Temanotat Beregning av utslippets spredning og innlagring i resipientene

Transkript

1 NOTAT Oppdrag Sandbukta Moss Såstad, Saks. Nr Kunde Bane NOR Notat nr. Forurenset grunn/ Dato Til Fra Kopi Ingunn Helen Bjørnstad/ Bane NOR Rambøll Sweco ANS/ Michael R. Helgestad Kristoffer Krosby Temanotat Beregning av utslippets spredning og innlagring i resipientene Sammendrag I forbindelse med Bane NORs prosjekt «Nytt dobbeltspor Sandbukta Moss Såstad» er utslippenes innblanding i resipientene Verlebukta og Mossesundet modellert og beregnet. Hensikten med modelleringen er å redegjøre for forventet fortynning og spredning av utslippsvann i resipientene fra forberedende arbeid til Bane NORs prosjekt «Nytt dobbeltspor Sandbukta Moss Såstad». Resultatene fra modelleringen vil dokumentere størrelsen på innblandingssonene til utslippene og konsentrasjon av partikler og miljøgifter i innblandingssonene, som videre kan relateres til grenser for effekter i biota. Modelleringen av utslippet til Verlebukta viser at innlagring av utslippet til resipient kan sikres ved å minimere utslippsvolumet så langt det lar seg gjøre. Et lite volum av utslippsvann er også fordelaktig for å oppnå god fortynning i resipienten. Konsentrasjonen av partikler og forurensning i utslippet vil hurtig fortynnes. Utslippet når den anbefalte grenseverdien på 10 FNU tilsvarende ca. 10 mg partikler/l vannet 100 meter fra utslippspunktet for alle forhold i resipienten, forutsatt at ikke partikkelkonsentrasjonen i utslippet overstiger mg/l. Ved bruk av fortynningsfaktorer fra modelleringen er konsentrasjonen av miljøgifter i sjøvannet beregnet i ulike avstander fra utslippspunktet. Hvis man antar at partiklene som slippes ut har samme konsentrasjon av metaller og organiske miljøgifter som jord i byggegrop, viser beregningene at konsentrasjonen av benzo[a]pyren kan overskride grenseverdien for god miljøtilstand i vann. I anleggsperioden anbefales det derfor en øvre grense for partikler i utslippsvannet på 400 mg/l, for å minimere negative effekter i resipienten. Beregninger utført for utslippet til Mossesundet viser at forventede vannmengder er såpass små at utslippet innlagres ved alle forutsetninger modellert og at utslippet fortynnes raskt med omkringliggende vannmasser. Utslippet vil ikke inneholde miljøgifter, men anleggsvannet kan ha høy partikkelkonsentrasjon. Partiklene antas i hovedsak å utgjøre leire og silt størrelse. Avhengig av utslippsmengde og strømhastighet i resipienten vil utslippet fortynnet mellom 250 over ganger i 10 m avstand fra utslippspunkt. Det vil si at konsentrasjonen av partikler i denne avstanden er langt under anbefalt grenseverdien på 10 FNU (tilsvarende ca. 10 mg/l) over bakgrunn. Modelleringen tyder på 1/17 Rambøll Sweco ANS Org

2 at den forventede vannmengden fra wiresagingen og den forventede partikkelkonsentrasjonen på 400 mg/l i utslippet ikke gir negative effekter på sårbare naturtyper i resipienten. 1. Innledning Dette er et av 7 faglige notater som ligger til grunn for Bane NORs søknad om utslipp fra anlegg ved bygging av nytt dobbeltspor Sandbukta Moss Såstad. Følgende registreringer og arbeider er utført: Kartlegging av bakgrunnsnivå og variasjoner av turbiditet Kartlegging av strømningsforhold Beregninger av utslippets spredning og innlagring i resipientene Kartlegging av bløtbunnsfauna Kartlegging av sjøbunnens forurensningstilstand Kartlegging av ålegras Kartlegging av innlekkasje i byggegrop Foreliggende notat presenterer metode og resultater fra beregning av utslippets innlagring og fortynning for forberedende arbeid til «Nytt dobbeltspor Sandbukta Moss Såstad». Registreringene og vurderingene er utført av: Miljørådgiver, Hanne Vidgren, Rambøll Norge Miljørådgiver, Ingvild Fladvad Størdal, Rambøll Norge Dr. scient. marin geologi, Aud Helland, Rambøll Norge 1.1 Målsetting Hensikten med modelleringen er å redegjøre for forventet fortynning og spredning av utslippsvann fra forberedende arbeid til Bane NORs prosjekt «Nytt dobbeltspor Sandbukta Moss Såstad» i resipientene Verlebukta og Mossesundet. Resultatene fra modelleringen vil dokumentere størrelse på innblandingssonene til utslippene og konsentrasjon av partikler og miljøgifter i innblandingssonene, som videre kan relateres til grenser for effekter i biota. 2. Metode 2.1 Modellverktøy Beregning av spredning av utslippsskyen er gjort med den numeriske modellen Visual Plumes utviklet av U.S. EPA (Frick et al., 2001). Miljødirektoratets veileder Fastsetting av innblandingssoner (M-46/2013) definerer innblandingssonen som den delen av en vannforekomst i umiddelbar nærhet av et punktutslipp hvor forvaltningsmyndighetene tillater at EQS-verdier (environmental quality standards: grenseverdier /miljøkvalitetsstandarder) overskrides. Forutsetningen for at overskridelser tillattes i innblandingssonen er at EQS-verdiene overholdes i øvrige deler av vannforekomsten. Innblandingssoner er dynamiske systemer og størrelsen av en sone kan variere mye med tid. Vanligvis er anleggsvannet lettere enn sjøvann og vil dermed begynne å stige mot overflaten, samtidig som det fortynnes raskt med omkringliggende sjøvann. Egenvekten og den vertikale sjiktningen i resipientvannet er med å avgjøre i hvilket dyp det fortynnede anleggsvannet vil innlagres. Figur 1 viser to mulige scenarioer for innlagring av utslippet, det venstre panelet viser hvordan det fortynnede utslippsvannet stiger opp til overflaten når 2/17

3 det ikke er sjiktning i vannsøylen, og det høyre viser innlagringsdypet for avløpsvannet ved god sjiktning. I innlagringsdypet vil det innblandede anleggsvannet ha samme egenvekt som sjøvannet omkring. Primærfortynning av utslippet bestemmes hovedsakelig av utslippsdyp, den vertikale sjiktningen i vannmassene, mengde utslippsvann og hastigheten utslippet har ut av røret. Sekundærfortynningen skyldes turbulent strøm/blanding i resipienten. Denne er langsommere enn primærfortynningen, og det er derfor ønskelig å designe et utslippsarrangement som gir stor primærfortynning. Visual Plumes beregner både primærog sekundærfortynning av avløpsvann fra punktutslipp. For å redegjøre for sekundærfortynningen legges det inn en koeffisient for forventet turbulent blanding i gjeldende resipienten. Størrelsen på koeffisienten vil variere fra sted til sted og over tid. Mossesundet og Verlebukta er i foreliggende modellering klassifisert som litt innelukkede farvann, og basert på anbefalinger gitt av EPA brukes en konstant koeffisient 0,0003 m 2/3 /s 2. Denne koeffisienten vil gi et konservativt estimat på sekundærfortynningen. Figur 1: Illustrasjon av et utslipp til sjø. Figuren til venstre viser en situasjon uten vertikal sjiktning i vannmassen (konstant egenvekt). I en slik situasjon vil utslippsvannet ikke blandes inn i resipienten, men stige oppover til overflaten. Figuren til høyre viser en situasjon med vertikal sjiktning (egenvekten øker med dypet) og innlagring av utslippsvannet i resipienten. Figurene er hentet fra Miljødirektoratets veileder M-46/2013 Veileder for fastsetting av innblandingssoner. 2.2 Hydrografimålinger Verlebukta Endringer i temperatur og salinitet i vintersesong er kartlagt ved CTD (conductivity, temperature, depth) målinger som er utført i perioden januar februar Målingene er gjennomført med et CTD instrument av typen SAIV modell STD204 ( ) og med et multiparameter instrument typen YSI EXO2 ( og ). Målingene ble utført ved at instrumentet langsomt ble senket ned gjennom vannsøylen og så heist opp igjen. I tillegg er det benyttet hydrografidata fra Verlebukta fra tidligere undersøkelser i modelleringen, målingene ble utført og ved bruk av instrumentet YSI EXO2. 3/17

4 Det er til sammen benyttet 13 hydrografiske profiler i modelleringen (Tabell 1). Profiler av sjøvanns tetthet er vist i Figur 2. Tabell 1: Datoer for innsamling av hydrografidata benyttet i modellering av utslipp av anleggsvann i Verlebukta. Tabellen angir om det er flere profiler fra samme dag (antall i parentes). Totalt er det benytte 13 profiler i modellering av utslippet til Verlebukta. Sesong Dato Vintersesong (2) (2) (2) Vårsesong (5) Sommersesong (2) Figur 2: Hydrografiske forhold i Verlebukta. Linjene viser vertikalprofiler for sjøvannets tetthet, vist for enheten sigma-t (egenvekt 1000). Profilene viser at det er lite sjikting i resipienten i de øverste 10 meterne av vannsøylen i Verlebukta. Kun for en av de to profilene tatt den 14. februar, samt de 2 profilene tatt 20. januar kan det observeres en liten endring i tettheten i vannsøylen. Det er ikke samlet inn hydrografiskdata for en høstsesong. Verlebukta er grunn, og vannutskiftning ut mot Ytre Oslofjord er hovedsakelig drevet av tidevann og vind. De profilene som er brukt i modelleringen viser at det har vært god omrøring i resipienten i vinter- vår- og sommersesong og at det er lite eller ingen sjiktning i vannsøylen disse sesongene. Siden det ikke er registrert sjiktning i vannmassen vil en eventuell endring mot sterkere sjiktning gi mer effektiv innblanding av utslippet i resipienten enn det modelleringen viser med sjiktningen fra vinter-, vår- og sommersesong. Modelleringen som er utført i foreliggende notat vil derfor kunne brukes til å utlede grenseverdier for utslippsvolum og konsentrasjon, også for en høstsesong Mossesundet I Mossesundet er endringer i temperatur og salinitet i vintersesong kartlagt ved CTD målinger som er utført i perioden januar februar 2017 ( og ). 4/17

5 Målingene er gjennomført med et multiparameter instrument, typen YSI EXO2. Tidligere (juni 2016) har Rambøll målt to hydrografiske profiler i Mossesundet ved bruk av samme instrumentet. I tillegg er det benyttet hydrografiske profiler fra tidligere undersøkelser (september 1969, mai 1974, juni 1974) (Samfunnsteknikk, 1974). Det er til sammen benyttet 11 hydrografiske profiler i modelleringen (Tabell 2). Profilene av sjøvanns tetthet er vist i Figur 3. Tabell 2: Datoer for innsamling av hydrografidata som er benyttet i modellering av utslipp av anleggsvann til Mossesundet. Tabellen angir om det er målt flere profiler på samme dag (antall i parentes). Totalt er det benyttet 11 profiler i modelleringen av utslippet til Mossesundet. Sesong Dato Vintersesong (3) (3) Sommersesong (1) (1) (1) Høstsesong (2) Figur 3: Hydrografiske forhold i Mossesundet. Linjene viser vertikalprofiler for sjøvannets tetthet, vist for enheten sigma-t (egenvekt 1000). Alle profilene målt i Mossesundet viser en vertikale sjiktingen i resipienten, dette er gunstig for innlagring av utslippet. Hydrografiprofilene dekker de ulike sesongene gjennom året, med unntak av vårsesongen. Mosselva med utløp til Mossesundet er årsaken til sjiktingen i vannmassene i Mossesundet. I vårsesong når vannføringen i Mosselva er stor er ferskvannslaget tykkere og mer utbredt, noe som gjør at utslippet innlagres dypere enn når sjiktningene i vannmassene er mindre. 2.3 Inngangsdata for modellering For å sette opp modellen i Visual Plumes kreves det verdier for følgende parametere: Utslippsledning: Dybde for utslippspunkt Diameter til utslippsledning 5/17

6 Utslippet: Volum Karakteristikk av utslippsvannet (stoffkonsentrasjoner, saltholdighet, temperatur) Resipienten: Vertikale sjiktningen i resipienten Strømhastighet i resipienten Verdiene til parameterne som beskriver utslippet (volum og karakteristikker) og resipienten (vertikal sjiktning og strømhastighet) varierer over tid. Dette fører til at også innblanding og fortynning av utslippet vil variere over tid. Modelleringen inkluderer derfor en sensitivitetsanalyse hvor ulike verdier for disse parameterne er kombinert for å beskrive variasjonen som forventes i innblandingssonens størrelse og konsentrasjon. Siden arbeidet med dobbeltsporet enda ikke er kommet i gang er verdiene for utslippets volum og karakteristikk ikke kjent. Siden det også er en naturlig variasjon i strømhastighet ved utslippspunktene i Verlebukta og Mossesundet over tid inkluderer sensitivitetsanalysen både variasjoner i volumet av utslippsvann og strømhastighet Verlebukta Inngangsdata benyttet i modelleringen er vist i Tabell 3. I sensitivitetsanalysen er det kombinert ulike verdier for utslippsvolum (rad 2a i tabell 3) og strømhastighet (rad 3b i tabell 3). Verdiene til øvrige parametere er holdt konstant (Tabell 3). Tabell 3: Inngangsdata i modellering av innblanding og fortynning av utslipp til Verlebukta, Moss. En sensitivitetsanalyse er gjort for parameterne utslippsvolum (rad 2a) og strømhastighet (rad 3b). Parameter Enhet Verdi A Verdi B Verdi C 1 Utslippsledning a Dybde utslippspunkt meter b Diameter utslippsledning meter 0,2 2 Utslippet a Volum m 3 /døgn 28, b 3 Resipienten Karakteristikk: konsentrasjoner saltholdighet temperatur mg/l psu C a Vertikale sjiktning sigma-t Fig b Strømhastighet cm/sekund I estimatet av utslippsvolum er det inkludert vann fra nedbør og vann fra grunnvann. Verdiene baserer seg på et gjennomsnittlig nedbørsår (Verdi A i Tabell 3), på et 2 års gjentaksintervall (Verdi B), og et 25 års gjentaksintervall (Verdi C). Qgjennomsnitt (Verdi A i Tabell 3) tilsvarer estimert utslippsvolum ved gjennomsnittlig nedbør og gjennomsnittlig forventet innlekkasje til gravegrop uten tetting av grop ved hjelp av spunting. «Ekstrem1» og «Ekstrem 2» (Verdier B og C i Tabell 3) tilsvarer forventet 6/17

7 innlekkasje av sjøvann og grunnvann ved et «worst case scenario» kombinert med nedbørsepisoder med hhv. 2 og 25 års gjentakelsesintervall (SMS Utslippssøknad Verlebukta). Det er svært lite sannsynlig at volumet av utslippsvann vil bli større enn det «Ekstrem2» scenario Fortynning av forurensning i resipienten Fra jorda tilstøtende byggegrop kan forurensning transporteres med partikler inn i vannet som slippes til sjø. For å vurdere innlekking, utslipp, samt innblanding og fortynning av forurensning i resipienten er det antatt at partiklene i vannmassene har samme konsentrasjon av forurensning som jordpartiklene. Videre er konsentrasjonen av forurensning i resipienten relatert til grenseverdier i Miljødirektoratets veileder M-608/2016 Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota. Grenseverdiene for forbindelser som er vist å forekomme i overkonsentrasjoner i jord i byggegrop er presentert i Tabell 4. Tabell 4: For vurdering av miljøtilstand i sjø brukes grenseverdier gitt i Miljødirektoratets veileder M- 608/2016 Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota. Grenseverdier er kun angitt for forbindelser relevant for byggegrop (påvist forurensning av sink og BaP (Benso(a)pyren)). Tilstandsklasse Parameter I II III IV V Meget god God Mindre god Dårlig Meget dårlig Sink (µg/l) 1,5 3, > 60 BaP (µg/l) 0, , ,027 1,5 > 1, Mossesundet Inngangsdata benyttet i modellering av utslipp av anleggsvann til Mossesundet er vist i Tabell 5. Til sensitivitetsanalysen er det kombinert ulike verdier for utslippsvolum (rad 2a i tabell 5) og strømhastighet (rad 3b i tabell 5). Verdiene til øvrige parametere er holdt konstant, som vist i Tabell 5. 7/17

8 Tabell 5: Inngangsdata i modellering av innblanding og fortynning av utslipp til Mossesundet. En sensitivitetsanalyse er gjort for parameterne utslippsvolum (rad 2a) og strømhastighet (rad 3b). Parameter Enhet Verdi A Verdi B Verdi C 1 Utslippsledning a Dybde utslippspunkt meter b Diameter utslippsledning meter 0,1 2 Utslippet a Volum liter / time b 3 Resipienten Karakteristikk: konsentrasjon saltholdighet temperatur mg/l psu C a Vertikale sjiktning sigma-t Fig b Strømhastighet cm/sekund I estimatet av utslippsvolum er det inkludert vann fra wiresaging. Beregnet gjennomsnittlig vannmengde fra anlegget (30 liter / time, Verdi A i Tabell 5) er en såpass liten vannmengde at beregningene er også utført for utslippsvolumer på 100 og 500 liter / time (Verdier B og C i Tabell 5). Verdiene representerer antatt maksimal vannmengde som kan forventes fra wiresaging hvis en antar at ikke alt går som planlagt ved anlegget, for eksempel at vann fra nedbør blandes inn i vannet som slippes ut. 8/17

9 3. Resultater fra utslippsmodellering 3.1 Verlebukta Modelleringen av innblanding og fortynning av utslippet i Verlebukta er gjort for et gjennomsnittlig nedbørsår, for et nedbørsår med 2 års gjentaksintervall, og for et nedbørsår med 25 års gjentaksintervall. For alle tre scenarioene for utslippsvolum er det modellert med lav, gjennomsnittlig og høy strømhastighet. Valg av strømhastigheter for modellering er basert på strømmålingene utført innerst i Verlebukta (se notat SMS Strømmålinger i Mossesundet og Verlebukta). Tabell 6 viser oppsettet av modelleringen. Verdier for øvrige parametere er holdt konstante, og som vist i Tabell 3 i Kapittel Metode. Tabell 6: Modelloppsett for innblanding av anleggsvann til Verlebukta. Modelleringen er utført for et utslippsvolum tilsvarende et gjennomsnittlig nedbørsår, et nedbørsår med 2 års gjentaksintervall, og et nedbørsår med 25 års gjentaksintervall. Alle scenarioene er modellert med målte lav, gjennomsnittlig og høy strømhastighet. Volum utslippsvann (m 3 /døgn) / Strømhastighet (cm/sek) Gjennomsnittlig nedbør og innlekkasje Ekstrem 1 Flomscenario m/2års gjentakelse og ekstrem innlekkasje Ekstrem 2 Flomscenario m/2års gjentakelse og ekstrem innlekkasje Lav (10 % persentil) 28,5 / / / 2 Gjennomsnittlig 28,5 / 4 386/ / 4 Høy (90 % persentil) 28,5 / / / 7 En sensitivitetsanalyse vil kunne belyse usikkerheten i inngangsdataene og gir mulighet for å presentere variasjonsbredden i innlagring og fortynning av utslippet til Verlebukta. Foreliggende notat presenterer derfor ikke alle resultater fra modelleringen beskrevet ovenfor. Det er kun presentert innblanding og fortynning for resultater fra gjennomsnittlig nedbør og «Ekstrem 2 scenario», da dette vil representere best-tenkelig og verst-tenkelig scenarioer Innlagringsdyp Innlagring av vann fra anlegget for utslippet til Verlebukta oppnås for alle hydrografiprofiler inkludert i modelleringen ved gjennomsnitt volum (28,5 m3/døgn) og høy strømhastighet (7 cm/s), se Figur 4 venstre panel. For middels og stort volum utslippsvann vil innlagring av utslippsvannet kun skje ved høy strømhastighet, samt når det er tilstrekkelig sjiktning i vannsøylen. Resultater presentert i Figur 4 (høyre panel) for høyt vannvolum viser at innlagring vil skje når det er sjiktning tilsvarende det som ble registrert for en av de to profilene fra 14. februar, samt de to profilene fra 20. januar. Sjiktningen i vannsøylen registrert for en av de to profilene fra 14. februar, og for profilene fra 20. januar er liten, og det forventes at sjiktningen kan være større enn det som er benyttet i modelleringen. Modelleringen vurderes å være konservativ, men for at utslippet ikke skal nå overflata vil det under anleggsperioden etterstrebes og holde utslippsvolumet så lavt som mulig. 9/17

10 Figur 4. Modellresultater som viser innlagring av utslipp av anleggsvann til Verlebukta. Venstre panel viser innlagring ved gjennomsnitt volum utslippsvann (28,5 m 3 /døgn), høyre panel viser stort utslippsvolum (486 m 3 /døgn). Linjene viser innlagring for tre strømhastigheter: Rød 2 cm/s, blå 4 cm/s, og grønn 7 cm/s. Innlagring er beregnet for samtlige 13 hydrografiprofiler registrert i resipienten for hver av de tre strømhastighetene Fortynning av anleggsvann Ved modellering kan man evaluere fortynning av anleggsvannet i ulike avstander fra utslippspunktet. Fortynningen av utslipp av anleggsvann til Verlebukta er høy for alle kombinasjoner av parametere for utslipp og resipient inkludert i modelleringen. Figur 5 venstre panel viser fortynningen av et gjennomsnittvolum av vann fra anlegget (28,5 m 3 /døgn) for alle strømhastigheter, mens høyre panel viser fortynningen for et stort volum vann fra anlegget (486 m 3 /døgn). Ved 10 meter fra utslippet varierer fortynningen fra 50 ganger til 3500 ganger, for utslipp av henholdsvis stort volum vann fra anlegget og lav strømhastighet (Figur 5, høyre panel) og gjennomsnittvolum av vann fra anlegget og gjennomsnittlig strømhastighet. Det vil si at et utslipp med en partikkelkonsentrasjon på 400 mg/l vil være fortynnet til maksimum 8 mg/l og minimum 0,1 mg/l ved 10 meters avstand til utslippet. Figur 5. Modellresultater som viser fortynning av utslipp av anleggsvann til Verlebukta. Venstre panel viser fortynning ved gjennomsnittvolum utslippsvann (28,5 m 3 /døgn), høyre panel viser stort utslippsvolum (486 m 3 /døgn). Linjene viser fortynning for tre strømhastigheter: Rød 2 cm/s, blå 4 cm/s, og grønn 7 cm/s. Innlagring er beregnet for samtlige 13 hydrografiprofiler registrert i resipienten for hver av de tre strømhastighetene. 10/17

11 Det er planlagt plassert stasjoner for overvåkning av partikkelkonsentrasjon i resipienten som beskrevet i selve utslippssøknaden (SMS Utslippssøknad Verlebukta). For at utslippet ikke skal forårsake negative effekter i resipienten er det ønskelig at turbiditeten ikke overstiger bakgrunnsnivå med mer enn 10 FNU ved 100 meters avstand fra utslippspunkt over en lengre periode. 10 FNU tilsvarer omtrent partikkelkonsentrasjon på 10 mg/l (SMS Temanotat Kartlegging av bakgrunnsnivå og variasjoner av turbiditet). Det vil si at det settes en grense for konsentrasjon av partikler i resipienten på 10 mg/l ved overvåkningsstasjonen som skal plassers 100 meter fra utslippspunktet. Figur 5 viser at ved 100 meter varierer fortynningen fra maksimalt 7000 ganger (gjennomsnittlig utslippsvolum, 28,5 m 3 /døgn og gjennomsnittlig strøm i resipienten) til 140 ganger (stort utslippsvolum, 486 m 3 /døgn og sterk strøm). Et utslipp som fortynnes 7000 ganger kan ha en partikkelkonsentrasjon på mg/l ved utslippspunktet og likevel ligge innenfor grenseverdien på 10 mg/l ved overvåkningsstasjonen. Dette forutsetter at det er et lavt utslippsvolum og en strømhastighet tilvarende gjennomsnittet av utførte registreringer i resipienten. For den lavest tenkelige fortynningen, 140 ganger, kan utslippet ha en partikkelkonsentrasjon på mg/l i utslippsvannet og likevel ligge innenfor grensen på 10 mg/l. Forventet fortynning av partikler i resipienten viser at denne er størst for lavt utslippsvolum. Det vil derfor være fokus på å holde utslippet av anleggsvann på et minimum. Fortynningen i resipienten er effektiv og utslippsvannet kan ha en partikkelkonsentrasjon på inntil mg/l og likevel vil fortynning være slik at grenseverdien på 10 mg/l ikke overskrides 100 meter fra utslippspunktet. Det er derfor ønskelig at konsentrasjonen i utslippet ikke overstiger mg/l. Denne grenseverdien vil være gyldig for alle scenarioer med ulike kombinasjoner av strømhastighet og hydrografi siden grenseverdien er basert på den minst effektive fortynningen som er mulig i resipienten. For tilfeller med fortynning større enn 140 ganger ved 100 meter vil en konsentrasjon på mg/l i utslippspunktet gi lavere konsentrasjon enn 10 mg/l 100 m fra utslippet. En grenseverdi på mg/l i utslippet ansees å være gunstig for å opprettholde god fremdrift i anlegget Fortynning av forurensning i resipienten Med utgangspunkt i konsentrasjonen av forurensning som er kvantifisert i jorda tilstøtende byggegrop (Rambøll Sweco, 2016) som utslippet til Verlebukta vil komme fra, er konsentrasjonen av forurensning beregnet for et forventet utslipp med en partikkelkonsentrasjon på 400 mg/l og mg/l. Det er antatt at miljøgifter i utslippsvann er bundet til partikler og at partiklene har samme konsentrasjon som analyseresultatene for jordprøver ved byggegrop. Miljøgifter er generelt knyttet til små partikler (< 63 µm) som også hovedsakelig forventes å slippes ut med anleggsvannet. Miljøgiftene bundet til partiklene er ikke så lett biotilgjengelig som miljøgifter i oppløst form som vil si at beregnet konsentrasjoner av miljøgifter i vann ikke direkte kan brukes for å vurdere miljørisiko som utslippet kan medføre i resipienten. Det ansees ikke som hensiktsmessig å rapportere miljøgiftkonsentrasjoner for alle forbindelsene som ble kvantifisert i undersøkelsene av jord ved byggegrop. Fra forurensningstilstanden til de kvantifiserte forbindelsene og plassering av prøvepunktene er derfor sink valgt ut til å representere metallene og benzo[a]pyrene (BaP) til å representere de aromatiske organiske forbindelsene. De tunge oljekomponentene (C12-C35) er også tatt 11/17

12 med i denne vurderingen da konsentrasjonen av disse var svært høy i en av prøvene. Det er prøvepunkt 27, 30, 31 og 32 som ansees som relevante for utslippet modellert i foreliggende notat. Det er analysert prøver fra 0-2 meter og 2-4 meter (se Rambøll Sweco, 2016 for ytterligere forklaring). For estimat av forurensning i utslippsvannet er den høyeste registrerte konsentrasjonen av sink, BaP og C12-C35 fra disse prøvene benyttet, se Tabell 7. Konsentrasjon i jord er klassifisert i henhold til grenser gitt i Miljødirektoratets veileder TA-2553/2009 Helsebaserte tilstandsklasser for forurenset grunn. Tabell 7: Konsentrasjonen av forurensning er kvantifisert i jorda tilstøtende byggegrop (Rambøll Sweco, 2016). Til modelleringen er sink valgt ut til å representere metallene, BaP til å representere de aromatiske organiske forbindelsene, samt at de tunge oljekomponentene (C15-C35) er tatt med. Klassifiseringen av konsentrasjonene er i henhold til Miljødirektoratets veileder TA-2553/2009 Helsebaserte tilstandsklasser for forurenset grunn, hvor grønn farge angir god tilstand, oransje farg angir dårlig, og rød farge svært dårlig tilstand. Konsentrasjon i jord Forbindelse Prøve/lag (mg/kg) /m Sink /0-2 BaP 31 30/0-2 C12-C /0-2 Konsentrasjonen av miljøgifter i utslippsvannet er beregnet for utslipp med to ulike konsentrasjoner av partikler; 400 mg/l og mg/l. Det antas at 400 mg/l er den mest sannsynlige konsentrasjonen utslippet vil kunne ha, mens mg/l er den maksimale konsentrasjonen utslippet kan ha og likevel fortynnes til grenseverdien på 10 mg/l 100 meter fra utslippspunktet. Konsentrasjonene er beregnet ut i fra den minst effektive fortynningen i resipienten. Konsentrasjonen av sink og BaP i utslippet av anleggsvann er klassifisert etter Miljødirektoratets veileder M-608/2016. Konsentrasjonen av C12-C35 i partiklene er klassifisert i henhold til TA-2553/2009 for jord, mens konsentrasjonen av olje i vann er klassifisert etter forurensningsforskriftens grense for utslipp av avløpsvann (forurensingsforskriftenes kapittel 15). Beregningene (Tabell 8) er gjort for både største fortynning og minste fortynning av anleggsvann i resipienten (se Figur 5). Beregningene viser at konsentrasjonen av komponentene i utslippet tilsvarer svært dårlig miljøtilstand i utslippspunktet. Imidlertid er fortynningen effektiv etter at vannet er sluppet ut til sjøen, og hvis utslippet har en partikkelkonsentrasjon på 400 mg/l er miljøtilstanden god eller svært god for sink og C12-33, mens konsentrasjon av BaP kan være moderat eller dårlig 100 m fra utslippspunktet. Sannsynligheten for at utslippet vil ha en partikkelkonsentrasjon over 400 mg/l ansees som liten, og vil i alle tilfeller kun forekomme over kort tid. 12/17

13 Tabell 8: Konsentrasjonen av forurensning i jord tilstøtende byggegrop i Verlebukta. Fra konsentrasjonen i jordprøvene er det beregnet konsentrasjon i et utslipp til sjø med to ulike partikkelkonsentrasjoner: 400 mg/l og mg/l. Konsentrasjonen i jord er klassifisert i henhold til Miljødirektoratets veileder TA- 2553/2009 Helsebaserte tilstandsklasser for forurenset grunn. Konsentrasjonen av sink og Benzo[a]pyrene (BaP) i vann er klassifisert i henhold til Miljødirektoratets veileder M-608/2016 Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota. For grenseverdiene gitt i begge veilederne angir blå farge svært god tilstand, grønn farge god tilstand, gul farge moderat tilstand, oransje farge dårlig tilstand og rød farge svært dårlig tilstand. Konsentrasjonen av tunge oljekomponenter (C12-C35) er klassifisert i jord i henhold til TA-2553/2009, mens konsentrasjonen i vann er klassifisert etter forurensningsforskriftens grense for utslipp av oljeholdig avløpsvann (forurensningsforskriftenes kapittel 15) hvor rød angir overskridelse og grønn angir at konsentrasjonen er under grenseverdi. Konsentrasjoner i sjøvann er beregnet ved minste og største fortynning som modellering viser ved 100 m avstand fra utslippspunkt. 3.2 Mossesundet Modelleringen av innlagring og fortynning av utslippet i Verlebukta er gjort for en gjennomsnittlig forventet utslippsmengde, og i tillegg for et utslipp på 100 l/time og 500 l/time for å undersøke hvordan økning i utslippsmengde påvirke innblanding. For alle tre scenarioene for utslippsvolum er det modellert med lav, gjennomsnittlig og høy strømhastighet. Strømhastighet i resipienten brukt i modellering baserer seg på strømmålingene utført i Mossesundet (se notat SMS Strømmålinger i Mossesundet og Verlebukta). Tabell 9 viser oppsettet av modellering. Verdier for øvrige parametere er holdt konstante, og som vist i Tabell 3. Tabell 9: Modelloppsett for innblanding av anleggsvann til Mossesundet. Modelleringen er utført for utslippsvolum tilsvarende en gjennomsnittlig vannmengde fra wiresaging, og for utslippsvolum på 100 og 500 l/time. Alle scenarioene er modellert med målte lav, gjennomsnittlig og høy strømhastighet som er valgt basert på strømmålinger i Mossesundet ved 10 meters dyp. Volum utslippsvann (liter/time) / Strømhastighet (cm/sek) Gjennomsnittlig utslipp Stor utslippsmengde Svak strøm 30 / / / 2 Gjennomsnittlig strøm 30 / / / 7 Maksimal utslippsmengde Sterk strøm 30 / / / 20 En sensitivitetsanalyse vil kunne belyse usikkerheten i inngangsdataene og gir mulighet for å presentere variasjonsbredden i innlagring og fortynning av utslippet til Mossesundet. Foreliggende notat presenterer derfor ikke alle resultater fra modelleringen beskrevet 13/17

14 ovenfor. Det er kun presentert innblanding og fortynning for resultater fra gjennomsnittlig vannmengde og antatt maksimalt vannmengde, da dette vil representere best-tenkelig og verst-tenkelig scenarioer Innlagring av anleggsvann Strålebaner for utslippet til Mossesundet er vist i Figur 6. Venstre panel viser resultater fra simuleringen med gjennomsnittlig vannmengde (30 l/min) og høyre panel viser resultatene med antatt maksimal utslippsmengde (500 l/min). Vannmengden som forventes slippes ut til Mossesundet er såpass liten at utslippet stiger maksimalt kun cirka 5 m mot overflaten før den har samme egenvekt som omkringliggende sjøvann og utslippet blir dermed innlagret. Etter innlagringen vil utslippsvannet spres med strømmen samtidig som det fortynnes videre. Gjennombrudd av anleggsvann til overflaten vil kunne gi negative estetiske effekter men resultatene tilsier at gjennombrudd til overflaten er svært usannsynlig i Mossesundet. Figur 6. Innlagring av utslippet til Mossesundet. Venstre panel viser innlagring ved gjennomsnittlig volum utslippsvann (30 l/min), høyre panel viser stort utslippsvolum (500 l/time). Linjene viser innlagring for tre strømhastigheter: Rød 2 cm/s, blå 7 cm/s, og grønn 20 cm/s. Innlagring er beregnet for samtlige 12 hydrografiprofiler registrert i resipienten for hver av de tre strømhastighetene Fortynning av anleggsvann Utslippsvannet blander seg raskt med omkringliggende vannmasser i Mossesundet etter utslipp til sjø. Venstre panel i Figur 7 viser fortynning ved bruk av gjennomsnittlig vannmengder (30 l/min) og høyre panel viser fortynning ved bruk av antatt maksimal vannmengde som kan genereres ved wiresaging (500 l/min). Resultatene tyder på at fortynningen er mest effektiv ved lave utslippsmengder. Ut i fra beregnet fortynningsfaktorer kan partikkelkonsentrasjonen ved ulike avstander fra utslippspunktet beregnes. Ved 10 meter fra utslippet varierer fortynningen fra 500 ganger til ganger, for henholdsvis stort volum utslippsvann og lav strømhastighet (Figur 7, høyre panel) og gjennomsnittsvolum av utslippsvann og lav strømhastighet (Figur 7, venstre panel). Det vil si at et utslipp med en partikkelkonsentrasjon på 400 mg/l vil være fortynnet til minimum 0,8 mg/l og maksimum 0,032 mg/l ved 10 meters avstand til utslippet. Planlagt plassering av overvåkningsstasjoner for turbiditet i Mossesundet er beskrevet i selve utslippssøknaden (SMS Utslippssøknad Mossesundet). For at utslippet ikke skal forårsake negative effekter i resipienten er det ønskelig at turbiditeten ikke 14/17

15 overstiger bakgrunnsnivå mer enn 10 FNU ved 100 meters avstand fra utslippspunkt over en lengre periode. 10 FNU antas å tilsvare omtrent en partikkelkonsentrasjon på 10 mg/l som beskrevet i notatet «SMS Temanotat - Kartlegging av bakgrunnsnivå og variasjoner i turbiditet». Figur 7 viser at 100 meter fra utslippet varierer fortynningen fra maksimalt over ganger (gjennomsnitt utslippsvolum, 30 l/min og lav strømstyrke i resipienten) til ganger (maksimal utslippsvolum, 500 l/min og sterk strøm). Dette vil si at ved en forventet partikkelkonsentrasjon i utslippet på 400 mg/l vil utslippet være såpass fortynnet etter 100 m at det sannsynligvis ikke er detektbart. En fortynningsfaktor mellom vil si at partikkelkonsentrasjonen er under 0,16 mg/l ved 100 meters avstand fra utslippspunktet. For at konsentrasjonen av partikler skal overskride 10 mg/l i denne avstanden må utslippet ha partikkelkonsentrasjoner på opp til mg/l. Utslippsvann fra wiresaging håndteres ved sedimentasjonsbassenget før utslipp til sjøen og det er dermed liten sannsynlighet for at utslippet vil ha en partikkelkonsentrasjon på over 400 mg/l over lengre perioder. Figur 7. Modellering av fortynning av anleggsvann med utslipp til Mossesundet. Venstre panel viser fortynning ved gjennomsnittlig volum utslippsvann (30 l/time), høyre panel viser stort utslippsvolum (500 l/time). Linjene viser fortynning for tre strømhastigheter: Rød 2 cm/s, blå 7 cm/s, og grønn 20 cm/s. Innlagring er beregnet for samtlige 12 hydrografiprofiler registrert i resipienten for hver av de tre strømhastighetene. Modellen tar ikke i hensyn sedimentasjon av partikler. Beregnet partikkelkonsentrasjon i sjøvannet blir derfor en maksimal forventet spredning av partikler. Utslipp av partikkelholdig vann til Mossesundet genereres ved wiresaging. Det antas det at disse partiklene hovedsakelig består av fine fraksjoner, mindre enn 63 µm. Vi har gjort en grov beregning om området som kan påvirkes ved sedimentasjon fra utslipp av anleggsvann, ved å anta at utslippet består av partikkelstørrelser som vist i Tabell 10. Tabellen viser sedimentasjonshastighet av partikler basert på Stokes Law, beregnet tid som kreves for at partiklene sedimenterer 30 m og teoretisk transport av partikler før de har sedimentert 30 m i vannmassene. Horisontal transport av partikler er beregnet ut i fra registrert gjennomsnittlig strømhastighet ved 10 meters vanndyp i Mossesundet (0,07 m/s). Denne grov beregning viser at fine partikler som antas å slippes ut med anleggsvannet kan holdes i suspensjon flere hundre timer og transporteres over lengre avstander. Dette vil si 15/17

16 at partiklene i utslippet spres over større området og at det er svært usannsynlig å få betydelig sedimenttilvekst nære utslippspunktet. Tabell 10: Antakelse om partikkelstørrelser i vannet som slippes ut til Mossesundet fra wiresaging. Teoretisk horisontal transport av partikler i sjøvannet er beregnet basert på Stokes law (sedimentasjonsrate) og ved bruk av gjennomsnittlig strømhastighet på 0,07 m/s i resipienten. Fraksjon Korndiamete r (mm) Middels korndiamete r (mm) Sedimentasjon srate, Stokes Law (m/t) Tid som kreves for at en partikkel sedimenterer 30 m i vannmassene (t) Grov silt 0,06-0,02 0,04 3,652 8, Middels 0,02-0,006 0,013 0,386 77, silt Fin silt 0,006-0,002 0,004 0, , Leire < 0,002 0,002 0, , Teoretisk horisontal partikkeltransport før en partikkel har sedimentert 30 m (m) 4. Konklusjoner Vi har modellert innblanding av utslipp av anleggsvann i Verlebukta og Mossesundet. Modelleringen for utslippet til Verlebukta viser at selv med maksimalt antatt volum av anleggsvann i utslippet, med en konsentrasjon på opptil 400 mg/l partikler i vannet, vil man oppnå akseptabel innblanding 100 m unna utslippet. Konsentrasjonen av partikler 100 m unna utslippet vil ikke overskride 10 mg/l ved de ulike modellerte utslippsscenarioene. Imidlertid vil konsentrasjonen av Benso(a)pyren kunne forekomme i tilstandsklasse III ved gjennomsnittlig vannmengde. Beregningene for miljøgiftkonsentrasjoner i utslippsvannet er grove. Den planlagte overvåkingen vil vise om det blir forhøyede konsentrasjoner i utslippsvannet. De høyeste konsentrasjonene i resipienten kan forventes med maksimale utslipp, noe som kun ventes å oppstå under høy nedbørintensitet (gjentaksintervall på 25 år). Slike episoder vil ha kort varighet. Under anleggsperioden vil det være en fordel at konsentrasjonen av partikler i utslippsvannet ikke overskrider 400 mg/l, dette for å minimere negative effekter i resipienten. Vannmengden som forventes å slippes ut til Mossesundet er liten og modelleringen viser at utslippet blir innlagret ved alle forutsetningene brukt i modelleringen, også for det verst tenkelige scenario. Utslippet fortynnes raskt etter det er sluppet ut til sjøen og konsentrasjon av partikler er under 0,8 mg/l ved 10 meters avstand fra utslippspunkt. Det forventes at partiklene i utslipp består av leire og silt og disse partikkelfraksjoner kan transporteres over lengre avstander etter utslipp til sjø. Dermed forventes det ikke noen sedimenttilvekst av betydning i nærheten av utslippspunkt. 16/17

17 5. Referanser Miljødirektoratet, M-46 Veileder for fastsetting av innblandingssoner. Miljødirektoratet, M-608 Grenseverdier for klassifisering av vann, sediment og biota. Rambøll Sweco, Østfoldbanen VL, Sandbukta Moss Såstad. Tiltaksplan stasjonsområdet nord. SMS-00-A-33002, revisjon 01B. Samfunnsteknikk vbb A/S, Resipientundersøkelse i Mossesundet, rap.nr.: /17