Opblanding og fortynding

Screeningsprincippet forudsætter, at hele forureningsfluxen fra kildegrunden transporteres til og opblandes i overfladevand. For at vurdere, om de forureningsstoffer, der udvaskes fra et område udgør en risiko for skade vand- eller naturbeskyttelsesområder i nærheden, skal du bestemme forureningens koncentration, når den opblandes og fortyndes med vandet i det nærliggende vandområde.

Det sted, hvor forureningsstofferne siver ud og fortyndes med overfladevandet hedder blandingszonen. Der er forskel på, hvor meget forureningsstoffer fortyndes, hvis de siver ud i henholdsvis vandløb, søer, fjorde, langs kyster eller i havne. De forskellige vandområder er derfor tildelt forskellige forureningsfaktorer og værdier for medianminimumsvandføring i det GIS tema, der skal bruges til at beregne forureningskoncentrationen.

Teksten nedenfor redegør for, hvordan forureningskoncentrationen i henholdsvis vandløb, søer, fjorde, langs kyster og i havne beregnes. Det beskrives også, hvilke miljøkvalitetskrav, der gælder for, om koncentrationen af forurening overholder eller overskrider de fastsatte miljøkvalitetskrav i en blandingszone.

Blandingszone

En blandingszone er et område omkring et udledningspunkt, hvor koncentrationen af et eller flere forurenende stoffer må overskride de fastsatte miljøkvalitetskrav, jf. bekendtgørelse nr. 1022, § 12. Miljøkvalitetskravene skal være opfyldt ved blandingszonens afgrænsning, og udledningen må ikke hindre, at kravene opfyldes i den del af vandområdet, som ligger uden for blandingszonen.

En blandingszone kan udpeges omkring et udledningspunkt, når koncentrationen af et eller flere stoffer i udledningen er højere end de relevante miljøkvalitetskrav, således at disse krav ikke kan overholdes i umiddelbar nærhed af udledningspunktet. Det forudsættes, at udledningen af forurenende stoffer forinden er nedbragt mest muligt gennem anvendelse af bedste tilgængelige teknik, jf. bekendtgørelsen nr. 1022, § 13.

Fastlæggelse og afgrænsning af blandingszoner i screeningsværktøjet er først og fremmest at betragte som tekniske beregningsforudsætninger for at få værktøjet til at fungere, idet beregning af resulterende koncentrationer kræver et opblandingsvolumen. Det er i midlertidig oplagt, at blandingszonerne afgrænses på et realistisk og relevant niveau set i forhold til, hvordan de tænkes anvendt i vandplanerne. Screeningsprincippets blandingszoner illustreret i figuren nedenfor.

 

figur_5
Figur 5. Illustration af blandingszone til brug for vurdering af jordforureninger, der kan true overfladevand - afhængig af overfladevandstype. 

Blandingszonernes beregningsmæssige forudsætninger:

Vandløb:
Arealet af blandingszonen er vandløbets bredde (B) gange med en længde (10 gange vandløbets bredde; 10xB, dog maksimalt 100 m). Arealet A = 10 x B 2 . Udsivningszonen skal være indeholdt i blandingszonen. Blandingszonens længde skal derfor principielt regnes fra opstrøms rand af en given udsivningszone.   

Søer, fjorde, kyster og havne:
Blandingszonen strækker sig i en afstand af 50 m på begge sider af udsivningspunktet eller –zonen og defineres som arealet af en halvcirkel med radius på 50 m. 

Fortynding i vandløb

I screeningsprincippet ses bort fra blandingszonen i vandløb. I stedet for at beregne den resulterende koncentration i kanten af blandingszonen, beregnes den maksimale koncentration. Hvis den maksimale forureningskoncentration i overfladevand overholder miljøkvalitetskriteriet, vil den resulterende forureningskoncentration også gøre det, uanset størrelsen af blandingszonen.

Den resulterende forureningskoncentration beregnes ved at dividere forureningsfluxen (J) med vandføringen (Q). Denne simple beregning anvendes i screeningsværktøjet, uanset om vandløbet er lille, mellem eller stort. For store vandløb passer den simple formel dog mindre godt. Derfor er det muligt at anvende en avanceret formel for bedre estimering af den resulterende koncentration i forbindelse med en bearbejdet screening.

Medianminimumværdier for vandføring i vandløb

Ud fra et forsigtighedsprincip og ud fra tilgængeligheden af data anvendes medianminimumsværdier for vandføring i vandløbene. Medianminimum er defineret som den vandføring, der i gennemsnit går under en fastsat værdi én gang hver andet år. Værdien beregnes på baggrund af et stort datamateriale af synkronmålerunder i et opland og i tidsserier.

Medianminimumsværdien er en konservativ størrelse. Den repræsenterer vandløbets minimale baseflow og er dermed et godt bud på worst case situationen, som typisk er den lille vandføring om sommeren.

De vandløbsstrenge, der er omfattet af screening af overfladevandstruende jordforureninger, har i et GIS tema fået tilkoblet en medianmimimumsvandføring.

For nogle vandløbsstrækninger, hvor medianminimum ikke er bestemt, er fastsat defaultværdier. De afhænger af vandløbstypologien. Danske vandløb er inddelt i tre typologier svarende til henholdsvis et lille, mellem og et stort vandløb. Samtidig er der generelle forskelle på vandløb i henholdsvis Vest- og Østdanmark (Jylland og Fyn/øer) som følge af blandt andet geologi og nedbør.

Karakteristika for de tre vandløbstypologier fremgår af tabellen: 

 

Vandløbs-
typologi
Vandløbs-
bredde
B (m)

Median-
minimums-
vandføring,
l/s

Default medianminimums-
vandføring,
l/s

      Jylland Fyn / øer
1 Lille < 2 0-10 2 1
2 Mellem 2-10 10-200 200 50
3 Stor >10 200-8000 8000 500

Tabel 2. Udvalgte karakteristika for vandløb samt defaultværdier, der anvendes i screeningsværktøjet. 

Af sidste kolonne fremgår defaultværdier for medianminimumsvandføringen, der anvendes i screeningsværktøjet (på tidspunktet for offentliggørelsen) for henholdsvis vest- og østdanske vandløb. Det ses, at der er markant forskel på vandføringen i vandløbstype 3 i forhold til vandløbstype 1. Det vil sige, at fortyndingen i store vandløb er markant større end i små vandløb. Langt størstedelen af de danske vandløb falder inden for kategorien af små og mellemstore vandløb.

Fortynding i søer

Der er stor forskel på, hvilken fortynding en forureningsfane udsættes for ved udsivning til søer. Det afhænger af, hvor udsivningen til søen foregår samt af lokale forhold som gennemstrømmende vandløb, dybdeforhold, vindpåvirkning og beplantning i randzonen.

Til brug for screeningen er der fastlagt fortyndinger for i alt 650 søer på tidspunktet for screeningsværktøjets offentliggørelse.

For knap 80 % af de målsatte søer er fastsat en fortyndingsfaktor på 20 til brug for screeningsværktøjet. Denne størrelse vurderes at være et konservativt bud.

De resterende godt 20 % af de målsatte søer er større end 1 ha og der har været tilstrækkelig teknisk baggrundsviden til at kunne opstille fortyndingsmodeller for søerne. For disse søer er beregnet en fortynding i en given afstand (50 m, jf. den beregningstekniske blandingszone) fra et udledningspunkt (Miljøprojekt om fortyndinger i fjorde og søer – endnu ikke udgivet). 

I forbindelse med modelleringen er blandt andet truffet følgende valg:

  • Søbredden er valgt som udledningspunkt, fordi det vurderes mere kritisk end hvis forureningen. siver ind andre steder i søen f.eks. op gennem søbunden.
  • Forureningen antages at blive fortyndet i en 2 m vandsøjle.
  • Der ses bort fra, at tæt vegetation langs søbredden kan reducere fortyndingen lokalt.

I søer med en stor opholdstid kan der ske en ophobning af forurening. I de tilfælde er risikoen for ophobning medtaget i modelopsætningen til beregning af fortyndingsfaktoren.

Det er valgt, at screeningsværktøjet anvender en 5 % fraktil af de på årsbasis beregnede fortyndinger. Det er et konservativt valg, som betyder, at fortyndingen i 95 % af tiden vil være lig med eller større end den fortyndingsfaktor, der anvendes i screeningsværktøjet til beregning af den resulterede koncentration.

Den gennemsnitlige fortyndingsfaktor i de godt 20 % søer, der er opstillet modeller for, er ca. 4500, og den maksimale fortyndingsfaktor er ca. 61.000.

Fortynding i fjorde

Fortynding af forurening, der siver ud til fjorde, er styret af strøm- og dybdeforhold, hvor strømforholdene igen er styret af f.eks. vindforhold og plantevækst. I Miljøprojekt om fortyndinger i fjorde og søer (ikke udgivet endnu) er der opstillet modeller til beregning af fortyndingsforhold langs fjorde. Fortyndingsmodellerne tager hensyn til, at strømforholdene varierer såvel rumligt, som tidsligt. Modellerne gør det muligt at beregne fortyndingsfaktoren i en afstand af 50 m fra udsivningspunktet, jf. størrelsen af den beregningstekniske blandingszone, hvor et miljøkvalitetskrav skal være overholdt.

Til brug for screeningen er skabt et GIS tema med fortyndingsfaktorer langs de danske fjorde, der indgår i NOVANA overvågningsprogrammet (78 fjorde).

Fortynding langs kyster

Fortyndingsfaktorer langs kysten stammer fra Miljøstyrelsens rapport ”Fortynding langs danske kyster, DHI juni 2006”. Fortyndingsfaktorerne er beregnet for en blandingszone med en udbredelse på 50 m fra udsivningspunktet.

Fortynding i havne

Havneområder kan adskille sig fra den åbne kyst, idet de kan være mere eller mindre lukkede. I lukkede havneområder vil fortyndingen være mindre end ved den åbne kyst. Det samme gælder for havne beliggende i fjorde.

Erhvervs- og industrihavne rummer ofte mange potentielle forureningskilder og forureninger. Derfor er hvert havneområde gennemgået individuelt med henblik på at vurdere, om havneudformningen må forventes at reducere fortyndingen af en eventuel udsivende forurening. Som udgangspunkt er åbne havne blev tildelt samme fortyndingsfaktor som den nærliggende kyst- eller fjordstrækning. Lukkede havne eller lukkede delområder i havnene er tildelt en reduktionsfaktor, således at fortyndingen i de lukkede områder er 20 % af fortyndingen for de åbne kyst- og fjordstrækninger.

Fortyndinger i GIS tema

De fortyndingsfaktorer, der i screeningsprincippet er tilvejebragt for kunne beregne de resulterende forureningskoncentrationer i de respektive overfladevandstyper, er gjort operationelle i et GIS tema. GIS temaet indgår derfor i screeningsværktøjet. Ved at anvende ”mouse over” funktionen på kortet ses fortyndingsfaktorer for de respektive strækninger langs kanten af overfladevand/vandføring i vandløb.

Den geografiske placering af overfladevand er i GIS temaet baseret på FOTkort10, der udgives af FOTdanmark. FOT-kortene vurderes at være geografisk mest præcise. Fortyndingsfaktorer og medianminimumsvandføringer er tilknyttet specifikke strækninger langs de forskellige overfladevandstyper. GIS temaerne er tilknyttet DAI og indgår i screeningsværktøjet.