Avrenning fra vei, historikk

Transkript

1 1

2 Avrenning fra vei, historikk 2 De første vitenskaplige artiklene vedrørende avrenning fra veg ble publisert i begynnelsen av 1970-tallet og den første norske ble publisert i 1984 Hovedsakelig fokus på hydrologi, stofftransport og vannkjemi og mindre fokus på biologi / økologi

3 3 Historikk De første renseløsningene i Norge ble bygget i første halvdel av 90-tallet Stor økning i antall de siste 15 årene og i dag er det ca 150 renseløsninger langs vegnettet (kun nye veier og ikke eksisterende veier) Sverige har ca 450 renseløsninger

4 Dagens praksis: Sedimenteringsbassenger 4

5 tot N tot P bio P SS olje 16 PAH 4 PAH Pb Cd Cu Zn renseeffekt (%) 5 Eksempel renseeffekt, E6 Skullerud (Oslo) 0 90 hele måleperioden sommer halvåret vinter halvåret analyseparameter Åstebøl SO. Vegdirektoratet Utbyggingsavdelingens rapportserie. Statens vegvesen, Oslo, 2004, pp. 29.

6 Eksempel på negativ renseeffekt 6 Amerikansk studie som viser transport av partikler inn og ut av rensebasseng Kalainesan S, Neufeld RD, Quimpo R, Yodnane P. Journal of Environmental Management 2009; 90: Britisk studie som viser transport av bl.a. sink inn og ut av rensebasseng Kalainesan S, Neufeld RD, Quimpo R, Yodnane P. Journal of Environmental Management 2009; 90:

7 7 Årsaker til redusert rensegrad Høye saltkonsentrasjoner Langvarig saltsjiktning som reduserer rensevolum Ionebytteprosesser Dannelsen av mobile kloridkomplekser Oksygensvinn Kan indirekte forårsakes av saltsjiktning Nedbrytning av organisk materiale (døde planterester, samt organiske forureninger) Skaper reduserende forhold i bunnsedimentet Lavmolekylært organisk materiale Effektiv kompleksbinder av ulike forurensningsstoffer Kan lett spyles ut under episoder

8 årsaker til redusert rensegrad 8 Total forklaringsprosent = 46.5 %, p=0.008 DOC 20.6 %, p = % DO 12.7 % n.s Cl 7.6 % n.s Sammenheng mellom løste metallforbindelse og organisk matr (DOC), oksygen (DO) og vegsalt (Cl) i utløpet av to rensedammer (Skullerud og Vassum) (Meland 20) Venn-diagram som viser sammenhengen mellom løste metallforbindelser og organisk matr (DOC), oksygen (DO) og vegsalt (Cl) basert på målinger i utløpet av Vassum og Skullerud (begge E6). (S. Meland 20)

9 9 årsaker til dårlig rensegrad: vind Modellert utløpskons. av TSS ved målt vind Dansk studie viser at TSS fjernes nesten 0% uten vindpåvirkning, mens rensegraden reduseres til ca 80% med vind Modellert utløpskons. av TSS uten vind Bentzen TR. Water Science and Technology 20; 62:

10 Precipitation/mm 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 9 M M 11 M 12 M 13 M 14 M 15 M 16 M 17 M 18 M 19 M 20 M Precipitation/mm Evaluering av rensebasseng, biologisk tilnærming25 Eksponeringsforsøk med ørret (n=120) 4 simulerte episoder á 24t (12 dager) 23 ulike biomarkører A SW API PISW PO POSW SW 2 Head tanks PI PO SW PI PISW PISW 3 POPOSW 3 POSW SW 1 Head tanks PI PO SW Exposure tanks PISW 2 PO 2 PO 1 PO PISW 4 POSW 1 PI 3 PO 3 Precipitation 24 hr simulated episode PI 2 Exposure tanks SW = stream water PI = pond inlet PO = pond outlet SW PO PI 4 PIS Klart skille mellom referansegr (SW) og eksponerte grupper POSW 4 PISW 1 SW=elvevann 3 oppstrøms basseng PO 4 PI = Innløp basseng PO = Utløp baseng PO 2 PISW og POSW = 50:50 miks POSW med 2 elvevann 17.5 % explained variation P= økt negativ effekt PI 1 POSW S. Meland, B. Salbu, and B.O. Rosseland, Journal of Environmental Monitoring, vol. 12 pp

11 Langtidseffekt Vekst hos en-sommrig sjøørretunger i Årungselva (Akershus), oppstrøms og nedstrøms E6 Length (cm) km 21 % redusert vekst a a a b n=137 n=82 n=81 n=254 Oslofjord 2 ANOVA, p=0.000 Fish sampling Nordby tunnel, E6 0 upstream downstream upstream downstream To nye tunneler samt nytt drenssystem inkl rensebasseng for tunnelvask og veg i dagen fra 2000 S. Meland, R. Borgstrøm, L.S. Heier, B.O. Rosseland, O. Lindholm, and B. Salbu, Science of The Total Environment, vol. 408 pp Tunnel wash water sampling Sed. pond Smiehagen tunnel Vassum tunnel Fish sampling Lake Årungen

12 Langtidseffekt Redusert vekst hos ensommrig sjøørretunger i Årungselva (Akershus) Mean length (downstr) Fitted Line Plot Mean length (downstr) = Year downstr (p=0.024) Regression 95% CI S R-Sq 35.7% R-Sq(adj) 30.4% Snittlengde ved smoltifisering Sjøøretten smoltifiserte etter en vinter (Borgstrøm & Heggenes 1998) Year downstr FORSINKET SMOLTIFISERING??!! Redusert vekst relateres til forurenset avrenningsvann fra tunnelvask, veg i dagen både fra E6 og riksvegen langs elva Redusert vekst kan begrunnes ut i fra: o o Redusert energiopptak Metabolsk trade-off F.eks energi brukes på avgiftning istedet for på vekst S. Meland, R. Borgstrøm, L.S. Heier, B.O. Rosseland, O. Lindholm, and B. Salbu, Science of The Total Environment, vol. 408 pp

13 1 M 2 M 3 M 4 M 5 M 6 M 7 M 8 M 9 M M 11 M 12 M 13 M 14 M 15 M 16 M 17 M 18 M 19 M 20 M Precipitation/mm Length (cm) Biologisk kompleksitet forholdet mellom respons og biologisk effekt a a a b? Høy økologisk relevans, men lang responstid? A SW 4 POSW 4 SW 2 SW 1 SW 3 Head tanks PI PO SW PI PISW PO POSW Exposure tanks PISW 2 PO 2 PO % explained variation P=0.002 PO PISW 3 PISW 1 PISW 4 POSW 1 PI 3 PO 3 POSW Lav økologisk relevans, men kort responstid PO 4 Precipitation 24 hr simulated episode PI 2 POSW 2 økende giftighet PI 1 SW = stream water PI = pond inlet PO = pond outlet PI n=137 ANOVA, p=0.000 upstream n=82 downstream MOLECULAR TO CELLULAR Genes Enzymes Proteins n=81 upstream Metabolism n=254 downstream ORGAN TO ORGANISMIC Pathology Behaviour Growth Development 13 Productivity POPULATION TO COMMUNITY Nutrient cycling Diversity Food web Abundance Energy flow Interspecific - interactions ECOSYSTEM Ingen nivåer kan sies å være mer viktig enn andre, men gir nyttig informasjon om prosessene som pågår Responser på lave nivåre tolkes ofte som et tidlig-varsel signal (early warning signal)

14 tot N tot P bio P SS olje 16 PAH 4 PAH Pb Cd Cu Zn renseeffekt (%) 14 Tradisjonell evaluering av renseløsninger 0 hele måleperioden sommer halvåret Hva sier dette? vinter halvåret God renseeffekt pga sedimentering av partikler Rensegrad i forhold til biotilgjengelighet trolig betydelig lavere 0 analyseparameter Renseløsninger bør evalueres etter andre kriterier enn total stoffstransport inn og ut Åstebøl SO. Vegdirektoratet Utbyggingsavdelingens rapportserie. Statens vegvesen, Oslo, 2004, pp. 29.

15 Eksempel på ny strategi??? 15 Rensebassenger med flere rensetrinn, Treatment train Lovende resultater Klogging kan være et problem over tid Vollertsen J, Lange KH, Pedersen J, Hallager P, Bruus A, Laustsen A, et al. Water Science and Technology 2009; 60:

16 16 Oppsummering Dagens praksis med bruk av sedimenteringsbassenger er ikke nødvendigvis optimal i forhold til å beskytte vannlevende organismer Rensegrad bør vurderes ut ifra kjemisk- og biologisk karakterisering, og ikke ut i fra totale konsentrasjoner Bruk av ulike filtermaterialer etter sedimentering virker lovende

17 Foto: M.T. Nyheim TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN!