Vurdering av tungmetallinnholdet i vannprøver fra testanlegg for fellingskjemikalier på Terningmoen i 2008

Abstract

Forsvaret bruker håndvåpenammunisjon som innholder bly, kobber, antimon og sink i sine skyte-og øvingsfelter. Disse stoffene kan over lang tids bruk danne mobile forbindelser og transporteres ut fra et målområde via sigevann eller overflatevann. Forbindelsene kan ha en effekt på mennesker og miljø, og er derfor prioriterte stoffer hos myndighetene og Forsvaret selv. Forsvarsbygg har etablert et testanlegg for utprøving av blant annet fellingskjemikalier for rensing av metaller i vann. Testanlegget er etablert ved bane 27 på Terningmoen. Dette består av et system hvor to bekker renner inn i en dam. Fra denne dammen er det lagt rør i bakken inn til et lite hus hvor det kan tilsettes fellingskjemikalier. Vannet renner deretter gjennom to slamavskillere, som er etterfulgt av tre etablerte dammer (rensedammer) for sedimentering av partikler. Selve design av testanlegget, utestingen av fellingskjemikalier i laboratorium og utvelgelse av et fellingskjemikalie for testing høsten 2008 ble utarbeidet og gjennomført av Bioforsk på oppdrag for Forsvarsbygg. Forsvarets forskningsinstitutt (FFI) har på oppdrag for Forsvarsbygg gjennomført en vannprøvetaking i testanlegget før og etter tilsetting av et fellingskjemikalie. Det ble tatt vannprøver ved å bruke en størrelses- og ladningsfraksjoneringsteknikk (SLF). Prøvetakingene av vann ble gjennomført før og etter tilsetting av fellingskjemikaliet PAX-XL60 i inntil sju forskjellige prøvepunkter (P0 til P6). Det ble til sammen gjennomført seks prøvetakinger. Under prøvetakingen av vann ble det benyttet en fraksjoneringsteknikk (SLF), som skiller metallforbindelsene (spesiene) i størrelse og ladning. Det ble benyttet et filter for filtrering av vannet med størrelse på 0,45 μm etterfulgt av en kationbytter. Disse vannprøvene ble analysert for bly, kobber, antimon, kalsium, jern, aluminium og mangan. Ved bruk av SLF blir analyseresultatene av metallene delt inn i følgende tre fraksjoner: partikulært bundet, frie/labile forbindelser og anionisk-/humusforbindelser. Resultatene viste at totalkonsentrasjonen av enkelte metaller, slik som bly, kobber, aluminium og antimon, sank i fra prøvepunkt P2 til prøvepunkt P6 før tilsetting av fellingskjemikaliet. Dette skyldes sannsynligvis naturlige prosesser hvor metallene feller ut. Konsentrasjonen av jern, kalsium og mangan så ut til å øke fra prøvepunkt P2 til prøvepunkt P6. Dette skyldtes sannsynligvis tilførsel av disse forbindelsene fra jordkantene i rensedammene og fra betongkummer som er plassert mellom disse. Tilførselen av fellingskjemikaliet PAX-XL60 skulle redusere mengden tungmetaller i vannet ved utfelling og sedimentering i rensedammene. Av praktiske årsaker ble fellingskjemikaliet tilført i pulser i mengder som var proporsjonalt med vanngjennomstrømningen i systemet. Prøvetakingen av vannet etter denne tilførselen kunne ikke påvise noen reduksjon av tungmetallkonsentrasjonen i vannet. Den naturlige reduksjonen av metaller gjennom systemet før tilsetting av fellingskjemikaliet forsvant etter tilsetting av fellingskjemikaliet. Dette kan være forårsaket av metoden som ble benyttet for å tilføre PAX-XL60. FFI mener det bør gjøres nye forsøk med tilsetting av fellingskjemikalier for å optimalisere både type fellingskjemikalie, tilførsels måte og mengde. Det bør derfor etableres nettstrøm til anlegget slik at tilførselen av fellingskjemikaliet kan i seinere tester blir tilført kontinuerlig og i forhold til vanngjennomstrømningen i anlegget. Det bør også sikres god innblanding av fellingskjemikaliet vha for eksempel et røreverk. Det bør vurderes om det bør etableres et parallelt referanseløp gjennom anlegget som benyttes som en kontroll på de endringene tilsetting av fellingskjemikaliet utgjør. Det bør også gjøres in situ forsøk hvor det benyttes SLF for vurdere oppholdstiden som trengs for at fellingskjemikalie skal gi de ønskede endringen av vannkvaliteten. Det må også gjøres nye forsøk med PAX-XL60 for å få målinger som med god sikkerhet gir svar på betydningen og effekten av å tilsette dette fellingskjemikaliet.

The Norwegian Defence uses small arms ammunition which contains lead, copper, antimony and zinc. The deposited ammunition has lead to contamination of the shooting range target areas. These elements can, caused by the amount of deposition, time, physical and chemical processes, be mobilized and transported from target areas by surface runoff or soil pore water into creeks and pounds. Deposition of heavy metals in rifle ranges represents therefore a potential risk to both the terrestrial and aquatic environment. The Norwegian Defence Estates Agency (Forsvarsbygg) has established a test facility for research on flocculants in order to clean heavy metal polluted water from shooting ranges. The test facility is situated at shooting range 27 at Terningmoen. The system collects water from two small polluted streams that run into a pond. The outlet water from the pond runs in pipes to a small cabin where flocculants can be added to the water. From the cabin the water passes trough two interceptors for sludge and into three separated ponds (“cleaning ponds”) established in sequence. The Norwegian Defence Research Establishment (FFI) has taken water samples from the test facility before and after adding the flocculant PAX-XL60. The water samples were size and charge fractionated (SLF). The SLF technique gives three different fractions (species) of metals: a) particulate bound metals, b) labile or free cations and c) a fraction of anionic/humus bounded metals. The samples were analyzed for lead, copper, antimony, aluminium, iron, manganese and calcium. Water from up to seven different points was sampled three times before and three times after the addition of the flocculant. Before the flocculant was added there was a reduction of the total concentrations of lead, copper, antimony and aluminium from sampling point P2 to P6. This is probably due to natural precipitation. The concentration of iron, calcium and manganese increased from P2 to P6, which probably are caused by leakage from sides of the ponds and from the concrete pipes between the three ponds. After the addition of PAX-XL60 to the water there was no reduction in the concentration of the measured elements. Even the natural decrease in concentration was absent. These results can be explained by the method used for adding the flocculent. Due to practical reasons, the flocculant was added in pulses rather than a continuous addition. FFI recommend that a similar test is carried out, but with a continuous addition of the flocculant into the water and where the added amount is adjusted to the water flow.