The power of POM – att använda passiva provtagare

The power of POM – att använda passiva provtagare vid platsspecifik riskbedömning av PAH-förorenade områden Dan Berggren Kleja, Anja Enell, Pär-Erik Back, Michael Pettersson, Ola Wik

På säker grund för hållbar utveckling

PAH är en vanlig förorening PAH-16

Pyrolytiska processer (koksverk, gasverk)

Låg

Medel

Impregnering (kreosot, koltjära) Hög

Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

2

Generella riktvärden PAH

Styrande skyddsobjekt/exponeringsväg för de olika grupperna PAH Ämnesgrupp KM

MKM

PAH-L PAH-M PAH-H

markmiljö hälsa/ånga markmiljö

markmiljö hälsa/ånga hälsa/växtintag

Människa och markmiljö viktiga skyddsobjekt

Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

3

NV:s modell Luft PAHa

Organiskt material

Porluft

Mark

H

Mineral

PAH Klipid

PAH

Koc

PAHw

KDOC

PAH

Löst organiskt material (DOC)

PAHtot

Porvatten

Grundvatten / Ytvatten Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

4

Metod för analys av porvattenkoncentration – jämviktning med polyoxyetylen-membran (POM) Enkel metod! a) 10 g jord + POM + 35 ml 0.001 M CaCl2 + 0.015 NaN3 (biocid). b) Skaka i 28 dygn c) Extrahera POM (aceton/hexan) d) Cw = CPOM/ KPOM Cw = porvattenkoncentration CPOM = POM-koncentration KPOM = POM-fördelningskoefficient Arp et al., 2014 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

5

Mätningar av Koc med POM-metoden visar ofta starkare bindning än den man får med NV:s riktvärdesmodell

log Koc

Mätt med POM

RIVM=NV

Kow = oktanol-vatten fördelningskoefficienten

Arp et al., 2014 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

6

Gasavgång

PAHa

Organiskt material

Porluft

H

Mineral

PAH Klipid

PAH

Koc

PAHw

KDOC

PAH

Löst organiskt material (DOC)

PAHtot

Porvatten

Grundvatten / Ytvatten Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

7

Beräknad porgashalt jämfört med uppmätt halt Data från Wermlandskajen, Karlstad kommun Beräknad med NV:s riktvärdesmodell

95% CI medelvärde

Back et al., 2016 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

8

Beräknad porgashalt jämfört med uppmätt halt Data från Wermlandskajen, Karlstad kommun Beräknad med POM-metoden

95% CI medelvärde

Koncentrationen i porluft (Ca) beräknades med Ca = H · Cw Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

Back et al., 2016 9

Transport till grundvatten

PAHa

Organiskt material

Porluft

H

Mineral

PAH Klipid

PAH

Koc

PAHw

KDOC

PAH

Löst organiskt material (DOC)

PAHtot

Porvatten

Grundvatten / Ytvatten Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

10

log Koc mätt med ER-H

POM-metoden kan inte direkt användas för att skatta utlakning utan måste korrigeras för ”DOC-bunden” PAH

log Koc mätt med POM ER-H-metoden Enell et al., 2016 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

11

log KDOC

”DOC-bunden” PAH kan skattas med ett Kow-samband

log Kow [PAH]tot = [PAH]w + KDOC · [DOC] · [PAH]w Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

Enell et al., 2016 12

Markmiljön

PAHa

Organiskt material

Porluft

H

Mineral

PAH Klipid

PAH

Koc

PAHw

KDOC

PAH

Löst organiskt material (DOC)

PAHtot

Porvatten

Grundvatten / Ytvatten Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

13

Upptagsexperiment med Enchytraeus crypticus (4 veckors exponering)

log Klipid mätt med POM

Bioackumulation kan skattas från porvattenhalter bestämda med POM-metoden

Upptagsexperiment med 21 fältkontaminerade jordar visade på stark korrelation mellan mätt Klipid (Clipid /Cw) och Kow Arp et al., 2014 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

14

Andel påverkade arter

Organismer i olika livsmiljöer uppvisar samma känslighet om exponering uttrycks som koncentrationen i fettvävnad

HC50=4,7 mmol/kg

NOEC-värden för 54 olika arter, medelvärde alla PAH-föreningar 31

13

HC5=0,39 mmol/kg

log (kritisk PAH koncentration i fett), mmol/kg Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

Verbruggen, 2012 15

Uppmätta porvattenkoncentrationer av PAH:er kan räknas om till toxisk nivå i fettvävnad (TU-ansats) Verktyget IBRACS TU calculator kan laddas ner från http://projects.swedgeo.se/ibracs/

TUPAH-i = CPAH-i / RiktvärdePAH-i

Brand et al., 2012 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

16

Tillämpning av metodiken – Riksten, Botkyrka kommun • Rikstens Kol- och Tjärfabrik • Stängdes för ca. 60 år sedan (idag ruin) • Klassificerades av lst i Stockholms län som riskklass-1-objekt enligt MIFO

Bysjön

Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

Tjärfabrik

17

Tillämpning av metodiken – Riksten, Botkyrka kommun 95% skydd Provpunkt

TU

C jord (mg/kg dw)

Djup

50% skydd

(cm)

PAH-16

PAH-L*

PAH-M*

PAH-H*

1

0-30

277,7

23,5

100,4

153,7

4,47

0,08

2

0-20

40,8

5,6

13,6

21,7

4,68

0,08

3

0-20

5,1

1,4

1,3

2,4

0,04

0,00

6A

0-30

48,5

4

10,5

39,8

0,43

0,01

6B

30-70

3,5

0,3

0,5

2,7

0,19

0,00

7

0-20

11,6

3,5

3,1

5

0,07

0,00

8

0-20

3,7

1,5

1

1,2

0,05

0,00

9

0-15

0,3

0,1

0,1

0,1

0,06

0,00

10

0-25

1,6

0,2

0,4

1

0,07

0,00

11

0-35

49,9

3,7

6,6

40,5

0,31

0,01

>KM

RIVM MPC RIVM SRC

>MKM

Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

18

Slutsatser • POM-metoden är ett användbart verktyg för att förbättra platsspecifika riskbedömningar för PAH:er vad gäller gasavgång, lakbarhet, samt skydd av markmiljön. • Platsspecifik information om Koc kan användas i NV:s riktvärdesmodell för att utvärdera effekter på gasavgång och lakbarhet. • Platsspecifik information om porvattenkoncentrationer kräver däremot ett eget verktyg för att kunna användas i en ekologisk riskbedömning (t ex IBRACS TU calculator). • För en meningfull tillämpning av POM-metoden krävs tillräckligt många mätningar för att täcka den rumsliga variationen på lokalen. Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

19

Referenser Arp, H. P. H., S. Lundstedt, S. Josefsson, G. Cornelissen, A. Enell, A.-S. Allard & D. B. Kleja (2014). "Native Oxy-PAHs, N-PACs, and PAHs in Historically Contaminated Soils from Sweden, Belgium, and France: Their Soil-Porewater Partitioning Behavior, Bioaccumulation in Enchytraeus crypticus, and Bioavailability. Environ. Sci. Technol. 48, 11187−11195. Back, P.-E., Pettersson, M., Kleja, D.B., Ohlsson, Y., Carling, M. 2016. PAH i porgas: provtagning, modellering och övergripande metodik vid riskbedömning. Statens geoteknisk institut. Enell, A., Lundstedt, S., Arp, H.P.H., Josefsson, S., Cornelissen, G., Wik, O. & Kleja, D.B. (2016). Combining Leaching and Passive Sampling To Measure the Mobility and Distribution between Porewater, DOC, and Colloids of Native Oxy-PAHs, N-PACs, and PAHs in Historically Contaminated Soil. Environ. Sci. Technol. 50, 11797−11805. Verbruggen, E.M.J., 2012. Environmental risk limits for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). RIVM report 607711007/2012 Brand, E., Smedes, F., Jonker, M.T.O., Harmsen, J., Peijnenburg, W.J.G.M., Lijzen, J.P.A. 2012. Advice on implementing bioavailability in the Dutch soil policy framework. RIVM report 711701102/2012 Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

20

Tack för uppmärksamheten!

Foto: Helena Branzén, SGI

Renare marks vårmöte Malmö 2017-03-29

21