Avrenning fra sprengstein skaper trøbbel for vannmiljø

Oslofjord med kajakk_MG

Med mange store byggeprosjekter rundt Oslofjorden, vil nitrogenavrenning fra sprengsteindeponi kunne bidra til vesentlig algeoppblomstring i fjorden sammen med kjente kilder fra kloakk og landbruk. Foto: Morten Günther

Avrenning av nitrogen fra sprengsteinfyllinger kan utgjøre en trussel for vannmiljøet i både ferskvannsforekomster og i marine områder. Nå samarbeider forskere og samferdselssektoren om å finne frem til gode anleggsbaserte rensetiltak.

Oslofjorden sliter med algeoppblomstring og til dels økologisk kollaps. I fagrapporter, så vel som i media, er det gjerne nitrogen i avrenning fra kloakkutslipp og landbruk som får skylden.

En annen betydningsfull årsak, er avrenning fra sprengstein i deponier og veifyllinger.

– Tunnelstein inneholder særlig mye restnitrogen fra sprengstoff, omtrent tre ganger så mye som dagsprengt stein.  I tillegg inneholder renset anleggsvann fra tunneldriving mye nitrogen, forteller seniorforsker ved NIBIO, Roger Roseth.

Sprengstein_RR.jpg
Tunnelstein inneholder særlig mye restnitrogen fra sprengstoff, omtrent tre ganger så mye som dagsprengt stein. Foto: Roger Roseth

Høyt nitrogeninnhold i sprengstoffemulsjon

Sprengstoffet som brukes for tunnelutbygging er pumpbar emulsjon, hvorav en del består av nitrogenforbindelsen ammoniumnitrat, og 5-15 prosent er natriumnitrat.

– Nitrogeninnholdet i emulsjonen er på 26 prosent, og mellom 10 og 20 prosent kan forbli uoksidert. Det betyr at det senere kan vaskes ut fra sprengstein og med anleggsvann fra tunnelen, sier Roseth.

Ifølge forskeren, kan det teoretisk sett renne av mellom 21 og 64 tonn nitrogen fra en million kubikkmeter tunnelstein.

– Med mange store byggeprosjekter rundt Oslofjorden, vil slik avrenning kunne bidra til vesentlig algeoppblomstring i fjorden sammen med kjente kilder fra kloakk og landbruk, sier han.

– Det kan også oppstå endrede konkurranseforhold for plante- og zooplankton i innsjøer og tjern, selv om algeoppblomstring i ferskvann primært skyldes fosfortilførsler, legger han til.

Steinfylling_RR.jpg
Steinfylling med tunnelstein under opplegging øverst i Nordlandsdalen, E16 Bjørum-Skaret. Foto: Roger Roseth

Lite kunnskap om økologiske og biologiske konsekvenser

Under anleggsarbeid vil tidligere uberørte vassdrag ofte tilføres høye nitrogenkonsentrasjoner og økt mengde fosfor i form av partikler. Slike store nitrogenmengder i vassdrag bidrar til kjemiske endringer i vannet.

De faktiske økologiske og biologiske effektene av økte tilførsler av nitrogen i innsjøer og brakkvann er det imidlertid lite kunnskap om.

– Det finnes ikke mange undersøkelser av kort- og langvarige endringer av biologi i innsjøer og tjern som følge av slik påvirkning, sier Roseth.

– Manglende kunnskap gir usikkerhet med hensyn til at det kan skje uønskede endringer for både artsmangfold og økosystemer.

 

Fullskala renseanlegg etablert i Nordlandsdalen

I forbindelse med den pågående utbyggingen av E16 Bjørum - Skaret, har Statens vegvesen, NIBIO, Skanska og ViaNova samarbeidet for å prosjektere og bygge et fullskala renseanlegg for å rense nitrogenavrenningen fra en sprengsteinfylling i Nordlandsdalen.

Filteret, som er det første av sitt slag i Norge, ble satt i drift høsten 2021 og tar utgangspunkt i erfaringene fra en pilotmodell som ble utviklet og prøvd ut av NIBIO sommeren 2021. Filterløsningen baseres på et biofilter av grove kutterflis fra løvtrevirke blandet med skjellsand for å opprettholde høy pH.

– For å lykkes med filtreringen, er det viktig å ha tilstrekkelige mengder organisk materiale i et oksygenfritt miljø. Da vil bakteriene bruke oksygen fra nitratet for å bryte ned det organiske materialet, forklarer Roseth.

Prosessen fører til at mesteparten av nitrogenet forsvinner ut i luften som vanlig nitrogengass i stedet for å følge med avrenningen.

– Så gjenstår det å se om dette fungerer i såpass stor skala som det vi har i Nordlandsdalen. Resultatene fra pilotforsøket var gode, og foreløpige resultater fra nitrogenfilteret virker også lovende.

 

Mulige rensetiltak presenteres i ny rapport

Nitrogenrensing har tidligere blitt vurdert som vanskelig som følge av nedbørsstyrte vannmengder, tidvis lav vanntemperatur, i tillegg til problemer med vinter og frost.

I en ny NIBIO-rapport diskuteres mulige tiltak for fjerning av nitrogen fra anleggsskapt avrenning som tar hensyn til rensegrad og vinterdrift. Rapporten er basert på erfaringstall fra flere store samferdselsprosjekter i Norge.

– Vi har sammenstilt erfaringer og kunnskap som kan belyse ulike problemstillinger knyttet til nitrogenavrenning fra sprengstein, forteller Roseth.

– Dette er et første steg i en helt nødvendig kunnskapsoppbygging når det gjelder nitrogentilførsler fra sprengstein og økologiske effekter i ferskvannsforekomster og marine områder.

KONTAKTPERSON
14.jpg
Fakta

Det er Naturmangfoldloven som gir føringer med hensyn til at naturmangfold skal kartlegges og bevares, både i form av enkeltarter og økosystemer.

På oppdrag fra Statens vegvesen har NIBIO utført en innledende sammenstilling av data for nitrogenutvasking fra flere store samferdselsprosjekter mht. konsentrasjoner og varighet. Ulike

metoder for fjerning og rensing av nitrogen er beskrevet, og det har blitt lagt vekt på beskrivelse av metoder som antas å kunne være aktuelle for bruk i forbindelse med norske samferdselsprosjekter.

Prosjektene som har blitt brukt for innhenting av resultater og erfaringer med utvasking av nitrogen fra sprengstein og tunnel, har hatt både Statens vegvesen og Nye Veier som byggherre. Det er også referert til erfaringer og resultater fra Bane NOR-prosjekter.

Arbeidet har blitt initiert som et FoU-avtale mellom Statens vegvesen og NIBIO, der Lene Sørli Heier, Arne Heggland og Ida Viddal Vartdal har vært kontakt- og fagpersoner fra Statens vegvesen. Espen Hoell har vært kontaktperson hos Nye Veier og Håvard Kjerkol hos Bane NOR.

Rapporten er skrevet av Roger Roseth, Yvonne Rognan og Johanna Skrutvold fra NIBIO og Halldis Fjermestad fra Statens vegvesen.

Renseanlegg_RR.jpg
Renseanlegg for tunnelvann under driving av Blåfjelltunnelen E18 Langangen-Rugtvedt. Foto: Roger Roseth
N-filter_øvredel_RR.jpg
I forbindelse med den pågående utbyggingen av E16 Bjørum - Skaret, har Statens vegvesen, NIBIO, Skanska og ViaNova samarbeidet for å prosjektere og bygge et fullskala renseanlegg for å rense nitrogenavrenningen fra en sprengsteinfylling i Nordlandsdalen. På bildet vises hydraulisk utjevning og rensedam med forsedimentasjon og overløpsfunksjon før nitrogenrikt vann tilføres til biofiltrene. Foto: Roger Roseth
N-filter_nedredel_RR.jpg
Filterløsningen i Nordlandsdalen er basert på et biofilter av grove kutterflis fra løvtrevirke blandet med skjellsand for å opprettholde høy pH. Foto: Roger Roseth

Tekst frå www.nibio.no kan brukast med tilvising til opphavskjelda. Bilete på www.nibio.no kan ikkje brukast utan samtykke frå kommunikasjonseininga. NIBIO har ikkje ansvar for innhald på eksterne nettstader som det er lenka til.

Publikasjoner

Sammendrag

Avrenning av nitrogen fra sprengstein gir forhøyede konsentrasjoner av nitrat og ammonium i vassdrag. Avhengig av deponert volum og type masser kan det skje avrenning av store mengder nitrogen, i størrelsesorden 10-70 gram nitrogen per anbrakt kubikkmeter stein. For vassdrag kan tilstanden for nitrogen midlertidig endres fra «svært god» til «svært dårlig». Det er behov for økt kunnskap om midlertidige og varige økologiske effekter av økte tilførsler av nitrogen, særlig i innsjøer og brakkvann. Konsentrasjoner og avrenningsforløp ved utvasking må klarlegges. Etablering av effektive rensetiltak for fjerning av nitrogen i avrenning fra sprengstein og tunnelarbeid har blitt vurdert som vanskelig, og har ikke blitt prøvd ut. Sammenstillingen gir en oversikt over mulige tiltak for fjerning av nitrogen fra anleggsskapt avrenning.