Tungmetaller är ett känt föroreningsbidrag till urbant dagvatten. I Augsburg har under tre år följts sex tungmetaller i dagvattnet från en större gata. Uppdelning på vinter/sommarperiod har gjorts och koppling till partikelstorlek har genomförts.
Av: Jörgen Hanaeus
Relationen mellan fast och löst substans i dagvatten är ett väsentligt kunskapsområde då man ska välja separationssteg i behandlingsanläggningar. I Augsburg har dagvatten från en gata som förbinder staden med en motorväg provtagits under drygt 3 år. Fokus har varit på tungmetaller, partiklar, salt samt skillnader mellan vinter- och sommarsäsong.
Andelen lösta metaller var lägre under vinterperioder. Metallhalten korrelerade med halten fina partiklar, < 63 µm, vilket indikerade att enbart sedimentering skulle vara otillräcklig för avskiljning av dessa.
Bakgrund
Flera studier har visat att urbant dagvatten kan ge dominerande föroreningsbidrag till vattenrecipienter. Tungmetaller, kolväten, oljor är vanliga komponenter. Därför är behandling av sådant dagvatten av intresse.
Dessa föroreningar förekommer i såväl löst som i partikelform. Många reningsanläggningar för dagvatten bygger i huvudsak på sedimentering och då är det värdefullt att veta hur mycket av aktuella ämnen som finns i partikelform och i vilken partikelstorlek.
Olika klimat och säsonger har inflytande på trafikdagvattnet. Snö som avrinner under smältperioden innehåller ackumulerade ämnen och saltning för issmältning tillhör också vinterhalvåret.
Till trafikdagvattnet förs också atmosfäriska föroreningar utöver de direkta trafikbidragen från slitage av däck med/utan dubbar, bromsband och gatubeläggning mm. Partiklar kan vara bärare av ytterligare förorening. Ett rapporterat intervall för dagvattenpartiklars mediandiameter är 8-95 µm. Därför diskuteras i Tyskland parametern SS63 (Suspended Solids 63) när dagvattenkvalitet ska bedömas. Den täcker vikten av partiklar mellan 0,45 och 63 µm, där 63 µm är en skattning av sedimenteringsgränsen för partiklar.
Rapporterade SS63-halter är för takdagvatten ofta kring 20 mg/L; högre för trafikdagvatten, upp till 200 mg/L.
Mätningar
Försöksgatan för dagvatten låg i ett industriområde i Augsburg mellan centrum och motorvägen A8 och hade separata filer för de båda körriktningarna. Tillåten hastighet var 60 km/h och körbanorna dränerades mot provtagningsenheten. Genomsnittlig dygnstrafikmängd var 9690 fordon/d (år 2014).
Sedan 2010 har en fullskalig lysimeter använts, bestående av 8 bassänger med fyra hydrauliska belastningar gånger två olika jordarter. Tillrinnande trafikdagvatten har provtagits, liksom utläckande vatten från de 8 lysimetrarna. Proven har varit samlingsprov om två veckor.
Vägsaltning (NaCl) har tillämpats under de kalla månaderna, men saltmängder fanns inte noterade.
Här redovisas resultat från 61 prover insamlade från hösten 2012 till mars 2016. För metaller har totalt innehåll och löst innehåll skiljts med 0,45 µm membranfilter. Enbart korrelationer med p<0,05 har rapporterats.
Resultat
Resultat från totalinnehåll av Pb, Cd, Cu, Ni och Zn redovisas med min-, max-, medel- och medianvärden. Zn var den metall som återfanns i högst koncentration; max 1,3 mg/L, median 240 µg/L, följd av (medianvärden): Cu (48 µg/L), Pb (17 µg/L), Ni (7 µg/L), och Cd (<0,1 µg/L).
Konduktiviteten ökade påtagligt under vinterperioden till följd av saltning för avisning. Som högst 600 µS/cm under sommarperioden, men upp till 21 500 µS/cm under vintern. I Augsburg är snösmältningen inte så omfattande, utan det rör sig om flera kortare smältepisoder. Den kalla perioden definierades därför av konduktivitet >1000 µS/cm. Förhöjda medelvärden under den kalla perioden erhölls för Pb (30/11µg/L), Ni (1,5 ggr), Cu (1,5ggr), Zn (375/200 µg/L) och för fina partiklar mätt som SS 63 (108/69 mg/L).
Försök till korrelation mellan metall- och kloridhalter genomfördes. Endast Zn visade korrelation och inte stark sådan (R2 = 0,75). Koncentrationsökningarna under vinterperioden kunde alltså inte helt hänföras till vägsaltning.
Andelen löst metall av den totala halten var 37 % för Ni, 23,5 % för Zn, 5 % för Pb och 28 % för Cu. Under den varma perioden var andelen löst metall högre för dessa ämnen; t ex ökade andelen löst metall för Zn från 19 % till 34 % och andelen löst koppar från 22 % till 35 %.
Vägdamm samlades in och fraktionerades i fem storleksklasser. För Cd, Zn, Co och V fanns en klart dominerande metallpartikelandel i den minsta storleksklassen (0,45-63 µm). För ämnena Ni, Pb, Cu och Fe var fördelningen jämnare över storleksklasserna. Den grövsta storleken (>2 000 µm) innehöll dock den lägsta koncentrationen för alla undersökta metaller.
Koncentrationen SS 63 varierade här mellan 26 och 186 mg/L med ett medianvärde av 96 mg/L. SS 63 visade god korrelation med flera metallhalter; R2=0,81 för Zn och R2=0,86 för Ni, men som förväntat ingen korrelation till lösta metallhalter.
Slutsatser
Starka fluktuationer i trafikdagvattnets metallhalter har uppmätts i studien och i flera fall uppmättes halter som översteg tyska krav för utsläpp av obehandlat dagvatten. Påtaglig säsongsvariation noterades och vägsaltning kunde bara delvis förklara skillnaderna som bestod i högre metallhalter vintertid och ökad andel av dessa i partikelform. Lägre metallinnehåll i den största mätta partikelfraktionen (>2 mm) och ofta högst i den minsta partikelfraktionen (0,45-63µm) indikerade att sedimentering kan vara ett otillräckligt processteg för att separera tungmetaller från dagvatten.
I Sverige har undersökningar på liknande tema utförts av Camilla Westerlund, LTU.
Källa: Hilliges, R.1), Endres, M.1), Tiffert, E.1), Brenner, E. 1) & Marks, T.2) (2017): ”Characterization of road runoff with regard to seasonal variations, particle size distribution and the correlation of fine particles and pollutants.”. Water Science & Technology, 75.5, pp 1169-1176.
Författarna från:
1) Hochschule Augsburg – University of Applied Sciences An der Hochschule 1, 86161 Augsburg
Germany.
2) Federal Highway Research Institute (BASU)
Bergisch Gladbach
Germany.
Kontakt: rita.hilliges@hs-augsburg.de
