Föreläsning på Grundvattendagarna 2013

1. Utvärdering av
grundvattenprovtagning av pH- och
redoxkänsliga ämnen
På säker grund för hållbar utveckling
Helena Branzén, Jenny Vestin,
Dan Berggren Kleja
På säker grund för hållbar utveckling

2. Nytt regeringsuppdrag för SGI
• SGI ansvarar för FoU i Sverige inom förorenade områden
– 1 januari 2010
– Tidigare Naturvårdsverkets ansvar
• Intention
– Öka saneringstakten
– Öka kunskapsnivån om förorenade områden
Vi försöker via enkätstudier och på andra sätt identifiera kunskapsluckor
och behov av utveckling. Projektet om grundvattenprovtagning är en del av
det arbetet
Grundvattendagarna 2013
2

3. Bakgrund
• Provtagningsförfarande och
provhantering påverkar
analysresultat
• Mängden betyder något för
prioriteringen medan halt och
förekomstform betyder något för
riskbedömningen
• >1/4 av prioriterade EBH-projekt
har arsenik som primär
förorening
Grundvattendagarna 2013
3

4. Syfte
• Finns det behov av ytterligare vägledning, kunskaps-höjande
insatser eller forskning inom området?
– Utvärdera svenska vägledande dokument
– Utvärdera de faktiska tillvägagångssätten vid provtagning,
provhantering och analys (intervjuer)
– Undersöka fallstudie (Klippans läderfabrik)
Grundvattendagarna 2013
4

5. Syfte
• Eg. var kanske den stora frågan om förenklingar som görs
betyder något för resultaten
- Arsenik, som är ett pH- och redoxkänsligt ämne, ingår tex i olika
metallpaket och man får det på köpet vid provtagning av metaller
Riktigt så långt kom vi inte i vårt projekt, men ett försiktigt
försök gjordes i en fallstudie på befintligt material
Grundvattendagarna 2013
5

6. pH och redoxpotential
• Styr många ämnens löslighet och förekomst i vattnet
• pH är ett mått på vätejonaktiviteten
• Redoxpotentialen är ett mått på balansen mellan oxiderande och
reducerande ämnen
• pH och redox samverkar med processer som vittring,
mineralutfällning och adsorption
Tillsammans avgör dessa i vilken koncentration och i vilken form
lösta ämnen i grundvattnet förekommer
Grundvattendagarna 2013
6

7. Markprocesser
• Vittring
– avgör vilka ämnen som naturligt finns tillgängliga i grundvattnet
– påverkas av jonstyrka, pH, mikrobiell aktivitet
• Utfällning
– ämne faller ut från lösningen och bildar fast fas
– ofta karbonater, fosfater, hydroxider, sulfider (Fe(OH)3, Al(OH)3)
– påverkas av syrehalt, redox
• Adsorption
– ämne fastläggs till lermineral, organiskt material, oxider (Fe, Al, Mn)
– påverkas av pH, ämnets koncentration
Grundvattendagarna 2013
7

8. Exemplet arsenik
• Arsenat (AsV) H2AsO4- (stabil i aeroba miljöer)
• Arsenit (As III) H2AsO3- (stabil i anaeroba miljöer)
• Arsenit större löslighet och sorberar sämre
• Luftat prov
• Luftat prov
AsV (lägre löslighet) dominerar (pH upp)
Fe, Mn oxiderar
As medutfälls
• Luftat prov visar därför lägre halter än de reella halterna i
grundvattnet
Grundvattendagarna 2013
8

9. Reducerande förhållanden
• Reducerande förhållanden
–
–
–
–
–
Gammalt vatten
Slutna akvifärer
Stangnant vatten
Ler- och torvområden
Områden rika på organiskt
material
Bild modifierad efter Appello och Postma, 1993
Grundvattendagarna 2013
9

10. Vägledningar
1. Fälthandbok Miljötekniska markundersökningar (SGF 2004)
2. Bedömningsgrunder för miljökvalitet, grundvatten (Rapport 4915, NV, 1999)*
3. Vägledning för marktekniska markundersökningar (Rapport 4311, NV, 1994)
4. Rätt datakvalitet, Vägledning i kvalitetssäkring vid miljötekniska undersökningar
(Rapport 4667, NV 1996)
5. Metodik för inventering av förorenade områden (Rapport 4918, NV 1999)
6. Hantering och analys av prover från förorenade områden (SGF, 2012)*
Grundvattendagarna 2013
10

11. Fälthandbok Miljötekniska
markundersökningar
• Remissversion ute
”För vattenprover krävs för vissa analyser konservering eller annan
förbehandling av provet redan i fält. Ta alltid kontakt med
laboratoriet före provtagningen för att få rätt instruktioner för aktuella
analyser.”
• Liknande hänvisningar till laboratorierna återfinns på flera ställen i
Hantering och analys av prover från förorenade områden (SGF,
2012
Grundvattendagarna 2013
11

12. Vägledningar
• Bra utformat för generella provtagningar
• Redoxkänsliga ämnen; Spridda skurar, ibland med mycket bra
information. Samlade specifika råd för provtagning av dessa
ämnen saknas dock i stort sett. En del svepande formuleringar,
tex:
”ämnen som är känsliga för nedbrytning eller omvandling”
• Rapporterna förutsätter att konsulter/fälttekniker har tillräcklig
kunskap vid provtagning
• Vägledningar - inga manualer
Grundvattendagarna 2013
12

13. Intervjuer, konsulter (7st)
•
Gemensam uppfattning om hur fältarbetet påverkar resultatet saknas
(konservering, filtrering, installationer)
•
Stor osäkerhet vid provtagning av redoxkänsliga ämnen – ingen särskild
anpassning av fältarbete
•
Kunskap finns hos enskilda men bedöms inte vara allmänt spridd
•
Frustration över begränsningar – vill utvecklas, diskussioner pågår
•
Olika tillvägagångssätt mellan och inom bolag, svårt enas trots interna
diskussioner
•
Ofta ekonomiskt pressade undersökningar
•
Arbetsfördelning (fältarbete – mindre erfaren personal, utredningsarbete – mer
erfaren personal)
•
Tveksamt att förlita sig på en upplösning av något som mäts i mg/l för att mäta
en medutfälld parameter i µg/l.
Grundvattendagarna 2013
13

14. Intervjuer, laboratorier (3st)
• Hantering av inkommande prover skiljer sig åt (filtrering)
• Arbetar enligt standarder – förutsätter att konsulten är
medveten om arbetsgången. Endast klarfas analyseras
• Långa transporttider – svårt att analysera inom 24h
• Andel fältkonserverade prov som analyseras på lab är låg
• Rådgiver inte om fältförfarande men önskar ökad dialog
mellan provtagare och laboratorium (syfte, matris etc)
• Uppslutning i autoklav löser utfällningar men inte
silikatstrukturer – kan vara en variant
Grundvattendagarna 2013
14

15. Rekommendationer
•
•
•
•
•
•
Mät pH och redox i fält, slutet system
Provta indikatorparametrar för bedömning av redox
Mät pH vid flera tillfällen för att observera utvecklingen i provet
Provta redoxkänsliga ämnen i slutet system
Filtrera om möjligt i slutet system i fält
Beställ analys beroende på målsättning:
– uppslutning på ett ofiltrerat prov ger lös och partikulär form
– uppslutning på ett filtrerat prov ger lös form*
• Dialog med laboratoriet ang. dekantering etc
• Förbättra teoretisk kunskap om geokemi (sätt värde på)
• Utnyttja kunskap om grundvattenkemi i utvärderingen av resultat
Grundvattendagarna 2013
15

16. Tack för mig!
Och här sitter jag
och tar jordprov…
Grundvattendagarna 2013
16

17. • SGI Publikation 5, Utvärdering av
grundvattenprovtagning för pH och redoxkänsliga ämnen
Helena Branzén, Jenny Vestin, Dan Berggren Kleja
• www.swedgeo.se
Grundvattendagarna 2013
17