Grundvatten

Details

Last Updated: Friday, 25 February 2022 07:32

Published: Friday, 31 May 2019 20:51

Syfte, mål och avgränsning
Objektbeskrivning
Platsbesök
Konceptuell modell
Kompetensbehov
Provtagningsstrategi
Kvalitetssäkring
Provtagningsplan
Utföra provtagning
Iterativt arbetssätt
Referenser

Provtagning av grundvatten bör alltid sträva efter att extrahera prov av grundvatten som representerar rådande förhållanden i akvifären (mättade zonen) i den utsträckning som är nödvändig för att uppfylla syftet med provtagningen. Prov på grundvatten insamlas generellt från ett permanent installerat grundvattenrör eller vissa typer av tillfälliga grundvattenrör. I särskilda fall då det är väl motiverat kan grundvattenprov även insamlas direkt från borrhålet/borrstålet eller genom andra tillfälliga installationer eller, i undantagsfall, direkt från en provgrop, men inget av dessa tillvägagångssätt rekommenderas.

Resultatet från en grundvattenprovtagning kan aldrig bli bättre än vad kvaliteten och placeringen på de installerade grundvattenrören tillåter. För mer information kring hur grundvattenrör installeras, se Installation av grundvattenrör. Strategin som där beskrivs avser att underlätta planering av nyinstallation av grundvattenrör, men kan även användas som stöd för att utvärdera huruvida existerande rör kan användas för aktuellt syfte. För mer info om provers representativitet och provtagningsmetoder, se kapitlet om provtagning av grundvatten. Vidare läsning återfinns även i

Ett särskilt fall gäller undersökning av förorening i sprickigt berg. Föroreningsspridningen i berg sker på annat sätt än i jord, se mediaspecifik process Berg. Även om principerna beskrivna kan tillämpas är det viktigt att en erfaren berggrundsgeolog finns involverad i projektet för att kunna bistå i bedömningen av föroreningsplymen

Strukturen i beskrivningen är densamma som för planeringsdelen på denna webbsida (se figur 1) och bygger på att läsaren har satt sig in och läst grundtexterna kring respektive moment, som återfinns i menyn till vänster. Innehållet ska ses som ett komplement de texterna men med specifik fokus på grundvatten.

Figur 1. Undersökningsprocess.

Naturvårdsverkets rapport 5894 definierar tre olika typer av frågeställningar som är relevanta för undersökning av grundvatten;

• Förekommer det en spridning till grundvatten från jord? Här hanteras grundvattnet som en recipient.
• Hur utbredd är föroreningen i grundvatten? Här hanteras grundvattnet som ett förorenat medium.
• Sker en spridning till recipient? Här hanteras grundvattnet som en källa som kan orsaka en skada på en recipient, t.ex. närliggande fastighet, ytvatten eller grundvatten.

Denna text fokuserar i huvudsak på föroreningar som i stor utsträckning förekommer lösta i grundvatten och/eller som fri fas (LNAPL och DNAPL) och som bildar en sammanhängande plym. Denna text är en grov översikt, för fördjupad läsning rekommenderas t.ex. Naturvårdsverket inventering av provtagningsmetoder (r  ITRC:s dokument för ”light non aqueus phase liquids” och ”dense non aqueus phase liquids”  samt övriga läshänvisningar i referenslistan.

Syfte, mål och avgränsning

Till skillnad från provtagning av jord förväntas uppmätta halter i grundvatten variera relativt mycket över tid och med årstiderna. Variationerna kan dels bero på nederbörd, varierande grundvattennivåer och flöden i marken och dels på mänsklig påverkan i form av t.ex. grundvattenuttag. Därför kan det vid formuleringen av syfte vara viktigt att tänka på att det kan behöva göras upprepade provtagningar under året för att kunna bedöma variationen i föroreningshalter. Några vanliga frågeställningar som besvaras med grundvattenprovtagningar inkluderar:

• Vilka halter och hur mycket förorening finns i grundvattnet?
• Kan halterna i grundvatten medföra förångning till porgas, och i förlängningen inomhusluft?
• Hur varierar halter i grundvattnet över året? Är halterna t.ex. konsekvent högst under vår eller höst?
• Hur varierar halten över längre tid, sker det en ackumulation eller en avklingning? Expanderar eller krymper föroreningsplymen i grundvatten?
• Sker en spridning ut från området/fastigheten?
• Är föroreningsplymen i grundvattnet avgränsad?

Dessa olika frågeställningar medför att olika typer av undersökningsprogram upprättas. Till exempel måste ”variation över året” medföra upprepade mätningar under olika tider på året, helst under flera års tid. Detsamma gäller för att få ökad förståelse huruvida plymen ”krymper eller expanderar”, även då provtas lämpligen samma uppsättning rör vid flera tidpunkter under året, under flera år.

För de två sista punkterna i listan ovan är provtagning utanför den kända föroreningsplymen i grundvatten viktig, särskilt vid misstänkt expanderade plymer. Dessa typer av grundvattenrör kallas på engelska sentinel^[1] wells (sentinelrör). Centralt är att den som avser att utreda en grundvattenförorening bör förbereda sig på att det kan ta avsevärt längre tid att karaktärisera en grundvattenförorening jämfört med jord, då tid (variationer över året och med tid) är en viktig komponent för att förstå en grundvattenförorening tillräckligt väl för att t.ex. bedöma lämplig åtgärdsmetod.

Definiera avgränsningar i projektet

Installation av grundvattenrör kan medföra förhållandevis stora kostnader. Därför kan det, vid kommunikation med kund och tillsynsmyndighet, underlätta att tydliggöra vilken information som inte förväntas kunna erhållas med föreslagen undersökningsstrategi.

Exempel kan vara: ”Provtagning av grundvatten med fokus på identifiering och karaktärisering av källtermen. Analyserade prover begränsas till källtermen och inte medelhalten i hela plymen och ger kan därför inte användas för andra syften, som t.ex för att bedöma belastning av förorening på närliggande ytvattenrecipient.”

”Provtagning av grundvatten har för avsikt att bedöma genomsnittliga halter och mängd förorening som transporteras ut från fastigheten, som underlag till en riskbedömning. Högre halter kan dock finnas lokalt och de uppmätta halterna bedöms inte utgöra maxhalter inom fastigheten.”

”Syftet med provtagningen är att erhålla representativa halter i grundvattenzonens översta meter för att bedöma risk för förångning till porgas. Halterna bedöms inte vara representativa för plymen som helhet, eller att bedöma varken källterm eller belastning på ytrecipient.”

Objektbeskrivning

Objektbeskrivningen bör fokusera på de ämnen och föroreningskällor som ofta orsakar påverkan på grundvatten. De saker som bör ingå, täcks upp av den generella beskrivningen av vad som ska ingå i en objektbeskrivning. Dock för grundvatten läggs extra fokus på grundvattnets strömningsriktning (grundvattennivåer), topografi och jordlagerföljder då dessa ofta har stor påverkan på föroreningars utbredning i grundvattnet. Det är viktigt att den stratigrafiska och regionalgeologiska tolkningen inte glöms bort i samband med miljötekniska markundersökningar. Den har betydelse inte minst för att optimera lokaliseringen av grundvattenrör och för val av filterdjup/provtagningsdjup. Även ytvattendrag, vattenskyddsområden och vattentäkter i närområdet bör kartläggas. Det kan även vara viktigt att förstå ytvattens batymetri, dvs. terrängens utformning under vatten samt hur kontakten mellan grundvatten och ytvatten ser ut.

Platsbesök

Vid platsbesök kan följande moment ingå:

• Visuella tecken på läckage
• Lokalisering av brunnar och vattentäkter i området
• Topografi/geologi (berg i dagen?)
• Sökning efter tidigare installerade grundvattenrör inklusive inmätning av grundvattenytor/totaldjup på grundvattenrör
• Eventuell lagring eller hantering av kemikalier
• Dagvatten, avloppsnät och placering av dagvattenbrunnar.
• Recipienter (diken, vattendrag)

Konceptuell modell

Vid utredning av förorening i grundvatten behövs ofta en detaljerad beskrivning av jordlagerföljderna inkluderas i den konceptuella modellen.  Tänk på att eventuellt grundvattenuttag kan påverka strömningsriktningar lokalt vilket kan göra att en föroreningsplym i grundvatten inte behöver följa grundvattnets generella strömningsriktning. Ibland kan även grundvattenströmningen inom ett undersökningsområde vara komplex och en reversering kan ske, särskilt i närheten till ytvatten med stor nivåvariation. Även om svenska havsvatten inte påverkas av tidvatten i någon större utsträckning kan havsvattenståndet ändå variera flera meter beroende på väderförhållanden. Detta kan i sin tur medföra att grundvattnets flödesriktning i närområdet under perioder sker i motsatt riktning.

Kommunikationen av en sådan konceptuell modell underlättas mycket av en visualisering på t.ex. ett skalenligt tvärsnitt med plushöjder, eller en 3D-modell över området. Kom ihåg att det är lika viktigt att vara tydlig med vad som visas på illustrationen som vad som inte visas och vilka osäkerheter som finns i illustrationen.

För att kunna beskriva föroreningsspridningen och sätta lämplig strategi för provtagning är det viktigt att ta hänsyn till de olika spridningsmekanismerna i för förorening i grundvatten; advektiv transport, diffusion och som fri fas (NAPL - non aqueous phase liquid).

Advektiv transport: Förorening sprids löst i grundvattnet och styrs av grundvattenströmmens riktning och hastighet, som i sin tur styrs av grundvattenytans gradient, tätheten i jordmatrisen samt ämnenas egenskaper. Undersökning av spridning genom advektiv transport är ofta av intresse när belastning på en recipient (t.ex. belastning ytvattendrag eller transport ut från fastighet) ska bedömas. För att uppskatta belastning genom advektiv transport behövs en uppmätt halt som representerar det vattenförande lagret samt ett uppmätt eller beräknat grundvattenflöde genom det vattenförande lagret. På så sätt kan en mängd förorening per tid och över ett tvärsnitt uppskattas. Tvärsnittet delas ofta upp i delsektioner med olika halter och hydraulisk konduktivitet för varje delsektion. För beskrivningar av uttagsmetoder av grundvattenprov se provtagningsmetodik för grundvatten.

Diffusion: Föroreningen sprids genom en skillnad i koncentrationsgradient. Detta kan ske t.ex. när ett utsläpp av ren produkt sker och den sakta sprids ut i grundvattnet eller in i tätare jordlager. På samma sätt kan förorening i ett tätare jordlager eller berg, sakta diffundera ut i grundvattnet förutsatt att koncentrationen är lägre i grundvattnet. Diffusion är en viktig spridningsmekanism i källområdet, men som bara är möjlig att mäta och beskriva indirekt genom att t.ex. jämföra halter i jord och grundvatten genom diffusionsberäkningar. Detta beror på att diffusionen är starkt beroende av tryck och kemikaliegradienter och när marken störs genom t.ex. borrning, rubbas även den gradienten och tryckförhållanden. Diffusion kan vara en viktig process, särskilt i områden där jordens genomsläpplighet (permeabilitet) varierar, och är ofta en del av problemet när en in situ-åtgärd inte uppnår önskad effekt.

NAPL: Beroende på om föroreningen är en LNAPL eller en DNAPL kommer fri fas spridas i höjd med grundvattenytan (LNAPL) eller ovan ett tätare jordlager eller berg (DNAPL). Samma lösta i grundvattnet sjunker/stiger inte på samma sätt som om de förekommer i fri fas. Vid förekomst av fri fas av DNAPL påverkar jordlagrens topografi spridningsförhållandena mer än grundvattnets flödesriktning, även om föroreningsplymen rör sig med grundvattnets flödesriktning. Tunna linser med finare material, så som en silt eller lera i en sand kan t.ex. förändra spridningsförutsättningarna för DNAPL i en akvifer genom att öka lateral (sidledes) spridning. För undersökning av föroreningar som förekommer som DNAPL är också ofta en kombination av fältanalyser in situ med borrbandvagn och provtagning av grundvatten att föredra. Om geologin och spridningsmönstret är komplext kan det vara svårt att identifiera lämplig placering av grundvattenrören.

Ett verktyg för att göra en helhetsbedömning av föroreningstransport genom ovan beskrivna spridningssätt kan vara att använda 14-cellsmodellen (”14 compartment model” Sale and Newell, 2011). I andra länder kan låg-/högpermeabla jordar vara av stor mäktighet och ha stor skillnad i permeabilitet. Även om dessa stora grundvattenförekomster förekommer även i Sverige så handlar det oftare om mindre variationer inom t.ex. en isälvsavlagring eller en gränssnittet mellan en morän och den ovanliggande leran. Den principiella idén om att variationen i genomsläpplighet mellan jordlager i mark är dock fortsatt relevant. Enligt modellens definition av källområde (source zone i figur 1) kan fri fas (NAPL) ej förekomma i källområdet, därav 14 celler. Genom att kvalitativt eller kvantitativ skatta mängden förorening i de olika medierna kan en konceptuell bild av föroreningsspridning skapas. Om t.ex. höga halter och fri fas förekommer, men låga halter i jord är det indikativt på ett färskt spill. Om det kan säkerställas att spillet är gammalt är det starka indikationer på att ett källområde inte identifierats och kan komma att negativt påverka en åtgärd. I Sale and Newell, 2011 finns även exempel på hur fördelningen kan se ut på nya och åldrade spill samt under olika typer av geologiska förhållanden. Även om tabellen inte används i sig, kan tankesättet som beskrivs i rapporten bidra till en ökad förståelse av hur föroreningen kan förväntas bete sig vid en åtgärd.

Tabell 3. 14-cellsmodellen visar konceptuellt var förorening finns under mark. Streckade pilar indikerar icke-reversibel transport (vanligen transport med grundvatten), medan heldragna linjer visar på transport som är reversibel (vanligen diffusionsdriven). Enligt definitionen av en plym och källområde, kan DNAPL enbart förekomma i källområdet (source zone). (Sale and Newell, 2011) Även om modellen illustrerar DNAPL, är principen applicerbar även för LNAPL, se exempelruta.

Det är alltså viktigt att ta hänsyn till grundvattnets flödesriktning och -hastighet, geologin samt ämnenas egenskaper. För vidare information, se konceptuella modeller eller hydrogeologisk referenslitteratur så som Grundvatten – teori och tillämpning av Knutsson och Morfeldt från 2002 samt Vattnets väg från regn till bäck av Rohde från 1994 på svenska. På engelska finns även C.W. Fetters Applied Hydrogeology (fjärde upplagan från 2018) och Freeze och Cherrys Groundwater från 1976 bland andra.

Kompetensbehov/organisation

För projekt med en stark grundvattenkomponent kan det vara extra viktigt att koppla in hydrogeologisk kompetens. Detta gäller både vid planering av installation av grundvattenrör och kontroll av existerande rör, så att rören som provtas har installerats korrekt och på lämpligt djup (se vidare under installation av grundvattenrör. Även hydrogeologiska tester av hydraulisk konduktivitet samt utvärdering och design av pumptester mm kräver någon med hydrogeologisk kompetens.

För grundvattenprojekt är det mycket viktigt med en god förståelse av föroreningens utbredning i tre dimensioner samt över tid, särskilt om det finns flera vattenförande lager. Därmed kan det vara lämpligt att involvera modellerare och statistiker i projektet. I de fall föroreningar förekommer i berggrunden kan det även vara centralt att involvera berggrundshydrogeologer som kan bistå med kompetens gällande både grundvattnets och föroreningens spridningsmöjligheter i berg, men även föroreningens interaktion med bergmatrisen, se mer info under processpecifik beskrivning för berg.

Provtagningsstrategier

Syfte med strategi

Precis som i beskrivningen för den generella provtagningsstrategin finns fyra huvudsyften vid undersökningar av föroreningar i grundvatten.

• Sökning och identifiering
• Avgränsning
• Karaktärisering
• Kontroll över tid
  
  

Dessa och vad som är bra att tänka på vid respektive utformning av syfte med strategin, beskrivs i rubrikerna nedan.

Sökning och identifiering

Projekt som avser avgränsa en förorening har ofta utgångspunkt i följande frågeställningar:

• Var finns källområdet i grundvattnet? Kan källområdet avgränsas i horisontell och vertikal utbredning?
• Kan plymen avgränsas i horisontell och vertikal utbredning?

Oavsett frågeställning behöver geologin användas som ramverk för hur grundvatten och föroreningar kan röra sig, vertikalt och i plan. Särskilt vattenförande lager behöver identifieras och deras lokalisering i förhållande till möjliga föroreningskällor.

Avgränsning av källområdet

Om syftet är att identifiera och avgränsa källtermer används ofta kortare filtersektioner vid den nivå som bedöms utgöra källtermen, tillsammans med provtagning och analyser av halter i jord. För att veta exakt på vilken nivå grundvattenrörets filter ska placeras kan en in situ screening av förorening i jord med t.ex. MIP göras. Ett annat alternativ är jordprovtagning med fältanalyser och snabbanalys på labb genomförs i samband med installationen. Alternativt att grundvattenrören installeras i ett senare skede efter att föroreningen i jord avgränsats vertikalt med hjälp av analyser av jordprover.

Avgränsning av plym

För att avgränsa en föroreningsplym i plan bör grundvattenrör ha en bra spridning över undersökningsområdet och filtersatta i  de vattenbärande jordlagren som i huvudsak sprider föroreningen . Det bör även finnas rör installerade på båda sidorna om plymen (parallellt med grundvattnets flödesriktning), samt nedströms grundvattenplymen. För vertikal avgränsning krävs att flera rör med filter på olika nivåer installeras inom och i närområdet av plymen. Avgränsning kräver ofta att rören installeras vid flera tillfällen då data ofta behöver utvärderas innan nya grundvattenrör installeras. Utan grundvattenrör som är belägna utanför plymen är det inte möjligt att bekräfta en avgränsning. Beroende på grundvattenförhållandena kan det även vara lämpligt att avgränsa plymen uppströms. Det kan ge information om andra uppströms belägna föroreningskällor. Om det vattenförande lagret är tunt och föroreningen inte består av DNAPL kan den vertikala utbredningen bedömas med liten insats. Om geologin är komplex med varvig geologi eller flera grundvattenförande lager och/eller DNAPL som förorening kan det behövas grundvattenrör på flera nivåer. Undersökning med MIP-sondering kan även underlätta vid sådana förhållanden, och även påvisa DNAPL som sprider sig i ”fingermönster” snarare än en heterogen plym. Vid sådana tillfällen kan geologiska tvärsnitt och 3D-modeller hjälpa mycket för att förstå hur geologin påverkar spridningsförhållanden.

Karakterisering

Om medelhalten eller mängden förorening i grundvattnet ska uppskattas är det viktigt att flera grundvattenrör finns installerade förhållandevis jämnt fördelade över plymen. Grundvattenrören kan med fördel vara organiserade som transekt, dvs. grundvattenrör på rad och filtersatta enbart i den akvifer där föroreningsmängden ska bedömas. En transekt placeras ofta längs med plymens uppskattade mittlinje och/eller vinkelrätt mot plymens flödesriktning (tvärs över plymen). Transekt av grundvattenrör kan installeras uppströms, genom källområdet, genom plymen eller nedströms plymen. Om föroreningshalten förväntas vara jämnt fördelad över hela akvifären, kan längre filter användas för att få ett medelvärde över hela akvifären. Detta är ofta mer lämpligt nedströms ett källområde där plymen ofta är mer utblandad och jämnare fördelad över ett större område. Vid källområdet råder oftare mer komplexa förhållanden, särskilt för DNAPL-ämnen.

Masstransport

För att uppskatta föroreningens transport i grundvattnet mot en recipient eller annan fastighet är det lämpligt att installera grundvattenrör som en transekt vinkelrätt mot flödesriktningen där belastningen ska bedömas. Genom att kombinera information om halter och grundvattenflöden genom en transekt kan en mängd förorening som passerar genom transekten uppskattas. Det blir även lättare att bedöma plymens storlek om rör/transekt finns installerade med jämna mellanrum mellan källområdet och plymens ytterkant, särskilt då halter inte alltid avtar linjärt med avståndet.

Om fler källområden med samma typ av förorening finns nära varandra bör projektteamet vara uppmärksamma på att det kan vara lätt att dra felaktiga slutsatser när flera föroreningsplymer sammanfaller, särskilt om de sammanfaller nedströms båda källområdena.

Kontroll över tid

Projekt som avser att beskriva plymens förändring över tid har ofta utgångspunkt följande frågeställningar:

• Finns det haltvariation över året?
• Expanderar (sprids) eller krymper plymen?
• Ökar eller avtar halterna på lång sikt?
• Sker en nedbrytning?

Projekt arbetar ofta parallellt med samtliga dessa frågor, samt de beskrivna under rumslig utbredning, men i olika utsträckning beroende på projektets syfte och mål. Även om frågeställningarna ofta går ihop kan det vara värdefullt att separera vilka frågeställningar som är viktiga och vilka som är ”bra att veta” för att kunna lägga resurserna på rätt undersökningar.

Vidare är variation av förorening i grundvatten över tid är ofta påverkat av variationer i grundvattennivåer och bör finnas med som en komponent i alla dessa frågeställningar.

Variation över året

För utredning av hur föroreningshalter i grundvatten varierar med årstider behöver provtagningen upprepas vid lämpliga tillfällen över året. Det finns tre strategier för att välja provtagningstillfällen; eller provtagning vid säsongsbundna händelser, (torrperioder, vårflod etc.) provtagning vid specifika datum eller slumpmässigt utvalda tillfällen.

Provtagning vid säsongsbundna händelser kan ge mer reproducerbara resultat då provtagningen inte bara sker vid samma tid på året utan även vid samma meteorologiska årstid. Nackdelen är att denna typ av provtagning är svårare att planera och förutsätter i princip att personal kan stå redo att prioritera projektet med kort varsel, vilket medför att denna typ är mycket ovanlig. Provtagningen som regelbundet sker under samma vecka/månad under året är den vanligaste formen av provtagning över tid. Denna strategi är lättare att planera för, och även om en säsongsbunden händelse kan påverka resultaten vissa år så ger de över en längre tidsperiod ofta ge representativa resultat. Antalet provtillfällen kan även utökas eller minskas något beroende på syftet med provtagningen; färre än två provtagningar medger dock ingen säsongsvariation. I princip kan prover insamlas hur ofta som helst under året, men för att förstå säsongsbundna variationer så finns det sällan skäl att provta fler gånger än antalet årstider. Det kan även finnas praktiska svårigheter med att provta vid extrem kyla eller extrem värme. Slutligen kan provtagning vid slumpmässigt utvalda tillfällen genomföras. Även denna metod är ovanlig då det krävs ett stort antal provtagningstillfällen för att kunna urskilja trender ur bruset som uppstår från variationer över året.

Det viktiga med valet av antalet provtagningstillfällen under året och när de placeras på året är att de ska svara på projektets frågeställningar och vara lämplig för aktuell förorening. Ofta är det intressanta att se om det sker en förändring av en föroreningsplym i perioder med hög nederbörd, eller perioder med torka, och då behöver provtagningen täcka in de perioder där dessa förhållanden ofta uppstår, samt täcka in mellanperioderna för att se ”normaltillståndet”. Det är ofta även av intresse att förutom föroreningssituation logga grundvattennivåer och nederbördsmängd. Detta kan göras automatiskt med trycknivåmätare (diver) och regnmätare. För att kunna uttala sig om variation över året bör provtagning således ske under ett antal år. Ett absolut minimum är dock ett år.

Expanderande/krympande plymer

Undersökningar som avser svara på om plymen expanderar eller krymper är ofta en förlängning av den undersökning som gjordes för att avgränsa plymen under stycket om rumslig utbredning ovan. Vid tillfälle att plymen expanderar kan ökande halter ses i sentinelrör som tidigare avgränsade plymen. Vid tillfälle av en expanderande plym kan det vara aktuellt att installera nya och/eller inkludera ytterligare rör till provtagningen i plymens ytterområde. Samtidigt kan provtagning av rör i plymens inre i viss utsträckning avslutas. Det är dock viktigt att en stor del av rören provtas kontinuerligt under hela tidsperioden som ska utvärderas samt att rör utanför plymen provtas så att avgränsning kan bekräftas. Även om plymen krymper kan viss justering av vilka rör som provtas genomföras. Det är dock viktigt att beslut fattas på stabila trender och inte resultat från enstaka tillfällen.

Ökande/avtagande halter

I de fall utredningen avser att undersöka om halterna inom plymen ökar eller avtar är provtagning av sentinelrör utanför plymen av mindre vikt. Frågeställningen om huruvida halter ökar eller avtar är besvaras dock ofta parallellt med frågeställningen om huruvida plymen expanderar/krymper. Oavsett om halterna ökar/minskar eller plymen expanderar/krymper, är det ofta av intresse att upprätta en massbalans och en hydrogeologisk modell. Ökande halter/expansion av plymen kan vara indikation på att det finns ett källområde som eventuellt inte är beskrivet eller att ett läckage pågår, särskilt om ökande halter inte förväntades. Om halterna ser ut att minska kan det bli centralt att förstå huruvida förutsättningarna för biologisk nedbrytning finns och om det är nedbrytning som medför att halterna ser ut att minska. Även variationer av grundvattenytan kan vara av vikt, då förorening som tillfälligt återfinns ovan grundvattenytan utgör en källa som periodvis bidrar till ökad föroreningsspridning till grundvattnet.

Nedbrytning

Bara för att en plym krymper eller halter avtar betyder det inte att nedbrytning pågår. Andra faktorer såsom utspädning kan spela en stor roll. Det omvända gäller också: bara för att ökande halter och expanderande plym kan observeras betyder det inte att nedbrytning inte pågår. För att svara på frågan om nedbrytning pågår behöver dessa fysikaliska processer som utspädning, fastläggning m.m. kunna särskiljas från den biologiska/kemiska nedbrytningsprocesserna.

Detta kan göras t.ex. undersöka förhållanden av förorenande ämnens i förhållande till dess nedbrytningsprodukter över tid, upprätta en hydrogeologisk modell och en massbalans m.m. Ytterligare bevis för att nedbrytning kan pågå, kan erhållas genom fältanalyser, kemiska och biologiska analyser av grundvattnet. Särskilt för fältparametrar och redoxparametrar kan det framstå som att flera parametrar är överlappande, men då alla parametrar pekar åt samma riktning kan projektteamet bygga ett starkare argument för att nedbrytning pågår. Se även fältanalyser av grundvatten.

Utöver analyser av föroreningshalter kan det även finnas anledning att analysera grundvatten för geokemiska och parametrar. Med detta avses oftast pH, oxidations-reduktionspotenial (ORP), elektrisk konduktivit (EC), temperatur, löst syre (dissolved oxygen, DO) och turbiditet. Förutom att det kan vara intressant för att bedöma om det sker nedbrytning eller hur mobila ämnen är så kan dessa parametrar användas för att påvisa att grundvattenröret är tillräcklig omsatt för att provet ska representera naturligt förhållanden i akviferen. Se vidare under provtagning av grundvatten.

Tabell 2. Vanliga kemiska parametrar som analyseras för att beskriva förorening i grundvatten.

För mer info om av vad som behövs för att projektera olika åtgärdsmetoder, se de fördjupade metodbeskrivningarna på Åtgärdsportalen.

Längd på program för undersökning över tid

Exakt hur många provtagningsomgångar som en undersökning över tid innebär finns det inget generellt svar på, men det finns några faktorer att beakta.

• Finns det någon urskiljbar trend eller varierar halterna mycket? En stor variation och låg förutsägbarhet kräver generellt längre provtagningsserier eller tätare provtagningsintervall för att beslut ska kunna fattas.
• För områden där halter varierar nära åtgärdsmål, eller annat jämförvärde för beslut, behövs generellt längre provtagningsserier eller tätare provtagningsintervall för att kunna fatta beslut.
• Finns det tvetydighet i underlaget, t.ex. skiljer sig fältobservationer markant från analysresultat?

För projekt som övervakar utkanten av ett förorenat område för att kontrollera att spridning inte sker behöver provtagningen ske med jämna intervall. Inte heller här finns något generellt intervall som gäller för samtliga objekt. Faktorer som bör beaktas inkluderar bland annat:

• Avstånd mellan övervakningsrör och källområde
• Hydraulisk konduktivitet och gradient
• Effektiv porositet
• Ämnenas löslighet och spridningsegenskaper

I ISO:s standard återfinns ett diagram som kan användas som underlag för att fatta beslut om provtagningsintervall (ISO 2009). Kontroll/övervakningsprogram kan utföras i grundvattenrör med både långa och korta filtersektioner, beroende på vad syftet med programmet är.

Placering av grundvattenrörets filtersektion

Beroende på syftet med provtagningen av grundvatten kommer strategin för placering av grundvattenrör, filtersektion, uttagsmetoder för grundvattenprov och kvalitetskrav skilja sig åt. Oavsett strategi och syfte måste filtersektionens placering vara genomtänkt, även för en sannolikhetsbaserad provtagning. Vidare är det viktigt att komma ihåg att alla undersökningar i någon utsträckning påverkar förhållandena i marken, t.ex. att tidigare bunden NAPL eller finpartiklar mobiliseras. Detta kommer i varierande grad att påverka erhållet resultat och dessa osäkerheter bör tas med vid planering av arbetet och bedömning av utfört arbete. Ett sätt att hantera dessa osäkerheter är att bygga bevislinjer, dvs. ta stöd i flera olika provtagningar och bedömningar för att stärka sin konceptuella modell. Läs mer info om filterplacering under installation av grundvattenrör för vidare information.

Strategi

Texten som beskriver generell strategi redogör för de viktigaste punkterna en strategi bör innehålla. Vissa av punkterna avviker inte särskilt för undersökning av grundvatten. Två av punkterna behöver dock särskilt utvecklas för undersökning av förorening i grundvatten (urvalsprincip och provtagningsmönster samt provtagningsfrekvens). Nedan följer listan av de viktigaste punkterna samt en kort beskrivning av hur de förhåller sig till en grundvattenutredning.

• Populationen (egenskapsområde eller liknande): Bedömning av population för förorenat grundvatten avviker inte avsevärt från vad som beskriver i den generella texten om strategi. Bedömning av populationen beskrivs under generell strategi. Variationen av halter lokalt inom ett egenskapsområde/plym kan dock ofta vara lägre än vad som ofta påträffas i jord, men däremot finns ofta en större variation över tid, t.ex. vid torrperioder, årstider eller att halterna sakta avklingar p.g.a. naturlig självrening.
• Urvalsprincip och provtagningsmönster: Eftersom förorening i grundvattnet ofta varierar mindre över korta avstånd, används ofta en bedömningsbaserad urvalsprincip snarare än en sannolikhetsbaserad urvalsprincip för provtagningspunkter. Vid karakterisering av en medelhalt är det dock lämpligare att använda sannolikhetsbaserad provtagning och det görs ofta genom en systematisk konfiguration av provtagningspunkter (grundvattenrör). Denna text fokuserar i huvudsak på bedömningsbaserad urvalsprincip, särskilt stycket om rumslig utbredning.
• Typ av provuttag: Ofta erhålls en form av samlingsprov vid grundvattenprovtagning där provet kan ses som medelhalten i närliggande vattenplymen vertikalt avgränsad av filtersektionen, alternativt vattenförande lager om det är tunnare än filtersektionen. Vid lågflödesprovtagning när laminärt flöde kan uppstå kan provet mer ses som ett enskilt prov av vattnet i det intilliggande vattenförande skikt som det laminära flödet kommer från, och inte medelhalten för hela filtersektionen. Typ av provuttag påverkas alltså av den metod som används för provuttag. För vidare information om typ av provuttag, se provtagningsmetoder för grundvatten.
• Provernas storlek: Provets fysiska volym styrs ofta av provkärlets storlek och den volym som labbet behöver för analys. Provets representativa volym styrs ofta av filterlängden eller akviferens mäktighet, där provet representerar medelhalten i hela filtersektionen eller närliggande akvifer. Undantaget är fall med laminärt flöde där tunnare skikt kan anses utgöra den representativa volymen. Halten inom en akvifer visar ofta mindre variation än i till exempel jord eller sediment, och provets räckvidd är ofta relativt stor jämfört med dessa medier. Omsättningsmetodik, filterutformning och akviferens egenskaper påverkar både representativ volym och räckvidd. Resonemang kring provstorlek beskrivs under generell strategi.
• Antal prover: På grund att variationen av halter inom en föroreningsplym ofta är lägre än t.ex. jord och att provets räckvidd ofta är större behövs ofta färre prover jämfört med t.ex. provtagning av jord för att t.ex. beskriva medelhalten. Samma faktorer som beskrivs i den generella strategin gäller dock fortfarande.
• Provtagningsfrekvens: Eftersom förorening i grundvatten varierar mer över tid jämfört med jord blir provtagningsfrekvens viktigt för undersökning av förorenat grundvatten. Resonemang kring provtagningsfrekvens beskrivs vidare under provtagning över tid.
• Kontrollåtgärd: Till skillnad från jord, kan vatten korskontaminera utrustning, samt i större utsträckning skvätta och stänka, utan att det syns. Blankprover av olika slag blir därför viktigare för att säkerställa att den halt som uppmäts i provet är representativt för halter i grundvattnet och inte härrör från korskontaminering. Vidare beskrivning av kontrollprov beskrivs under kvalitetssäkring.

Nedan kommer utbredning i plan/djupled (rumslig utbredning) samt variation över tid att beskrivas. Slutligen kommer ett specialfall beskrivas för gränssnittet mellan grundvatten och porgas. Se även hypoteser och syftesformuleringar under syfte och mål samt konceptuella modell.

Spridning till porgas

Ett specialfall för provtagning av grundvatten är vid bedömning av spridning från grundvatten till porgas. De flesta beräkningsmodeller som räknar på förångning från grundvatten till porgas utgår från, om inte specifikt angett, att halten i grundvatten som anges avser halt vid gränssnittet mellan grundvattnet och porgas. Om halterna som används i modellen är tagna på större djup än grundvattnets yta kan risken för ånginträngning bedömas vara större, eller lägre, än vad den egentligen är. Ska modellering av förångning från grundvattnet göras bör prover tas från rör filtersatta vid grundvattenytan. Även prov direkt på porgasen är såklart att rekommendera (se vidare under mediaspecifik process för porgas). Notera att detta tillvägagångssätt i huvudsak är relevant för områden där grundvattnet bedöms vara den huvudsakliga källan till halter i porgas. Se vidare under strategi för porgas.

Kvalitetssäkring

Utöver de punkter som anges under kvalitetssäkring finns några saker som är bra på att tänka på vid grundvattenprovtagning:

För grundvattenprovtagning där utrustningen återanvänds i flera grundvattenrör (t.ex. en dränkbar pump som flyttas mellan rör) blir risken för korskontaminering  ett centralt problem för kvalitetssäkring. En väl utformad rengöringsprocess blir då nödvändig. Ett komplement till en rengöringsprocess för att minska risken för korskontaminering är börja undersökningen i de rör som har lägst halter och successivt fortskrida med rör med ökande halter förorening. För att bekräfta att rengöringen är tillräcklig kan rengöringsblankprov på utrustning insamlas. Det görs genom att vatten som är garanterat fritt från de förorenande ämnena av intresse, sköljer av eller passerar genom samma utrustning. Vattnet samlas upp direkt i samma typ av provkärl som används för att ta de ordinarie proverna och skickas på samma analyser. Analysresultaten inte innehålla de aktuella föroreningarna om dekontamineringen är lyckad. Om rengöringsblankprov ska tas på utrustning är det viktigt att vattnet som används inte kommer i kontakt med annat än de vanliga proverna, (t.ex. en tratt). Detta då källan till eventuell detektion inte kan säkerställas. Blankprov på utrustning och andra kvalitetsprov finns vidare beskrivna i kontrollprover samt externt referensmaterial (ISO 2009; Nielsen 2006).

Ett annat kvalitetssäkringsproblem för provtagning av grundvatten är reproducerbarheten. Detta blir särskilt viktigt för kontroll- och övervakningsprogram där upprepade provtagningar sker över tid Även replikatprov kan uttas för att bedöma reproducerbarheten. Det är också viktigt att metoden som används för provuttag är lämplig för föroreningen.

Provtagningsplan

För att underlätta arbetet med att upprätta och granska provtagningsplan för grundvattenprovtagning har några punkter över vad som bör återfinnas, eller resoneras kring, listats nedan utöver vad som beskrivs i den generella beskrivningen för provtagningsplan.

• Resonemang kring provpunkters syfte. Inkl. installationen av grundvattenrörets, lämplighet för syftet, framför allt om grundvattnet insamlas ur provgrop, tillfälligt grundvattenrör eller om ett gammalt grundvattenrör som ej installerats för föreliggande undersöknings syfte.
• Parametrar att analysera förutom föroreningshalter
• Inmätning av grundvattenyta
• Pumpintagets/slangens placering
• Provtagningsmetod/Omsättningsmetod
• Eventuellt Fältparametrar inklusive kalibrering av utrustning
• Provtagningsfrekvens - motivera provtagningsfrekvens (ett eller flera tillfällen)
• Eventuell hantering av NAPL
• Kvalitetssäkring
• Rengöring
• Hantering av avfall (grundvatten, slangar m.m.)

Utför provtagning

Vägledning kring utförande av provtagning finns under de respektive rubrikerna i metodbeskrivning.

Om grundvattnets flödesriktning och grundvattenytor ska bedömas är det viktigt att samtliga grundvattenrör som ingår i bedömningen är installerade i samma grundvattenförande lager. Om det finns en vertikal flödeskomponent krävs det mätning i olika lager för att upptäcka den (typexempel i berg). Efter att rören installerats och grundvattennivån stabiliserats bör grundvattenytan mätas in i alla rör inom område så nära i tid som möjligt (synkron inmätning) innan omsättning och provuttag görs. Om grundvattenytan är tillfälligt avsänkt vid inmätning är risken stor att icke-representativa grundvattengradienter och strömningsriktningar erhålls.

Iterativt arbetssätt

Vid behov, upprepa stegen i processen ovan tills den konceptuella modellen är tillräckligt stabil. För vidare information, se konceptuella modeller.

Referenser

Coursera. Natural Attenuation of Groundwater Contaminants: New Paradigms, Technologies, and Applications. Onlinekurs från Rice University genom Coursera. https://www.coursera.org/learn/natural-attenuation-of-groundwater-contaminants/

ITRC, 2018. LNAPL site management: LCSM evolution, decision process and remedial technologies. LNAPL-2 https://lnapl-3.itrcweb.org/

ITRC, 2015. Integrated DNAPL site characterization and tools selection https://www.itrcweb.org/DNAPL-ISC_tools-selection/

Naturvårdsverket (2009). Hållbar sanering. Rapport 5894. Inventering av provtagningsstrategier för jord, grundvatten och porgas.

Sale and Newell, 2011. A guide for selecting remedies for subsurface releases of chlorinated solvents. ESTCP Project ER-200530