Labilt Al, µg/l NOTAT 12. november 2013 Til: Fra: Kopi: Miljødirektoratet v/h. Hegseth NIVA v/a. Hindar Sak: Avsyring av Modalsvassdraget, Hordaland Bakgrunn NIVA lagde i 2012 en kalkingsplan for Modalselva. Miljødirektoratet ønsket en nærmere vurdering av avsyringsmidler, spesielt bruk av silikat, og om det er deler av året avsyring er unødvendig (e-post av 28.10.2013 og kontrakt for oppdraget). Mengde avsyringsmidler for ulike alternativer skulle beregnes. Data For en slik vurdering har vi sett nærmere på vannkjemiske data fra elva og vannføringsdata. Vannkjemiske data fra perioden 2006 og fram til mars 2013 anses som tilstrekkelige data for å vurdere situasjonen i hovedelva. Presentasjonen under (Figur 1) viser at konsentrasjonen av den labile, og potensielt giftige, fraksjonen av aluminium (LAl) generelt er lav, men tilstrekkelig (LAl > 9 µg/l) for å skape problemer for laks. Dette siste var også bakgrunnen for at kalkingsplanen ble laget. 200 150 100 50 0 Figur 1. LAl i Modalselva. Grenseverdien på 10 µg/l er lagt inn (rød linje). http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 1/6
labilt Al, µg/l Fordelingen av konsentrasjoner på hver enkelt måned i året vil vise om det er perioder med god nok vannkvalitet. Vi sorterte derfor data på en slik måte at LAl - figuren bare inneholder punkter med LAl > 9 (Figur 2), dvs. på eller over G/M-grensa for smolt i vannforskriften. 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Figur 2. Prøvetakingsdager med LAl > 9 µg/l i Modalselva. Videre lagde vi en tabell basert på Figur 2, der disse dataene ble fordelt på hver enkelt måned. Resultatet av denne enkle bearbeidingen viser at det i perioden juli-november ikke er målt LAl > 9 (Tabell 1). I juni er det en verdi på 10, noe som her oppfattes som at vannkvaliteten i siste halvdel av juni er akseptabel. Det er ingen utvikling over tid i dette materialet som vi kan legge vekt på. Tabell 1. LAl > 9 µg/l fordelt på måneder i perioden januar 2006 mars 2013. «Dager» er prøvetakingsdager, slik at f.eks. tallet 3 i mai betyr 3 av 7 mai-prøvetakinger i perioden. Dager med Maks LAl Dager med LAl>9 µg/l LAl>9 jan 4 24 2006 3 feb 3 26 2007 5 mar 5 31 2008 3 apr 3 29 2009 3 mai 3 21 2010 1 jun 1 10 2011 2 jul 0 2012 5 aug 0 2013 0 sep 0 Dager 22 okt 0 nov 0 des 3 19 Dager 22 http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 2/6
ph Ca, mg/l I Modalselva var midlere Ca-konsentrasjon i perioden 2006 2013 kun 0,36 ± 0,09 mg/l, se også Figur 4. ph-verdiene har ingen klare sesongsvingninger (Figur 5), med middelverdi ± standardavvik på 5,85 ± 0,19. For dager med LAl > 9 er middel-ph 5,6 ± 0,2, dvs. noe lavere, men med omtrent samme variasjon. Laveste ph-nivå er ved 5,5, og den aller laveste (ph 5,36) sammenfalt med sjøsaltepisoden i januar 2012. Sjøsaltepisodene i 1990, 1992 og 1993 forårsaket lav ph (ph 5,0) og svært høy LAl (70-130 µg/l), men det er vist at effekten av sjøsaltepisodene blir mindre med mindre sur nedbør. Det er årsaken til at utslaget i 2012 var moderat. 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Figur 4. Ca-konsentrasjonen i Modalselva. 6.5 6.0 5.5 5.0 Figur 5. Ca-konsentrasjonen i Modalselva. http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 3/6
Vannføringen i perioden 2008-2012 viser ingen typisk vårflom (Figur 6), men at det er noe forhøyet vannføring i perioden medio april-medio juli. I perioden september til november kan det også være noe høyere vannføring enn middelet. Figur 6. Figur fra Kalkingsplan for Modalselva, Hordaland. Vurderinger LAl-konsentrasjonene viser at det er behov for avsyring, men også at 5,5 mnd (medio juni 1. desember) kan unntas. I perioden desember og fram til smoltifiseringen antas å starte (1. april), kan en tenke seg et noe lavere krav til vannkvalitet. Men selv ved LAl < 15-20 µg/l (G/M-grensa i vannforskriften er 20 µg/l for parr) vil det være et avsyringsbehov. Det understrekes også av høye verdier for gjelle-al som tidligere er målt i denne perioden. Overslagsregning viser at vannføringen i perioden fra 1. desember og fram til smoltifiseringsstart (1. april) er ca. 20 m 3 /s. I perioden 1. april og fram til medio juni er vannføringen ca. 35 m 3 /s. I perioden uten vannbehandling (medio juni 1. desember) er vannføringen også ca. 35 m 3 /s. Dette vil si at om lag halvparten av årets avrenning må behandles. Silikat skal vurderes spesielt. Silikat er forholdsvis dyrt, men kan være å foretrekke hvis rask avgifting av Al er viktig og hvis det i tillegg er behov i avgrensede perioder. I Modalselva vil doseringsanlegget etter NIVAs anbefaling ligger på anadrom strekning i hovedelva, slik at rask avsyring vil være viktig, men ikke avgjørende. Avsyring av halvparten av årlig vannmengde i vassdraget vil gi en svært høy kostnad ved bruk av silikat, se under. Kalkslurry inneholder kalkmel oppslemmet i vann. Kalkslurry av typen Biokalk 75 fra Hustadmarmor inneholder svært finmalt kalk. Begge disse faktorene (oppslemmet/finmalt) gjør at kalken blir raskt oppløst i vann. En unngår en del av den nedslammingen en kan få http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 4/6
ph ved å dosere vanlig vassdragskalk. Fordelen med kalk er dessuten at en får en økt konsentrasjon av kalsium, som kan være en fordel i ionefattig vannet. I Modalselva var midlere Ca-konsentrasjon kun 0,36 mg/l, slik at dette kan være et viktig poeng. Beregning av mengde avsyringsmiddel og kostnader Det er først tatt utgangspunkt i at ph skal økes fra laveste målte nivå på 5,5 (ikke 5,7 som i kalkingsplanen) og opp til 6,2 (G/M-grensa i vannforskriften) ved bruk av kalk. For silikat er det tatt utgangspunkt i samme ph og titreringskurven i Figur 7. Med silikat er det tilstrekkelig å øke ph til 5,9 for å avgifte Al. I og med at det ikke er laget en egen titreringskurve for silikat til bruk i Modalselva, vil beregninger basert på Figur 4 være beheftet med usikkerhet. Aktuelle doser for kalk og silikat er vist i Tabell 2. Ved å bruke disse faste dosene blir en ikke avhengig av ph-styring. Ved å benytte ph-styring kan mengden avsyringsmiddel reduseres. Innsparingen kan være betydelig ved f.eks. å legge inn ph 5,7 som grunnlag (og ikke ph 5,5), idet en regner med å kunne styre doseringen etter den ph-variasjonen som vil være i elva. Et moment som det bør tas hensyn til er at kalkslurry, hvis dette velges, vil kunne bli stående på tanken over en viss tid når ph tilsier at det ikke skal doseres. Det kan gi sedimentasjon hvis omrøringen i tanken er for dårlig. Ved kontinuerlig dosering er dette trolig et mindre problem. Videre er det tatt utgangspunkt i en årsavrenning på 1084 mill m 3 /år. Avrenningstallet framkommer ved å bruke NVEs tall for spesifikk avrenning og nedbørfeltareal. Vi har brukt halvparten av årsavrenningen for å beregne mengder avsyringsmiddel. Kostnader ble innhentet i forbindelse med planarbeidet i 2012, og vil bare være veiledende. 6,5 6,3 6,1 5,9 5,7 5,5 5,3 5,1 4,9 4,7 21. mar 2005 7. apr 2005 28. feb 2005 2004-titr 23. mai 2005 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 1314 ml vannglass/m3 Figur 7. Titreringskurver fra Logåna og beregning av silikatdose for Modalselva (ph økes fra 5,5 til 5,9 i dette tilfellet). http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 5/6
Tabell 2. Mengder og kostnader for avsyring i et halvt år. Her er det valgt to utgangspunkt; å styre etter laveste ph på 5,5 (øverst) og å styre etter variabel ph (nederst). I siste tilfelle er det regnet med at en da vil styre etter en middel-ph på 5,7, og dette er lagt til grunn for beregningen. Tonnprisen for kalk er hentet fra kalkingsplanen, mens tonnprisen for silikat er noe usikker. Fast ph 5,5 Inkl mva Avsyringsmiddel Dose Mengde (1/2 år) Tonnpris Kostnad g/m3 ml/m3 tonn NOK/år NOK/år Kalkmel 1.2 636 760 604000 Kalkslurry 0.9 872 750 820000 Silikat 4 2949 2000 7400000 Middel-pH 5,7 Inkl mva Avsyringsmiddel Dose Mengde (1/2 år) Tonnpris Kostnad g/m3 ml/m3 tonn NOK/år NOK/år Kalkmel 0.9 463 760 440000 Kalkslurry 0.6 635 750 595000 Silikat 1.5 1106 2000 2800000 Som det framkommer er kostnaden for kalkmel og kalkslurry i størrelsesorden en tidel av silikatkostnaden med ph 5,5 som grunnlag. I og med at behandlingen må foregå i en så stor andel av året, blir kostnaden i seg selv også uforholdsmessig stor (om lag NOK 7,5 millioner/år) ved bruk av silikat. Prisforskjellen på kalkmel og kalkslurry er slik at det vil være mulig å forsvare bruk av kalkslurry basert på vurderingene over. Hvis det er mulig å styre etter variabel ph, kan kostnaden for avsyringsmiddel bli vesentlig lavere, som det også framgår av Tabell 2. For alle alternativer kan investering og drift av ph-styring trolig forsvares. Anbefalinger Vi anbefaler kalking i perioden 1. desember og fram til medio juni og at det brukes kalkslurry. Vannkvalitetsmålet kan være ph 6,2 basert på at det er lite labilt Al i elva. Denne utredningen har ikke omhandlet sidevassdrag. Det kan være gode grunner for å følge opp et tiltak basert på denne anbefalingen med måling av gjelle-al. Det vil på en bedre måte enn LAl-data kunne vise om målet med tiltaket nås, jfr. diskusjoner om dette temaet i forbindelse med tiltaksovervåkingen i kalkede laksevassdrag. http://livelink/nivapdav/nodes/1688232/niva Notat Modalselva.docx 6/6