Efterbehandling av sediment – inledning

Förorenade sediment förekommer på ett stort antal platser i svenska vatten. De finns i havet, i sjöar och i vattendrag. Ofta går föroreningarna att härleda till historisk industriverksamhet, men föroreningar i vatten kan även transporteras långa sträckor och platsen där de förorenade sedimenten påträffas kan vara belägen långt från föroreningskällan.

De förorenade sedimenten skiljer sig åt mycket i både föroreningssammansättning men också i kornstorlek, halt organiskt material, hållfasthet o.s.v. De förekommer på olika djup, vissa nära land, andra långt ute till havs. För att kunna åtgärda förorenade sediment så behövs därför olika metoder för olika platser. Ibland behöver olika metoder kombineras inom samma område för att uppnå uppsatta åtgärdsmål på ett effektivt sätt. Här på Åtgärdsportalen så beskrivs de vanligast förekommande metoderna, hur de kan kombineras, och vad man bör känna till för att kunna bedöma om de är lämpligaga att tillämpa för en specifik plats eller ej. Liksom för övriga metodbeskrivningar på Åtgärdsportalen så är de inte avsedda som en manual utan syftet är att bygga upp läsarens kunskap för att bättre kunna förstå i vilka förhållanden en metod är lämplig och när den är mindre lämplig. Det här inledningsdokumentet beskriver kortfattat de olika åtgärdsmetoderna och några av de generella förutsättningar man bör känna till inför valet av åtgärd.

Undersöknings- och utredningsbehov

Flera av de verksamheter som orsakar föroreningar i jord kan även orsaka föroreningar i sediment. Exempel på verksamheter som utgör källor till förorenade sediment är: garverier (krom och klorerade lösningsmedel), gasverk (cyanid, BTEX och PAH), pappers- och massindustri (kvicksilver, PCB, DDT, HCB), marinor och hamnar, (tennorganiska föreningar, koppar, zink, bly, alifater och aromater), sågverk (DDT, Lindan, PAH och PCB) och träimpregnering (klorfenol, dioxin, PAH, koppar, krom, zink och arsenik). En viktig skillnad mellan förorenade sediment och förorenad jord är att på grund av vattenströmmar, erosion och återsedimentering så är förorenade sediment ofta mer komplexa områden med olika karaktär och blandade föroreningar från olika källor.

Det finns ett flertal faktorer att beakta inför genomförande av en åtgärd i förorenade sediment. En mycket viktig faktor är vilka processer som påverkar spridningen av föroreningar från sedimenten till omgivande vatten och akvatiska organismer. Innan man väljer åtgärd måste dessa processer ha klarlagts, vilket normalt sker inom ramen för en riskbedömning. Riskbedömningen bör göras för att dels dokumentera att sedimentföroreningen faktiskt innebär oacceptabla risker för miljön och/eller människors hälsa och dels identifiera vilka sedimentföroreningar som styr riskerna på en plats.

Viktiga frågor kopplade till riskbedömning och processförståelse som måste utredas inför metodvalet är bland annat:

  • Identifiera och ha kontroll över pågående föroreningskällor, som kan vara både landbaserade och angränsande vattenområden. Föroreningskällorna behöver kartläggas och avgränsas och om möjlig åtgärdas innan de förorenade sedimenten åtgärdas. Denna punkt är avgörande för att säkerställa att åtgärderna även på längre sikt är framgångsrika. Om föroreningskällor kontinuerligt tillför nya föroreningar till sedimenten bör det övervägas om dessa bör åtgärdas innan befintliga föroreningar i sedimenten åtgärdas.
  • Vilken eller vilka är de dimensionerande föroreningarna och vilka egenskaper har dessa?
  • Föroreningarnas utbredning i plan och djup, halter och mängder?
  • Sker spridning till omgivande vatten och vilka spridningsprocesser är väsentliga (t.ex. spridning med sedimentpartiklar, diffusion och/eller spridning med utströmmande grundvatten)?
  • Vilka processer styr strömningsförhållandena i vattenförekomsten (inklusive påverkan av mänskliga aktiviteter som båttrafik m.m.), och sker spridning med vattenströmmar till andra områden?
  • Sker spridning till biota genom upptag i sedimentlevande organismer, akvatiska organismer och vidare uppåt i näringsväven (inklusive människor) och i vilken omfattning bioackumuleras föroreningarna?
  • Utgör föroreningarnas förekomst och spridning en risk som motiverar åtgärder?
  • Pågår översedimentering med nya, rena sediment eller sker nedbrytning av föroreningarna och i vilken utsträckning kan dessa processer begränsa riskerna?
  • Vilka nedbrytningsprodukter bildas och vad har de för ekotoxikologiska egenskaper?

Tillstånd till vattenverksamhet enligt miljöbalkens 11 kap krävs i de allra flesta fall, med undantag för övervakad naturlig självrening. Åtgärder som kan vidtas inom ramen för en anmälan begränsas i storlek till en bottenyta om 500 m2 i vattendrag och till 3 000 m2 i ett annat vattenområde än i ett vattendrag (19 § Förordning (1998:1388) om vattenverksamhet m.m). Tillstånd till vattenverksamhet söks alltid hos mark- och miljödomstolen. Generella riktvärden vid muddring och dumpning saknas. SGU har uppdrag av Naturvårdsverket tagit fram en uppdaterad tabell över halter av organiska miljöföroreningar i svenska marina sediment. De tillståndsbaserade värdena och effektbaserade värdena kan vara användbara för att få en uppfattning om sedimenten bör betraktas som ”förorenade”. Mer information om de nya tillståndsbaserade bedömningsgrunderna kan hittas i SGU-rapport 2017:12 . Havs- och vattenmyndigheten arbetar med att ta fram en vägledning för stöd till de som arbetar med frågor kring muddring och hantering av muddermassor, inklusive dumpning, som beräknas vara klar under 2018.

Att välja åtgärdsmetod

Det är viktigt att påpeka att det inte finns någon enskild metod som generellt passar alla platser. Därför bör utredningen av val av åtgärd göras så att utredningen inte utformas för en specifik åtgärd. En platsspecifik utvärdering bör göras med syfte att kunna göra ett objektivt och systematiskt val av vilken åtgärdsmetod, eller kombination av åtgärdsmetoder, som är bäst lämpad för det aktuella projektet.

Processen för att välja åtgärd måste beakta och väga samman flera (ibland motstridiga) faktorer t.ex.: önskad riskreducering (och hur fort den ska uppnås), föroreningstyper och koncentrationer, sedimentegenskaper, framtida förväntad platsanvändning och kostnad för alla delar av åtgärden.

Det är inte ovanligt att ett förorenat sedimentområde består av flera delområden med sinsemellan olika egenskaper vad avser t.ex. sedimentationsförhållanden, vattendjup, topografi och föroreningssituation.  Den enda gemensamma nämnaren kan vara att sedimenten i olika grad är förorenade och behöver hanteras eller åtgärdas. För att uppnå åtgärdsmålen i ett sådant område så kan ibland den lämpligaste lösningen vara att använda olika metoder som utförs parallellt eller i följd beroende på de platsspecifika förutsättningarna.

Förutom förståelsen av vilka processer som medför att föroreningarna sprids och medför risker som motiverar åtgärder finns flera andra faktorer som påverkar metodvalet, såsom:

  • Strömningshastigheter och förekommande bottenskjuvspänningar (vilket dimensionerar erosionsriskerna).
  • Sedimentens sammansättning och fysikaliska egenskaper (organisk halt, kornstorlek, densitet, vattenkvot/torrsubstanshalt, skjuvhållfasthet).
  • Övriga bottenförhållanden (topografi, stabilitetsförhållanden m.m.)
  • Förekomst av hinder som kan försvåra åtgärder (sjunktimmer, skrot och rester av bryggor, kajer, och vrak m.m.)
  • Behov av bibehållna vattendjup (exempelvis för sjöfart).
  • Områdets känslighet för extremväder
  • Tänkbara framtida förändringar som kan påverka val av åtgärd, såsom landhöjning eller annan vattenståndsförändring, andra konsekvenser av klimatförändringar, förändrad påverkan av båt- och fartygstrafik eller annan exploatering.
  • Kostnader för genomförande av åtgärden.
  • Framtida övervakningsbehov och underhållskostnader.

Förorenade sediment utgör en risk i de fall det sker en spridning och/eller en exponering som kan påverka människor eller andra levande organismer. De åtgärdsmetoder som kan användas siktar antingen på att förhindra exponering och spridning eller avlägsna de förorenade sedimenten.

Åtgärdsmetoder

Efterbehandling av sediment kan utföras både in situ (vilket innebär att sedimenten inte tas upp från botten) och ex situ (där sedimenten avlägsnas och tas upp på land för att därefter behandlas på lämplig plats). De åtgärdsmetoder för förorenade sediment som presenteras på Åtgärdsportalen är:

Övervakad naturlig självrening, ÖNS (efter den engelska benämningen Monitored Natural Recovery, MNR) innebär att åtgärderna begränsas till övervakning av naturliga återhämtningsprocesser (fysiska, kemiska och biologiska) som tillsammans över tiden resulterar i lägre halter och minskad exponering för föroreningar.  Metoden kan med fördel användas när de förorenade sedimenten ligger på en ostörd ackumulationsbotten (som inte utsätts för resuspension) och efterhand överlagras med nya sediment med lägre föroreningsinnehåll eller där nedbrytning till ofarliga nedbrytningsprodukter pågår. En ytterligare förutsättning för att använda metoden är att eventuell spridning av föroreningar genom diffusion eller utströmmande grundvatten är liten. Övervakning behöver pågå under tillräckligt lång tid för att man ska kunna säkerställa att de naturliga processerna uppnår åtgärdsmålen.

Förstärkt övervakad naturlig självrening, FÖNS (eng. Enhanced Monitored Natural Recovery, EMNR), även kallad ”konventionell tunnskiktsövertäckning”, innebär att den naturliga översedimenteringen påskyndas med en enkel täckning av ett tunt lager konventionellt material (t.ex. sand) för att skynda på processen med övervakad naturlig självrening (ÖNS). Med denna åtgärd ska området sedan kunna hanteras på samma sätt som vid ÖNS. Detta innebär också att förutsättningarna för att metoden ska kunna användas med framgång i princip behöver vara desamma som vid ÖNS.

AC-baserad tunnskiktstäckning räknas som en typ av in situ-behandling av förorenade sediment, och innebär att täckning sker med ett relativt tunt lager av aktivt kol. Det finns även andra typer av aktiva material som kan användas vid tunnskiktsövertäckning, men aktivt kol är den mest vanligt förekommande, och den metod som beskrivs på Åtgärdsportalen. Skiktet med aktivt kol binder föroreningar vilket minskar spridning och begränsar föroreningarnas biotillgänglighet. När lagret med reaktivt material placerats ut blandas det sedan in i de ytliga sedimenten på naturlig väg, genom bioturbation. Till skillnad från ÖNS och FÖNS fungerar metoden även där spridning av föroreningen sker i löst fas genom diffusion och/eller utströmmande grundvatten. Dock lämpar sig inte metoden, i likhet med ÖNS och FÖNS, i de fall spridning sker genom resuspension och partikeltransport från området.

Isolationsövertäckning innebär att de förorenade sedimenten täcks med en tillräckligt mäktig och motståndskraftig täckning för att föroreningarna ska isoleras både från vattenpelaren och från organismer som lever i ytskiktet av täckningen. Täckningen kan utformas på olika sätt och bör anpassas efter platsspecifika förhållanden. I täckningen kan både konventionella material som sand, grus och sten ingå som filtermaterial och erosionsskydd och vid behov även reaktiva barriärer (exempelvis aktivt kol). Även geotextiler, lergeomembraner och syntetiska membraner kan ingå, även om det är mindre vanligt. Detta innebär att metoden kan användas för att begränsa spridning såväl genom resuspension och partikeltransport som spridning genom diffusion, med utströmmande grundvatten eller genom direkt upptag i sedimentlevande organismer.

 ”Klassisk” behandling in situ innebär att olika typer av reaktiva material mekaniskt blandas in eller injekteras nära ytan i de förorenade sedimenten med utrustning och tekniker som liknar de som används vid kemisk eller biologisk in situ-behandling av landbaserade föroreningar. Erfarenhetsmässigt har denna metod vid behandling av förorenade sediment visat sig ha stora nackdelar som är svåra att överkomma och är enligt flera referenser ej lämplig att använda. Klassisk behandling in situ beskrivs på Åtgärdsportalen enbart i syfte att öka förståelsen för problematiken som är förknippad med metoden.  

Muddring och behandling ex situ innebär att de förorenade sedimenten och föroreningarna avlägsnas från platsen. Muddring är således en lämplig metod i de fall föroreningarna inte kan kvarlämnas, exempelvis p.g.a. att behovet av vattendjup inte kan tillgodoses om de förorenade sedimenten täcks, området ska exploateras på annat sätt eller erosionskrafterna är sådana att även isolationstäckningar försvåras. Vid muddring krävs alltid någon form av behandling eller omhändertagande av muddermassorna. Muddringsmetoder delas vanligen in i:  

Grävmuddring eller mekanisk muddring av förorenade sediment utförs företrädesvis med en s.k. miljöskopa som kan slutas helt vid upptag av sediment och som efterlämnar plana snitt på botten vilket medför att sedimenten kan avverkas med hög precision. I de fall sedimenten är svåra att avverka och hinder förekommer kan enskopeverk (länk till ordslista) behövas. Vid muddringen sker viss inblandning av vatten (20–50 %) vilket medför ett behov av efterföljande avvattning.

Sugmuddring eller hydraulisk muddring innebär att sedimenten sugs upp med vatteninblandning och kan transporteras vidare genom pumpning i en sluten ledning. Vid muddring av förorenade sediment sker losstagning vanligtvis med en liggande skruv försedd med skärmar som förhindrar att losstagna sediment sprids utanför muddringshuvudet. På detta sätt kan sedimenten muddras skiktvis med hög precision. Metoden medger muddring med mycket liten grumling och spridning av partiklar men medför att stora volymer vatten blandas med muddermassorna och att behovet av avvattning blir stort.

Frysmuddring sker genom att frysplattor placeras på sedimentytan varefter plattornas underyta kyls ner så att underlagrande sediment fryser fast och kan lyftas upp med plattorna. Avverkning sker på detta sätt successivt i tunna skikt med hög precision. Frysning sker till låg temperatur (lägre än -20°C) vilket medför en hög avvattningseffekt vid tining då även cellbundet vatten kan frigöras. Till skillnad från grävmuddrade och sugmuddrade sediment behövs därför inte någon ytterligare insats för avvattning av de muddrade sedimenten. Dock måste avgående vattnen omhändertas och renas.  Metoden är relativt ny på marknaden och har hittills endast använts för muddring av mindre kvantiteter och utveckling av metoden pågår.

Behandling av muddrade sediment omfattar vanligen avvattning (särskilt vid sugmuddring) och/eller stabilisering/solidifiering (kan vid grävmuddring utföras utan föregående avvattning) men kan även omfatta behandling för avskiljning eller destruktion av föroreningar med samma metoder som vid behandling av förorenad jord (se ex-situ behandling av förorenad jord). Fram till dags dato (början av 2018) har ofta det slutliga omhändertagandet skett genom deponering, ibland i lokala deponier som anläggs endast för deponering av de förorenade sedimenten som kan utgöra en betydande volym. Det har även i flera fall förkommit att förorenade sediment från hamnmuddringar efter stabilisering/solidifiering använts som fyllningsmassor för utbyggnad av nya hamnytor.

Mycket av information som presenteras för in situ-behandling av sediment kommer ifrån dokument som Statens Geotekniska Institut (SGI) tagit fram. För referens så finns alla rapporterna att ladda ner från www.swedgeo.se (sök på publikation 30-1, där en lista på övriga relaterade rapporter finns).  Dessa dokument innehåller även information och referenser som inte finns med på Åtgärdsportalen.