DOKUMENTATION AF NATURLIG NEDBRYDNING AF
PESTICIDFORURENEDE LOSSEPLADSER
Nina Tuxen, Orbicon
Trine Skov Jepsen, Orbicon
Poul L. Bjerg, DTU Miljø
ATV møde 28. januar 2015
Indhold
• Pesticider og lossepladser
• MNA (moniteret naturlig nedbrydning)
• Cases
• Dokumentationsmetoder
• Opsamling
Pesticider og lossepladser
•
Fra Bjerg et al., 2009
Stoffer nedstrøms lossepladser
• ”perkolat”-stoffer (ammonium,
jern, organisk stof osv.)
• Miljøfremmede organiske
stoffer (BTEX’er, chlorerede
opløsningsmidler, pesticider,
phenoler, m.m.)
• Tungmetaller
(ref: MST projekt nr. 16, 2014)
Dichlorprop
MCPP
Phenoxysyrer
• I 19 ud af 22 undersøgte
• MCPP, dichlorprop og 4-CPP
• Op til 800 mg/l
•
(ref: MST projekt nr. 1502, 2013)
4-CPP
Nedbrydning af phenoxysyrer
• Phenoxysyrer nedbrydes ret hurtigt
under aerobe forhold
• Øgede iltkoncentrationer giver
øgede nedbrydningsrater
• Der sker evt. en vis reduktiv
dechlorering under anaerobe
forhold (dannelse af 4-CPP)
• Specifikke bakterier kan vokse på
phenoxysyrer
Fra Tuxen et al., 2006
MCPP (mechlorprop), dichlorprop, 2,4-D, MCPA
Moniteret Naturlig Nedbrydning (MNA)
• Afværgeteknologi/strategi, der baserer sig på
naturlige nedbrydningsprocesser, der mindsker
forureningen til et acceptabelt niveau
– Konceptuel model
– serier af indicier/beviser
– moniteringsplan
Oliestoffer
Radioaktive stoffer
• Grøn, økonomisk attraktiv teknologi
• Udbredt og anerkendt
– USA, England, Holland m.m.
• I Danmark
– Ingen protokoller
– Indgår i risikovurdering og prioritering
Chl. opløsningsmidler
Tungmetaller
VOC’er
MtBE
MNA, pesticider og lossepladser
• Afværge af lossepladser
– ikke mange muligheder
– Afværgepumpning er dyrt og langvarigt
• Komplekse forhold
– Mange stoffer
– Komplekse nedbrydningsforhold
(forskellige redoxzoner)
– ”Mikro”-forurening og ”makro”-forurening
• Attraktivt at overveje MNA
• Kræver
– Detaljeret forståelse af processer
– Specielle dokumentationsmetoder
Fra Bjerg et al., 2011
Cases
Sjølund losseplads
• Region Syddanmark
• Indgået i EU projektet CORONA udført af DTU Miljø
Stengården losseplads
• Region Sjælland
• Undersøgt i flere år af regionen
Dokumentationsmetoder
-transekter
Fra Tuxen et al., 2003
Transekt
Phenoxysyrer
Chlorid
Fra Region Sjælland., 2014
A
B
C
(0 m)
(50 m)
(100 m)
g/år
13
36
0,1
%
100
277
1
kg/år
284
299
83
%
100
105
29
Dokumentationsmetoder
-Moder/datterstoffer + urenheder
Men urenheder i produktionen!
Stof
Overskridelser af
worst-case ratio
2,6-DCPP/dichlorprop
1/9
2-CPP/dichlorprop
6/8
4-CPP/dichlorprop
11/12
2,4-dichlorphenol/(dichlorprop+2,4-D)
0/1
6-chlor-2-MCPP/MCPP
2/7
4-chlor-2methylphenol/(MCPP+MCPA)
1/3
Fra Region Sjælland., 2014
Fra Reitzel et al., 2004
Dokumentationsmetoder
-Moder/datterstoffer + urenheder
Dokumentationsmetoder –
enantiomerspecifikke analyser
[R ]
[R ]  [ S]
Abiotiske processer påvirker ikke EF
4-CPP
EF=0,9
EF=0,2
Fra Reitzel et al., 2004
EF=0,7
MCPP
Fra Region Sjælland., 2014
Enantiomerfraktion, EF 
Kildeområde
”Tungere”
-24
-26
-28
-30
”Lettere”
-32
0%
ca. 200 m
nedstrøms
Grad af nedbrydning
100 %
Moderstof fuldt nedbrudt
ca. 450 m
nedstrøms
-32
Fra Region Sjælland., 2014
Ved isotopanalyse måles et stofs
isotopforhold (13C/12C).
– Isotopforholdet beskrives ved
en negativ delta notation (𝛿 13 𝐶)
-22
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
•
Mikroorganismer nedbryder 12C-molekyler
hurtigere/lettere end 13C-molekyler
‰
•
Tungere
δ13C
Dokumentationsmetoder
-stabile isotopanalyser
Kildeområde
”Tungere”
-24
-26
-28
-30
”Lettere”
-32
0%
ca. 200 m
nedstrøms
Grad af nedbrydning
100 %
Moderstof fuldt nedbrudt
ca. 450 m
nedstrøms
-32
Fra Region Sjælland., 2014
Ved isotopanalyse måles et stofs
isotopforhold (13C/12C).
– Isotopforholdet beskrives ved
en negativ delta notation (𝛿 13 𝐶)
-22
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
•
Mikroorganismer nedbryder 12C-molekyler
hurtigere/lettere end 13C-molekyler
‰
•
Tungere
δ13C
Dokumentationsmetoder
-stabile isotopanalyser
Kildeområde
”Tungere”
-24
-26
-28
-30
”Lettere”
-32
0%
ca. 200 m
nedstrøms
Grad af nedbrydning
100 %
Moderstof fuldt nedbrudt
ca. 450 m
nedstrøms
-32
Fra Region Sjælland., 2014
Ved isotopanalyse måles et stofs
isotopforhold (13C/12C).
– Isotopforholdet beskrives ved
en negativ delta notation (𝛿 13 𝐶)
-22
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
R-MCPP
S-MCPP
R-DCPP
S-DCPP
R-4-CPP
S-4-CPP
•
Mikroorganismer nedbryder 12C-molekyler
hurtigere/lettere end 13C-molekyler
‰
•
Tungere
δ13C
Dokumentationsmetoder
-stabile isotopanalyser
Fra Tuxen et al., , 2003
Dokumentationsmetoder
-nedbrydningsforsøg
Fra Tuxen et al., , 2005
Dokumentationsmetoder
-specifikke nedbrydere
Fra Tuxen et al., , 2005
Dokumentationsmetoder
-specifikke nedbrydere
Dokumentationsmetoder
-modellering
Reactive Transport
Nonreactive Transport
Fra Prommer et al., , 2006
Dokumentationsmetoder
-modellering
Nedbrydning kunne kvantificeres til 96 % massereduktion inden for 250 m
Fra Prommer et al., , 2006
Opsamling
• MNA af pesticidforurenede lossepladser er en
attraktiv løsning
– I hvert fald for phenoxysyrer….
• MNA på lossepladser kræver særlige metoder
– Mange faldgruber
– Mange muligheder – nye analyser er kommet til
• MNA kræver
– En ”investering” i undersøgelser
(med risiko for at nedbrydningen
alligevel ikke er tilstrækkelig)
– En klar kommunikation
– En moniterings- og aktionsplan
Læsestof
•
Miljøprojekt nr. 1502, 2013. Skelnen mellem pesticidkilder, appendix 4, bilag 5.
•
Miljøprojekt nr. 16, 2014. Risikovurdering af lossepladsers påvirkning af overfladevand.
•
Region Sjælland, 2014. Udkast til ”Tilvejebringelse af beslutningsgrundlag for den fremtidige afværge på Stengårdens
Losseplads”.
•
Prommer, H., Tuxen, N., & Bjerg, P.L., 2006. Fringe-controlled natural attenuation of phenoxy acids in a landfill plume:
Integration of field-scale processes by reactive transport modelling. Environmental Science & Technology, 40, 4732-4738.
•
Tuxen,N., Albrechtsen,H.-J. & Bjerg,P.L., 2005. Identification of a reactive degradation zone at a landfill leachate plume fringe
using high resolution sampling and incubation techniques. Journal of Contaminant Hydrology, 85, issue 3-4, 179-194.
•
Reitzel, L.A., Tuxen, N., Albrechtsen, H.-J., Ledin, A. & Bjerg, P.L., 2004. Can degradation products be used as lines of
evidence of natural attenuation? Environmental Science and Technology, 38, 457-467.
•
de Lipthay, J.R., Tuxen, N., Johnsen, K., Hansen, L.H., Albrechtsen, H.-J., Bjerg, P.L. & Aamand, J., 2003. In situ exposure
to low herbicide concentrations affects microbial population density and catabolic gene frequency in an aerobic shallow
aquifer. Applied and Environmental Microbiology, vol. 69 issue 1, 461-467.
•
Tuxen, N., Ejlskov, P, Albrechtsen, H.-J., Reitzel, L.A., Pedersen, J.K. & Bjerg, P.L., 2003. Application of natural attenuation
to ground water contaminated by phenoxy acid herbicides at an old landfill in Sjølund, Denmark. Ground water monitoring
and remediation, 23, no. 4, 48-58.
•
Tuxen, N., de Lipthay, J.R., Albrechtsen, H.-J., Aamand, J. & Bjerg, P.L., 2001. Effect of exposure history on microbial
herbicide degradation in an aerobic aquifer affected by a point source. Environmental Science and Technology, 36, 22052212.
•
Bjerg, P.L., Tuxen, N., Reitzel, L.A., Albrechtsen, H.-J og Kjeldsen, P., 2011. Natural attenuation processes in landfill leachate
plumes at three Danish sites, Ground Water, vol. 49, issue 5, p. 688-705
•
Tuxen,N., Reitzel,L.A., Albrechtsen,H.-J. & Bjerg,P.L., 2006 Oxygen-enhanced biodegradation of phenoxy acids in ground
water at contaminated sites. Ground Water, vol. 44 no.2, pp. 256-265