Grunnvannsuttak fra løsmasser som hygienisk barriere?

Transkript

1 Grunnvannsuttak fra løsmasser som hygienisk barriere? Hanne M. L. Kvitsand Sivilingeniør i miljø- og hydrogeologi og PhD stipendiat ved NTNU/Asplan Viak AS.

2 Kilde: Bruk av grunnvann i Europa

3 Hva er grunnvann? Markvann Grunnvann Vannet finnes i jordens hulrom: I umettet sone (markvannssonen) er porerommene fylt med både vann og luft. Under grunnvannsspeilet, i mettet sone (grunnvannssonen), er alle porerommene fylt med vann grunnvann. (

4 Hvordan dannes grunnvann?

5 Mikrobiologisk barriereeffekt ved vassdragsinfiltrasjon Tre hovedprosesser: Fjerning Inaktivering/død Fortynning To hovedsoner Bunndekke kort oppholdstid Akvifer lengre oppholdstid Effektiviteten måles ved å tallfeste reduksjonen av mikroorganismer Prosesser som påvirker vannkvalitet ved «bank filtration» (Hiscock og Grischek 2002).

6 Forskningsspørsmål Hvor viktig er det hydrogeologiske miljøet for barriereeffekten? Får vi samme rensegrad ved samme transportavstand i ulike miljø? Hvor store rensebidrag oppnås ved fortynning og filtrering i akviferen? Hvilken barriereeffekt kan forventes i en god, norsk akvifer? Konvensjonell vannbehandling (

7 Del 1: Mikrobiologisk barriereeffekt ved fullskala vassdragsinfiltrasjon ulike hydrogeologiske miljø To vannverk i drift Analyse av mikrobiologiske og kjemiske parametere In situ måling av ph, temperatur og ledningsevne Cross flow ultrafiltering for oppkonsentrering av store prøvevolum og deteksjon av bakteriofager (Veenendaal & Brouwer-Hanzens 2007). Foto: Elisabeth S. Andersen (Asplan Viak AS). Fageanalyser utført ved stipendiat Ricardo Rosado (Norges Veterinærhøgskole).

8 Del 1: Mikrobiologisk barriereeffekt ved fullskala vassdragsinfiltrasjon ulike hydrogeologiske miljø A Lavgradient elvedelta B Høygradient elvevifte

9 Del 1: Mikrobiologisk barriereeffekt ved fullskala vassdragsinfiltrasjon ulike hydrogeologiske miljø Log fjerning v/aritmetisk gjennomsnitt (AG) Vannverk A Vannverk B Innsjø Brønn 1 Elv Brønn 1 Elv Brønn 2 Transportavstand [m] Transporttid [døgn] 21 X? 60 Kimtall 22 2,4 1,1 2,8 Somatiske fager 2,1 1,2 1,4 F+fager 1,5 0,4 0,4 Minimums barriereeffekter pga. konsentrasjon i overflatevann og deteksjonsgrenser Log fjerning v/max. likelihood estimation (MLE) i Matlab Vannverk A Vannverk B Innsjø Brønn 1 Elv Brønn 1 Elv Brønn 2 Transportavstand [m] Transporttid [døgn] 21 X? 60 Kimtall 22 2,2 0,7 1,9 95% CI 1,6-3,6 0,1-3,2 1,2-4,9 Somatiske fager 1,8 0,5 0,7 95% CI 1,3-3,1 0,1-2,0 0,2-2,2 F+fager 1,0 0,1 0,1 95% CI 0,4-2,7 0-1,9 0-2,2

10 Del 2: Mikrobiologisk barriereeffekt ved sporstofforsøk med «modellvirus» - kvantifisering av rensebidrag

11 Depth [m] Del 2: Mikrobiologisk barriereeffekt ved sporstofforsøk med «modellvirus» - kvantifisering av rensebidrag IW N P18 P23 P17 Pumpebrønn (abstraction well) Coarse sand/fine gravel Distance [m]

12 Del 2: Mikrobiologisk barriereeffekt ved sporstofforsøk med «modellvirus» - kvantifisering av rensebidrag Klorid konservativ tracer: Ikke-reaktiv Enkel å måle/bruke Konsistente målinger Bakteriofager = «Modellvirus»: Reaktive Kjemisorpsjon, filtrering, inaktivering Enkle å påvise Enkel prøvetaking Er patogen kun overfor bakterier Gir informasjon om: Fortynning Oppholdstid Strømningsretning Gir informasjon om: Total reduksjon som f(x, t) Virusreduksjon v/filtrering

13 Del 2: Mikrobiologisk barriereeffekt ved sporstofforsøk med «modellvirus» - kvantifisering av rensebidrag Resultat: Fortynning: ~ 3 log Oppholdstid: ~ 1,3 d Strømningsretning: NØ

14 Del 2: Mikrobiologisk barriereeffekt ved sporstofforsøk med «modellvirus» - kvantifisering av rensebidrag Resultat: Total reduksjon som f(x, t): ~ 7 log Virusreduksjon v/filtrering : ~ 4 log

15 Konklusjoner Vassdragsinfiltrasjon kan fungere som mikrobiologisk barriere. Avhenger av forhold som varierer mellom ulike anlegg og geologiske medier. Grundige fullskala hydrogeologiske undersøkelser må utføres for hvert anlegg for fastsettelse av barriereeffekter. 2 log-reduksjoner kan oppnås ved en oppholdstid > 21 døgn i lavgradient elvedelta. Fortynning med stedegent grunnvann i akviferen bidrar vesentlig til virusreduksjon. Filtrering i løsmassene kan bidra vesentlig til virusreduksjon avhengig av kornstørrelse. NB! Prøveomfang og beregningsmetode påvirker beregnede log-verdier. Pågående arbeid: Kvantifisere parametere som er felles for akviferene, bla. kollisjonseffektivitet beskriver «festeraten» ved kollisjoner mlm mikroorganisme og akvifermateriale. Benytter Colloid Filtration Theory (CFT) korrigert for akviferer.