VINTERVÆR HVA BETYR DET FOR FORURENSNING OG AVRENNINGSSITUASJON?

Transkript

1 VINTERVÆR HVA BETYR DET FOR FORURENSNING OG AVRENNINGSSITUASJON? FRENCH, HELEN K., Bioforsk, Jord og miljø FLESJØ, KRISTINE, Master grad, UMB/Bioforsk nå i Vegvesenet WIKE, KJERSTI, Master grad, UMB/Bioforsk nå i Vegvesenet DU SAIRE, MARTIN, USDA, Minneapolis, USA BAKER, JOHN, USDA/University of Minnesota, Minneapolis, USA BINLEY, ANDREW, Environmental Sciences, Lancaster University, UK HEIDI GRØNSTEN, Bioforsk, jord og miljø HANS-OLAV EGGESTAD, Bioforsk, jord og miljø Takk for finansiering- og teknisk støtte fra Forskningsrådet, Statens Vegvesen og OSL!

2 NORKLIMA PROSJEKTER Pollution risks and water management at airports and roads in a changing climate, NFR: -8 Stormwater and roads dimensioning for climate change, NFR: 7-9

3 Innhold Avrenningssituasjon i snøsmeltingen Hvilke prosesser er viktige i forhold til grunnvannsforurensning? Hvordan påvirkes disse av klimatiske faktorer? Hva bør Vegvesenet ta hensynet til i forhold til vinter og forurensning?

4 Foto:OSL

5 Forsøksfelt : Oslo lufthavn Avising: Propylenglykol Kaliumformiat Krav: ingen avisingskjemikalier i grunnvannet Foto:OSL

6 Forsøksfelt : Rv Vegsalt: NaCl Krav: salting skal ikke medføre nevneverdige skader eller ulemper Foto: Kjersti Wike Kritine Flesjø

7 Avrenning fra veg Foto: Kjersti Wike Kritine Flesjø

8 Forurensninger i overvann Maksimale og minimale forurensningskonsentrasjoner målt i overvann. Angitt i mg/l, med unntak av kvikksølv og PAH som er angitt i µg/l. (Kilde: Bækken 99, Bjelkås og Lindmark 99) Forurensningstype Snøsmelting Regn Maks Min Maks Min Kjemisk oksygenforbruk Jern 78,,,, Kadmium,,9,8, Klorid 9 Kobber,,,8, Krom,,,9, Kvikksølv,,9,, Nikkel,,,, PAH,,,97, Sulfat,,,,9 Sink,7,,7,9 Sum fast materiale 7 8 Sum suspendert materiale 9 7

9 Giftighet av salt Acute aquatic toxicity (U.S. EPA, Ambient Water Quality Criteria for Chloride, 988): Rana Breviceps (frog); No observed effect concentration (NOEC): mg/l. Daphnia pulex 8-hour LC or EC:.7 mg/l Daphnia magna (water flea); 8 hour EC:. mg/l Myriophyllum spicatum (water milfoil); Phytotoxicity (EC for growth):.9 mg/l Pimephales promealas (fathead minnow); 9-hour LC: 7. mg/l Lepomis macrochirus (Bluegill) LC or EC: 7.8 mg/l Anguilla rostrata (American eel) 8-hour LC or EC :.8 mg/l USDA Salinity hazard ratings: Low: 7-7 mg/l Medium: 7 - mg/l High:.7 mg/l Very high: more than.7 mg/l

10

11

12 Ingen is, diffus infiltrasjon av salt langs vegbanen

13 Is, konsentrert infiltrasjon på lite område

14 Fysiske prosesser Teledannelse, smelting og infiltrasjon

15 Distribution of snowmelt infiltration site layout Photo: -March-

16 Distribution of snowmelt infiltration site layout Photo: 7-April- TEL TEL TEL

17 Field lay-out small plot, Moreppen

18 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

19 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity 8-April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

20 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

21 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

22 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

23 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity 8-April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

24 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity 9-April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

25 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

26 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

27 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity 7-April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

28 Distribution of snowmelt infiltration surface resistivity -April Cumulative input (mm) Snowmelt Rainfall -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr -Apr.... -April. Increasing moisture content No change.... Ratio of resistivity at ground surface relative to -April-

29 Distribution of snowmelt infiltration topography effect Change in D resistivity relative to -April- -April.... Ratio of resistivity relative to -April-

30 Været i perioden før i dag, vinteren / Temperatur, C Akkumulert snøfall, mm Målt:mm - // // // // 9// 8// // 9// Dato

31 Jordtemperaturer. 9. -cm -cm -cm Jordtemperatur, C // // // // 9// 8// // 9// Dato

32 Konklusjon Sannsynligheten for at nedbrytbare avisingskjemikalier skal nå grunnvannet er avhengig av Hvor mye kjemikalier som brukes Jordas tilstand ved smelteperioder (vanninnhold og temperatur!) Lagrede vannmengder i snøen Tekniske mottiltak som hindrer punktinfiltrasjon Vi har vha geofysiske målinger dokumentert at infiltrasjonen kan skje fokusert på små områder,..dette har konsekvenser for generelt avrenningsmønster: mer overflateavrenning Hva skjer videre? Feltobservasjoner skal brukes til å teste hvor gode de fysisk baserte umettet sone modellene er, fryse og tine prosesser skal legges inn i D modell Fremtidsscenarier skal modelleres med input fra nedskalerte klimascenarier Nytt prosjekt (7-9) Kvantifisere betydning av smelteforhold for avrenningsmønster, Blir det hyppigere lokale flomsituasjoner med klimaendringer? Hvilken betydning bør dette i så fall få for dimensjonering av dreneringssystemer langs norske veger? (Håndbok 8)

33 Hva bør Vegvesenet ta hensyn til når det gjelder avrenning og forurensningssituasjon? Vurdere hva som er viktigste hensyn: Grunnvann? Overflatevann? Infiltrasjonsforholdene under snøsmeltingen har stor betydning for både transportveger og fortynningsgrad - hvilke forurensninger er verst for det lokale miljøet? salt? andre forurensninger? - vurdere dreneringsløsninger: er det best med fokusering av forurensninger over lite område eller er virkningene på miljøet lavere med diffus spredning? Bedre kontroll: Måle temperatur og vanninnhold i jord langs vegens sidearealer >> flomvarsling Kvantifisering av avrenning fra veg, konsentrasjoner i overvann (kontinuerlige målinger) Redusere kilde: saltingsrutiner

34 Takk for oppmerksomheten!

35 Klimatiske faktorer som påvirker risiko for grunnvannsforurensning på Gardermoen Behov for avising Været i dag Regn + frost Snø Ingen nedbør Jordforhold Høyest risiko Tele/høyt vanninnhold Været i perioden før i dag Tele/lavt vanninnhold Ingen tele/høyt vanninnhold Ingen tele/lavt vanninnhold Lavest risiko Sannsynligheter for ulike typer vær, data fra DNMI Sannsynligheter for avising, basert på data fra saltefirma (Mesta), OSL Sannsynligheter for lav jordforhold basert på en kombinasjon av feltdata og modellering

36 8 Årsforbruk i forhold til gjennomsnitt Behov for avising Flyavising, OSL Baneavising,OSL Vegsalting, Rv År Normalisert gjennomsnittlig forbruk Ref. Wike, 7; Mesta; OSL Damdyp, m Gjennomsnittstemp..-., C Antall dager med snøfall År Gjennomsnittlig Forbruk per vintersesong i perioden 999- Flyavising (PG): tonn Baneavising(KF):7 m - Vegsalt (NaCl): tonn/km År... Observert men ikke målt År

37 Været i perioden før i dag, vinteren / Temperatur, C Akkumulert snøfall, mm Målt:mm - // // // // 9// 8// // 9// Dato

38 Jordtemperaturer Jordtemperatur, C 9 -cm -cm -cm - /9/ // 9// 9// 8// 7// 9// 8// Dato

39 Hva sier klima-scenariene om antall dager med snøfall på Gardermoen?