Regnbed som tiltak for bærekraftig overvannshåndtering i kaldt klima

Transkript

1 Regnbed som tiltak for bærekraftig overvannshåndtering i kaldt klima Fra temperert....til kaldt klima Kim A. Paus Ph.D. student, NTNU Møte i nettverk for blågrønne byer 8. november 2011

2 Urbant overvann inneholder høye konsentrasjoner forurensning Tilstandsklasser (SFT, 1997) Lindholm, O. (2004). Miljøgifter i overvann fra tette flater: Litteraturstudie (Stormwater Pollutants From Impervious Surfaces: A Literature Review), RAPPORT LNR , Norwegian Institute for Water Research (NIVA), Oslo, Norway.

3 Overvann i kaldt klima kan potensielt inneholde høyere konsentrasjoner Temperert klima Akkumulering på urbane flater Kaldt klima Akkumulering på urbane flater Akkumulering i snø

4 Akkumulert sink i brøytekant [mg/m 2 ] Urbant snø kan inneholde enda høyere konsentrasjoner forurensning eksempel fra Trondheim (januar og februar 2010) Alder på snø [dager] Akkumulert kadmium i brøytekant [mg/m 2 ]

5 Vanndirektivet og forurenset overvann Miljøtilstand Svært god Alle vannforekomster skal tilstandsvurderes og (med unntak av SMVF) oppnå god økologisk tilstand (GØT). God Grensen for bærekraftig bruk Moderat Dårlig Svært dårlig I USA er det estimert at 50% av alle skader på vassdrag og innsjøer er forårsaket av diffus forurensning. For å håndtere de økende vannmengder (som følge av urbanisering og klimaendringer) og samtidig oppnå god økologisk tilstand må vi endre strategi på overvannshåndteringen..

6 Fra ett grått til ett blågrønt bymiljø Figur omarbeidet fra Norsk Vann Rapport 162/2008 Grå løsninger Kvantitet Blågrønne løsninger Kvantitet Kvalitet Verdi i samfunn Regnbed

7 Regnbed som tiltak for en mer bærekraftig overvannshåndtering Norsk Vanns treleddsstrategi Overflateareal (typisk m 2 ) ~ 5-10% av nedbørfelt Vegetasjon Desentralisert tiltak for å håndterere den første og den mest forurensede delen av avrenningen Filermedia Vegetasjonslag bestående av robuste planter som tåler perioder med både stående vann og tørke Filtermediet består av 50-60% sand, 20-30% matjord og 10-20% løv-kompost (volumfraksjoner).

8 Regnbed som tiltak for en mer bærekraftig overvannshåndtering + God evne til å håndterere vannet lokalt (demper flomtopper og reduserer vannvolum) + Øker biomangfoldet og rekreasjonsverdien + God evne til å fjerne forurensninger i vannet Foto: K. Paus

9 Kolonne-forsøk for å studere filtermediets evne til å tilbakeholde løste metaller under forhold i kaldt klima Filtermedia med varierende mengde kompost for å undersøke effekten av organisk materiale. Tilførte høye konsentrasjoner (1.0 mg/l løst Cd, Cu og Zn) for å undersøke kapasitet til å rense urbant smeltevann. To parallell-forsøk (3.6 ⁰C og 19.4 ⁰C) for å undersøke effekten av temperatur. Tilsetning av NaCl for å studere effekter av spesifikke forhold i kaldt klima.

10 Mettet hydraulisk konduktivitet, Ksat [cm/h] Metall-sorpsjon øker med økende mengde organisk materialet i filtermediet sorpsjons-kapasitet [mg Cd per g filtermedia] Organisk materialet i filtermedia (LOI) [%]

11 Regnbed som bærekraftig tiltak i kaldt klima 1. Regnbed har svært god evne til å tilbakeholde løste metaller. Hva når temperaturen synker? Fra temperert....kaldt klima

12 Infiltrasjonsevne Mettet hydraulisk konduktivitet, Ksat [cm/h] Metall-sorpsjon Sammenheng mellom øker med infiltrasjonsevne, økende mengde rense-evne for organisk metaller, temperatur materialet i og filtermediet organisk materialet i filtermediet. sorpsjons-kapasitet [mg Cd per g filtermedia] Rense-evne for metaller Organisk materialet innhold i filtermedia i filtermediet (LOI) [%]

13 Regnbed som bærekraftig tiltak i kaldt klima 1. Regnbed har svært god evne til å tilbakeholde løste metaller - også ved lave temperaturer. Hva med alt veisaltet? Fra temperert....kaldt klima

14 Saltforbruk [tonn/år] Saltforbruket i Norge har økt (Statens Veivesen)

15 Konsentrasjon av sink i utløpet [mg/l] Post-forsøk: Tilsetning av overvann med høyt innhold av veisalt (NaCl) 1 mg Zn/L 0 mg NaCl/L Sink utløpskonsentrasjon Natrium-konsentrasjon Sink innløpskonsentrasjon Relativ konduktivitet Vannvolum [L] 0 mg Zn/L mg NaCl/L Relativ salt- og natrium-konsentrasjoner [ - ]

16 Konsentrasjon av sink i utløpet [mg/l] «Breakthrough» av salt (som konduktivitet) 1 mg Zn/L 0 mg NaCl/L Sink utløpskonsentrasjon Natrium-konsentrasjon Sink innløpskonsentrasjon Relativ konduktivitet Vannvolum [L] 0 mg Zn/L mg NaCl/L Relativ salt- og natrium-konsentrasjoner [ - ]

17 Konsentrasjon av sink i utløpet [mg/l] NaCl i vannet bidrar til å mobilisere metaller i filtermediet 1 mg Zn/L 0 mg NaCl/L Vannvolum [L] 0 mg Zn/L mg NaCl/L Relativ salt- og natrium-konsentrasjoner [ - ]

18 Konsentrasjon av sink i utløpet [mg/l] Na + -ioner bytter plass med Me 2+ -ioner 1 mg Zn/L 0 mg NaCl/L Sink utløpskonsentrasjon Natrium-konsentrasjon Sink innløpskonsentrasjon Relativ konduktivitet Vannvolum [L] 0 mg Zn/L mg NaCl/L Relativ salt- og natrium-konsentrasjoner [ - ] Opp til 16% av metallene som tidligere var akkumulert i filtermedia ble frigitt som følge av NaCl

19 Regnbed som bærekraftig tiltak i kaldt klima 1. Regnbed har svært god evne til å tilbakeholde løste metaller - også ved lave temperaturer. Fra temperert.. 2. Veisalt (NaCl) bidrar til omfattende mobilisering av metaller og må derfor ikke havne i regnbed...kaldt klima Hva med infiltrasjonsevnen?

20 Felt-forsøk for å undersøke regnbedets evne til å infiltrere vann over tid i kaldt klima Gjennomsnittlig konduktivitet økte fra 16 til 41 cm/h på 4 år

21 Felt-forsøk for å undersøke regnbedets evne til å infiltrere vann over tid i kaldt klima

22 Pågående forskning ved Risvollan pilot-regnbed for å undersøke renseeffekter og hydrologisk ytelse i kaldt klima

23 Oppsummering 1. Regnbed har svært god evne til å tilbakeholde løste metaller - også ved lave temperaturer. 2. Veisalt (NaCl) bidrar til omfattende mobilisering av metaller og må derfor ikke havne i regnbed. Fra temperert....kaldt klima 3. Så langt viser studier at infiltrasjonsevnen øker over tid. Forskning utføres nå for å kartlegge hydrologisk ytelse gjennom hele året.

24 Takk for oppmerksomheten 1. Regnbed har svært god evne til å tilbakeholde løste metaller - også ved lave temperaturer. 2. Veisalt (NaCl) bidrar til omfattende mobilisering av metaller og må derfor ikke havne i regnbed. Takk til Joel Morgan, Ray Hozalski, John Gulliver, forskningsgruppen ved University of Minnesota, TorOve Leiknes og Fulbright 3. Så langt viser studier at infiltrasjonsevnen øker over tid. Forskning utføres nå for å kartlegge hydrologisk ytelse gjennom hele året.