Rensesystemer i nedbørfelt

Transkript

1 Vegetasjonssoner Rensesystemer i nedbørfelt Marianne Bechmann, Anne Grethe B. Blankenberg og Atle Hauge Bioforsk Jord og miljø Vegetasjonssoner er ugjødsla kantsoner som anlegges langs terrengkoter (ofte langs bekkeleiet), i dalsøkk og som graskledte vannveier. Illustrasjon: R. Skøyen Foto: N. Syversen Vegetasjonssoner renser overvann fra dyrka mark ved å bremse hastigheten på vannet. Dette fører til sedimentasjon av jord med tilhørende næringsstoffer i vegetasjonssonen. I tillegg bidrar plantenes rotsystem til å øke jordas dreneringsevne og redusere overflateavrenningen. Vegetasjonssoners virkningsgrad avhenger av faktorer som klima, nedbørsfeltets størrelse, bredde av vegetasjonssonen, vegetasjonstype og forurensningskilde. Vegetasjonssonene bør etableres med tett feltsjiktvegetasjon av gras og urter i kombinasjon med etablering av spredt planting av busker og løvtrær. Etablering ved naturlig tilgroing kan ta lang tid, og anbefales ikke. Det anbefales grasarter med stive strå, tett vekst og som er næringskrevende. Dette kan for eksempel være en grasblanding av engrapp, rødsvingel, timotei, engsvingel og kveinarter. Av busker og trær anbefales lysåpne løvtrær og busker, med hensyn til etablering av et tett feltsjikt. Dette kan være arter som vier, selje, bjørk og osp. Bartrær anbefales ikke. Det er ingen ting i vegen for å høste graset i de graskledte vannvegene. Nasjonale og internasjonale undersøkelser har vist høye renseeffekter ved bruk av vegetasjonssoner. Norske erfaringer har vist at 10 meter brede vegetasjonssoner gir en renseeffekt på over 70 % for partikler, over 50 % for fosfor og over 30 % for nitrogen. Fangdammer m/u Leca filter Fangdammer i jordbrukslandskapet er et effektivt tiltak for å forbedre vassdragets renseevne. Fangdammer reduserer farten på vannet og partikler og partikkelbundet fosfor får tid til å sedimentere. I fangdammer skjer det også en kjemisk og biologisk binding av næringsstoffene i vannet.

2 Foto: B. Braskerud Hvor bygges fangdammer? Fangdammer etableres nedstrøms punktutslipp eller jordbruksarealer - først og fremst i områder med mye dyrka mark. Fangdammer bør være større enn 0,1 % av totalt nedbørfelt og bør lokaliseres så nær forurensningskilden som mulig, slik at en unngår å få mye vann fra utmark inn i dammen. Partiklene som sedimenterer er ofte større aggregater erodert fra overflaten av den dyrka jorda som vil brytes opp nedover i vassdraget. Renseprosesser Det er flere prosesser som bidrar til å fjerne partikler og næringsstoffer i fangdammer: Sedimentering av partikler og partikkelbundne stoffer Biologisk opptak og omdanning av næringsstoffer Kjemisk binding av næringsstoff til sediment. Renseeffekter Bioforsk Jord og miljø har gjennom langvarige forsøk vist at fangdammer har god renseeffekt for både jord og næringsstoffer. I middel fjerner fangdammer som utgjør minst 0,1 % av nedbørfeltet 70 % partikler, 40 % fosfor og 10 % nitrogen. Fosfor bundet i sedimentene i fangdammene kan bli frigitt til vannmassene. I forsøkene har det blitt observert større fosforkonsentrasjoner i utløpet enn i innløpet og fosfortap i nesten 20 % av måleperioden, men dette var alltid under lavvannsføring, spesielt om sommeren. Dette fosforet er løst fosfor. Selv om dammen på årsbasis har en god effekt når det gjelder tilbakeholdelse av fosfor, er det en svakhet at det lekker ut fosfor fra dammen og ut i vassdragene og vannene akkurat i den perioden der vannet er mest sårbart for algeoppblomstring. Forsøk med kalkrike filtermaterialer viser at disse kan ha stor evne til å binde løst fosfor. I Lieranlegget, som Bioforsk (tidl. Jordforsk) har benyttet som forsøksfelt i perioden , og hvor flere forskjellige behandlingsmåter er sammenlignet, har filterbedet gitt den beste tilbakeholdelsen av fosfor (Braskerud, 2005). Filteret var imidlertid noe utsatt for klogging/gjentetting. I enden av en fangdam vil faren for klogging av partikler være mindre enn i Lierdammen, fordi svært mye av partiklene har sedimentert i de første kamrene av dammen. I tillegg planlegger en å la vannet gå forbi i flomperiodene, og det er i disse periodene det er mest partikler. Det er derfor en ide å avslutte fangdammer med et filter, for å fange opp fosforlekkasje i lavvannsperioder. Dette vil være særlig viktig i fangdammer som ligger rundt innsjøer der en har problemer med algeoppblomstring om sommeren.

3 Figuren viser prinsippskisser for tradisjonell fangdam med flere vegetasjonssoner (øverst), fangdam med et avsluttende lecafilter (i midten) og fangdam bestående kun av et sedimentasjonsbasseng og leca-filter (nederst). Rensing av grøftevann I jordbruksbekker som har en stor andel skog og utmark innenfor nedbørfeltet er lite egnet for etablering av en fangdam. Der arealene er forholdsvis flate utgjør overflateavrenningen sannsynligvis kun en liten del av totalavrenningen hvorimot grøfteavrenningen gir de største fosfortapene. Her er det aktuelt med tiltak som reduserer fosforkonsentrasjonen i grøftevann. Virkningen av Lecafilter består dels i en effekt på sedimentasjon av partikulært materiale og fosfor som er bunnet hertil og en effekt av Leca-materialets evne til å binde løst fosfor. I 1991 ble det satt i gang et forsøk med Leca som rensefilter for grøftevann. Tanken var å erstatte dreneringsrørene med Leca-kuler. Prosjektet ble finansiert av Norsk Leca AS, senere også av Landbruksdepartementet og SFT. Lecagrøftene ble her sammenlignet med tradisjonelle dreneringsgrøfter med dreneringsrør med og uten flis som filtermedium. Et tverrsnitt av 3 ulike typer Lecagrøfter er vist i figuren til venstre. Resultatene i figuren til høyre, viser at dreneringskapasiteten i Lecagrøftene var på om lag 75 % av kapasiteten til vanlige grøfter med flis (standard dreneringsmetode). Det er bemerkelsesverdig at Lecagrøftene har opprettholdt sin hydrauliske kapasitet over et så langt tidsrom, noe som gir et klart signal om at dette konseptet kan ha et stort potensial.

4 normalised drainage volume Pipe drain, no Pipe drain with LWA, type B LWA, type C LWA, type A Tverrsnitt av lecagrøftene. A) 80 cm dyp grøft, leca i de nederste 40 cm. B) Samme grøft, men en glassfiberduk lagt mellom leca-laget og jordmassene over for å hindre gjentetting av lecafilteret. C) En spesiell grøft anlagt med en overfordypning fylt med leca de siste 2,5 m før grøftens utløp for om mulig å oppnå denitrifiserende miljø. Sammenligning av mengdene dreneringsvann gjennom de ulike grøftetypene i 1993 (mørke søyler) og i 1999 (skraverte søyler). Lecagrøftene viste en reduksjon av utslippene av totalfosfor på %, og en svært god renseeffekt på partikulært materiale Solids, kg/ha Pipe drain, no Pipe drain with LWA, type B LWA, type C LWA, type A Det totale partikkeltapet gjennom dreneringssystemene i desember 1999 For å spare etableringskostnader ved rensesystem for grøftevann er det foreslått en videreutvikling som består i å redusere Leca-filteret til et filter ved utløp av grøfterørene evt. ved utløp av samlegrøfter. Et viktig grunnlag for tiltak er at de hydrologiske forhold påvirkes i minst mulig grad. Skissen viser en mulig oppbygging av fosfor-filter som Lecapølse.

5 Leca-pølse Leca-pølse Rensefilter for fosfor i grøfteavrenning. Overløp Leca-pølse Samlegrøft Rensefilter for fosfor i grøfteavrenning.