Hunnselvas tålegrenser for utslipp av sink, kobber, nikkel, bly, aluminium, jern og fosfor ved Raufoss Industripark

Transkript

1 NOTAT 13. mars 2018 Mottakere: Hydal Aluminium Profiler AS Utarbeidet av NIVA v/: Øyvind Garmo Kopi: Arkiv Journalnummer: 0296/18 Prosjektnummer: Hunnselvas tålegrenser for utslipp av sink, kobber, nikkel, bly, aluminium, jern og fosfor ved Raufoss Industripark 1

2 Innledning Bedriften Hydal Aluminium Profiler AS kontaktet NIVA og bestilte en faglig begrunnet vurdering av hvor store utslipp av stoffene sink, kobber, nikkel, bly, aluminium, jern, fosfor og olje som Hunnselva kan tåle uten at vannkvaliteten forringes i uakseptabel grad. Notatet presenterer konsentrasjonsgrenser for utslippsvann beregnet for lav vannføring i elva og høyt utslipp av vann fra bedriften. Overskridelse av grenseverdiene som er beregnet i dette notatet, vil ved lav vannføring i Hunnselva medføre nivåer nedstrøms utslippspunktet som er over vannforskriftens grenser for årsmiddelkonsentrasjon. Det tas altså hensyn til nivået av stoffene oppstrøms utslippspunktet, men ikke at det finnes andre tilførselskilder nedstrøms utslippspunktet. De beregnede grensene kan betraktes som et mål på hva elva kan tåle uten negativ påvirkning, men er ikke et forslag til utslippsgrenser for en enkelt bedrift Om Hunnselva. Hunnselva renner nordover fra Einavatnet gjennom jordbruksarealer, industriområder og urbane strøk, og munner ut i Mjøsa ved Gjøvik. Elva benyttes til sportsfiske og andre typer rekreasjon. Øvre del av elva har en bestand av elvemusling som er på den nasjonale rødliste (Larsen, 2010). I følge nettstedet Vann nett 1 er elvestrekningen som bedriften har utslipp til, definert som vannforekomst R (Hunnselva, Breiskallen til Korta). Vannforekomstens økologiske tilstand i hht. vannforskriften antas å være moderat (Tabell 1). Tabell 1. Informasjon om vannforekomst Hunnselva, Breiskallen til Korta ( R) fra Vann nett. Vannforekomst Vanntypekode Hunnselva, Breiskallen til Korta ( R) REM3221 Vanntype Middels til stor ( km 2 ) Kalkfattig Humus Kalsium (1-4 mg/l, alkalinitet 0,05-0,2 mekv/l) Humøs (30-90 mg Pt/l, TOC 5-15 mg/l) Turbiditet Klar (STS < 10 mg/l (uorganisk andel minst 80%) Elvelengde Økologisk tilstand Kjemisk tilstand Påvirkning SMVF Risikovurdering Tiltak Vannregion 3,4 km Antatt moderat (ASPT og fisk) Udefinert (data mangler) Utslipp fra punktkilder, avrenning fra diffuse utslipp og fysiske inngrep. Nei, men flomverk og kraftstasjoner er bygd oppstrøms. Nye tiltak er nødvendig for å nå god miljøtilstand. Habitatforbedringer, hindre spredning av fremmede arter, stabil minstevannføring, utslippsreduserende tiltak hos virksomheter, redusere vegsalting og tilknytning av separate avløp til kommunalt nett. Glomma 1 nett.no 2

3 Elvestrekningen har store variasjoner i vannføring, noe som bl.a. har stor betydning for innblandingen og fortynningen av utslipp til elva. Beregnet middelvannføring (61 90) i elva ved bedriftens utslippspunkt er i overkant av 3000 l/s, men kan i perioden mai september komme ned i 300 l/s i 5 prosent av tiden (se vedlagte rapport fra NVE). Om utslippsvolum og forholdene ved utslippspunktet. Hydal Aluminium Profiler har vanninntak ved demning oppstrøms fabrikken. Vannet slippes ut igjen til utløp 6 og 7 (Figur 1) med utløp 6 som det viktigste. Gjeldende tillatelse gir bedriften lov til å bruke maksimalt m 3 vann i året og maksimalt 150 m 3 /døgn. Utslippet av vann skjer kontinuerlig og er jevnt, men med enkelte topper ved ekstra vannforbruk. Prosessvannet bruker 5 6 minutter etter bruk til det renner ut av røret og ned i elva. Røret er delvis neddykket ved høy vannføring (Roy Høgberget, personlig meddelelse). Ved lav vannføring vil utslippet skje i overflaten, noe som kan medføre dårlig innblanding. Med litt fall på vannet og to påfølgende 90 graders svinger i elva (Figur 2), kan likevel innblandingen skje relativt raskt. 3

4 Figur 1. Oversikt over utløp fra industriområdet på Raufoss. Hydal Aluminium Profiler har utslipp til utløp 6 og 7. Kodene markert med rød ring indikerer beliggenheten til stasjoner med overvåkingsdata. Kart fra (Berg, 2015) 4

5 Figur 2. Flyfoto av området rett nedstrøms utløp 6 (se også Figur 1). Data fra Kartverket. 5

6 Metode For noen av stoffene som bedriften søker utslippstillatelse for, er det gitt grenseverdier i vannforskriften (Tabell 2). Tabell 2. Miljødirektoratets grenseverdier for metaller (Miljødirektoratet, 2016). For at miljømålet skal nås for disse stoffene i vannforekomsten, må årsmiddel og årsmaksimum ikke overstige grenseverdiene for hhv. Kl II og III. Grenseverdiene gjelder filtrerte prøver unntatt årsmiddel for nikkel og bly som refererer til biotilgjengelig konsentrasjon. Stoff Kl. II (µg/l) Kl. III (µg/l) Årsmiddel (AA) Sink Kobber 7,8 7,8 Nikkel 4* 34 Bly 1,2** 14 Maksimum (MAC) *I vann med kalsiumkonsentrasjon 18 mg/l, ph 7,5 og konsentrasjon av løst organisk karbon på 7,5 mg/l tilsvarer dette en biotilgjengelig nikkelkonsentrasjon på 12,7 µg/l ifølge beregningsverktøyet Bio met versjon 4.0 (European Commission, 2014). Tallene for ph, kalsium og organisk karbon ble hentet fra Vannmiljø 2011, 2012 og 2015 fra stasjoner indikert i Figur 1. Det ble antatt at total organisk karbon tilsvarte løst organisk karbon. **I vann med DOC konsentrasjon 7,5 mg/l tilsvarer dette en biotilgjengelig blykonsentrasjon på 9 µg/l (European Commission, 2011). For totalkonsentrasjon av fosfor er gjeldende grenseverdi mellom God og Moderat tilstand på 20 µg/l som årsmiddel for den aktuelle vannforekomsten (Veileder 02:2013 Revidert 2015). For jern kan det naturlige bakgrunnsnivået være høyt. Likevel kan jern under spesielle forhold være toksisk for akvatiske organismer ved relativt lave konsentrasjoner (se f.eks. Teien et al., 2008). Dette gjør det vanskelig å operere med grenseverdier, og det er heller ikke satt slike i Norge. I Storbritannia er grensen i skrivende stund 1 mg/l (DEFRA, 2014), og denne vil i de fleste tilfeller gi god beskyttelse. For aluminium har Norge satt grenser for labilt aluminium (evt. uorganisk monomert aluminium), men denne er kun relevant for vann med ph lavere enn 6,5. Et Aluminium REACHkonsortium 2 har imidlertid nylig finansiert et større arbeid som har styrket grunnlaget for risikovurdering av aluminium i vann som ikke er forsuret (se artikkelsamling i siste nummer av tidsskriftet Environmental Toxicology and Chemistry) 3. En hensikt med nevnte arbeid har vært å gi et datagrunnlag som tilfredsstiller både EUs og USAs krav til dokumentasjon av miljøkvalitetsstandarder, og som også omfatter vann med ph 6 8. I dette området er aluminium lite løselig, men undersøkelser har vist at også aluminium i form av nylig dannede kolloider eller suspenderte partikler kan ha toksiske effekter (se f.eks. artiklene i fotnote 3 eller Teien, 2005) i relativt lang tid. Hvor lenge avhenger av temperatur, ph og øvrig vannkjemi. I denne vurderingen ble det besluttet å bruke en modell som er basert på Aluminium REACH konsortiets nylig 2 reach consortium.eu/ 3 Special Section: Aluminum Bioavailability and Toxicity to Aquatic Organisms in Environmental Toxicology and Chemistry Volum 37, nummer 1,

7 utarbeidede datagrunnlag, for å beregne en grense som ifølge EUs metodologi skulle være beskyttende for 95 % av arter ved kronisk eksponering (DeForest et al., 2018). I vann med ph 7,5, DOC konsentrasjon på 7,5 mg/l og hardhet 45 mg/l (som CaCO 3), som er i overensstemmelse med det begrensede datamaterialet fra elvestrekningen, ble denne grensen 845 µg aluminium/l. En usikkerhet her er at modellen var basert på data fra vann som hadde aldret i minimum 3 timer, mens vannet fra Hydal bare har aldret i 5 6 minutter før det når elva. Denne tidsforskjellen har vist seg å ha betydning ved kalking av surt vann (se f.eks. Kroglund et al., 1998; Teien, 2005). En annen usikkerhet er det relativt brede ph spennet som utslippsvannet kan ha (6 9,5). Det antas at reaksjonen som avgifter aluminium skjer raskest ved ph 6,5 7 fordi det er i dette området at løseligheten av aluminium er lavest. For utslipp av olje til overflaten av en elv, gir det mindre mening å kvantifisere belastningen som en konsentrasjon. Dette fordi oljen i liten grad vil løse seg i vannet og i stedet vil sette seg på steiner og elvebredd. Et viktig aspekt er at noen av stoffene som er nevnt over, allerede foreligger i forhøyede nivåer oppstrøms industriparken og Hydal Aluminium Profiler. Et søk i databasen Vannmiljø 4 viser at det finnes noe data fra 2011, 2012 og 2015 fra stasjonene som er markert i kartet i Figur 1. Resultatene er presentert i Figur 3. Kritisk grense for tilførsel av stoffer per volumenhet elvevann ble beregnet ved å trekke en anslått middelkonsentrasjon av de ulike stoffene oppstrøms Industriparken (Figur 3 ) fra grenseverdiene for årsmiddel (eller kroniske effekter) nevnt over. Jern og aluminium i elva oppstrøms Industriparken foreligger høyst sannsynlig i lite toksiske former, men oppstrømsnivåene ble likevel tatt hensyn til. Årsmiddelgrensen (AA) ble brukt selv til beregning av korttidsgrenser fordi den for de fleste av stoffene som er behandlet her, var identisk med eller lite forskjellig fra maksimumsgrensen. Beregningen av absolutte konsentrasjonsgrenser i utslippsvann ble basert på det maksimale vannvolumet bedriften har lov til å slippe ut per døgn (150 m 3 ) og lav vannføring i elva (0,3 m 3 /s). Absolutte langtidsgrenser for utslipp ble beregnet som produktet av vannvolumet bedriften har lov til å slippe ut per år ( m 3 ) og kritisk tilførsel av stoffer per liter elvevann. Fordi middelvannføringen (3 m 3 /s) i elva er 10 ganger høyere enn ved lav vannføring skulle dette sikre at utslipp ikke fører til en vesentlig økning av (volumveid) årsmiddelkonsentrasjon

8 Figuren fortsette med flere paneler på neste side. 8

9 Figur 3. Konsentrasjon (mikrogram/l) av stoffer i prøver fra stasjonene indikert i kartet i Figur 1. Data er hentet fra databasen Vannmiljø. Punktene viser de målte verdiene i prøver fra 2011, 2012 og Boks med midtstrek indikerer kvartiler og median, mens strekene utenfor boksen er strukket til det mest avvikende punktet innenfor 1,5 ganger interkvartilt spenn. Resultat og diskusjon Grenseverdier, antatte konsentrasjonsnivåer oppstrøms utslippspunkt, beregnede absolutte konsentrasjonsgrenser og langtidsgrenser er presentert i Tabell 3. De beregnede absolutte grensene for utslipp kan virke noe høye. Det er ikke lagt inn sikkerhetsfaktorer som tar hensyn til at deler av elva vil få høyere konsentrasjoner pga. ufullstendig innblanding, eller det faktum at det også nedstrøms Industriparken finnes kilder til i hvert fall noen av disse stoffene. Det er heller ikke tatt hensyn til at det også kan være usikkert om de oppgitte grenseverdiene for elv gir tilstrekkelig beskyttelse for de mest sårbare artene. Ved fastsettelse av spesifikke utslippsgrenser for den enkelte bedrift bør det tas hensyn til disse forholdene for eksempel ved å dele de her foreslåtte absolutte grensene med et tall som reflekterer samlet belastning på resipienten. Hvor stor nevneren skal være er det opp til forvaltningen å bestemme. Det er også viktig å ha en overvåking av relevante parametere på relevante stasjoner i elva slik at påvirkning og eventuelle uheldige effekter på biota blir dokumentert. Oppgitte utslipp fra Hydal Aluminium Profiler i 2017 var for alle stoffer mindre enn 10 % av de beregnede langtidsgrensene (Tabell 4). Stoffet som viste den høyeste maksimumskonsentrasjonen sammenlignet med beregnet konsentrasjonsgrense var nikkel (31 %). Isolert sett, anses det som lite sannsynlig at utslippet fra bedriften i 2017 var stort nok til å skade livet i elva i nevneverdig grad. 9

10 Tabell 3. Grenseverdi for konsentrasjon i elv, antatt nivå oppstrøms utslippspunkt, kritisk grense for utslipp og beregnede absolutte grenser for utslipp over lang tid. Konsentrasjonsgrensen er beregnet som forholdet mellom lav vannføring i elv (300 l/s) og høy vannføring i rør (150 m 3 /døgn, dvs. 1,74 l/s) multiplisert med differansen mellom grenseverdi elv og oppstrøms nivå. Langtidsgrensen er beregnet som årsgrense for utslipp av vann ( m3/år) multiplisert med konsentrasjonsgrensen. Stoff Grenseverdi elv Nivå oppstrøms Kritisk grense for utslipp Beregnet absolutt konsentrasjonsgrense i utslippsvann µg/l µg/l µg/l mg/l kg/år Sink 11 3,0 8,0 1,4 28 Kobber 7,8 1,0 6,8 1,2 24 Nikkel 13 0, ,1 41 Bly 9 0,05 9 1,6 31 Aluminium Jern Fosfor ,0 0,35 7 Olje (upolare) *Gjeldende utslippstillatelse 5* 10* Beregnet absolutt langtidsgrense utslipp Tabell 4. Utslipp til Hunnselva fra Hydal Aluminium Profiler i 2017 og andelen det utgjør av grensene beregnet i dette notatet. Stoff Maksimumskonsentrasjon 2017 Utslipp 2017 % av beregnet konsentrasjonsgrense % av beregnet langtidsgrense mg/l kg Sink 0,069 0, Kobber 0,26 0, Nikkel 0,65 3, Bly 0,0014 0, ,0 Aluminium 19 28, Jern 0,11 0, ,0 Fosfor 0,026 0, Olje 0,

11 Litteratur Berg, B.E., Prøvetakingsplan og analyseprogram Hunnselva nedstrøms industriparken. DeForest, D.K., Brix, K.V., Tear, L.M., Adams, W.J., Multiple linear regression models for predicting chronic aluminum toxicity to freshwater aquatic organisms and developing water quality guidelines. Environ. Toxicol. Chem. 37, DEFRA, Water Framework Directive implementation in England and Wales: new and updated standards to protect the water environment. European Commission, Technical guidance to implement bioavailability based environmental quality standards for metals. European Commission, Lead and its Compounds. EQS sheet. Kroglund, F., Rosseland, B.O., Håvardstun, J., Teien, H. C., Salbu, B., Kvellestad, A., Varighet av ustabil og skadelig aluminiumskjemi på giftighet overfor lakseparr; renneforsøk utført i Suldalslågen, høsten NIVA rapport OR Larsen, B.M., Problemkartlegging med tilknytning til elvemusling i Hunnselva og forslag til tiltaksplan for å ta vare på og reetablere elvemusling i vassdraget (NINA rapport No. 559). Miljødirektoratet, Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota (No. M608). Miljødirektoratet. Teien, H. C., Transformation of aluminium species in unstable aquatic mixing zones mobility and bioavailability towards fish (Dr. philos.). Norwegian University of Life Sciences, Ås. Teien, H. C., Garmo, Ø.A., Åtland, Å., Salbu, B., Transformation of iron species in mixing zones and accumulation on fish gills. Environ. Sci. Technol. 42, Veileder 02:2013 Revidert Klassifisering av miljøtilstand i vann. Økologisk og kjemisk klassifiseringssystem for kystvann, grunnvann, innsjøer og elver. Direktoratsgruppa for gjennomføringen av vanndirektivet. 11

12 Vedlegg 12

13 Lavvannskart Vassdragsnr.: Kommune: Fylke: Vassdrag: 002.DCC1 Vestre Toten Oppland HUNNSELVA Vannføringsindeks, se merknader Middelvannføring (61-90) Alminnelig lavvannføring 5-persentil (hele året) 5-persentil (1/5-30/9) 5-persentil (1/10-30/4) Klima Klimaregion Årsnedbør Sommernedbør Vinternedbør Årstemperatur Sommertemperatur Vintertemperatur Temperatur Juli Temperatur August 13,2 1,8 1,8 1,3 3,0 Base flow 6,1 BFI 0,5 771 l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) l/(s*km²) Ost mm 386 mm 385 mm 1,9 10,2 C C -4,1 C 12,9 C 12,3 C Feltparametere Areal (A) Effektiv sjø (S eff ) Elvelengde (E L) Elvegradient (E G) Elvegradient 1085 (G 1085 ) Feltlengde(F L) H min H 10 H 20 H 30 H 40 H 50 H 60 H 70 H 80 H 90 H max Bre Dyrket mark Myr Sjø Skog Snaufjell Urban 231,3 km² 4,1 % 38,2 km 7,1 m/km 4,2 m/km 34,0 km 289 moh. 394 moh. 403 moh. 418 moh. 433 moh. 451 moh. 481 moh. 517 moh. 560 moh. 612 moh. 753 moh. 0,0 % 15,5 % 2,8 % 7,5 % 69,1 % 0,0 % 2,2 % 1) Verdien er editert Kartbakgrunn: Statens Kartverk Kartdatum: Projeksjon: EUREF89 WGS84 UTM 33N Nedbørfeltgrenser, feltparametere og vannføringsindekser er automatisk generert og kan inneholde feil. Resultatene må kvalitetssikres. Det er generelt stor usikkerhet i beregninger av lavvannsindekser. Resultatene bør verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. I nedbørfelt med høy breprosent eller stor innsjøprosent vil tørrværsavrenning (baseflow) ha store bidrag fra disse lagringsmagasinene. nevina.nve.no

14 Flomberegning Vassdragsnr.: Kommune: Fylke: Vassdrag: 002.DCC1 Vestre Toten Oppland HUNNSELVA Resultat er kun validert for areal mindre enn 60km2. Flomestimatene er derfor nødvendigvis ikke gyldige. Flomverdiene viser størrelsen på kulminasjonsflommer for ulike gjentaksintervall. De er beregnet ved bruk av et formelverk som er utarbeidet for nedbørfelt under ca 50 km2. Feltparametere som inngår i formelverket er areal, effektiv sjøprosent og normalavrenning (l/s*km²). For mer utdypende beskrivelse av formelverket henvises det til NVE Rapport 7/2015 «Veileder for flomberegninger i små uregulerte felt». Det pågar fortsatt forskning for å Det pågar fortsatt forskning for å bestemme klimapåslag for momentanflommer i små nedbørfelt. Frem til resultatene fra disse prosjektene foreligger anbefales et klimapåslag på 1.2 for døgnmiddelflom og 1.4 for kulminasjonsflom i små nedbørfelt. HUNNSELVA HUNNSELVA Areal (km²) Klimafaktor 231,25 1,4 M Q m3/s l/(s*km²) Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 Q 200 Flomfrekvensfaktorer - - 1,27 1,53 1,82 2,26 2,65 3,11 Kulminasjonsvannføring:97,5 95% intervall øvre grense (m³/s) persentil(m3/s) 52,1 225,2 67,5 83,3 101,1 129,7 156,1 183,0 Kulminasjonsvannføring Flomverdier (m³/s) (m3/s) 29, ,3 45,0 53,5 66,5 78,1 91,5 Kulminasjonsvannføring: 95% intervall nedre grense 2,5 (m³/s) persentil (m3/s) 16, ,6 24,3 28,3 34,1 39,0 45,8 Klimapåslag Flommer med (kulminasjon, klimapåslag 20 (m³/s) prosent) 41,2 178,1 37,3 63,0 74,9 93,1 109,3 128,1 Beregningene er automatisk generert og kan inneholde feil. Det er generelt stor usikkerhet i denne typen beregninger. Resultatene må verifiseres mot egne observasjoner eller sammenlignbare målestasjoner. Resultatene er ikke gyldig som grunnlag til flomberegninger for klassifiserte dammer. nevina.nve.no