämnen uppbyggda av ett flertal bensenringar och som ofta är cancerogena. Bens(a)- pyrén är ett mycket cancerogent ämne som ingår i ämnesgruppen PAH. Totala fraktioner av P, N och metallerna Pb, Cu, Zn, Cd, Cr, Ni och Hg avses, dvs vi studerar inte de lösta fraktionerna separat i beräkningarna. törst osäkerhet råder för Hg, PAH och BaP, vilket beror på ett mindre dataunderlag för dessa ämnen. Vi har dock mätt upp den lösta metallfraktionen eftersom den delen är av intresse med hänsyn till recipienteffekter. Tabell 2 visar belastningen från dagvatten och basflöde från några utvalda områden av s 56 avrinningsområden. Värdena är justerade mot uppmätt data. Områdena är de som ger den största belastningen antingen p.g.a. sina storlekar eller markanvändning och i flera fall leds dessutom vattnet ut i känsliga recipienter som Kyrkviken och tockbysjön. om referens har även område 20 införts i Tabell 3 för att visa på skillnaden i ett område dominerat av skog (90%), jordbruksmark (7%) och ängsmark (3%). Område 20 är av ungefär samma storlek som område 32 och skillnaden mellan urban och rural mark framgår med all önskvärd tydlighet. De föroreningshalter som redovisas i Tabell 3 gäller samma avrinningsområden som i Tabell 2, återigen med område 20 som referens. killnaden är även i detta avseende stor mellan stad och land för samtliga ämnen, undantaget kväve. Hänsyn har tagits till dagvattnets föroreningstrender genom användning av uppdaterade schablonhalter ur databas i dagvattenmodellen tormtac (version 2002-03) samt till uppmätt data. I Tabell 3 jämförs även med preliminärt framtagna gränsvärden för utsläpp utan rening. 6 (26)
Tabell 2. Ett urval avrinningsområdens bidrag till totalbelastningen (kg/år) från tad, efter justering av modellen mot mätdata i tockby och Kyrkviken. Ämne 8 14 26a 26b 26c 26d 29a 32 41 20 1 Totalt 2 P 48.5 20.3 52.0 28.6 48.5 9.7 113.8 21.7 51.1 8.8 770 N 550 259 388 265 455 72 991 170 439 186 8220 Pb 1.3 0.6 3.0 0.4 1.4 0.4 3.5 1.1 1.6 0.1 21.5 Cu 4.8 2.5 5.1 2.2 5.1 1.0 10.9 2.5 5.0 0.5 71.8 Zn 15.9 7.5 21.8 8.7 16.5 4.1 39.0 14.6 19.6 2.0 268 Cd 0.07 0.03 0.09 0.04 0.07 0.01 0.16 0.03 0.07 0.01 1.1 Cr 0.7 0.3 1.1 0.4 0.7 0.2 2.0 0.9 1.0 0.1 12.7 Ni 0.8 0.2 1.0 0.3 0.6 0.2 1.5 0.4 0.7 0.1 10.4 Hg 0.11 0.04 0.16 0.02 0.10 0.004 0.17 0.01 0.06 0.002 1.3 16307 4678 21585 6499 14066 4415 39785 9301 17885 3898 257997 olja 41.0 16.4 84.4 18.8 41.8 14.7 115.0 56.5 60.1 4.2 763 PAH 0.21 0.05 0.22 0.10 0.21 0.07 0.61 0.06 0.25 0.01 3 BaP 0.014 0.006 0.017 0.010 0.017 0.004 0.039 0.006 0.017 0.002 0.23 1 Medtagen som referens för ett område dominerat av skogsmark. 2 Totalt för hela. Tabell 3. ammanfattning av beräknade föroreningshalter (mg/l eller µg/) i dagvattnet (inkluderande basflödet) vid dess utsläpp för ett utvalt antal områden, efter justering av modellen mot mätdata i tockby och Kyrkviken. Värdena i fet kursiv stil visar var beräknade halter överskrider de lägre gränsvärdena och de i fet normal stil visar var även de högre gränsvärdena överskrids. Gräns- Gräns- Ämne enhet 8 14 26a 26b 26c 26d 29a 32 41 20 Värde, Värde, lågt 1 högt 1 P mg/l 0.10 0.11 0.20 0.13 0.14 0.19 0.15 0.16 0.15 0.05 0.175 0.250 N mg/l 1.14 1.39 1.50 1.25 1.30 1.43 1.33 1.24 1.28 0.92 1.7 2.5 Pb µg/l 2.6 3.2 11.4 2.0 3.9 8.0 4.6 8.1 4.7 0.7 20 40 Cu µg/l 9.9 13.5 19.8 10.2 14.5 20.3 14.6 18.4 14.5 4.5 40 75 Zn µg/l 33 40 84 41 47 82 52 106 57 10 175 300 Cd µg/l 0.15 0.18 0.37 0.20 0.21 0.26 0.22 0.21 0.22 0.05 1 2 Cr µg/l 1.41 1.47 4.21 1.94 2.15 4.82 2.68 6.37 3.00 0.16 15 75 Ni µg/l 1.60 1.25 3.74 1.41 1.59 3.16 2.01 3.18 2.08 0.83 45 225 Hg µg/l 0.24 0.19 0.60 0.08 0.28 0.09 0.22 0.07 0.18 0.02 0.04 0.20 mg/l 33 25 83 30 40 88 53 67 52. 22. 80 225 olja mg/l 0.09 0.09 0.33 0.09 0.12 0.29 0.15 0.41 0.18 0.03 1 2 PAH µg/l 0.44 0.27 0.85 0.47 0.61 1.38 0.82 0.43 0.73 0.01 1 2 BaP µg/l 0.03 0.03 0.07 0.04 0.05 0.07 0.05 0.05 0.05 0 - - 1 Gränsvärdena är hämtade från Larm, 2000. Vad gäller jämförelsen mot de preliminära gränshalterna i Tabell 3 så överskrids de hårdare/lägre gränsvärdena generellt av kvicksilver (Hg) och för vissa områden suspenderad substans () och fosfor (P), samt för område 26d även för PAH. De högre gränsvärdena överskrids endast av kvicksilver i vissa områden. chablonhalterna för kvicksilver är dock mycket osäkra beroende på få referensvärden. Fosfor är det ämne som bedöms som mest 7 (26)
aktuellt att reducera om man ser till halterna. Av ännu större betydelse än haltöverskridelserna är dock storleken av belastningen (kg/år). Det är generellt viktigare att beakta den totala belastningen av ämnena till recipienterna och studera var dessa utsläpp är störst, än att fokusera för mycket på halterna. Det långsiktiga målet måste vara att underskrida den belastning som bedöms vara acceptabel för recipienten. De områden som är allra viktigast att reducera dagvattenbelastningen från är de som har störst belastning (se Tabell 2 samt Bilaga 3 och 4) och där samtidigt recipienten är känsligast. De mindre insjöarna på är sannolikt mer känsliga än s omgivande vatten (Lilla Värtan, olika fjärdar m.fl.), men det betyder inte att en reduktion av belastningen till detta omgivande vatten inte är aktuell. er man på specifika vikar så kan dessa också vara känsliga. 8 (26)
4. Dagvattenmätningar Dagvattenmätningarna utfördes under perioden oktober 2001 till februari 2002. 4.1 Provtagningsmetod Flödesproportionell provtagning har utförts, vilket ger mer tillförlitliga data jämfört med andra metoder såsom stickprovtagning, tidsstyrd provtagning och nederbördsproportionell provtagning. Mätning har skett i två punkter. Den ena provtagningsutrustningen installerades i en nedstigningsbrunn i närheten av tockbyområdet (avrinningsområde nr 32). Placeringen medför att den allra största delen av området passerar provtagaren. Ca 20 meter nedströms denna brunn togs stickprov på basflödet, se Figur 1. Figur 1 Provtagning tockby. På bilden visas en manuell stickprovtagning på basflödet. Den flödesproportionella provtagningsutrustningen var installerad i en nedstigningsbrunn 20 meter uppströms. 9 (26)
Den andra utrustningen installerades i en nedstigningsbrunn (Figur 2) i närheten av Kyrkviken och passeras av den största delen av avrinningen som genereras från område 26c. Område 26c är enligt schablonberäkningarna ett av de områden som bidrar med störst mängd föroreningar till inre Kyrkviken. Figur 2 Provtagning, Kyrkviken. Nedladdning av data till en bärbar data från den automatiska provtagaren. Analysen skedde på 4 månadssamlingsprov, blandade volymproportionellt från 2-3 delprov per månad. För att kunna uppskatta den totala föroreningsbelastningen utfördes även stickprovtagning på basflödet. tickprovtagning är endast motiverad och har endast utförts på basflödet eftersom dess vattenflöde och halt är mer konstanta än för dagvatten. Vattenvårdslaboratoriet VVL inom företaget VBB VIAK utförde analyserna. Analys utfördes av totala halter av näringsämnen, metaller, (partiklar), olja och på PAHer (samma ämnen som modellberäknats), se Tabell 4. Även lösta metaller analyserades. 10 (26)
Tabell 4. Analysprogram Parameter Metod detektionsnivå ph Elektrod +/-0.07 Konduktivitet Cell +/- 2 % Opolära alifatiska kolväten (mineralolja) IR 0.10 mg/l Totalfosfor Fotometri 2 µg/l Totalkväve Fotometri 50 µg/l Cd AA-GTA 0.1 µg/l Pb AA-GTA 1 µg/l Cu AA-GTA 1 µg/l Cr AA-GTA 1 µg/l Zn AA-GTA 10 µg/l Ni AA-GTA 2 µg/l -EN 872/1 4 mg/l COD-Mn 028118 PAH, 16 st GC/FID AA-GTA innebär atomabsorption med grafitugn och är en analysmetod med lägre detektionsnivå (större noggrannhet) än ICP. 4.2 Uppmätt data vid Kyrkviken och tockby Medeldagvattenflödet i tockby under mätperioden uppmättes till 2.0 l/s, maxflödet var 65 l/s. Maxflödet är relativt högt och basflödet lågt, ca 0.7-1.5 l/s. Motsvarande värden för Kyrkviken var 2.0 l/s (dagvattenmedel), 12 l/s (maxflödet) och ca 1.5-2 l/s (basflödet). I Kyrkvikens betydligt större avrinningsområde var alltså basflödet större men avrinningsförloppet för dagvatten jämnare med ett betydligt mindre maxflöde. Tabell 5 visar uppmätta halter vid Kyrkviken och tockby. Först visar tabellen uppmätta flödesproportionella halter för respektive månad (oktober-februari) och därefter visar okt-feb en beräknad halt för hela perioden. Jan-dec visar uppskattade årliga halter utifrån förhållanden från andra fallstudier som har pågått i ett år (faktorer mm redovisas i Bilaga 6). ber. före visar årliga beräknade halter före justering av modellparametrar mot mätdata, ber. just dagvatten visar beräknade dagvattenhalter efter justering och ber. just totalt inkluderar även basflöde. En jämförelse mellan platserna indikerar att dagvattenhalterna i tockby är högre än de i Kyrkviken, undantaget för kväve (N). Uppmätta dagvattenhalter är generellt lägre än beräknade, undantaget fosfor (P) i Kyrkviken och krom (Cr) i tockby. Halterna i dagvattnet är generellt högre än i basflödet (halterna i basflödet redovisas i Bilaga 6), men halterna i basflödet är ändå tillräckligt stora för att ge ett relativt stort föroreningsbidrag på årsbasis (i och med det 11 (26)
konstanta flödet under större delen av året), särskilt i Kyrkviken är basflödets bidrag relativt stort och basflödets halter inte så mycket lägre än dagvattnets halter. I mätningarna gick det dock inte att komma från att viss del av basflödet inkluderas i dagvattenflödet, särskilt i Kyrkviken, vilket är en del av förklaringen till att föroreningshalterna i dagvattnet är så låga som de är jämfört med de ursprungligen beräknade halterna. Hursomhelst så har vi i denna rapport betonat redovisningen av belastningen av summan av dagvattnet och basflödet och denna totala ytvattenbelastning är mer tillförlitligt beräknad och uppmätt. Tabell 5 Uppmätta och beräknade halter, Kyrkviken och tockby Cd Cr Cu Ni Pb Zn P N Olja ug/l ug/l ug/l ug/l ug/l ug/l mg/l mg/l mg/l Kyrkviken okt <0,1 1.7 19 2 2.8 62 0.24 0.76 0.17 nov <0,1 1.1 8.9 1 <1,0 31 0.05 1.2 <0,10 dec - - - - - - 0.04 1.1 <0,10 jan <0,1 3.3 11 2 1.5 41 0.17 1.9 <0,10 feb <0,1 <1,0 9.1 1 <1,0 37 0.06 1.5 0.25 okt-feb - 2.2 11.1 1.67 1.31 41 0.13 1.50 0.09 jan-dec - 2.2 14.2 1.39 1.35 50 0.18 1.49 0.08 ber. före 0.34 6.7 83.4 6.70 14.2 125 0.12 1.52 0.23 ber. just 0.29 2.2 19.0 1.48 5.3 55 0.17 1.41 0.14 dagvatten ber. just 0.22 2.1 14.7 1.55 3.8 46 0.14 1.31 0.11 totalflöde tockby okt 0.16 6.8 23 3.00 11 100 0.10 1.40 0.79 nov 0.25 14 23 6.00 18 110 0.56 0.65 0.65 dec - - - - - - 0.13 1.40 0.18 jan 0.27 11 16 5.00 11 160 0.10 1.50 0.63 okt-jan 0.24 10.9 18.2 4.73 12.1 135 0.18 1.33 0.64 jan-dec 0.23 11.2 25.6 4.21 11.7 177 0.23 1.24 0.70 ber. före 0.73 4.5 66.4 7.40 29.6 246 0.29 1.83 1.35 ber. just dagvatten ber. just totalflöde 0.34 11.4 28.4 4.49 14.2 183 0.24 1.33 0.74 0.25 8.56 22.5 3.95 10.4 140 0.19 1.19 0.55 Tabell 6 visar den lösta andelen av olika föroreningar enligt databas i tormtac (version 2002-03) och jämfört med uppmätt andel löst i (i medeltal). För mer detaljerad information om den uppmätta andelen hänvisas till bilagda analysrapporter (Bilaga 7). 12 (26)
Tabell 6 Den lösta andelen (%) av olika föroreningar enligt databas i tormtac (version 2002-03) jämfört med uppmätt andel löst i (tockby och Kyrkviken). ( - = ej uppmätt). P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni Hg olja PAH BaP tormtac 33 34 21 65 63 68 57 76 64 - - 12 - - - - 58 42 63 22 - - - - - - 13 (26)
5. Recipientstatus tockbysjön I utredningen av VA-Projekt (2000) utvärderades följande prov för tockbysjön: 1981-1999, totalt 18 prov för fosfor och kväve. 1979-1999, syrehalt vår och höst, 10 prov vardera. edimentprov hösten 1999. Enligt skriftliga utlåtanden från tad (1999) nyttjas sjön endast i begränsad omfattning som badsjö p.g.a. igenväxningssymptomen och man känner inte till något uttag från sjön för drickvattenändamål. Under senvintern förekommer syrefria eller nästan syrefria tillstånd. jön har mycket god buffertkapacitet (alkalinitet) mot försurning. Fosfor och kväve Jämfört med en framtagen effektrelaterad femgradig skala för fosfor och kväve från Naturvårdsverkets bedömningsgrunder för miljökvalitet i sjöar och vattendrag (rapport 4920) får man följande resultat. 10 av de 18 proven för fosfor visar på mycket höga halter (klass 4) och övriga prov visar på höga halter (klass 3). De tre senaste mätningarna från 1996 och 1999 ligger alla i klass 4. 5 av de 18 proven för kväve visar på mycket höga halter (klass 4) och övriga prov visar på höga halter (klass 3). Två av de tre senaste mätningarna ligger i klass 4. ediment I sedimenten har metallhalter studerats och jämfört med ett effektintervall som tagits fram i Kanada och som redovisas i Naturvårdsverkets bedömningsgrunder för miljökvalitet i sjöar och vattendrag (rapport 4920) ligger alla metallhalter över en nivå där man kan få effekter. jöns känslighet för dagvattenutsläpp Med hänsyn till sjöns föroreningsinnehåll och övriga förhållanden, t.ex. det faktum att den klart största föroreningsbelastningen kommer med dagvattnet, bedömer vi att sjön är känslig för dagvattenutsläpp och att man bör reducera detta utsläpp för att förbättra sjöns tillstånd, se förslag på åtgärd i följande kapitel. 14 (26)
6. Detaljförslag på reningsanläggning för tockby industriområde fördamm 200 m 2 befintlig vägtrumma (gångväg mellan dammarna) befintligt dike våt damm 1000 m 2 brunn med oljefälla/filter nytt dike / ledning (ej exakt läge) brunn makadamvall fördelningsdike befintlig våtmark Figur 3 Plan över reningsanläggning vid tockby. Ett detaljförslag på åtgärd för att rena dagvattnet från tockby industriområde (område 32) före utsläpp till tockbysjön har tagits fram, se Figur 3. Det rör sig om en öppen anläggning som utnyttjar naturliga reningsprocesser och som kan ges en estetiskt tilltalande gestaltning. Anläggningen utgörs av fördamm, brunn med oljefälla, våt damm (reningsdamm med permanent vattenyta) och efterföljande spridning över befintlig våtmark före utsläpp till sjön. Den föreslagna anläggningen tar emot dagvatten från ett område med ytan 39 hektar (avrinningskoefficienten är beräknad till 0.27, dvs 27% av nederbörden bidrar till ytvattenavrinning). Dagvattenmodellen tormtac har använts för dimensionering av anläggningen. Vald dimensioneringsmetodik innebär att först dimensioneras en permanent vattenvolym, som är tänkt att stå sig även under torrperioder. torleken på denna volym är viktig eftersom en stor del av reningen sker i 15 (26)
denna vattenkropp. Dammen bör ha ett längd:bredd-förhållande på ungefär 2:1-3:1 och släntlutningen bör vara 1:3 eller flackare för att slänterna ska bli stabila och olyckssäkra. Runt denna volym anläggs en grundzon som är ca 2 meter bred och 0,2 m djup. I denna låter man växter rota sig och zonen fungerar även som säkerhetsanordning. befintlig vägtrumma +? (nivå måste kollas) befintligt dike reglervolym fördamm brunn med oljefälla/ filter +13.0 +14.0 (?) +12.2 befintligt dike 24 m 8 m 50 m +12.5 (?) +12.0 våt damm +10.8 brunn fördelningsdike befintlig våtmark makadamvall Figur 4 ektion över reningsanläggningen vid tockby (se Bilaga 8). Ovanpå den permanenta ytan av huvuddammen görs plats för en reglervolym som rymmer ungefärligen ett medelregn på 6 mm. Att den inte görs större beror på att de största mängderna föroreningar på årsbasis transporteras med små eller medelstora regn och att dammen efterföljs av en våtmark. Reglervolymen måste göras större om man vill undvika att området vid anläggningen översvämmas vid kraftigare regn. Detta bör studeras närmare före konstruktionen av anläggningen (under upprättande av en bygghandling). Eftersom en målsättning med anläggningen är att skydda områden nedströms från eventuella utsläpp i industriområdet används en fördamm i kombination med en brunn med oljefälla (och eventuellt kombinerad med filter) på sådant sätt att man kan kvarhålla en viss volym av olja, kemikalier och dylikt; antingen som ytslamm i brunnen eller som bottenslam i fördammen. Både utloppet från och till brunnen får vattengången i nivå med fördammens permanenta vattenyta. Åtkomst för transport i samband med slamborttagning bör förberedas. I Tabell 7 visas anläggningens dimensioner. Fortsatt detaljdimensionering erfordras före konstruktion för att ta hänsyn till valda utloppsdimensioner m.m. Reglerhöjden i fördamm och huvuddamm bör studeras vidare, liksom nivån för vattengången på vägtrummans utlopp före fördammen bör kontrolleras. 16 (26)
Tabell 7. Damm vid tockby Area (m 2 ) Volym (m 3 ) Fördamm Permanent volym 140 70 Reglervolym 200 150 Totalt 200 220 Våt damm Permanent volym 800 1000 Reglervolym 1000 450 Totalt 1000 1450 Efter utloppet från huvuddammen anläggs en brunn för att kunna skapa en reglervolym och för att man skall kunna undersöka reningseffekten bättre. Efter brunnen anläggs ett fördelningsdike följt av en makadamvall genom vilken vattnet sprids jämnt över den befintliga våtmarken för att ytterligare förbättra reningen. En geoteknisk undersökning och en mer detaljerad projektering erfordras innan anläggningen kan byggas. Flygfotot i Figur 5 visar exempel på var anläggningen kan placeras i terrängen. Figur 5 Placering av dagvattenanläggning på bägge sidor om befintlig gångväg. Pilarna indikerar var dagvattenflödena kommer in till respektive ut från anläggningen. 17 (26)
Figur 6 visar var fördammen kan placeras, skissad på foto. Figur 6 Fördamm inskissad bakom befintlig gångväg. Figur 7 visar var huvuddammen kan placeras, skissad på foto. Figur 7 Huvuddammen grovt inskissad närmare sjön. 18 (26)
Figur 8 visar andelen av ytvattenbelastningen på tockbysjön som når föreslagen anläggning. Andelen är omkring 80%. Andel (%) av årlig ytvattenbelastning på tockbysjön som når föreslagen anläggning % 100 80 60 40 20 0 P N Pb Cu Zn Cd Cr Ni Förorening Hg oil PAH BaP Figur 8 Andel (%) av årlig ytvattenbelastning, dvs dagvatten+basflöde, på tockbysjön som når föreslagen anläggning. Tabell 8 visar hur stor ytvattenbelastning (exklusive bidraget från atmosfäriskt nedfall direkt på sjöytan) som årligen når tockbysjön idag och hur liten belastningen på sjön förväntas bli om reningsanläggningen skulle finnas. Reningseffekten är högt räknad men den är rimlig förutsatt att anläggningen inte blir mindre än föreslagna dimensioner, att den innehåller föreslagna reningssteg och att den sköts på rätt sätt. 19 (26)
Tabell 8 Ytvattenbelastning som årligen (kg/år) når tockbysjön idag och hur liten belastningen på sjön förväntas bli om reningsanläggningen skulle finnas, samt renings effekten (%) på vattnet genom anläggningen. Ytvattenbelastning på tockbysjön Ej rening Rening Rening genom anläggning kg/år kg/år % P 26 12 70 N 212 150 50 Pb 1.2 0.4 75 Cu 2.9 1.4 65 Zn 16 6 65 Cd 0.03 0.01 75 Cr 0.9 0.3 70 Ni 0.5 0.3 50 Hg 0.011 0.006 65 10196 3716 80 oil 59 8 90 PAH 0.068 0.029 80 BaP 0.008 0.003 80 20 (26)
7. Principiella åtgärdsförslag för tad Andra områden än område 32 vid tockbysjön som kan ha behov av dagvattenreningsanläggningar är områdena med den största föroreningsbelastningen, nämligen områdena 26 a, 26 c, 29a och 41 (se Bilaga 3), och eventuellt område 26d med avseende på halter som överskrider gränsvärdena. Noterbart är att delar av område 41 kommer att ledas till två planerade dammar vid Gåshaga. Undersökningar av tillgänglig markyta samt uppskattning av reningsbehovet (med hänsyn till recipientens känslighet och acceptabla belastning) måste dock utredas vidare för att fastställa om dagvattenanläggningar i dessa områden är nödvändiga. Nedan redovisas de typer av dagvattenreningsanläggningar som bedöms vara aktuella för tad. Vi redovisar överslagsmässiga kostnader för dammar och avsättningsmagasin. Utöver dessa reningsanläggningar kan det vara aktuellt med fördröjningsmagasin för utjämning av dagvattenflöden för att inte få översvämningar i källare eller över markytor. Våta dammar Våta dammar betecknar dammar med permanent vattenyta. Inflödet till och utflödet från dammen sker via öppet dike eller dagvattenledning. Dammar har utjämningseffekt och kan, om de utformas och dimensioneras på rätt sätt, innebära hög avskiljning av föroreningar. Reningsmekanismerna bygger på sedimentering, växtupptag och nedbrytning med hjälp av bakterier och mikroorganismer. De innebär medelhög till hög avskiljningseffekt av både partikulära och lösta föroreningar. De utgör dessutom naturligt habitat i den urbana miljön och har ett estetiskt värde. Kostnaderna förknippade med dammar är översiktliga och kan variera både uppåt och neråt beroende på bland annat platsspecifika förutsättningar och vald landskapsgestaltning, växtplantering och eventuellt behov av tät botten- 21 (26)
duk. En generell siffra som använts i samband med tockholms dagvattenpolicy är 300-400 kr/m 3 damm. Detta skulle ge en anläggningskostnad på i storleksordningen 300 000 400 000 kr för en damm på 1000 m 3. Våra erfarenheter är att en damm kan bli dyrare än så. Generellt sägs också projekteringskostnaden bli ca 10-20% av anläggningskostnaden, men detta beror på storleken av dammen och andra förutsättningar (projekteringskostnaden kan variera mellan ca 100 000 kr till flera hundra tusen kr). Driftoch skötselkostnaden är i storleksordningen 20 000 kr/år. Översilningsytor och svackdiken Översilningsytor är anlagda eller befintliga vegetationsklädda ytor som utformas för att ta emot ett jämt utspritt dagvattenflöde över ytans hela bredd istället för ett koncentrerat inflöde från en punkt. En del av vattnet rinner på ytan och en del infiltrerar genom marken. vackdiken är flacka diken över vilka exempelvis vägdagvatten kan rinna och infiltrera till grundvattnet eller dräneras bort i en dräneringsledning i botten av diket. Reningsprincipen bygger på att vatten strömmar över en vegetationsbevuxen yta, med låg hastighet och ett grunt flöde. Reningsmekanismerna är filtrering, sedimentering samt upptag av vegetation. Ju lägre flödet är desto mer effektivt tas föroreningar bort. Avsättningsmagasin Bräddning ediment Avsättningsmagasin är betongmagasin som är förlagda under markytan. Tekniken innebär föroreningsavskiljning genom sedimentering. Tillsats av fällningskemikalie t ex aluminium- eller järnsalt kan användas i samband med avsättningsmagasin och en koaguleringsprocess sker. Koagulering används för att avlägsna kolloidalt eller fint suspenderat material. Det kolloidala eller suspenderade materialet bildar aggregat med bildade metallhydroxider och 22 (26)
sedimenterar. Lösta föroreningar avskiljs i princip inte i avsättningsmagasin. Vid koaguleringsprocessen bildas slam vilket måste omhändertas. Näringsämnen i sediment inaktiveras då de täcks med slam. Grovt uppskattade kostnader för magasin redovisas nedan. Kostnaderna är översiktliga och kan variera både uppåt och neråt beroende på bland annat platsspecifika förutsättningar. Anläggningskostnaden hamnar inom intervallet 2500-7000 kr/m 3. Magasin 500 m 3 1 350 000 3 500 000 kr Projektering 200 000 kr Drift skötsel ca 30 000 kr/år --------------------- ---------------------------------- umma 1 550 000 3 700 000 kr Filteranläggningar; filterförsedda inlopp Filter Bräddning Principen för filteranläggningar är ofta densamma. Dagvattnet leds genom en serie filterenheter där adsorption av föroreningar sker. Filtren utgörs av olika material beroende på vilken sammansättning dagvattnet förväntas ha. För flera filtertyper finns möjlighet att välja och kombinera olika filtermaterial. Filtermaterial kan t ex utgöras av perlit, zeolit, eller material som tagits patent på. Filteranläggningarna har ofta ett förreningssteg, t ex i form av sedimenteringskammare, där grövre material och olja avskiljs, innan vattnet leds in i filtren. Filterförsedda inlopp är en konstruktion som kan fungera som förreningssteg eller som enskild rening. Bygger på liknande princip som sandbädd. Dagvattnet leds in i en gallerförsedd sedimenteringskammare. Därifrån får det flöda över in till en anslutande filterkammare fylld med sand. 23 (26)
En enklare typ av filteranläggning är brunnsfilter, dvs filterinsatser som monteras i befintliga dagvattenbrunnar. Dessa är under utveckling och tillförlitligt dokumenterad reningseffekt finns inte, men är på gång. De innebär en hög kostnad per områdesyta om de används i stort antal och är sannolikt lämpligast att använda på vissa industri- och hamnytor eller dylikt. 24 (26)
8. Diskussion och slutsatser Rapporten redovisar föroreningshalter, föroreningsmängder och flöden i dagvatten och basflöde (flödet under torrvädret mellan regntillfällen) i utsläppen till recipienterna runtom i tad. Denna kartläggning är en hjälp till fortsatta studier och utgör en början till en kommunövergripande dagvattenhanteringsplan. Vi har översiktligt presenterat några typer av åtgärder som är och kan bli aktuella på olika platser på ön. Vi har studerat en åtgärd vid tockbysjön lite närmare. Jämförs dagvattenhalter och tillstånd ser man att fosforhalten är förhöjd i tockby jämfört med annat dagvatten. Recipienten tockbysjön är övergödd och metallhalterna relativt höga. En närmare studie visade att ca 80% av den årliga ytvattenbelastningen på sjön kan ledas till en dagvattenanläggning som placeras vid utloppet från industriområdet vid sjön. Anläggningen som föreslås utgörs av en fördamm med oljefälla följd av en större öppen damm med permanent vattenyta. Efter dammen sprids vattnet över den befintliga våtmarken före det släpps till tockbysjön. Detta förväntas ge en föroreningsavskiljning på mellan 50-90%, beroende på vilken förorening som avses. Detta torde även bidra till en minskad belastning på den efterföljande Kottlasjön; en betydligt större sjö. För att kunna uppskatta anläggningens förbättrande effekter på dessa sjöar erfordras en kompletterande studie av dessa sjöar. Man kan uppskatta om sjöarnas sediment utgör källor (så kallad internbelastning ) eller fällor av olika ämnen. Detta kan studeras med hjälp av dagvattenmodellen tormtac (Larm, 2000). ådana studier kan ge svar på hur stor belastning sjöarna tål, vilket kan jämföras med den belastning de har idag (enligt denna rapport). Man skulle kunna erhålla indikationer på om ytterligare åtgärder behövs och vilken föroreningssituationen blir efter genomförda åtgärder (ungefär vilka nya halter i sjöarnas vattenmassor man kan förvänta sig). Före konstruktion av anläggningen rekommenderas att en bygghandling upprättas inom vilken inmätning av marken och nämnd vägtrumma bör utföras. Detta ger noggrannare höjddata som ligger till grund för slutlig bestämning av de olika nivåerna i anläggningen. En geoteknisk undersökning för att undersöka markens genomsläpplighet och stabilitet är nödvändig. Vid denna mäter man även grundvattennivån som sannolikt ligger nära under markytan i detta fall. Man får även reda på vilken släntlutning man kan använda. En jordprovtagning rekommenderas också. Den ger besked om jordens eventuella föroreningsinnehåll, vilket påverkar valet av plats att lägga de schaktade massorna på. 25 (26)
Andra områden än område 32 vid tockbysjön som kan ha behov av dagvattenreningsanläggningar är områdena med den största föroreningsbelastningen, nämligen områdena 26 a, 26 c, 29a och 41 (se Bilaga 3), och eventuellt område 26d med avseende på halter som överskrider gränsvärdena. Noterbart är att delar av område 41 kommer att ledas till två planerade dammar vid Gåshaga. Exempel på aktuella typer av reningsanläggningar är våta dammar, översilningsytor, svackdiken, avsättningsmagasin och någon typ av filteranläggning. Fördröjningsmagasin kan användas där man behöver utjämna flödet för att minska risken för översvämning. Referenser Larm T. (2000). Watershed-based design of stormwater treatment facilities: model development and applications. Doktorsavhandling, KTH, tockholm. http://hem.passagen.se/007 VA-Projekt (2000). Utredning tockysjön-kottlasjön WECO VBB VIAK AB Region tockholm Dagvatten Thomas Larm, Anna Holmgren, Jonas Gustafsson och Mathias Linder 26 (26)