Grundvattenmodellering av föroreningstransport   – Ett uppdragsanpassat beräkningsverktyg Emil Friberg Målet för detta arbeta var att bygga upp en modell i modelleringsprogrammet MODFLOW för spridning av förorenande ämnen i grundvattnet. Syftet med modellen var att finna en balans mellan den mycket enkla modellen som Naturvårdsverket har satt upp för förorenad mark och en fullskalig platsspecifik modell. Utgångspunkten var att studera litteraturen för att finna lämpliga generella parametrar som beskriver föroreningstransport i grundvattnet. Tre genomförda uppdrag med förorenad mark användes som referenskälla, men även för att evaluera den framtagna modellen. Föroreningarna som förekom i dessa uppdrag och som studerades i detta arbete är bensen, PCE och arsenik. Att finna lämpliga parametrar för beskrivning av transporten visade sig vara ganska enkelt, det finns en god förståelse för vilka faktorer som har betydelse. Däremot var det svårare att finna generella värden till dessa parametrar. Sammanställningar gjorda av Naturvårdsverket var en god källa. Den uppbyggda modellen döptes till ESM. Alla valda parametrar analyserades och modellen känslighetsanalyserades. Resultatet visade att vissa parametrar ger större känslighet än andra. Samtidigt visade analyserna att känsligheten varierar beroende på vilket intervall en viss parameter studeras samt att modellens känslighet även är beroende på värdena på de andra parametrarna. Bland annat visade det sig att dispersion alltid är en känslig parameter inom vissa intervall. Sorption och grundvattenflödets gradient visade sig enbart vara känsliga i vissa fall. ESM jämfördes med analytiska lösningsmetoder, Naturvårdsverkets riktlinjesmodell samt de tre utvalda uppdragen. Resultatet var blandat. I jämförelsen med den enklaste analytiska lösningsmetoden med enbart advektion och dispersion överensstämde inte resultaten . Då även sorption användes blev resultatet mycket bra med en hög överensstämmelse. Det gick inte att jämföra Naturvårdsverkets modell rakt av med ESM då förutsättningarna var ganska skilda. Däremot visade jämförelsen i ett större perspektiv att ESM ger en bättre bild av föroreningsspridningen än vad Naturvårdsverkets riktlinjesmodell ger.  Även jämförelsen mellan ESM och de utvalda uppdragen gav blandat resultat, vissa fall blev resultatet mycket bra medan andra mindre. Generellt gav ESM en bra bild av föroreningssituationen och dess karaktär men den har svårigheter att återspegla verkligheten beträffande uppmätta halter och andra mer specifika parametrar. Slutsatsen blev att ESM kan användas initialt för att få en bild av situationen och att modellen är enkel att förändra men kan inte återspegla alla aspekter på föroreningstransporten. Nyckelord: MODFLOW, MT3DMS, föroreningstransport, PCE, bensen, arsenik, riktvärde för förorenad mark Institutionen för geovetenskaper; luft-, vatten- och landskapslära. Uppsala universitet Villavägen 16, Se-752 36 UPPSALA

Syftet med arbetet var att samla in mätdata för att kontrollera luftkvalitén ombord på två svenska fartyg, för att sedan jämföra resultaten med Arbetsmiljöverkets hygieniska gränsvärden och den svenska normalbefolkningens exponering för olika ämnen. Resultatet från studien var också tänkt att vara till hjälp för att utforma nya råd och rekommendationer för att minimera exponeringen och även till att bidra med material för fler framtida studier. Under cirka en vecka ombord på fartygen samlades data in med hjälp av passiva provtagare för att registrera halter av bensen, kvävedioxid och polycykliska aromatiska kolväten. Resultaten visade att luftkvalitén ombord på de två fartygen generellt sett är god. Samtliga uppmätta halter låg långt under Arbetsmiljöverkets gränsvärden och det skiljde sig inte mycket varken mellan fartyg eller jämfört med den svenska normalbefolkningens exponering. Därför är inte svensk sjömän ombord på svenskflaggade fartyg i större fara för toxiska luftföroreningar ombord jämfört med när de är hemma. / The main purpose of this study was to measure and evaluate the air quality onboard two Swedish ships, and compare the results with the exposure limits laid out by the Swedish Work Environment Authority (Arbetsmiljöverket) and the Swedish population’s exposure to various substances. The results of this study were also meant to be helpful to form new advice and recommendations to minimize exposure and also to provide material for future studies. During approximately one week onboard the two ships data were collected using passive samplers to register levels of benzene, nitrogen dioxide and polycyclic aromatic hydrocarbons. The results indicated that the air quality onboard the two ships were generally good. All measured concentrations were well below safety applications and it did not differ very much neither between ships nor compared with the Swedish population’s exposure. In conclusion, Swedish sailors onboard Swedish ships are not in greater danger of toxic air pollutants onboard compared to when they are at home.

En av de vanligaste föroreningarna i mark och grundvatten är aromatiska kolvä- ten såsom bensen, toluen, etylbensen och xylener. Dessa härstammar från ex. ben- sin och har läckt ut till omgivande miljö från drivmedelsanläggningar. I stället för schaktning och bortforsling av de förorenade jordmassorna som mest förekom- mande ex situ-saneringsmetod behövs mer forskning kring in situ-saneringsmetoder där föroreningen alltså kan angripas på plats. I denna rapport undersöks förhöjd biologisk nedbrytning genom att redogöra för de önskvärda (bio)kemiska reak- tionerna i marken, de parametrar som styr den biologiska nedbrytningen samt huruvida dessa parametrars inverkan har kunnat påvisas i tre stycken fallstu- dier där in situ-sanering utförts vid drivmedelsanläggningar. Studien kommer fram till ett antal primära (ursprungliga) variabler såsom föroreningen i fråga, jordtätheten och klimatet, samt ett antal sekundära (förändringsbara) variabler såsom oxidationsmedlet, mikroorganismerna, näringsämnena och markvattnet. Dessa presenterades sedan i en schematisk skiss som visar hur de växelverkar med parametrarna för optimal biologisk nedbrytning, vilka visade sig ha vissa optimala värden. Dessa konstaterades vara föroreningshalten (<5-10 viktprocent torr jord), pH-värdet (6-9), temperaturen (20-35◦C), vattenmättnaden (40-80%), syrehalten (> 2 500 viktprocent kolväten), C:N:P-kvoten (100:10:1) samt koncent- rationen mikroorganismer (> 103 CFU/ml). När de olika parametrarnas inverkan  i fallstudierna undersöktes kunde slutsatsen dras att det skulle behövas ytterliga- re data och mätningar vid varje sanering för att kunna garantera att parametrarna varit inom sina respektive optimala värden. / One of the many goals for a sustainable living and a healthy environment is the reduction of toxic substances in soil and groundwater. Within this ambit, one of the most common pollutants is aromatic hydrocarbons such as benzene, tolue- ne, ethylbenzene and xylenes (BTEX) which are spread from e.g. filling stations for fuel as they are constituents of petrol. These are volatile and can constitute a risk for humans and the environment as they percolate through the soil and groundwater resources as well as can exfiltrate from the ground to surrounding buildings and pollute the indoor air. Once these pollutants are present in the soil, the site needs to be remediated, something which is mainly done ex situ by exca- vating the polluted masses to be sent to a treatment facility. An alternative to this is in situ remediation where the pollution can be treated without being excavated and thus having a smaller impact on the environment.  In this report, one of these techniques called enhanced biodegradation was studied, which implies the application of oxidisers to faciliate microbial activities. It investigated (1) how this remediation technique works and what (bio)chemical reactions are desired in the soil; (2) what are the principal parameters that enable this remediation process and how do they interact with the surrounding factors, and (3) whether the impact of these parameters can be estimated in three case studies where this technique has been used. The three case studies were filling stations located in Sweden, having similar pollutants and geology, and two diffe- rent oxidisers had been used.  The study resulted in the identification of a number of primary (initial) varia- bles such as the pollutant characteristics, the soil density and the climate; as well as a number of secodnary (modifiable) variables such as the oxidiser, microorga- nisms, nutrients and soil moisture. These were then presented in a scheme which shows how their interactions with the parameters for optimal biodegradation. Each parameter was found to have a certain optimum such as the concentration of hydrocarbons (<5-10 mass percent of the dry soil) , pH value (6-9), tempe- rature (20-35◦C), soil water saturation (40-80%), oxygen concentration (> 2,500 mass percent of the hydrocarbons), C:N:P ratio (100:10:1) as well as concentration of microorganisms (> 103 CFU/ml). A negative correlation could be identified between the soil density and the oxygen concentration in the soil, as well as a po- sitive correlation between the soil water saturation in the and the soil moisture, alternatively additional water via irrigation. The impact of each parameter in the case studies of in situ remediation was assessed and the it could be concluded that they would need additional data and measurements for most parameters in order to guarantee that they are within the respective optima.