2 Beskrivelse av sedimentene

Transkript

1

2 prosjektert mudring og tildekking av forurensede sedimenter i 3 delområder, med ulik belastning (erosjon fra båttrafikk). I våre vurderinger har vi tatt utgangspunkt i beregningene som er gjort for delområdene Kanalen og Brattørbassenget i Trondheim havn. Dette fordi det ved Hysnes havn i hovedsak vil være aktuelt med småtbåttrafikk, men med et nærliggende hurtigbåtanløp. Bioblok Solutions, Notat aktive/innovative tildeknigsmaterialer. Datert 12. mars 2014 Harstad havn, Biologge AS Kirkebukta, Bergen. Gjennomføring av mudring og tildekking i Kirkebukten. Cowi As. Datert Beskrivelse av sedimentene 2.1 Forurensingssituasjon Etter utført mudring av området har Multiconsult utført prøvetaking av sedimentene i totalt 11 prøvepunkter innenfor tiltaksområdet 1. Sammenstilling av analyseresultatene er vist i Tabell 1, mens plassering av prøvepunktene er vist i Figur 1. Tabell 1 Analyseresultater (mg/kg) Dato Prøvepunkt Dybde (cm) Analyseresultater Hg PCB PAH P ,299 0, ,01 0, P ,205 0, ,746 0, P ,03 0, ,33 0,056 8, P ,955 0,075 4, P ,269 0, P ,207 0, ,724 0, P ,151 nd 7, P ,029 0,0078 0,41 P ,007 nd nd ,005 nd nd P ,032 nd 0, ,018 nd 0, P ,006 nd 0,012 I Bakgrunn 0,15 0,005 0,3 II God 0,63 0,017 2 III Moderat 0,86 0,19 6 IV Dårlig 1,60 1,9 20 V Svært dårlig >1,6 >1,9 >20 Som sammenstillingen viser det primært høyt innhold av PAH forbindelser i sedimentene som er avgjørende for forurensningsgraden. Men det påvises også forholdsvis høye nivå av både kvikksølv og PCB i sedimentene. I Figur 1 er punktene fargelagt iht tilstandsklasser for forurenset sediment RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 2 av 14

3 Figur 1 Forurensningssituasjonen i topplagsmassene (0 10 cm) innenfor tiltaksområde 1. Punktene er fargelagt iht til tilstandsklasser for forurenset sediment. 2.2 Kornfordeling I planleggingsfasen for tiltaket utførte Forsvarsbygg Futura Miljø kjerneprøvetaking av sedimentene. Det ble utført bestemmelse av kornfordeling på 2 av prøvene, jfr. Figur 2 og Figur 3. Massene som er vist i Figur 2 klassifiseres som sand, med grov silt. Massene som er vist i Figur 3 klassifiseres som fin sand, med grov silt. Multiconsult har innhentet prøvemateriale fra topplagsmassene i punktene P16, P22 og P32, jfr Figur 1. I følge visuell klassifisering i vår geotekniske lab, består massene i alle de 3 prøvene av noe siltig, fin sand RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 3 av 14

4 Figur 2 Utsnitt fra korngraderingsanalyse av prøve (P24_1) Figur 3 Utsnitt fra korngraderingsanalyse av prøve (P28_1) RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 4 av 14

5 2.3 Porevannskonsentrasjon Det er ikke foretatt målinger av porevannskonsentrasjoner i sedimentene ved Hysnes. Disse er derfor beregnet med utgangspunkt i påviste konsentrasjon av ulike forbindelser i sedimentene, ved hjelp av Miljødirektoratets regneverktøy (vedlegg til TA 2802/2011). Det er i beregningen lagt til grunn at TOC ligger på 5 %. Tidligere analyser for TOC, jfr kjerneprøvetaking utført av Forsvarsbygg Futura Miljø, viser at verdiene varierer fra 0,97 5,9%. Utsnitt fra beregnet porevannskonsentrasjon sammenlignet med PNEC w er vist i Tabell 2. Tabell 2 Beregnet porevannskonsentrasjon sammenlignet med PNEC w. Som tabellen viser er det påvist betraktelig overskridelse av PNEC verdien for pyren. For benso(a)pyren overskrider makskonsentrasjonen PNEC verdien i mye mindre grad, mens for PNECverdien ikke overskrides for kvikksølv. Dersom reell TOC er lavere enn 5% vil overskridelsene øke, som følge av at spesielt de organiske forurensningene i større grad bindes til sedimenter med høyere TOC. Det må bemerkes at en slik beregning av porevannskonsentrasjon er konservativ. Erfaringsmessig ligger målte porevannskonsentrasjoner betraktelig lavere RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 5 av 14

6 3 Tildekking av forurenset sediment Prinsipp Tiltaket går ut på å tildekke de forurensede sedimentene med egnede masser for å hindre spredning og transport av miljøgifter i vannmassene. Tildekkingen skal også fungere som en fysisk barriere slik at levende organismer ikke kommer i kontakt med forurensningen. Det er en forutsetning at tildekkingen er robust, slik at utlekking heller ikke oppstår på lang sikt. Tildekkingen må derfor til en viss grad også være egnet til å motstå mekanisk påkjenning, f.eks. fra strøm og bølger, og propellerosjon fra båter. Tildekking skal utføres med rene masser. Oppbygging av tildekkingslag For å kunne vurdere tildekkingsmaterialets egnethet må de fysiske egenskapene til materialet vurderes i forhold til de fysiske egenskapene til sedimentene. Det må derfor gjøres en stedsspesifikk vurdering. Tildekkingslaget må ikke erodere, og det må unngås at bølger og strøm gir økt forurensningstransport gjennom tildekkingslaget. Det er også viktig å ta høyde for økt transport som følge av bioturbasjon (biologisk aktivitet) og at det vil forekomme noe sammenblanding av forurenset sediment og tildekkingsmassene ved utlegging. Følgende fysiske transportmekanismer må forebygges: Diffusjon av forurensning gjennom tildekkingslaget Oppbygging av for stort porevannsovertrykk i de forurensede sedimentene Partikulær transport av forurensning gjennom tildekkingslaget Oppvirvling av tildekkingsmasser, med blottlegging og evt oppvirvling av forurenset sediment På lang sikt vil det etableres en konsentrasjonsgradient gjennom tildekkingen. Tykkelsen på tildekkingen må oppfylle miljømålene også etter at bindingskapasiteten i tildekkingen er «brukt opp». Ved bruk av passive materialer baseres design av tildekkingen på at transporten vil begrenses ved å forlenge diffusjonsveien, mens aktiv tildekking baserer seg på at transporten hindres som følge av lav permeabilitet eller høy bindingskapasitet. Prinsipp for oppbygging av tildekking er vist i Figur RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 6 av 14

7 Figur 4 Oppbygging av tildekkingslag (hentet fra NGI rapport R). Forklaring til Figur 4 er gitt nedenfor: Erosjonsbeskyttelse: Øverste lag skal hindre at tildekkingen eroderer bort. Man må da velge kornstørrelse ut fra dybde og strømforhold, inkl. ventet påvirkning fra båttrafikk (på kort og lang sikt). Bioturbasjonsdyp: Det må tas høyde for at bunnlevende organismer graver seg ned i sedimentet. Det legges til grunn at det kan forekomme en aktiv blanding mellom organismer som lever på sjøbunnen og sedimentet ned til 10 cm dybde. Adveksjonsdyp: Trykkforskjeller som følge av strømmende vann over tildekkingen kan gi adveksjon (vannstrøm) i de øverste lagene av tildekkingen. Det er anbefalt å legge inn et lag for å beskytte mot adveksjon slik at summen av adveksjonslaget, erosjonslaget og bioturbasjonslaget blir 20 cm ved lav strømningshastighet (<1 m/s). Ved høyere strømhastighet bør lagene til sammen utgjøre 25 cm. Kjemisk isolasjonslag: I dette laget dominerer diffusjonstransport. Diffusjon er en fysisk prosess som utjevner konsentrasjonsforskjeller (uten innflytelse av strøm eller turbulens). I denne sammenhengen er det utjevning av porevannskonsentrasjon og vannet over sjøbunnen som er av betydning. Diffusjon medfører en saktegående transport av miljøgifter fra porevannet i sedimentene til bunnvannet. For å ta høyde for dette må dette laget ha en sånn mektighet at transporten av forurensning gjennom tildekkingslaget ikke overskrider miljømålet. Alternativt må diffusjonstransporten motvirkes ved bruk av et aktivt materiale. Transport av PAH baseres på to styrende parametere; pyren som har høy mobilitet og benso(a)pyren som har betydelig toksisk effekt. Beregninger for PCB gjøres ut fra forbindelsen PCB 52, som er relativt mobil. For å hindre diffusjon må et passivt tildekkingsmateriale være tilstrekkelig finkornig. Samtidig må materialet har en kornfordeling som motvirker sammenblanding med sedimentet. Det er også nødvendig at materialet har en viss permeabilitet, for å kunne slippe gjennom noe porevann fra underliggende sediment. Under tildekkingen vil det oppstå økt poretrykk som følge av at tildekkingsmassene presser på de underliggende sedimentene. Det vil i tiden like etter tildekkingen være dårligere vannkvalitet over tildekkingen RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 7 av 14

8 Usikkerhet utlegging og innblanding på sjøbunnen: Ved utlegging av tildekkingslaget vil det bli svinn/tap som følge av at materiale ikke legger seg i lik mektighet over sjøbunnen. Noe vil også transporteres ut av området via vannmassene. Det vil også forekomme en sammenblanding av masser i opprinnelig sjøbunn og tildekkingen. I NGIs rapport fra Trondheim havn er det lagt til grunn at det ved utlegging av tildekkingsmassene vil være en blandingssone som tilsvarer 2 3x største kornstørrelse. Den delen av tildekkingsmaterialet som blandes med sedimentet vil ikke isolere forurensningen, og tykkelsen på hele tildekkingslaget må derfor økes tilsvarende for å oppnå ønsket effekt. 3.3 Aktiv tildekking Hele eller deler av tildekkingslaget kan bestå av masser som har spesielle egenskaper som øker effekten av tildekkingen. Aktuelle aktive tildekkingsmasser kan være masser med lav permeabilitet eller masser med høy sorpsjonskapasitet for de aktuelle miljøgiftene. Masser med lav permeabilitet brukes ofte for å motvirke spredning som følge av adveksjon, og legges over laget som skal ivareta diffusjonsspredning (kjemiske isolasjonslag). Et eksempel på dette er leirtildekking. Dette er særlig egnet i områder med sterk propellstrøm (under et øvre lag med erosjonssikring). Dette antas ikke å være tilfelle i Hysnes havn, som i hovedsak forventes trafikkert med småbåter. Masser med høy sorpsjonskapasitet vil binde miljøgiftene som diffunderer gjennom tildekkingen, og øke tiden det tar før forurensningsgraden ved adveksjonsdypet overskrider tilstandsklasse II. I teorien vil transportomfanget på lang sikt være som for passive materialer, men transportraten bremses. Tiden det tar før likevekt inntreffer, mellom tilstanden i forurenset sediment og adveksjonsdypet, kan i praksis bli så lang at det aktive materialet må anses å sikre mot utlekking innenfor det tidsspenn som det er relevant å ivareta. 4 Stedsspesifikke vurderinger 4.1 Erosjonssikring I Hysnes havn vil småbåter utgjøre dimensjonerende trafikk. Som Figur 5 viser, vil hurtigbåten legge til på den nye terminalkaia ved å kjøre direkte inn. Når den legger fra, skal den bakke utover i fjorden. Forutsatt at dette manøvreringsmønsteret følges, antas det at propellstrøm fra hurtigbåten i liten grad vil påvirke tiltaksområde 1. I følge Rissa kommune skal ny kai settes i drift i uke 8, og fram til dette benyttes dagens kai. Denne kaia ligger på nordsiden av havnebassenget, nærmere tiltaksområde 1, og påvirkningen antas å være noe større RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 8 av 14

9 Figur 5 Oversiktskart over planlagt anløpsmønster for ny hurtigbåtkai (utsnitt fra Norconsult tegning B01). Figur 6 illustrerer beregninger utført av SINTEF i forbindelse med Renere havn Trondheim. Figuren viser beregnet strømhastighet ved sjøbunnen for hhv. en 40 fots seilbåt (70 % pådrag) og hurtigbåten Kystekspressen (40% og 60 % pådrag). Figuren viser at selv en småbåt vil kunne påvirke sedimenter opp til ca 100 meter unna, men da med lav strømhastighet (0,1 0,2 m/s). I denne beregningen er forutsatt vanndyp 3,5 meter (i forhold til LAT, dvs. sjøkartnull). I beregningen for Kystekspressen er det forutsatt vanndyp 5,0 meter. Figuren viser at denne hurtigbåten, selv ved lavt pådrag, vil påvirke sedimenter over 200 meter unna (strømhastighet 0,5 1 m/s). Figur 6 Beregnet hastighet ved sjøbunnen (m/s) for en 40 fots seilbåt ved 70% pådrag (til venstre) og for Kystekspressen ved 40% og 60% pådrag. (Beregninger utført av SINTEF. Hentet fra NGIs prosjekteringsrapport for Renere havn Trondheim) RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 9 av 14

10 I NGIs prosjekteringsrapport for Renere havn Trondheim er det for delområdet Kanalen beregnet strømhastigheter og minste kornstørrelse (d50) som ikke eroderes ved denne strømhastigheten. Det er her tatt utgangspunkt i en 40 fots seilbåt, med gitt propellstørrelse og motorkraft. Beregningsforutsetninger og resultater er vist i Tabell 3. Tabell 3 Data for propellerosjon og dimensjonerende partikkelstørrelse i Kanalen i Trondheim (hentet fra NGIs prosjekteringsrapport for Renere havn) Som Tabell 4 viser, vil materiale med d50> 0,5 mm være tilstrekkelig for å hindre erosjon, i et område med småbåttrafikk og dimensjonerende vanndybde 3,5 meter (LAT / sjøkartnull). I tiltaksområde 1 på Hysnes er det noe varierende vanndyp. På det dypeste ligger bunnen på ca kote 5 meter LAT. Mot øst og sør skrår sjøbunnen oppover og det er betraktelig grunnere i disse områdene. I områder med større vanndyp vil det forekomme mindre erosjon. For å ta høyde for eventuell påvirkning fra større båter, inklusive hurtigbåtanløp, har vi også sett på data for Brattørbassenget i Trondheim, jfr. NGIs prosjekteringsrapport. Beregningsforutsetninger og resultater for dette havneavsnittet er vist i Tabell RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 10 av 14

11 Tabell 4 Data for propellerosjon og dimensjonerende partikkelstørrelse i Brattørbassenget i Trondheim (hentet fra NGIs prosjekteringsrapport for Renere havn) Som Tabell 4 viser, må materiale med d50> 36 mm benyttes for erosjonssikring av sjøbunnen innenfor manøvreringsområdet for hurtigbåten, ved vanndyp 5 meter. På Hysnes vil ikke tildekkingen bli liggende innenfor manøvreringsområdet for hurtigbåten. Beregningene for Brattørbassenget er derfor ikke direkte anvendbare. Basert på Figur 4 antas det at en maksimal strømhastighet på 1,5 m/s vil kunne legges til grunn. Dette gir anbefalt d50 > 7 mm, i følge SINTEFs beregninger gjengitt i NGIs prosjekteringsrapport for Renere havn. 4.2 Tildekkingsmektighet For Kanalen i Trondheim er total påkrevet tildekkingsmektighet beregnet til 40 cm, jfr Tabell 5. For Brattørbassenget ble anbefalt tildekkingstykkelse beregnet til 50 cm, jfr. Tabell 6. Større mektighet i Brattørbassenget følger av behov for grovere materiale i erosjonssikringen, samt større adveksjonsdyp begge deler en konsekvens av høyere strømhastighet ved sjøbunnen (propellerosjon). Ut fra NGIs beregninger vil isolasjonslaget alene redusere utlekkingen fra sedimentene i de to tilfellene med mer 90 %. De øvrige masselagene vil bidra til ytterligere reduksjon RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 11 av 14

12 Tabell 5 Data for tildekkingstykkelse med passive materialer for Kanalen i Trondheim (utsnitt fra NGIs rapport). Tabell 6 Data for tildekkingstykkelse med passive materialer for Brattørabassenget i Trondheim (utsnitt fra NGIs rapport). Siden det for erosjonssikring på Hysnes vil være tilstrekkelig med d50 > 7 mm, kan mektigheten til dette laget settes lik 10 cm. Og forutsatt maks strømhastighet 1,5 m/s, anses adveksjonsdypet tilstrekkelig dekket opp av 10 cm erosjonssikring og 10 cm bioturbasjonslag. Disse to lagene forutsettes bygget opp av samme materiale, med d50> 7 mm. Dette kan f.eks være grus 0 16 mm. Sammenlignet med porevannkonsentrasjonene som ble målt i Brattørbassenget og i Kanalen, er det på Hysnes beregnet betraktelig høyere overskridelse av PNEC verdien for pyren. For å oppnå tilstrekkelig grad av sikkerhet mot framtidig konsentrasjonsoppbygging i sedimentoverflaten, anser vi at det i "kjemisk isolasjonslag" på Hysnes bør benyttes et aktivt materiale. Dette foreslås lagt ut i en mektighet 10 cm, med et tillatt avvik på +/ 3 cm. Usikkerhet i konstruksjon samt innblanding i sediment regnes inn i topplaget med d50 > 7 mm, slik at dette lagets teoretiske mektighet økes med 10 cm, til totalt 30 cm RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 12 av 14

13 4.3 Bruk av "BioBlok" Vi er bedt om å vurdere aktiv tildekking ved bruk at BioBlok, som er foreslått av entreprenøren. Vi kjenner til at dette produktet er benyttet i Harstad Havn og i Kirkebukten i Bergen. Sistnevnte er en småbåthavn. Tildekkingsprosjektet i Kirkebukten har vært et pilotprosjekt for å skaffe erfaring før et større tiltak, i Vågen i Bergen. Tildekkingen ble utført for noen år siden og prosjektgruppa er nå i evalueringsfasen. Det har ikke lyktes å få konkret informasjon om hvor vellykket tildekking ved bruk av BioBlok har vært. I ett felt ble det lagt ut gjennomsnittlig 17 cm lag med BioBlok Gate Olivin PAC, mens i et annet felt ble det gjennomsnittlig lagt ut 11 cm lag med BioBlok Gate PAC og et 6 cm lag med knust stein (2 5 mm). For Harstad havn ble det benyttet et 3 cm tykt lag med BioBlok Gate High PAC over de forurensede sedimentene, med et overliggende 10 cm tykt sandlag som fysisk isolasjon og for å hindre at BioBlok materialet spres over i erosjonslaget. Det ble lagt et 10 cm tykt lag med pukk som erosjonsbeskyttelse over sandlaget. Også dette tildekkingsprosjektet er av nyere dato slik at erfaringsdata enda ikke er tilgjengelig. Etter vår vurdering vil BioBlok kunne benyttes som aktivt isolasjonslag, med overliggende sikring mot adveksjon, bioturbasjon og erosjon, som beskrevet i foregående kapittel. 5 Vurdering De miljøgiftene som utgjør størst miljørisiko i Hysnes havn er PAH, PCB, Hg, og det er disse det er satt miljømål for. Ved bruk at passive materialer til tildekkingen bør det benyttes et tilstrekkelig tykt lag, slik at man med stor grad av sikkerhet kan fastslå at det ikke vil forekomme diffusjon av forurensning gjennom tildekkingslaget. Samtidig må tildekkingen også motstå erosjon som følge av småbåttrafikk, samt til en viss grad hurtigbåtanløp. Ved bruk av passive materialer kan en total tildekkingsmektighet på omkring 40 cm være tilstrekkelig, men vil etter vårt skjønn medføre usikkerhet knyttet til utlekking på lang sikt. Ved å benytte et aktivt materiale i nedre sjikt av tildekkingen, vil risikoen for framtidig utlekking være vesentlig bedre ivaretatt. Vi er bedt om å vurdere bruk av produktet BioBlok i tildekkingen. Entreprenøren har foreslått å benytte dette materialet som eneste lag i tildekkingen. Dette vil etter vårt skjønn bli altfor sårbart, i forhold til usikkerhet knyttet til utlegging i et relativt tynt sjikt. Både unøyaktighet ved utlegging, uregelmessigheter i sjøbunnen, innblanding i underliggende sediment og materialsvinn ved utleggingen vil kunne medføre at man ikke oppnår prosjektert mektighet. I tillegg kommer usikkerhet knyttet til den langsiktige effekten, spesielt som følge av ytre påvirkning blant annet propellerosjon og biologisk aktivitet. Bruk av aktivt materiale antas å være godt egnet for situasjonen på Hysnes, hvor hovedproblemet er høye PAH verdier. Vi er derfor positive til dette, men det bør etter vår vurdering suppleres med et overliggende lag av mineralsk materiale, som beskrevet tidligere i dette notatet, slik at total tildekkingsmektighet blir 40 cm (10 cm BioBlok eller annet aktivt materiale, og 30 cm mineralsk materiale med d50 > 7 mm). På sikt skal også bunnfaunaen på Hysnes reetableres. Restitusjonen avhenger av flere faktorer, som den gjenlevende bunnfaunaen i tilstøtende områder og lokale hydrodynamiske forhold. Materialets kornstørrelse er avgjørende for hvilken type bunnfauna som rekoloniserer. I følge tildekkingsveilederen (TA 2143/2005) vil grove masser favorisere organismer, mens finkornige masser vil favorisere bløtdyrssamfunn. Generelt vil materialer som i stor grad likner de opprinnelige forholdene være en fordel for rekolonisering. Hastigheten på rekoloniseringen vil øke i takt med sedimentasjonsraten i området. Vi er usikre på hvor godt egnet BioBlok direkte i overflaten er for RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 13 av 14

14 rekolonisering av organismer og bløtdyr. Et cm lag med mineralsk materiale i fraksjonen 0 16 mm vil være positivt også for rekolonisering. 6 Oppsummering og anbefaling Vi vil anbefale følgende tiltak: Mudring i tiltaksområde 2 må ferdigstilles før det utføres tildekking i tiltaksområde 1, for å unngå rekontaminering. Sjøbunnen i tiltaksområde 1 må gås over og jevnes ut, som forberedelse for tildekking. Utføres for sjøbunn opp til kote 0 (LAT). Tildekkingen bygges opp med (fra bunnen): o 10 cm +/ 3 cm med aktivt materiale, f.eks BioBlok. o 30 cm +/ 5 cm med rent, mineralsk materiale, med d50 > 7 mm, f.eks fraksjon 0 16 mm. Vi anbefaler som et minimum at hele tiltaksområde 1 tildekkes (også arealer som ikke ble remudret). Behov for tildekking i tiltaksområde 2 vurderes etter 2. gangs mudring i dette området. Ved utlegging bør massene synke gjennom vannsøylen og legge seg rolig på sjøbunnen. Det bør ikke bli betydelig oppvirvling av forurenset sediment under utlegging av tildekkingslagene. For å sikre dette, bør tildekkingslaget legges ut etappevis. Hele tiltaksområde 1 må dekkes med første lag (10 cm aktivt materiale), før laget med mineralsk materiale legges ut. Avhengig av tilgjengelig utstyr for tildekkingen, må det vurderes om også det mineralske materialet skal legges ut i 2 operasjoner. Det understrekes at massene som skal benyttes må tilfredsstille Miljødirektoratets krav til kjemisk sammensetning, gitt i tildekkingsveilederen TA 2143/ RIGm NOT januar 2015 / Revisjon 00 Side 14 av 14