Provtagning och avfallsklassning av fyllnadsjord Slump eller vetenskap? Samhället spenderar flera miljarder kr på sanering varje år. Vi spenderar 100-tals miljoner på provtagningar, analyser och riskbedömningar. Gör vi rätt bedömningar? Hamnar avfallen på rätt tipp? Är det rena massor vi återanvänder? Isabelle Larsson och Fredric Engelke Structor Miljö Göteborg AB
Exempel från verkligheten 2012 25 000 ton fyllnadsmassor
Exempel från verkligheten Tipp 1. Kräver ytterligare provtagningar i rutnät om 100 m 2. Krav <FA. 150 kr/ton, 8 mil Tipp 2. Tar allt som IFA. 400 kr/ton, 6 mil. Tipp 3. Om de tre höga halterna >FA grävs bort, tas allt som MKM-massor. 100 kr/ton, 3 mil. Genom att anlita Tipp 3 sparades ca 10 Mkr Påverkas avfallets farlighet om man gräver bort påträffade höga föroreningshalter (10 m 3 av 15 000 m 3 )? NEJ! Är det medelvärde eller maxvärde som skall styra avfallsklass? MEDELVÄRDE! (Se t ex NV Handbok 2007:1 Mottagningskriterier för avfall till deponi) Hur säker måste man vara på medelvärden? LUDDIGT! Stor skillnad mellan teori och praktik.
Vad händer med rena fyllnadsmassor? Gbg-området. Utfyllnad med 40 000 kbm massor från stort infraprojekt Tillstånd från lst krav KM
Provtagningsförfarande standard
Nu ska man bygga bostäder ny provtagning Klarar fyllnadsmassorna KM? Såklart inte.
Tyvärr är åtgärdsförslaget lika illa Att ta bort de punkter med höga halter ändrar inte på fyllnadsmassorna. En förnyad provtagning med 20 nya punkter kommer med största sannoliket att ge tre nya röda prickar på kartan Ur risksynpunkt är det inga större problem att bygga på denna typ av lätt förorenade massor. Men de uppfyller inte KM. Och att schakta bort några kbm ändrar inte på innehållet.
Exempel Malmö Fyllnadsmassor, utfylld havsbotten (5-6 m). Exploatering med källare. Klassning i rutnät, ca 20x20 m, upp till 1 m. Ett prov (1-5 gram jord) klassar upp till 800 ton fyllnadsmassor! 20 m
Malmö forts. En förnyad provtagning av massor från de gröna rutorna kommer garanterat att ge ett antal prover med halter över KM. Fråga: Vem ansvarar då för detta om massorna läggs i ett annat bostadsområde?
Exempel Syd 2012 300 analyser Föroreningarna har mycket sällan lagt sig i rutnät om 20x20 m. Prova att upprepa provtagningarna. Blir det samma resultat/klass?
Exempel Göteborg 2012 Man kan såklart ta nya prover igen. Oftast gör man dock detta bara i dyra röda rutor. Föroreningen försvinner!? Vad hade hänt om de tagit nya prover i den rena, gröna rutorna?
Varför funkar inte rutnätsklassning? 1. VARIATION I OBJEKTSKALA Hur är släktskapet mellan enskilda prover i fyllnadsmassor? cm-dm skala (aldrig 10-20 m). Testa! Ta/begär nya prover i extremrutor. 30 cm 3 m Variationen utnyttjas ofta i branschen. Nya provtagning i dyra rutor ger i regel lägre halter och en mindre volym dyra massor. Försvinner föroreningen?
2. VARIATION I PROVSKALA 5000 Ca 1000 gram (0,5 l) jordprov 50 Lägg i burk till lab. Vad förväntar du dig för halt? 500 1 cm
Vad är ett analysresultat VARIATION I PROVSKALA Labbets angivna osäkerhet (± 10-25%) för en analys gäller inte variationen provpåsen/burken 5 prov à 2,5 g från samma provburk
Vad är ett analysresultat VARIATION I PROVSKALA Provuttag och homogenisering är svårare än jag trott, men med siktning&malning kommer man en bra bit på väg 5 prov à 2,5 g från samma provburk
Olika skalor av variabilitet du måsta kunna hantera alla! 10 cm 100 gram 3 m 1 gram - Ett enskilt stickprov i fyllnadsmassor har inget värde. - 1000 enskilda analysresultat har inget värde om de används var för sig för att klassa 1000 rutor.
Vad göra???? Homogenisera och analysera så stora prover som möjligt (siktning, malning, kryomalning) 10 cm 100 gram 3 m 1 gram Använd en provtagningsstrategi som åtminstone har en chans att ge rätt värden
Kort resultat från Isabelles examensarbete Dåliga nyheter: Erfarenhet och test av vanliga strategier i fält tyder på felaktig avfallsklassning i många fall Bra nyheter: Det finns strategier för avfallsklassning av jord som både är billiga och säkra!
Varför detta ämne? Finns ingen vedertagen strategi för provtagning av heterogent förorenade områden (fyllnadsmassor i stadsmiljö) Idé väcktes om att testa om olika provtagningsstrategier ger en representativ/rättvisande bild av föroreningssituationen Syfte att reda ut vilken provtagningsstrategi som ger den bästa skattningen av den verkliga medelhalten inom ett heterogent förorenat område
Metodik Litteraturstudie strategier för avfallsklassning i Sverige och internationellt Intervjuer med myndigheter och avfallsmottagare Test av de vanligaste svenska strategierna samt en modifierad amerikansk strategi
Klassificering av jord Representativitet o Stickprovspopulation är en liten del av målpopulationen o Aritmetiskt medelvärde en skattning av verklig medelhalt o Tillförlitlighet beror på Antal prover Spridning i analysresultat o Lognormalfördelning av halter o Föroreningarna bundna till kornen En korrekt utförd provtagning ger en bra skattning av föroreningshalterna
Vanliga provtagningsstrategier Slumpmässigt Systematiskt Samlingsprovtagning idag
Holländsk strategi Samlingsprover för att bestämma medelvärde och hålla analyskostnader nere Undersökning för att se hur många delprover som behövs för att samlingsprovet ska bli representativt för jordmassan Resultat: Två samlingsprover á 50 delprover räcker för en säker klassificering av en typisk holländsk jordhög Lamé et. al., 2004
Amerikansk strategi - ISM Incremental Sampling Methodology ISM Strukturerad samlingsprovtagning, ca 30 delprover i tre olika serier per egenskapsområde Minskar osäkerheten kopplad till stickprovtagning http://www.itrcweb.org/ism-1/
Amerikansk strategi - ISM Viktigt med en bra indelning i delområden/egenskapsområden Liten risk att föroreningar missas Speciell provtagningsutrustning Speciellt sätt att ta ut prov i labb
Alla Alla Alla x x x
Test av provtagningsstrategier En typisk heterogent förorenad fastighet, förorenade fyllnadsmassor Inget mönster i föroreningar Avgränsning: 20*20 m stor ruta
Testade strategier Systematisk: 5 provpunkter placerades ut på jämnt avstånd i 2 omgångar (mycket vanlig strategi idag) Slumpmässig: 5 punkter slumpades ut i 2 omgångar Samlingsprovtagning i 4 schakthögar Samlingsprovtagning enligt en egen metod, SSP, som baserats på en amerikansk strategi (ISM), 30 stickprover i 3 omgångar till samlingsprover Hög 1 Hög 2 Hög 3 Hög 4 30*3 prover
20*20 metersrutan för provtagning Exempel på indelningar i egenskapsområden
Den verkliga medelhalten Bas för jämförelse Rutan delades in i 100 rutor om 2*2 m En bra skattning av den verkliga medelhalten 0,5 m 6 2 m 16 20 m 2 m 20 m
100 rutor om 2*2m I varje ruta: 16 rutor 0,5*0,5m Provpunkt slumpades ut i varje liten ruta
SSP Stegvis samlingsprovtagning Egen metod baserad på ISM 30 punkter slumpades ut i 3 omgångar Provtagning sker efter vissa kriterier vad gäller utförande, provmängd, homogenisering etc.
Konventionell rutnätsprovtagning 5 valda provpunkter i 2 omgångar 0,5 m mellan punkterna
Slumpmässig provtagning 5 punkter slumpades ut i 2 omgångar Prover togs vid varje punkt och analyserades enskilt
Efter 4 dagar i fält. skickade jag in 132 jordprover till ALS Scandinavia i Luleå för analys av tungmetaller Sedan följde några veckor av spänd förväntan!
Resultat Totalklassning av varje 2*2m-ruta efter enskilt analysresultat Grön = <KM Gul = KM-MKM Orange = MKM-FA Röd = FA Stor variation av föroreningshalter inom rutan 20 m
Stickprovtagning, 100 enskilda prover As Ba Cr Cu Ni Pb Zn Min 0,25 39,2 3,71 20,7 5,59 21,5 120 Median 9 182 29 118 25 138 429 90-percentil 42 677 96 599 109 663 1373 Max 106 1750 363 2240 374 2740 2880 CV 1,2 1,0 1,0 1,4 1,2 1,3 0,8 Standardavvikelse 20 345 50 388 56 370 554 Beräknat aritmetiskt medelvärde 17 336 49 282 45 287 657 Beräknat medelvärde lognormalfördelning 9 234 34 132 29 165 478 Analysresultat samlingsprov 100 enskilda prover 11,8 363 42,4 253 45,9 185 559 "Verklig medelhalt" 13 285 41 207 37 226 567 UCLM95% i rutan enligt ProUCL 26 486 70 451 69 448 898 Riktvärde KM 10 200 80 80 40 50 250 Riktvärde MKM 25 300 150 200 120 400 500 Om man skall klassa lätt förorenade fyllnadsmassor utifrån maxhalt blir allt FA! Det handlar då enbart om hur många prover som analyseras!
Upplag med förorenad jord Ämne SP1 SP2 SP3 Medelvärde PAH-L 0,044 0,048 0,033 0,04 PAH-M 4,5 4,9 4,1 4,5 PAH-H 6,3 8,5 8,6 7,8 As 11,1 12,3 12,5 12 Ba 127 126 106 120 Cd 1,46 1,67 1,93 1,7 Co 7,72 7,12 6,5 7,1 Cr 299 301 330 310 Cu 55 54,6 49,6 53 Ni 16,2 17,2 14,5 16 Pb 130 154 138 141 V 29,6 27,2 28,1 28 Zn 500 579 564 548 700 600 15 delprover till samlingsprov, 3 ggr 500 Halt (mg/kg TS) 400 300 200 100 SP1 SP2 SP3 Medelvärde 0 Ämne
SSP Mellerud, blygjuteri Avgränsning ytlig jord i omgivningen med SSP (3 ggr 30 punkter)
SSP Provtagning av rivningsmassor Prov Summa PCB-7 Delyta 1 0,02 Delyta 2 0,028 Delyta 3:1 0,025 Delyta 3:2 0,023 10 delprover i varje samlingsprov. För delyta 3 upprepades provtagningen för att visa på repeterbarhet
Få provpunkter minimal chans att finna den verkliga medelhalten Ej repeterbart med få provpunkter i fyllnadsmassor Konsekvenser av att använda fel strategi: o o Avfallsklassning Ökade deponeringskostnader vid överklassning Högklassiga deponier fylls av rena massor Riskbedömning Diskussion Kan underskatta risker för människor och miljö
Slutsatser Inget nytt att ett fåtal punkter inte är tillräckligt vid klassning av heterogena massor Stegvis samlingsprovtagning - SSP o Säker metod, förbättrar precisionen säkrare underlag stärker beslutsfattande SSP-metoden fungerar utmärkt för avfallsklassning av förorenad jord. Säkrare klassningar till lägre kostnad!