Anvendelse af risikovurderingsmodel til bestemmelse af oprensningskriterium

1. Anvendelse af risikovurderingsmodel til bestemmelse af oprensningskriterium Seniorkonsulent, Ph.D. Annette Pia Mortensen,NIRAS Fagchef Anders G. Christensen,NIRAS Seniorkonsulent, Ph.D. Kirsten Rügge,NIRAS Konsulent, Morten B. Hansen,NIRAS Jesper Elkjær, tidligere Region Hovedstaden Fagleder Carsten Bagge, Region Hovedstaden Vintermøde om Jord- og Grundvandsforurening Vingstedcentret, 10.-11, Marts 2009

2. Disposition • Baggrund (geologi, hydrogeologi og tidligere afværge) • Modelvalg (Modflow-Surfact) og opsætning • Beregning af forureningsspredning uden oprensning • Valg af oprensningsscenarier (areal og koncentration) • Beregning af forureningsspredning fra restforurening efter ISTD oprensning (scenarier) • Vurdering af nødvendigt oprensningskriterium og størrelse af oprensningsområde for ISTD • Beregning af forureningsspredning fra dybereliggende restforurening • Konklusioner & Anbefalinger 2

3. Forureningssituation og risiko PCE kilde i moræneleret • Indeklima: • Indeklimasikring v/ aktiv ventilation under gulv, 2002. • Grundvand: • Vakuumventilation i umættet sandlag fra 2005. • Afværgepumpning i sek. magasin fra 2005

4. Lag Masse Flux Udfra 3 års ventilations data Udfra samlet masse og skønnet gennembrudstid Lerlag >5000 kg Flux = 36 kg/år (5 mg/m3) Flux = 100 kg/år (10 år) min 7 kg/år (1 mg/m3) Flux = 50 kg/år (20 år) max 72 kg/år (10 mg/m3) Flux = 33 kg/år (30 år) Sandlag-Umættet 1000 kg Flux = 0.5-5 kg/år Sandlag-Mættet 50 kg Lerlag-Mættet 5 kg Kalk-Umættet 1 kg Flux = 0.01-0.1 kg/år Kalk-Mættet 0.1-0.5 kg Fjernede stofmængder og vurdering af stoffluxe mellem lag

5. Valg af model og væsentlige antagelser • MODFLOW-SURFACT • Overbygning på MODFLOW koden • Inkludere strømning og transport i den umættede zone • Aktiv fase med advektion, dispersion og diffusion • Passiv fase med diffusion • Inkludere nedbrydning og sorption • Anvendelse af MODFLOW-SURFACT på MW Gjøes Vej • Advektion i vandfasen • Diffusion i gasfasen • Stationær strømning (nettonedbør på 150 mm/år) • Ingen nedbrydning og sorption 5

6. Modelopsætning – Horisontal afgrænsning Trykniveau i kalken og modelafgrænsning 6

7. Modelopsætning – Vertikal opdeling ud fra geologisk model Geologisk model 7

8. Modelberegninger – Vandmætning i sandlaget under dæklaget af moræneler 8

9. Modelberegninger – Vandmætning i tværsnit 9

10. Modelopsætning – Stoftransport af PCE • Kilden indsættes som konstant koncentration i lerlaget • Koncentrationen angives i vandfasen i mg/l • Gennembrudskurver beregnes i flere fiktive observations-boringer (OBS 1, OBS 2) 10

11. Modelopsætning – Opbygning af 3D model for forureningsudbredelsen i dæklaget (ud fra >100 boringer) 11

12. Modelopsætning – Konturering af maksimale koncentrationer af primært PCE målt i dæklaget Forureningsudbredelse

13. Modelopsætning – Endelig fordeling af kildestyrker i modellen (10x10 m grid) Konstant kildekoncentration i lerlagets fulde dybde (0-9 m u.t.) 25 mg/kg (900 m2) 10 mg/kg (400 m2) 1 mg/kg (1500 m2) 0,1 mg/kg (2100 m2) 13

14. Modelopsætning – Samlet kildestyrke og beregning af flux ud af lerlaget Lag Flux Lerlag Sandlag-Umættet Sandlag-Mættet Lerlag-Mættet Kalk-Umættet Kalk-Mættet Omregning fra kildestyrke til koncentration i vandfasen Område Areal Flux 25 mg/kg ~ 240 mg/l 900 m2 32,4 kg/år 10 mg/kg ~ 26 mg/l 400 m2 1,56 kg/år 1 mg/kg ~ 2,6 mg/l 1500 m2 0,56 kg/år 0,1 mg/kg ~ 0,26 mg/l 2100 m2 0,08 kg/år 34,6 kg/år 14

15. Modelberegninger - Koncentration i sekundært magasin efter 30 år 1000 µg/l 100 µg/l 10 µg/l 1 µg/l (max konc. 240 mg/l ,flux på 34,6 kg/år) 15

16. Modelberegninger - Koncentration i primært magasin efter 30 år 10 µg/l 1 µg/l (max konc. 240 mg/l – flux på 34,6 kg/år) 16

17. Modelberegninger - Simulering af forskellige oprensningskriterier 0,07 kg/år 2,2 kg/år 0,5 kg/år Reduceret flux Nuværende flux • Reduktion af område (900 m2) afgrænset af 25 mg/kg kontur til 10 mg/kg • 10 mg/l 900 m2 1,35 kg/år • 10 mg/l 400 m2 0,60 kg/år • 1 mg/l 1500 m2 0,23 kg/år • 0,1 mg/l 2100 m2 0,03 kg/år • Reduktion af område (1300 m2) afgrænset af 10 mg/kg kontur til 1 mg/kg • 1 mg/l 900 m2 0,135 kg/år • 1 mg/l 400 m2 0,060 kg/år • 1 mg/l 1500 m2 0,23 kg/år • 0,1 mg/l 2100 m2 0,03 kg/år • Reduktion af område (6000 m2) afgrænset af 1 mg/kg kontur til 0,1 mg/kg • 3. 0,1 mg/l 900 m2 0,014 kg/år • 0,1 mg/l 1500 m2 0,006 kg/år • 0,1 mg/l 1500 m2 0,023 kg/år • 0,1 mg/l 2100 m2 0,031 kg/år 34,6 kg/år 34,6 kg/år 34,6 kg/år 17

18. 2.0 1.5 Flux 2,2 kg/år Koncentration [µg/l] 1.0 0.5 Flux 0,5 kg/år Flux 0,07 kg/år 0.0 0 10 20 30 40 50 Tid [år] 1 µg/l Modelberegninger – Koncentration i primært magasin ved forskellige reducerede fluxe (oprensningskriterier) Koncentration i primært magasin (flux på 2,2 kg/år) 18

19. Oprensningskriterium og areal vs. Flux • Reduktion til 10 mg/kg(940 m2 ,>25 mg/kg)  Flux på 2,7 kg/år • Reduktion til 1 mg/kg (1320 m2,>10 mg/kg)  Flux på 1,2 kg/år • Reduktion til 0,1 mg/kg(1320 m2, 10 mg/kg)  Flux på 0,7 kg/år • Reduktion til 0,1 mg/kg( 2830 m2, 1 mg/kg)  Flux på 0,2 kg/år (0,1 mg/kg var det oprindelige design)  Oprindelig kriterium: 0,1 mg/kg indenfor 2830 m2 (44,7 mio. kr.) Simuleret kriterium: 1 mg/kg indenfor 1320 m2 (34,0 mio. kr ) 19

20. Valgte oprensningsområder og ISTD-boringer Horisontal afgrænsning: Område med PCE i jord >10 mg/kg TS svarende til 1320 m2. Vertikal afgrænsning: Oprensning foretages til 2 meter under underside af lerlag (dvs. 2 meter ned i sand). Oprensningskriterium: 1 mg PCE/kg TS Oprensningsvolumen: 11.000 m3 Varmeboringer: I alt 147 stk. Boringsafstand = 4 m (oprensningsområde) Boringsafstand = 3 m (periferi)

21. Simulering af koncentrationen i det primære magasin lige opstrøms kildepladsen efter ISTD oprensning • Restforurening i hhv. sand, ler og kalk simuleret separat for at vurdere den forventede tidslige påvirkning fra hvert lag 21

22. Konklusion & anbefalinger • Brug af den numeriske model (MODFLOW-SURFACT) muliggør en realistisk simulering af vand- og stoftransport i fuld 3D under både mættede og umættede forhold • Den opstillede model muliggør beregning af det tilstrækkelige oprensningskriterium i dæklaget (0- 10 m u.t.) • Ved hjælp af den kalibrerede model er både det oprindelig oprensningskriterium og areal optimeret væsentligt og der er opnået en væsentlig økonomisk besparelse (~10 mill kr. !) • Bidrag fra restforurening i de dybere lag (sand,ler og kalk) giver et bidrag til risikoen for grundvandet i en længere periode (>10 år) og skal håndteres separat • →Det må klart anbefales at gennemføre denne type risikovurderinger som led i optimeringen af afværgeforanstaltninger og den afledte økonomi 22

23. Energiforbrug & omkostninger Energiforbrug: ~ 7.000.000 Kr. 4.500.000 KWh Anlægsentreprise: ~ 6.000.000 Kr. Indledende arbejder, arbejdsplads, rydning, mv. Borearbejde Etablering af vapor cap samt rørføring til vakuumekstraktion Retablering ISTD-entreprise: ~ 18.000.000 Kr. Bestykning af boringer Leje & drift af ISTD- og behandlingsanlæg Monitering af oprensning mv. Rådgivning: ~ 3.000.000 Kr. Design, karakterisering, dokumentation Samlede omkostninger: ~ 34.000.000 Kr. Svarende til 3090 kr./m3