<p>During installation and operation of a geothermal heat pump system leakage of an antifreezing agent can appear in a borehole and leak out in surrounding groundwater. To guarantee high quality drinking water for generations to come Sweden has dedicated some areas as water protection areas. The local authority gives permits for the installation of heat pump systems within water protection areas. Before giving a permit the local authority makes an evaluation of the risks involved in installation and operation of the system within the area. By keeping a certain distance between the protected object in the area and the heat pump system the risk of polluting the protected object with an anti-freezing agent can be reduced.</p><p>This thesis makes a comparison between three different methods of calculating an appropriate distance between the protected object and the heat pump system. These methods include different numbers of parameters to calculate the appropriate distance.</p><p>The results are evaluated with regard to the parameters used. The methods used are a simplified version of an empirical point-count system made by LeGrand, an analytical solution from Baetsle and a numerical solution with Visual MODFLOW 4.0.</p> / <p>Miljöbalken med bakomliggande miljömål skall bidra till att skydda viktiga naturområden för en hållbar utveckling. Ett stort problem för att tillgodose detta behov är dock alla konkurrerande intressen som kan finnas inom ett och samma område.</p><p>Vattenskyddsområden utfärdas i syfte att ge tillgång till rent vatten för framtida dricksvatten, men konkurrerande intressen påverkar även dessa områden. Beslut om vilka verksamheter som skall vara tillåtna inom ett vattenskyddsområde tas av den kommun inom vilken området finns.</p><p>Ett ökande oljepris har under senare år lett till ett ökat intresse av att installera bergvärmeanläggningar. Denna kraftiga ökning har gjort att negativa effekter av att installera dessa anläggningar förbisetts och att installatörer med dåliga kunskaper fått en chans att etablera sig på marknaden. Före eventuell installation av en bergvärmeanläggning inom ett vattenskyddsområde är det viktigt att beakta de risker som en bergvärmeanläggning kan medföra för omgivande grundvatten. En noggrann utredning kräver beaktande av alla de riskmoment som installation och drift av en sådan anläggning kan medföra. För omgivande grundvatten är det dock främst läckage av köldbärarvätska, dvs. vatten med tillfört frostskyddsmedel, som kan ha en större inverkan. Det finns idag ingen övergripande lagstiftning över tillåtna köldbärarvätskor, men enligt de hänsynsregler som finns i miljöbalken och rekommendationer av bl.a. Sveriges Geologiska Undersökning skall etanol användas som frostskyddsmedel. Etanol för tekniskt bruk innehåller denatureringsmedel för att motverka konsumtion.</p><p>Denatureringsmedel samt etanol kan ge smak och lukt till vatten och är därför inte önskvärda att ha i ett vattenskyddsområde. Dessa ämnen tillför även negativa effekter genom att de som substrat för bakterier kan ge en ökad bakteriehalt i marken. Under nedbrytning av dessa ämnen kan även syrefria förhållanden utbildas i jorden vilket kan leda till utfällningar av järn och mangan samt utbildning av svavelväte.</p><p>Det finns olika riktlinjer för hur risk med att införa en bergvärmeanläggning i ett vattenskyddsområde beaktas i olika kommuner. Ett lämpligt skyddsavstånd mellan en bergvärmeanläggning och ett skyddsobjekt kan dock göra att risken för att förorena ett skyddsobjekt med etanol kan minimeras. Detta arbete har utförts i syfte att jämföra olika metoder för att ta fram ett skyddsavstånd för en första övergripande undersökning av vilken effekt ett läckage av etanol kan ha på ett skyddsobjekt ett visst avstånd från en ansatt bergvärmeanläggning. De metoder som använts är en förenklad form av en empirisk lösning av LeGrand, en analytisk lösning av Baetsle och en numerisk lösning i Visual MODFLOW.</p>

During installation and operation of a geothermal heat pump system leakage of an antifreezing agent can appear in a borehole and leak out in surrounding groundwater. To guarantee high quality drinking water for generations to come Sweden has dedicated some areas as water protection areas. The local authority gives permits for the installation of heat pump systems within water protection areas. Before giving a permit the local authority makes an evaluation of the risks involved in installation and operation of the system within the area. By keeping a certain distance between the protected object in the area and the heat pump system the risk of polluting the protected object with an anti-freezing agent can be reduced. This thesis makes a comparison between three different methods of calculating an appropriate distance between the protected object and the heat pump system. These methods include different numbers of parameters to calculate the appropriate distance. The results are evaluated with regard to the parameters used. The methods used are a simplified version of an empirical point-count system made by LeGrand, an analytical solution from Baetsle and a numerical solution with Visual MODFLOW 4.0. / Miljöbalken med bakomliggande miljömål skall bidra till att skydda viktiga naturområden för en hållbar utveckling. Ett stort problem för att tillgodose detta behov är dock alla konkurrerande intressen som kan finnas inom ett och samma område. Vattenskyddsområden utfärdas i syfte att ge tillgång till rent vatten för framtida dricksvatten, men konkurrerande intressen påverkar även dessa områden. Beslut om vilka verksamheter som skall vara tillåtna inom ett vattenskyddsområde tas av den kommun inom vilken området finns. Ett ökande oljepris har under senare år lett till ett ökat intresse av att installera bergvärmeanläggningar. Denna kraftiga ökning har gjort att negativa effekter av att installera dessa anläggningar förbisetts och att installatörer med dåliga kunskaper fått en chans att etablera sig på marknaden. Före eventuell installation av en bergvärmeanläggning inom ett vattenskyddsområde är det viktigt att beakta de risker som en bergvärmeanläggning kan medföra för omgivande grundvatten. En noggrann utredning kräver beaktande av alla de riskmoment som installation och drift av en sådan anläggning kan medföra. För omgivande grundvatten är det dock främst läckage av köldbärarvätska, dvs. vatten med tillfört frostskyddsmedel, som kan ha en större inverkan. Det finns idag ingen övergripande lagstiftning över tillåtna köldbärarvätskor, men enligt de hänsynsregler som finns i miljöbalken och rekommendationer av bl.a. Sveriges Geologiska Undersökning skall etanol användas som frostskyddsmedel. Etanol för tekniskt bruk innehåller denatureringsmedel för att motverka konsumtion. Denatureringsmedel samt etanol kan ge smak och lukt till vatten och är därför inte önskvärda att ha i ett vattenskyddsområde. Dessa ämnen tillför även negativa effekter genom att de som substrat för bakterier kan ge en ökad bakteriehalt i marken. Under nedbrytning av dessa ämnen kan även syrefria förhållanden utbildas i jorden vilket kan leda till utfällningar av järn och mangan samt utbildning av svavelväte. Det finns olika riktlinjer för hur risk med att införa en bergvärmeanläggning i ett vattenskyddsområde beaktas i olika kommuner. Ett lämpligt skyddsavstånd mellan en bergvärmeanläggning och ett skyddsobjekt kan dock göra att risken för att förorena ett skyddsobjekt med etanol kan minimeras. Detta arbete har utförts i syfte att jämföra olika metoder för att ta fram ett skyddsavstånd för en första övergripande undersökning av vilken effekt ett läckage av etanol kan ha på ett skyddsobjekt ett visst avstånd från en ansatt bergvärmeanläggning. De metoder som använts är en förenklad form av en empirisk lösning av LeGrand, en analytisk lösning av Baetsle och en numerisk lösning i Visual MODFLOW.

The growing concern around per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) and their negative health and environmental effects have lately become more apparent which also is reflected in the new, more strict regulations of permitted levels of PFAS in drinking water extracted from water resources. However, many point sources of PFAS pollution to the environment and to water resources are still not identified and assessed for risk. This is also the case around the Mälaren-Görväln which is used as a drinking water resource. Work has been initiated to map sources of PFAS pollution to the water resource. However, hitherto, the risk of PFAS pollution from landfills surrounding the water intake is under-studied. This thesis has thus tried to address the issue by investigating landfills’ potential PFAS contribution to Mälaren-Görväln water body. Active and inactive landfills which are located within the Östra Mälaren water protection area have been researched. Furthermore, field sampling and measurements of PFAS in surface water have been conducted in connection with three landfills within the water protection area and in Brobäcken. Data from the Högbytorp facility which incorporates three landfills has also been used for comparison. The PFAS load from the landfills to Mälaren-Görväln has been estimated. Lastly a principal component analysis (PCA) has been carried out to trace the sources of sampled PFAS levels. The research of landfills located within the water protection area, led to identification of 32 different landfills of which almost all are believed to be inactive. All field samples taken in connection to Skå, Svartsjö and Johannelund landfill indicated levels of PFAS. The levels detected were lower than the levels measured downstream Högbytorp and in Brobäcken. At all sampling locations, including downstream Högbytorp and excluding the sample by Svartsjö, the levels detected exceed at least one current guiding and soon to be limiting value. The estimated mass flows of PFAS received at the sampling locations showed that landfills can potentially account for a considerable share of the estimated loads to Mälaren-Görväln. However, the results should be interpreted with caution due to the small dataset analysed and as it proved to be difficult to determine specifically the landfills’ share of the PFAS concentrations detected as the other potential sources of PFAS can have an influence on the sampled surface water. It remains to carry out a more in-depth risk assessment of the landfills' potential impact on Mälaren-Görväln where, among other things, PFAS pollution to the soil and groundwater are included. Further, more research of all identified landfills is needed to estimate the cumulative potential impact of landfills’ PFAS load to Mälaren-Görväln and the extracted drinking water. / Det växande problemet kring per- och polyfluoralkylsubstanser (PFAS) och deras negativa hälso- och miljöeffekter har på senare tid blivit allt mer uppenbar. Angelägenheten återspeglas i nya och striktare regler för tillåtna halter av PFAS i dricksvatten som utvinns från vattenresurser. Flertalet punktkällor för PFAS-föroreningar som påverkar miljö och vattenresurser är varken identifierade eller riskbedömda. Så är även fallet för Mälaren-Görväln som används som en dricksvattenresurs. Visserligen har arbete inletts för att kartlägga källor av PFAS-föroreningar till Mälaren-Görväln. Däremot saknas undersökningar om risken för PFAS-förorening kring vattenresursen. I syfte att fylla föregående nämnda forskningsgap, syftar denna avhandling till att studera deponiers potentiella PFAS-bidrag till Mälaren-Görvälns vattenförekomst. Inom ramen för studien har både aktiva och inaktiva deponier inom Östra Mälarens vattenskyddsområde undersökts. Vidare har fältprovtagning och mätningar av PFAS i ytvatten genomförts i anslutning till tre deponier inom vattenskyddsområdet och i Brobäcken. Data från Högbytorps anläggning som innefattar tre deponier har även använts för jämförelse. PFAS-belastningen från de studerade deponierna till Mälaren-Görväln har uppskattats. Slutligen har en principalkomponentanalys (PCA) genomförts för att spåra källorna till provtagna PFAS-nivåer.  Undersökningen resulterade i identifiering av 32 olika deponier varav nästan alla tros vara inaktiva. Alla provtagningar som tagits i anslutning till deponierna Skå, Svartsjö och Johannelunds visar uppmätta halter av PFAS. De påvisade halterna var lägre än de halter som uppmätts nedströms Högbytorp och i Brobäcken. På alla provtagningsplatser, inklusive nedströms Högbytorp och exklusive provtagning vid Svartsjö, överstiger de påvisade halterna minst ett vägledande och framtida gränsvärde. De uppskattade massflödet av PFAS vid provtagningsplatserna visade att deponier potentiellt kan stå för en betydande andel av de beräknade belastningarna till Mälaren-Görväln. Resultaten bör dock tolkas med försiktighet på grund av den lilla datauppsättning som har analyserats och eftersom det visade sig vara svårt att specifikt bestämma deponiernas andel av de PFAS-koncentrationer som uppmätts. Andra potentiella PFAS källor i anslutning till deponierna kan ha en inverkan på de ytvatten som har provtagits i studien.   Framtida forskning bör utföra en mer djupgående riskbedömning av deponiers potentiella påverkan på Mälaren-Görväln där även PFAS-föroreningar till mark och grundvatten bör ingå. Avslutningsvis efterfrågas vidare undersökning av den kumulativa potentiella påverkan av deponiers PFAS-belastning på Mälaren-Görväln och det extraherade dricksvattnet.