Grunnvannskilden som hygienisk barriere mot virus? Eksempel fra grunnvann i løsmasser

Transkript

1 1 Grunnvannskilden som hygienisk barriere mot virus? Eksempel fra grunnvann i løsmasser Hanne Kvitsand 1, Ankie Sterk 2, Liv Fiksdal 1, Bernt Olav Hilmo 3 1. NTNU 2. Utrecht University, The Netherlands 3. Asplan Viak AS, Norway.

2 2 Fjerning av mikroorganismer fra grunnvann 1. Tap av infektivitet ved inaktivering/celledød - Hurtig (dager/uker): bakterier - Treg (uker/måneder): virus, parasitter Virus 2. Tilbakeholdelse i jord/løsmasser - Filtrering: store patogener (parasitter, bakterier) Porestørrelse Sand: µm - Adsorpsjon: små patogener (virus, dels bakterier) Parasitter: 4 14 μm Bakterier: 2 8 μm Virus: 0,02 0,1 μm

3 3 Mikrobiell beskyttelse av grunnvann Land Finland Nederland Norge Danmark Sverige Beskyttelsessone 300 døgn 60 døgn 110 døgn? 60 døgn 60 døgn / 300 m 14 døgn 60 døgn sidestilles med vannbehandling som fjerner, uskadeliggjør eller inaktiverer smittestoffer

4 4 Mikrobiell beskyttelse av grunnvann 60 døgn: fra fjerning av bakterier i tysk akvifer (Knorr 1937) Bakteriell filtrering > virus filtrering Bakteriell utdøingshastighet > virus inaktiveringsrate Bakteriell adsorpsjon < virus adsorpsjon Bestemmelse av beskyttelsessoner Oppholdstid? Transportavstand?

5 5 Forsøksfelt 0 m 1 m 1.3 m Topsoil Gravel, rocks/pebbles Groundwater level BRØNNOMRÅDE Coarse sand, fine gravel 6 m Fine sand/silt

6 6 Aquifer characteristics during pumping Q = 7 l/s = 600 m 3 /day Hydraulic properties Porosity 0.15 Gradient Avg. K GW velocity 300 m/d 20 m/d Water Chemistry Water type Conductivity DO Calcium- bicarbonate 190 us/cm 5 mg/l ph 6.6 Temperature 5 8 o C

7 7 Sporstofforsøk med salt: Oktober 2009 Formål: 1. Undersøke strømningsforhold i brønnområdet - Grunnvannshastighet - Gjennombruddskurver (av salt) i brønner 2. Planlegge virusforsøk - Prøvetakingsfrekvens - Volum

8 8 Pumpebrønn 5000 L GV + 75 kg salt (NaCl) MW3 MW2 MW1

9 9 Virusforsøk: November 2009 Formål: Bestemme reduksjon i viruskonsentrasjon som funksjon av tid og avstand

10 10 Virusfjerning = log fjerning Logaritmisk reduksjon av virus konsentrasjon: log 10 (C/C 0 ) Obs.brønn 1 Pumpebrønn Sporstoffreduksjon log -2.8 log Virusreduksjon -2.1 log -7.1 log

11 Fjerning (log C max /C 0 ) 11 Avstand (m) Obs.brønn 1 Sporstoffreduksjon (-2.8 log) Virusreduksjon (-7.1 log) Pumpebrønn Virusfjerning vs. transportavstand Stor log-reduksjon/avstand Ikke-lineær Mulig årsak: Kollisjonseffektivitet virus-løsmassekorn avtar med økende avstand

12 Fjerning (log C max /C 0 ) 12 Oppholdstid (døgn) 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1, y = -3,348x R² = 0,9982 y = -5,4814x R² = 0,9997 Sporstoffreduksjon (-2.8 log) Tilbakeholdelse (-4.3 log) Total virus fjerning (-7.1 log) = (inaktivering) + fortynning + tilbakeholdelse Fjerning vs. oppholdstid Lineær Stor log-reduksjon/døgn Fjerningseffektivitet til løsmasser = tilbakeholdelse Veileder til dr.v.forskriften: 3 log virusinaktivering (99.9 %) = 1 hygienisk barriere

13 13 Worst case scenario Fjerning vs. oppholdstid Septiktanklekkasje Max viruskonsentrasjon = 10 6 virus/l 10 log reduksjon nødvendig for å sikre trygt drikkevann Akvifer Klæbu (Mosve) Reduksjonsrate v/tilbakeholdelse Oppholdstid log/døgn 3 døgn Transportavstand* 60 m i) Nederland log/døgn 173 døgn 70 m ii) *Beregnet fra oppholdstid for 10 log reduksjon av virus ved septiktanklekkasje i) Hurtig akvifer, GV hastighet = 20 m /døgn (denne studien) ii) Treg akvifer, GV hastighet = 0.4 m/døgn (van der Wielen et al. 2008))

14 14 Oppsummering 5 m 3 grunnvann med høy viruskonsentrasjon injisert i mettet sone 7 log-reduksjoner oppnådd totalt innenfor brønnområdet > 3 log-reduksjoner oppnådd ved tilbakeholdelse i løsmassene Worst case scenario: Tilstrekkelig virusreduksjon i hurtig akvifer etter 3 døgn: << 60 døgn. Videre arbeid: modellering (HYDRUS), labforsøk Mulige følger Transportavstand = nøkkelfaktor? Differensiering av kriterier for beskyttelsessoner for hurtige vs. trege akviferer?