Formsand som utfyllnadsmaterial

(1)

2012-002

Formsand som utfyllnadsmaterial – erfarenheter av formsandens tekniska och miljömässiga

egenskaper vid återanvändning vid utfyllnadsområden

(2)

Swerea SWECAST AB Rapportnr 2012-002 Swerea SWECAST AB Box 2033, 550 02 Jönköping Telefon 036 - 30 12 00 Telefax 036 - 16 68 66 swecast@swerea.se http://www.swereaswecast.se © 2012, Swerea SWECAST AB

(3)

– erfarenheter av formsandens tekniska och

miljö-mässiga egenskaper vid återanvändning vid

ut-fyllnadsområden

RAPPORT 2012-02

(4)

Uppdragsgivare: Hifabs uppdragsnummer: Hifab AB Org. nr. 556125-7881 Brigadgatan 5 587 58 Linköping Telefon: 010-476 61 37 annika.aberg@hifab.se Swerea SWECAST 317 265 Uppdragsgivarens kontaktperson: Peter Nayström Rapporttitel:

Formsand som utfyllnadsmaterial

– erfarenheter av formsandens tekniska och miljömässiga egenskaper vid återanvändning vid utfyllnadsområden

Sammanfattande slutsatser:

Denna rapport presenterar en sammanhållen utvärdering av tekniska och kemiska egenskaper hos bentonitbunden formsand.

Bentonitinblandningen i formsand innebär att materialet med råge bör klara normala krav på ett tätskikt, med en hydraulisk konduktivitet på ca 1*10-9_{m/s eller lägre vid en bentonithalt på ca 6 %.}

För att materialet ska kunna packas optimalt bör vattenkvoter ligga kring 8-10 %. För att säkerställa en låg genomsläpplighet och låg utlakning av föroreningar vid de studerade objekten i Skövde sker idag en extra tillsats av bentonit innan överskottssanden används för utfyllnad (målvärde ca 6 %). Bentonithalten styrs enkelt i laboratorieskala men i fältapplikationer kan de vara svårare att kontrol-lera. Baserat på de lakförsök som utförts finns det inget som tyder på att den extra bentonittillsatsen bidrar till en minskad utlakning av föroreningar. Bentonittillsatsen kan däremot säkerställa en låg hydraulisk konduktivitet som i sin tur bidrar till en låg utlakning.

Formsandens lakningsegenskaper är i allmänhet goda då flertalet föroreningar lakar i liten omfatt-ning i olika laboratorieförsök. Tillsats av stoft kan bidra till en förhöjd utlakomfatt-ning av molybden. Om stoftet utesluts tycks det som att arsenik kan laka i högre utsträckning än förväntat, men detta kom-mer att utredas vidare. Däremot har formsanden en relativt hög utlakning av salter (klorid och sul-fat), vilket kan innebära korrosionsrisker. Avseende formsandens totalhalter finns det ingen anled-ning till att begränsa återanvändanled-ningen då halterna överlag är låga.

Fältmätningar vid utfyllnadsområdena i Skövde har inte kunnat påvisa någon påverkan på grundvat-tenkvalitén som kan kopplas till utfyllnaderna. En viss påverkan finns i avrinnande dagvatten med avseende på molybden. Ingen påverkan har kunnat konstateras i recipienter. Utvärdering av både fältresultat och laktester visar på samstämmiga resultat som ger ökad förståelse för formsandens lakegenskaper.

Uppdragsledare: Godkänd av uppdragsledaren:

Annika Åberg

Kvalitetsgranskning:

(5)

Sammanfattning av slutsatser

Sedan flera år tillbaka har Volvo Powertrain i Skövde återanvänt formsand som uppstår som en restprodukt i gjuteriprocessen. Formsanden består av jungfrulig sand som blandats med bentonit och stenkol. Av materialet tillverkas gjuteriformar som sedan tas isär när gjutgodset är klart. Delar av formsanden recirkuleras internt medan en mindre andel lämnar gjuteriet i form av en restprodukt. Överskottssanden har använts för utfyllnad av markområden i och kring Skövde tätort i samband med markexploatering.

Denna rapport presenterar en sammanhållen utvärdering av tekniska och kemiska egenskaper hos bentonitbunden formsand. Syftet med arbetet är att undersöka om återanvändningen vid utfyllnadsområden kan medföra miljö- eller hälsorisker som kräver regelbunden uppföljning och kontroll av omgivande miljön. Rapporten utgör också underlag för en handbok som ska underlätta utredningen av utfyllnadsärenden för både gjuteribranschen och tillsynsmyndighet-erna.

Följande slutsater har erhållits baserat på en sammanhållen utvärdering av fältdata och lakför-sök:

• Formsandens tekniska egenskaper har testats både på laboratorium och under fältför-hållanden. Testerna har i huvudsak utrett faktorer som kan påverka materialets hydrau-liska konduktivitet, d.v.s. packningsgraden vid olika bentonithalter och vattenkvoter.

Resultaten indikerar att utfyllnader med formsand med råge bör klara kravet på 10-9

m/s, samtidigt som delar av utfyllnadsområdena kan uppvisa betydligt högre genom-släpplighet (ned till 10-6 m/s).

• För att materialet ska bli tillräckligt tätt betraktas vattenkvoter på 8-10 % som opti-mala (baserat på laboratorieförsök).

• I dag sker en extra tillsats av bentonit rutinmässigt innan överskottssanden används för utfyllnad (målvärde 6 % aktiv bentonithalt). Tillsatsen görs i bulksatser som inte an-passas mot råvarans bentonithalt. Vid både för hög bentonithalt och för hög vattenhalt riskerar man en försämring av egenskaperna då materialet blir svårare att hantera. Dessa egenskaper kan styras i laboratorieskala men i fältapplikationer kan de vara svårare att kontrollera.

• Avseende formsandens totalhalter finns det ingen anledning till att begränsa återan-vändningen då halterna i allmänhet ligger under Naturvårdsverkets riktvärden för mindre känslig markanvändning (industriområden och affärsverksamhet).

• En stoftfraktion från gjuteriet har visat sig medföra förhöjda halter av bl.a. koppar, krom och molybden. Om stoftet avlägsnas blir halterna så pass låga att de svarar mot riktvärden för känslig markanvändning (permanentboende).

• Formsandens lakningsegenskaper är i allmänhet goda då flertalet föroreningar lakar i liten omfattning i olika laboratorieförsök. Däremot har formsanden en relativt hög ut-lakning av salter (klorid och sulfat), vilket kan leda till korrosionsrisker.

• Tillsats av stoft kan leda till att den diffusionsstyrda utlakningen av molybden ökar. Uteslutande av stoft kan å andra sidan leda till en förhöjd utlakning av arsenik. Anled-ningen till detta kan bero på stoftet bidrar med järnytor som fastlägger arsenik. Detta kommer att utredas vidare.

(6)

• Fältmätningar vid utfyllnadsområdena i Skövde har inte påvisat någon uppenbar på-verkan på grundvattenkvalitén som kan kopplas till utfyllnaderna. Resultat från ytut-lakningsförsök styrker att utlakningen från väl packade fyllnadsytor är låg och att ris-ken för grundvattenpåverkan är relativt ringa. Tvärtom är det så att ett industriområdes dagvatten kan ha en större påverkan på grundvattnet än formsanden.

• Dagvatten från fyllnadsområden kan uppvisa förhöjda halter av molybden, eventuellt också av klorid och fluorid. Förmodligen härrör denna påverkan från utlakning som skett i fyllnadens randzoner där slänterna inte packas på samma sätt som fyll-nadskroppen i övrigt. Detta resultat styrks av kolonnförsök där både salter och molyb-den visat på en förhållandevis hög mobilitet vid högre vattengenomströmning. Till-skott av klorid i dagvatten kan ev. också komma från halkbekämpning med vägsalt. • Vid höga flöden tillåts dammarna brädda över och vattnet avleds i diken som går ut

mot recipienterna som utgörs av två olika åar. Kontrollmätningar i åarna har inte visat på någon haltpåverkan nedströms utfyllnadsområdena. Eftersom utsläppen av dagvat-ten sker temporärt under korta perioder och åarna har en relativt hög vatdagvat-tenföring, är det mindre sannolikt att dagvattnet ska kunna leda till en haltpåverkan.

• Formsandens kemiska egenskaper är så pass goda att de har potential att uppfylla Na-turvårdsverkets kriterier för Mindre än Ringa Risk vid återanvändning för anlägg-ningsändamål. Det främsta hindret i dagsläget utgörs av utlakning av salter (klorid och sulfat).

(7)

Innehållsförteckning

1 INLEDNING ... 1

1.1 BAKGRUND ... 1

1.2 SYFTE ... 1

1.3 AVGRÄNSNINGAR ... 1

2 VÄGLEDANDE DOKUMENT OCH GRÄNSVÄRDEN ... 2

2.1 GENERELLA RIKTVÄRDEN FÖR MARK ... 2

2.2 HANDBOK FÖR ÅTERANVÄNDNING AV AVFALL ... 2

3 KEMISK KARAKTÄRISERING AV FORMSAND ... 3

3.1 INGÅENDE FORMSANDSPROVER ... 3

3.2 TOTALHALTER OORGANISKA ÄMNEN ... 4

3.3 TOTALHALTER ORGANISKA FÖRORENINGAR ... 7

3.4 LAKEGENSKAPER- SKAKFÖRSÖK ... 9 3.5 LAKEGENSKAPER-YTUTLAKNINGSFÖRSÖK ... 12 3.6 LAKEGENSKAPER KOLONNFÖRSÖK ... 13 3.7 LAKEGENSKAPER-TILLGÄNGLIGHETSTEST ... 14 3.8 TOXISKA EGENSKAPER ... 15 4 TEKNISK KARAKTÄRISERING ... 16 4.1 LABORATORIEFÖRSÖK... 16

4.2 FÄLTFÖRSÖK MED TÄTSKIKT INFÖR SLUTTÄCKNING AV DEPONIER ... 17

4.3 FÄLTMÄTNINGAR VID UTFYLLNADSOMRÅDEN ... 18

5 FALLSTUDIER MED FÄLTMÄTNINGAR-VOLVO POWERTRAIN I SKÖVDE ... 18

5.1 STALLSIKEN ... 18

5.1.1 Etapp 1 och 2 ... 19

5.1.2 Kultomten ... 19

5.1.3 Timboholm... 19

5.2 UTFYLLNADERNAS OMFATTNING ... 20

5.3 KONTROLLPROGRAM VID UTFYLLNADSOMRÅDEN ... 20

6 RESULTAT FRÅN FÄLTMÄTNINGAR VID UTFYLLNADSOMRÅDEN ... 22

6.1 GRUNDVATTEN ... 22

6.1.1 Tungmetaller ... 22

6.1.2 Fenol ... 24

6.1.3 Fluorid, klorid och sulfat ... 25

6.2 DAGVATTEN ... 26

6.2.2 Fenol ... 29

6.3 RECIPIENTER ... 31

6.3.2 Fenol ... 33

6.3.4 Övriga ämnen ... 35

7 RISKBEDÖMNING AV FORMSAND SOM UTFYLLNADSMATERIAL ... 35

7.1 KONCEPTUELL BESKRIVNING AV MILJÖ OCH HÄLSORISKER ... 35

7.2 BEDÖMNING AV MILJÖRISKER ... 36

7.2.1 Risker för markmiljön ... 37

7.2.2 Risker för grundvatten ... 38

7.2.3 Risker för ytvatten ... 40

7.3 BEDÖMNING AV HÄLSORISKER ... 42

7.4 BEDÖMNING ENLIGT RIKTLINJER FÖR ANLÄGGNINGSARBETEN ... 43

7.4.1 Totalhalter ... 43

(8)

8 SLUTSATSER ... 44 9 REFERENSER ... 45 BILAGOR

BILAGA 1 NATURVÅRDSVERKETS GENERELLA RIKTVÄRDEN

BILAGA 2 KRITERIER VID ÅTERANVÄNDNING FÖR ANLÄGGNINGSÄNDAMÅL BILAGA 3 TOTALHALTER,2010/2011

BILAGA 4 TVÅ-STEGS LAKFÖRSÖK,2010/2011 BILAGA 5 YTUTLAKNINGSFÖRSÖK,2010/2011 BILAGA 6 KOLONNFÖRSÖK,2010/2011

(9)

1

1 Inledning

1.1 Bakgrund

Hifab AB har på uppdrag av Swerea SWECAST deltagit i delprojektet ”Kretsloppsanpassade gjuterier”, som i sin tur ingår i ett större projekt ”Miljövänliga och energieffektiva tillverk-ningsprocesser” med finansiering från Vinnova och industrin. Syftet med delprojektet är att stödja utvecklingen av hållbara industrier genom att effektivisera användningen av restpro-dukter samt minimera uppkomsten av avfall som inte kan återanvändas.

Sedan flera år tillbaka har Volvo Powertrain i Skövde återanvänt formsand som uppstår som en restprodukt i gjuteriprocessen. Formsanden består av jungfrulig sand som blandats med bentonit och stenkol. Av materialet tillverkas gjuteriformar som sedan tas isär när gjutgodset är klart. Delar av formsanden recirkuleras internt medan en mindre andel lämnar gjuteriet i form av en restprodukt. Överskottssanden har använts för utfyllnad av markområden i och kring Skövde tätort i samband med markexploatering.

Den huvudsakliga beståndsdelen i formsand från Skövdeanläggningen utgörs av jungfrulig kvarts- och fältspatssand som utvinns kring sydvästra delen av Vättern. I gjuteriprocessen förädlas den jungfruliga sanden till formsand genom tillsats av stenkol, vatten och bentonit. Bentonit är en lera som har svällande egenskaper vid tillsats av vatten och fungerar som bin-demedel.

Sammansättningen på formsanden som används i själva gjuteriprocessen är av stor betydelse för gjutgodsets kvalitet. Den ingående formsanden måste därför innehålla 6 % bentonit. Den använda formsanden som avgår som en restprodukt kan däremot ha en varierande bentonithalt på ca 3-6 %.

Eftersom bentonithalten i överskottssand som lämnar gjuteriet varierar har sanden förädlats genom ytterligare tillsats av bentonit före utfyllnaderna. Detta för att säkerställa att sanden innehåller minst 6 % bentonit. I flertalet studier som gjorts av formsandens tekniska egen-skaper framkommer att bentonithalten är av stor vikt då den används för utfyllnad av landom-råden. Då materialet kompakteras i fält erhåller det tack vare bentoniten en mycket hög täthet som förhindrar perkolation av infiltrerat vatten, vilket innebär att mängden bildat lakvatten från utfyllnadsområdena minskar. Vid tillsats av extra bentonit görs ingen regelbunden kon-troll av vilken dosering som behövs för att uppnå 6 %, vilket medför att den förädlade över-skottssanden kan innehålla mer än 6 % bentonit då den är färdig för utfyllnad.

1.2 Syfte

Denna rapport presenterar en sammanhållen utvärdering av tekniska och kemiska egenskaper hos bentonitbunden formsand. Syftet med arbetet är att undersöka om återanvändningen vid utfyllnadsområden kan medföra miljö- eller hälsorisker som kräver regelbunden uppföljning och kontroll av omgivande miljön. Rapporten utgör också underlag för en handbok som ska underlätta utredningen av utfyllnadsärenden för både gjuteribranschen och tillsynsmyndighet-erna.

1.3 Avgränsningar

De resultat som presenteras och de bedömningar som gjorts är endast relevanta för bentonit-bunden formsand. Vid andra gjuterier kan bindemedlet utgöras av hartser, vilket medför att formsanden får helt andra egenskaper än de som redogörs för här.

(10)

2

2 Vägledande dokument och gränsvärden

Bedömningarna av formsanden kemiska egenskaper har delvis gjorts baserat på vägledande dokument och gränsvärden från Naturvårdsverket, d.v.s. principer och tillvägagångssätt för att sätta riktvärden för föroreningar i mark (NV, 2009a) samt kriterier för avfall som återanvänds för anläggningsändamål (NV, 2010).

2.1 Generella riktvärden för mark

Generella riktvärden för förorenad mark är framtagna för känslig markanvändning (KM) och mindre känslig markanvändning (MKM). Skillnaderna mellan de två scenarierna är att KM ställer högre krav på markens föroreningsinnehåll än vad MKM gör. I ett KM-scenario är hal-terna så pass låga att människor kan bo permanent på området, de kan använda grundvatten som dricksvatten och de kan odla egna livsmedel. I MKM-scenariot utgår man från en indust-riell markanvändning där ett område används för deltidsvistelse, t.ex. som arbetsplats eller skol där varken grundvattenuttag eller odling av livsmedel sker. Beroende på vilken förore-ning som avses och vilket scenario man utgår från styrs de generella riktvärdena antingen av hälsorisker för människor, skydd för markmiljön, skydd för grundvatten eller skydd för ytvat-ten. Bilaga 1 sammanställer de riktvärden som omnämns i detta dokument samt redogör för vilka skyddsobjekt som styr riktvärdena.

2.2 Handbok för återanvändning av avfall

Handboken för återanvändning av avfall anger kriterier för hur olika avfallstyper ska betraktas ur risksynpunkt. Om avfallet uppfyller kraven för Mindre än Ringa Risk (MRR) kan materi-alet användas helt fritt utan några som helst begränsningar och återanvändningen behöver inte anmälas till tillsynsmyndigheten. Kriterierna för MRR anger tre olika gränsvärden som regle-rar tillåtna totalhalter i den fasta matrisen samt materialets lakegenskaper baserat på skakför-sök (L/S 10) samt kolonnförskakför-sök (L/S 0,1). Nivån på kriterierna är framtagna för ett generellt MRR-scenario enligt liknande principer som riktvärdena för mark. Skyddsobjekt utgörs män-niskor, markmiljö, grundvatten och ytvatten. Bilaga 2 sammanställer kriterierna för MRR som omnämns i detta dokument samt redogör för vilka risker som styrt nivån på kriterierna.

(11)

3

3 Kemisk karaktärisering av formsand

3.1 Ingående formsandsprover

Rapporten redovisar data från formsandsprover som tagits ut vid olika tillfällen. Det senaste tillfället var under 2011, då fyra olika sammansättningar på Skövdes formsand och en stoft-fraktion från gjuteriet, ingick i ett testbatteri som togs fram som en del av Vinnova-projektet. Stoftfraktionen inkluderades i testerna då den återcirkuleras tillsammans med formsanden. Formsandsproverna sammansättning varierades med avseende på extra tillsats bentonit och stoft (se Tabell 1).

Tabell 1. Sammansättning av formsand från Skövde gjuteri som ingick i ett testbatteri år 2011 (EB= extra bentonittillsats, S= stoftfraktion; +innebär att komponenten inkluderats, - att kom-ponenten exkluderats).

Extra bentonit Ej extra bentonit

Stoftfraktion +EB+S -EB+S

Ej stoftfraktion +EB-S -EB-S

Uttag av formsand och stoft utfördes vid Volvo Powertrain i Skövde i oktober 2010. För att erhålla representativa prov togs delprover från produktionen 1 gång/dag under 2 veckors tid i enlighet med Tabell 2.

Tabell 2. Uttag av materialfraktioner från Volvos process.

Material Provtagningsplats Provtagningsfrekvens Provmängd Formsand Formsanda_{(kärnsandsretur) tas ut i silo}

före tillsättning till Speedmüller. Kärnsandsreturen har ganska homogen sammansättning till skillnad från stoftet som är beroende av vilka blästrar/system som jobbar.

1 gång/dag under 10 arbets-dagar. Proven uttas vid olika klockslag på dagen.

Ca 5 kg per delprov

Stoft Stoftet tas ut vid elevatortopp före sot-hussilo. Stoftet är då en blandning från alla stoftavskiljare som tömmer i denna silo.

1-2 gånger/dag under 10 arbetsdagar. Proven uttas vid olika klockslag på dagen.

Ca 0,5

kg/delprov

a_{Den formsand som skickas till utfyllnader är egentligen vid urslagningen avskild kärnsand med en}

ben-tonithalt på ca 2,5 %. Den egentliga formsanden (svartsanden) recirkuleras internt till 100 %.

Proven förvarades i tätslutande förpackningar fram till fortsatt provbearbetning som utfördes av Swerea SWECAST. Provbearbetningen omfattade neddelning och homogenisering av de olika delproven till ett samlingsprov per materialfraktion (ca 15 kg formsand respektive ca 0,5 kg stoft). Neddelning och blandning av proverna skedde med neddelningsgaller respektive kollergång.

(12)

4

Övriga laboratoriedata som rapporten refererar till är tidigare redovisade i J&W (1995), ÅF-IPK (2002), SP (2004), Dunevall konsult AB (2007) samt SWECAST (2006). Proverna i dessa rapporter har tagits ut vid olika gjuterier och på olika sätt, men har bedömts vara repre-sentativa i syfte att göra en bred bedömning av egenskaperna hos bentonitbunden formsand.

3.2 Totalhalter oorganiska ämnen

Figur 1 och 2 redovisar totalhalter av ett urval tungmetaller där uppslutningen skett med

HNO3/vatten eller kungsvatten. Anledningen till att olika uppslutningsmetoder användes är att

Naturvårdsverket baserat riktvärden för mark och kriterier för Mindre än Ringa Risk på olika uppslutningsmetoder. För en komplett redovisning av analysresultaten hänvisas till Bilaga 3. Resultaten visar att förhöjda halter av krom, koppar, molybden och nickel i formsand kan förklaras med höga halter i stoftet (Figur 1). Trots stoftinblandning ligger halterna i formsan-den under Naturvårdsverkets generella riktvärformsan-den för mindre känslig markanvändning (MKM). Halterna ligger även under eller i nivå med riktvärden för känslig markanvändning (KM). I huvudsak uppfyller de även kriterierna för MRR, enligt Naturvårdsverkets avfalls-handbok (NV, 2010). Undantaget är krom och koppar i formsand som innehåller en stoftfrakt-ion. Valet av uppslutningsmetod påverkar inte utfallet av jämförelsen.

Figur 1. Totalhalter av krom, koppar, molybden och nickel (mg/kg TS) samt jämförelse mot Naturvårdsverkets generella riktvärden för känslig markanvändning (KM ---), mindre känslig markanvändning (MKM ---), samt Mindre än ringa risk (---).

0 50 100 150

+EB+S +EB-S -EB+S -EB-S Stoft

m g /k g T S Krom Kungsvatten HNO3 495 627 0 50 100 150 200 250 300

m g /k g T S Koppar Kungsvatten HNO3 1100 1180 0 50 100 150 200

m g /k g T S Molybden Kungsvatten HNO3 0 50 100 150 200 250

m g /k g T S Nickel Kungsvatten HNO3

(13)

5

För t.ex. barium, kobolt, bly och zink är halterna i både stoft och formsand så låga att de un-derskrider både KM och MRR (Figur 2). Låga halter detekterades även för arsenik och vana-din. För kadmium och kvicksilver låg samtliga halter under detektionsgränsen (Bilaga 3).

Figur 2. Totalhalter av barium, kobolt, bly, zink (mg/kg TS) samt jämförelse mot Naturvårds-verkets generella riktvärden för känslig markanvändning (KM ---), mindre känslig markan-vändning (MKM ---), samt Mindre än ringa risk (---).

Tabell 3 redovisar en sammanställning av tungmetallhalter som tidigare redovisats i ÅF-IPK (2002), J&W (1995), SWECAST (2006), SP (2004) och Dunevall konsult AB (2007). Den s.k. bentonitsanden i SP (2004) uppvisar stora likheter med formsand från Volvo i Skövde, vars prover ingår i de övriga referenserna (P. Nayström, SWECAST, muntlig information). I ÅF-IPK (2002) hade två olika samlingsprover analyserats. Det ena utgjordes av fem delprov från line 4, det andra utgjordes av delprov från fyra olika delar av gjuteriet.

0 50 100 150 200 250 300

m g /k g T S Barium Kungsvatten HNO3 0 10 20 30 40

m g /k g T S Kobolt Kungsvatten HNO3 0 10 20 30 40 50

m g /k g T S Bly Kungsvatten HNO3 0 50 100 150 200 250

m g /k g T S Zink Kungsvatten HNO3

(14)

6

Tabell 3. Sammanställning av haltintervall för tungmetaller i formsand (mg/kg TS) samt jämfö-relse mot Naturvårdsverkets riktvärden för KM och MKM samt kriterierna för MRR. Över-skridande av ett rikt/gränsvärde markeras med fet stil.

Parameter Haltintervall (mg/kg TS) Antal prov med detekter-bar halt KM (mg/kg TS) MKM (mg/kg TS) MRR (mg/kg TS) As 2,4-7,3 4 av 4 10 25 10 Ba 47-96 2 av 2 200 300 - Cd 0,2-0,26 2 av 10a _0,5 ₁₅ _0,2 Cr 23-148 9 av 10 80 150 40 Cu 25-200 10 av 10 80 200 40 Hg 0,007-0,014 2 av 4 0,25 2,5 0,1 Mo 20-58 2 av 2 40 100 - Ni 2-57 10 av 10 40 120 35 Pb 3,9-50 9 av 10 50 400 20 Sb 0,49 1 av 1 - - - Zn 10-56 10 av 10 250 500 120

a_{detektionsgränsen för kadmium varierade mellan 0,1 och 10 mg/kg TS.}

I allmänhet har formsanden innehållit tungmetallhalter som i många fall varit lägre än inne-hållet i jungfruliga material (SP, 2004). Halterna har även legat under riktvärden MKM, i flera fall även under riktvärden för KM (Tabell 3). Ett prov har dock innehållit krom- och koppar-halter som legat i nivå med riktvärdet för MKM, vilket förmodligen kan förklaras med in-blandning av stoftfraktionen som innehåller höga halter av dessa metaller. Även vid jämfö-relse mot kriterierna för MRR är halterna låga. Dock verkar det som att kadmiumhalterna kan ligga i nivå med kriteriet, och att bly och nickelhalter kan överskrida kriteriet periodvis. Be-dömningen av kadmium är dock osäker då flera analyser har haft höga detektionsgränser.

(15)

7

3.3 Totalhalter organiska föroreningar

PAH-halter i prover från 2010 redovisas i Figur 3. Som anpassning till figurernas skala har jämförelse endast gjorts mot KM, som är det strängaste riktvärdet, samt MRR. De redovisade halterna utgör s.k. upper bounds, vilket innebär att summan beräknats med detektionsgränser för ej detekterade ämnen och utgör således en överskattad totalhalt. Resultaten visar att både formsand och stoft klarar de kriterier som ställts för känslig markanvändning. PAH-halterna uppfyller därmed även riktvärdena för MKM. Kriteriet för MRR uppfylls för både PAH M och PAH H. För PAH L ligger halterna i prover som innehåller stoft strax över kriteriet.

Figur 3. Totalhalter av PAH L, M och H enligt Naturvårdsverkets indelning, samt jämförelse mot Naturvårdsverkets generella riktvärden för KM (---) samt MRR (---).

Totalhalter av bensen och fenolindex redovisas i Figur 4. En jämförelse görs även mot Natur-vårdsverkets generella riktvärden. Kriterier för MRR saknas. För bensen ligger halterna långt under riktvärdet för MKM. Alla prover utom stoftet ligger dessutom under riktvärdet för KM. För fenolindex ger en jämförelse mot riktvärdena endast en vägledning om hur halterna bör bedömas då riktvärdet även inkluderar kresoler, en ämnesgrupp som inte ingår i

fenolindex-0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

+EB +S +EB -S -EB +S -EB -S Stoft

m g /k g T S PAH L 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

m g /k g T S PAH H 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

m g /k g T S PAH M

(16)

8

analysen. Resultaten visar dock att halterna i formsanden ligger långt under riktvärdena för MKM och KM. Endast i stoft kan halterna överskrida riktvärdet för KM.

Figur 4. Totalhalter av bensen och fenolindex, samt jämförelse mot Naturvårdsverkets generella riktvärden för KM ( ---) och MKM (---).

Tabell 4 innehåller en sammanställning av halter för organiska ämnen som tidigare rapporte-rats i ÅF-IPK (2002), J&W (1995), SWECAST (2006), SP (2004) och Dunevall konsult AB (2007). Proverna som ingår i sammanställningen har beskrivits i stycke 3.2. Generellt innehål-ler formsanden låga halter organiska ämnen, även om enstaka föroreningar kan finnas i halter som överskridit de generella riktvärdena för KM. Vid en jämförelse mot riktvärden för MKM överskrids dessa endast för bensen i ett prov, vilket sannolikt är kopplat till en tillsatt stoft-fraktion som kan innehålla något förhöjda halter av detta ämne (se Figur 4). För aromater C10-C35 i formsanden kan en enkel jämförelse mot Naturvårdsverkets riktvärden inte göras då riktvärdena är uppdelade i fraktionerna C10-C16 och C16-C35. Summaparametern för C10-C35 i formsanden ligger dock i nivå med värdet för C10-C16 och under MKM-värdet för C16-C35. Resultatet indikerar att aromaterna inte bör begränsa användningen av formsand i ett scenario som motsvarar MKM.

Tabell 4. Uppmätta totalhalter organiska föroreningar i formsand (mg/kg TS) samt jämförelse mot Naturvårdsverkets riktvärden vid KM och MKM.

Parameter Halt _{(mg/kg TS)} Antal prov med detek-terbara halter Riktvärden KM ( mg/kg TS) Riktvärden MKM (mg/kg TS) Fenol 0,14-14 6 av 8 1,5a 5a Canc PAH 0,4-0,73 3 av 4 1b 10b Övr PAH 1-8,3 4 av 4 3c 15c PCB <0,01/<1 0 av 3 0,008d 0,2d Bensen 0,18 1 av 3e _0,012 _0,04 Toluen 0,11 1 av 1 10 40 M/P/O-xylen 0,17 1 av 1 10 50 Alifater C12-C16 7,6 1 av 1 100 500 Alifater C16-C35 120 1 av 1 100 1000 Aromater C10-C35 15 1 av 1 3/10 f _15/30f

a _{gäller för summa fenol och kresoler,} b _{gäller för PAH-H som omfattar det som tidigare}

kal-lades för cancerogena PAH, c_{gäller för PAH-L som omfattar vissa av de PAH som tidigare}

0 0,01 0,02 0,03 0,04

m g /k g T S Bensen 0 1 2 3 4 5

m g /k g T S Fenolindex

(17)

9

kallades för övriga PAH, dessa riktvärden är lägre än de som tagits fram för PAH-M och ut-gör således den strängaste bedömningen då man jämför mot övriga PAH, d_{gäller för}_PCB

7, e_{detektionsgränsen för de två övriga analyserna var 1 mg/kg TS,}f_{riktvärden för aromater}

C10-C16 respektive C16-C35

Under en period har det varit osäkert huruvida formsanden innehållit alifatiska föroreningar eller ej. Ursprunget till ovissheten var att analyser visade på ett relativt högt innehåll av alifa-ter C10-C40 (520 respektive 1 500 mg/kg; Tabell 5). Dessa prover hade analyserats med gaskromatografi med flamjonisationsdetektor (GC-FID), men senare visade det sig att ana-lysmetoden inte var lämplig då formsand innehåller en viss andel stenkol, vilket ger utslag i analysen. Resultaten följdes därför upp med gaskromatografisk analys i kombination med masspektrografi (GC-MS) och det visade sig att innehållet av oljespecifika föroreningar var lågt. I senare analyser av formsand från Volvo Powertrain har materialet innehållit 7,6 respek-tive 120 mg/kg TS av alifatfraktionerna C12-C16 samt C16-C35, vilket ligger under riktvär-dena för MKM (se Tabell 4).

Tabell 5. Jämförande analyser av mineralolja i formsand och tillsatsmaterial med två olika ana-lysmetoder (Svenska Gjuteriföreningen, 2005).

Provtyp Mineralolja GC-MS mg/kgTS Mineralolja GC-FID mg/kgTS Formsand, linje 3 <25 520 Formsand, linje 4 56 1500 Stenkolspulver 82,2 890 Bentonit <25 -

3.4 Lakegenskaper- skakförsök

Formsandens lakegenskaper har testats med laboratorieförsök i olika omgångar. Under 2011 utfördes två-stegs lakförsök (SS-EN 12457-3) och ytutlakningstest (holländsk metodik NVN 7347) på formsandsproverna som redovisats i Tabell 1. Tidigare utredningar har omfattat lak-ning med skakförsök enligt EN 12457-3 (SWECAST, 2006, ÅF-IPK, 2002) . I SWECAST (2006) testades en formsandsblandning från Linje 3 och 4 i Skövde. Blandningen innehöll 7,2% bentonit och hade en kolhalt på 3,2%. I ÅF-IPK (2002) testades ett blandprov från linje 4 samt ett blandprov med sand från olika delar i gjuteriet.

I skakförsöket finns en oväntad inverkan av kraftiga pH-variationer mellan proverna. T.ex. uppmättes pH 6,6 i +EB+S jämfört med pH 2,0 i eluatet för -EB+S. Även –EB-S gav upphov till ett mycket lågt pH-värde (pH 2,6). Överlag gav skakförsöket lägre pH-värden än förväntat då materialet i sig är mer basiskt än surt. Orsaken till denna variation är inte klarlagd och be-döms egentligen inte som möjlig om man ser till formsandens beståndsdelar. En möjlig för-klaring är om yttre påverkan på laboratoriet lett till en kontaminering som påverkat pH-värdena. Utförande laboratorium har dock granskat sina protokoll och inte sett något som ty-der på att proverna kontaminerats. En annan möjlig förklaring är om formsanden har surgö-rande egenskaper med en mycket snabb kinetik som ger utfall i försöket som utförs under endast 24 h. I ytlakningsförsöket och kolonnförsöket, som utförs under betydligt längre tid, erhölls högre pH-värden inom de intervall som förväntats. Således kan buffringsmekanismer-na i formsanden styras av en trögare kinetik som inte ger utslag i skakförsöket. Med denbuffringsmekanismer-na pH-variation i åtanke blir resultaten från skakförsöket svårtolkade då mobiliteten hos

(18)

tungme-10

tallerna påverkas av pH. På grund av pH-variationen kan testförhållandena inte heller sägas vara representativa för en lakningssituation i fält.

För kompletta analysrapporter hänvisas till Bilaga 4. Trots de låga pH-värdena gav försöket upphov till relativt låga metallhalter i eluaten (Figur 5). För molybden vars mobilitet hämmas av låga värden kan resultatet bero på variationen då +EB+S innehöll det högsta pH-värdet (pH 6,6), följt av +EB-S (pH 4,7) och –EB-proverna (pH 2,0 och 2,7). Det är dock inte uteslutet att stoftet medför en högre utlakning av molybden då denna materialfraktion har en förhöjd totalhalt (se Figur 1). Vid jämförelse mot uppmätta bakgrundshalter i recipienter (stycke 6.3) är de lakade tungmetallhalterna i skaktestet ca 2-10 gånger högre. Vid jämförelse med utlakningskriterierna vid L/S 10 för MRR var de utlakade mängderna i skatestet lägre (jämför Bilaga 2 och 4).

Figur 5. Tungmetallhalter (µg/l) i lakvatten från skakförsök (SS-EN 12457-3 ) vid L/S 10, som utfördes 2011.

Den enda parameter som hade en utlakning som överskred MRR i skakförsöket var sulfat, se Figur 6. För denna parameter syns inga tecken på att utlakningen påverkats av pH-värdena. Om de utlakade mängderna räknas om till halter visar det sig att skakförsöket gav ca 27-30 mg sulfat per liter, vilket är något under uppmätta grundvattenhalter uppströms Stallsikens utfyllnads område (Tabell 16) samt under uppmätta halter i dagvatten (Tabell 20).

0 10 20 30 40 50 60 70

+EB+S +EB-S -EB+S -EB-S

µ g /l Eluathalter i skaktest, L/S 10 Cr Cu Mo Ni Pb Zn

(19)

11

Figur 6. Sulfathalter (mg/kg TS) i lakvatten från skakförsök (SS-EN 12457-3 ) vid L/S 10 som utfördes 2011, samt jämförelse mot kriteriet för MRR (---).

Tabell 6 redovisar lakresultat från skakförsök som utfördes på formsand under 2002 och 2006. Överlag var de utlakade mängderna låga. MRR överskreds dock för klorid (ett tillfälle) samt sulfat (samtliga tillfällen). Under 2011 lakades som mest ca 80 mg klorid/kg TS (Bilaga 4), vilket är väsentligt lägre än mängderna som lakades under 2002 och 2006.

Tabell 6. Utlakning av föroreningar (mg/kg TS) i skak försök SS-EN 12457-3 vid L/S 10, utförda 2002 och 2006 (ÅF-IPK, 2002, Swecast, 2006).

Parameter År 2002, Prov 1 L/S 10 (mg/kg TS) År 2002, Prov 2 L/S 10 (mg/kg TS) År 2006 L/S 10 (mg/kg TS) MRR L/S 10 (mg/kg TS) As 0,0048 0,039 0,076 0,09 Ba 0,013 0,34 <2 - Cd 0,0012 0,01 <0,004 0,02 Cr 0,0048 0,56 <0,05 1 Cu 0,0102 0,3 <0,2 0,8 Hg <0,0002 <0,001 <0,001 0,01 Mo 0,78 1,7 <0,05 - Ni 0,0028 0,13 <0,04 0,4 Pb 0,0018 0,061 <0,05 0,2 Sb - - <0,006 - Se 0,002 0,018 <0,01 - Zn 0,026 0,53 0,044 4 pH 9 10 - Fenol/fenolindex <0,002 <0,01 2 - Formaldehyd 0,04 0,28 - DOC - 51 86 - Fluorid 13 23 18 - Klorid 96 124 140 130 Sulfat 360 390 290 200 0 50 100 150 200 250 300 350

+EB+S +EB-S -EB+S -EB-S

m g /k g T S

(20)

12

3.5 Lakegenskaper-ytutlakningsförsök

Ytutlakningsförsöket (holländsk metodik NVN 7347) som utfördes under 2011 resulterade till stora delar i halter under detektionsgränsen (se Bilaga 5). Resultaten för molybden, fluorid och zink redovisas dock i Figur 7 då dessa ämnen gav ett flertal detekterbara halter i lakförsö-ket.

Figur 7. Molybden (µg/l), fluorid (mg/l) och zinkhalter (µg/l) i eluat från ytutlakningsförsök (6 timmar-64 dagar). 0 10 20 30 40 50 60 70 80 6h 1d 2d 4d 8d 16d 32d 64d µ g /l Molybden +EB+S +EB-S -EB+S -EB-S 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 6h 1d 2d 4d 8d 16d 32d 64d m g /l Fluorid +EB+S +EB-S -EB+S -EB-S 0 2 4 6 8 10 12 6h 1d 2d 4d 8d 16d 32d 64d µ g /l Zink +EB+S +EB-S -EB+S -EB-S

(21)

13

För molybden visar ytutlakningsförsöket att den högsta lakbarheten erhålls i +EB+S och den lägsta i -EB-S. En tillsats av stoftfraktionen bidrar således till en markant högre utlakning som inte reduceras om extra bentonit tillsätts. I prov utan stoftfraktion är utlakningen av molybden betydligt lägre och en extra tillsats av bentonit bidrar snarare till att höja lakbarheten än att minska den. Vidare är effekten av en extra bentonittillsats om stoftfraktionen exkluderas mar-ginell.

Det bör observeras att grafen för molybden felaktigt kan tolkas som att utlakningen ökar med tiden då halten ökar under testets gång. I själva verket ligger utlakningshastigheten nå-gorlunda konstant då varje tidssteg i försöket ökar med faktorn 2, vilket innebär att halten blir ca 2 gånger högre för varje tidssteg. I prover utan stoft (-S) sker istället en utmattning av ut-lakningshastigheten även om halten ligger konstant i de två sista tidsstegen.

För fluorid finns inga tydliga skillnader mellan de olika proverna. Utlakningen tycks dock mattas av i slutet av testet. Utlakningen av zink uppvisar ett helt annat mönster än molybden och det finns inga tydliga tidstrender eller systematiska skillnader mellan de olika formsands-sammansättningarna.

Eftersom den utlakade halten som kan fås i ett ytutlakningsförsök är tids- och ytberoende kan resultaten inte jämföras direkt mot haltkriterier eller recipienthalter.

3.6 Lakegenskaper kolonnförsök

Resultat från kolonnförsök vid L/S 0,1 (SS-CEN/14405) som utförts på prover utan extra ben-tonit ( –EB+S och –EB-S) är sammanställda i Tabell 7. De två proverna med extra benben-tonit ansågs för täta för att testet skulle kunna utföras. Samtliga resultat är redovisade i Bilaga 6. Osäkerheter i resultaten föreligger ändock då –EB-provernas täthet var på gränsen för vad som är lämpligt i ett kolonnförsök. Utlakningen var dock låg för flertalet tungmetaller och uppfyller kriterierna för MRR i alla fall utom ett. I provet som inte innehöll stoft överskreds kriteriet för arsenik, vilket var oväntat. Anledningen till detta är under utredning då denna rapport skrivs. En möjlig förklaring som den fortsatta utredningen utgår från är att arseniken föreligger i en lakbar form i formsanden, trots att totalhalterna genomgående är låga och lig-ger i nivå med naturliga bakgrundshalter (Bilaga 3). Eftersom stoftet innehåller en stor andel järn, vars ytor binder arsenik, bidrar uteslutandet av stoftet till att fastläggningen av arsenik minskas vilket ökar utlakningen. Denna förklaringsmodell ska verifieras med ytterligare ko-lonnförsök samt analys av arseniks förekomstformer i lakvatten och den fasta matrisen. För molybden saknas utlakningskriterier för MRR. Resultatet stöder dock tesen att stoftet bidrar med en förhöjd utlakning av molybden.

(22)

14

Tabell 7. Utlakning av föroreningar (µg/l) i kolonnförsök SS-CEN/14405 vid L/S 0,1, utförda 2011, samt jämförelse mot MRR.

Parameter -EB+S (µg/l) -EB-S (µg/l) MRR (µg/l) As <1 75,8 10 Cd _<0,1 _<0,07 10 Cr _<0,5 _<0,5 200 Cu _1,24 _2,26 200 Hg _<0,02 _<0,02 1 Mo ₄₃₈ ₂₁₆ - Ni _<0,5 _1,84 100 Pb _<0,2 _<0,2 50 Zn _9,98 _<2 1000 Fluorid _{14 900} _{16 400} - Klorid _{235 000} _{233 000} 80 000 Sulfat _{1 520 000} _{1880 000} 70 000

I båda proverna överskrids MRR-kriterierna för klorid och sulfat väsentligt. De lakade halter-na av klorid och sulfat överskrider även uppmätta halter i både grund- och ytvatten (6.1.3 och 6.2.3). Mängdmässigt motsvarar den utlakade halten sulfat vid L/S 0,1 ca 50% av mängden som lakades vid L/S 10 i skakförsöket. Detta visar att den största utlakningen sker inom en kort tidsrymd.

3.7 Lakegenskaper-tillgänglighetstest

Beroende på den fasta matrisens egenskaper kan endast vissa fraktioner av den totala mäng-den förorening i fasta matriser betraktas som tillgängliga för utlakning. Tillgängligheten hos tungmetaller i formsand har undersökts med tillgänglighetstestet NT ENVRI 003 (Tabell 8; SP, 2004). Testet ger en bild av den maximala utlakning som förväntas ske under mycket ag-gressiva förhållanden då provet finmals och lakas vid pH 7 och pH 4.

(23)

15

Tabell 8. Resultat från lakning av två olika formsandsprover i tillgänglighetstestet NT ENVIR 003 samt jämförelse mot motsvarande lakning av naturmaterial (SP, 2004). Utlakade halter i formsand som överskrider naturmaterialets lakegenskaper är markerade med fet stil.

Parameter Prov 1 (mg/kg) Prov 2 (mg/kg) Naturmaterial (mg/kg) As <0,50 <0,50 0,08-3,29 Cd <0,10 0,15 0,01-0,04 Co 7,3 15 0,02-0,5 Cr <0,8 <0,8 0,1-0,33 Cu 0,05 9,4 0,16-0,76 Ni 1,30 7,2 0,4-2 Pb <1,0 <1,0 0,03-1,82 V <0,05 <0,05 - Zn 6,5 6,4 2,8-8 Sn <0,4 <0,4 -

Resultaten från detta test kan framstå som svårbedömda då relevanta gränsvärden att jämföra mot saknas. Vid jämförelse mot naturmaterial fann man dock att vissa tungmetaller är mer tillgängliga i formsand än i naturmaterial. Detta gäller framförallt kobolt i båda proven. Även kadmium, koppar och nickel hade en något högre tillgänglighet i prov 2 jämfört med natur-materialen. Sammansättningen på formsandsproven verkar ha en viss inverkan på tillgänglig-heten då resultaten för prov 1 och 2 skiljer sig något åt. Prov 1 består enbart av bentonitbun-den formsand och är det prov som mest påminner om formsanbentonitbun-den från gjuteriet i Skövde. Prov 2 innehåller även en fraktion blästersand samt en mindre andel kärnsand (SP, 2004).

3.8 Toxiska egenskaper

Eftersom flera olika föroreningar förekommer i låga halter i formsanden kan man inte utesluta att materialets sammanlagda giftverkan överskrider den giftverkan som kan relateras till en-skilda ämnen. Detta innebär att material kan ha en negativ effekt trots låga totalhalter av olika föroreningar och trots att laktester visar på en låg utlakning av varje enskild parameter. Toxi-citetstester visar på den totala negativa påverkan som ett material eller lakvatten kan ha på levande organismer som bakterier, växter och djur.

Materialet som testats med toxicitetstester bestod av formsand eller stoft från gjuteriprocessen med en bentonithalt på ca 6-8 % (SP, 2004). Även om proverna kom från ett annat gjuteri än Volvo Powertrain i Skövde kan de ändå anses som representativa för Skövdes sand (P. Nay-ström, Swecast, personlig kommunikation). Testerna omfattade 11 olika försök med totalt 9 organismer och utfallet visade på en marginell toxisk effekt (betyg 4 på skalan 1-5 där 5 inne-bär att organismerna inte påverkats negativt). Eftersom testerna inte är utformade för att ge detaljerad information om orsakerna till påverkan lyftes både toxiska ämnen och en hög halt suspenderade partiklar fram som möjliga orsaker till den ringa giftverkan som noterades. Det bör observeras att toxicitetstesterna på lakvatten utfördes vid en relativt låg utspädningsgrad på 1:4. Eftersom högre utspädningsgrader för bildat lakvatten förväntas i naturliga miljöer gjorde bedömningen att de marginella negativa effekterna som uppmättes på laboratorium inte kommer att inträffa i fältapplikationer (SP, 2004).

(24)

16

4 Teknisk karaktärisering

Formsand utan tillsats av bentonit är relativt homogen i sammansättningen och har en medel-diameter på 0,22 m. Kornstorleksfördelningen i den utgående formsanden påverkar flera vä-sentliga tekniska egenskaper, såsom tjälegenskaper, permeabilitet och packbarhet. Av de labo-ratorie- och fältundersökningar som gjorts på formsandens tekniska egenskaper har fokus framförallt legat på materialets hydrauliska konduktivitet och hur denna påverkas av faktorer som bentonithalt, packningsgrad, vattenhalt, etc.

Vid återanvändning som utfyllnadsmaterial har formsandens hydrauliska konduktivitet i fält-applikationer varit väsentlig ur flera olika aspekter. Dels finns formella krav på en täthet

mot-svarande 10-9 m/s om materialet används som tätskikt vid sluttäckning av deponier (SFS,

2001). Denna förordning saknar dock kraft för nyare utfyllnadsområden som inte klassats som

deponier. Samma krav på tätheten (d.v.s. 10-9 m/s) vid utfyllnadsområdena i Skövde har dock

ställts av tillsynsmyndigheten i Västra Götalands län i deras tillstånd till Volvo Powertrain i Skövde.

Formsandens hydrauliska konduktivitet har testats både på laboratorium, under fältförsök av sluttäckning av deponier samt i samband med utfyllnader. Data som återges har tidigare pub-licerats i Gjuteriföreningen (1998), RVF, (2001), Borgström (2003), SWECO (2008a-c). Det kan dock vara svårt att jämföra resultat mellan olika undersökningar då den hydrauliska kon-duktiveten beror på en rad fysiska parametrar (Borgström, 2003).

4.1 Laboratorieförsök

Laboratorieförsök som utförts av SGI har visat att formsand innehållandes ca 6 % bentonit

uppfyller kravet på 10-9 m/s (Tabell 9). Samtliga prov hade en vattenkvot på 10% och en

skrymdensitet på 2,00-2,09 ton/m3.

Tabell 9. Hydraulisk konduktivitet i bentonitbunden formsand från Skövde i laboratorieförsök (RVF, 2001).

Prov Hydraulisk

konduktivitet (m/s)

Bentonithalt

(%) Skrymdensitet (ton/m3₎ Vattenkvot _(%)

1 (opreparerad gjuterisand) 7×10-10 _7,1 _2,08 ₁₀

2 (preparerad gjuterisand) 9×10-10 _6,8 _2,00 ₁₀

3 (preparerad gjuterisand) 9×10-10 _6,8 _2,09 ₁₀

Även Borgström (2003) har bestämt den hydrauliska konduktiviteten hos bentonitbunden gju-terisand från SKF Mekan AB. Hennes resultat visar att genomsläppligheten varierar mellan ca

1x10-9och 1,5x10-10 vid en torrdensitet mellan 1,2 och 1,6 g/cm3. Under förutsättning att

materialet packas bedömdes det kunna uppfylla kraven på högsta tillåtna hydrauliska konduk-tivitet enligt Naturvårdsverkets krav för geologiska barriärer vid deponi.

Vid för låg bentonithalt i formsanden riskerar man att genomsläppligheten ökar (Tabell 10). Vid större tillsatser än 13 % erhålls dock en marginell effekt av bentoniten (Borgström, 2003). En bentonithalt på ca 5-7% bedöms kunna vara rimlig i förhållande till kraven på en högsta

(25)

17

Tabell 10. Förhållanden mellan bentonithalt (%) och hydraulisk konduktivitet (m/s) i formsand (Gjuteriföreningen, 1998).

Bentonithalt i formsand Hydraulisk konduktivi-tet (m/s) 2,4% 1,5×10-8 5% 1,5×10-9 6% 1,1×10-9 7% 5,9×10-10 10,9% 1,0×10-11

Formsandens hydrauliska konduktivitet beror dock inte enbart på bentonithalten utan även på materialets skrymdensitet (packningsgrad). Denna är i sin tur beroende av materialets vatten-kvot (vatten-kvoten mellan vattnets massa och det fasta materialets massa). Den mest optimala vat-tenkvoten är den som ger den högsta skrymdensiteten (eller packningsgraden). Förhållandet mellan olika vattenkvoter och skrymdensiteter bestäms genom proctorpackning på

laborato-rium. Den optimala packningsgraden för gjuterisand är >1,9 t/m3 om man strävar efter en

hyd-raulisk konduktivitet på 10-9 m/s (RVF, 2001). Denna densitet uppnås vid vattenkvoter på

8-10 % vid en bentonithalt på 8-8-10 % (RVF, 2001). Vid optimal vattenkvot (8-10 %) och bento-nithalt (8 %) kan dock kraven på 10-9 m/s uppfyllas vid lägre packningsgrader än 1,9 t/m3 (RVF, 2001, se Tabell 11). Om vattenkvoten ökar försämras packningsegenskaperna betyd-ligt.

Tabell 11. Samband mellan packningsgrad och hydraulisk konduktivitet (RVF, 2001).

Provnr Vattenkvot

(%)

Bentonithalt (%) Packningsgrad

(%) Hydraulisk kon-duktivitet (m/s)

1 10 8 70 9x10-10

2 10 8 80 6x10-10

3 10 8 90 4x10-10

Vid avslutning av deponierna/utfyllnaderna Etapp 1och 2 i Skövde har en packningsgrad på minst 85 % krävts av tillsynsmyndigheterna i det översta formsandslagret.

4.2 Fältförsök med tätskikt inför sluttäckning av deponier

Formsandens hydrauliska konduktivitet har testats genom fältförsök med tätskikt vid sluttäck-ning av Hultdeponin i Jönköping (RVF, 2001). Vid Hultdeponin användes en formsand som innehöll 8,3-10,5% bentonit. Den ursprungliga halten var 3,9-9,7% men denna justerades med en extra bentonittillsats inför fältförsöket. Formsanden preparerades också genom tillsats av vatten med slutliga vattenkvoter på 7-14%, som också påverkades av väderleksförhållanden under lagring, transport och bearbetning av proverna. Fyra olika försöksytor byggdes upp där terrassen avjämnades med olika material, såsom kompostjord, sopblandad jord, fiberslam samt fiberslam+slaggrus. I tätskiktet som utgjordes av formsand uppmättes packningsgrader på 66-96% med isotopsmätare. Eftersom packningsgraderna inte justerades mot

(26)

vattenkvoter-18

na kan denna faktor påverka resultatet något. Vid Hultdeponin användes dessutom olika me-toder för packning av tätskikten på försöksytorna, vilket innebär att vissa tätskikt ej packades under optimala förutsättningar. Det bör observeras att lägre packningsgrader erhålls då un-derlaget är fjädrande, t.ex. då tätskikt kompakteras för sluttäckning av deponier för industri- och hushållsavfall och att ännu högre packningsgrader erhålls då underlaget är stumt och kompaktering görs lager för lager vid t.ex. utfyllnad av mark. Man drog dock slutsatsen att formsand kan användas som tätskikt givet att betingelserna vid packning samt vattenkvot och bentonithalt är de rätta.

4.3 Fältmätningar vid utfyllnadsområden

Den hydrauliska konduktiveten på formsand har bestämts indirekt genom mätningar av pack-ningsgraden vid de avslutade utfyllnadsområdena Etapp 1och 2 i Skövde. Vid Etapp 1 förde-lades 7 provpunkter över ytan där densitetsmätningar med isotopmätare genomfördes på det

översta skiktet (SWECO, 2008c). I sex punkter låg densiteten mellan 1,7 och ca 2,05 t/m3. I

en punkt uppmättes endast 1,45 t/m3_{. Jämfört mot den maximala torrdensiteten 1,84 t/m}3_som

bestämts med proctorpackning, motsvarade densiteten en packningsgrad på ca 90-105 %. I de sju provpunkterna fann man att bentonithalten varierade mellan 0,5 och 12 %, men man gjorde ingen närmare utredning kring orsakerna till denna stora variation. Sannolikt som en konsekvens av den varierande bentonithalten varierade vattenkvoten mellan 10 och 33 %. Baserat på ovanstående mätningar uppskattade man att den hydrauliska konduktiviteten vid

Etapp 1 varierar mellan 10-6 och 10-11 m/s i det översta skiktet och man ansåg att nederbörd

kunde infiltrera i begränsade delar av deponin.

Vid Etapp 2 kontrollerades densiteten i det översta skiktet i fem provpunkter (SWECO

2008b). I samtliga punkter låg densiteten mellan 1,7 och 1,9 t/m3, vilket motsvarade en

pack-ningsgrad på 90-105 %. I likhet med Etapp 1 varierade bentonithalten betydligt (0,5-19 %) medan vattenkvoterna på 10-17 % uppvisade en något mindre variation. Baserat på ovanstå-ende mätningar uppskattade man att den hydrauliska konduktiviteten även vid Etapp 2 varie-rar mellan 10-6 och 10-11 m/s i det översta skiktet.

5 Fallstudier med fältmätningar-Volvo Powertrain i Skövde

Utfyllnad med formsand har utförts vid Risängen (Etapp 1 och 2), Stallsiken, Kultomten och Timboholm. Samtliga områden är belägna inom Skövde tätort (Bilaga 7). Arbetena har inletts med att avverka vegetation samt avbaning av ytliga jordlager. Därefter har utfyllnaden skett genom att växelvis varva formsand (0,8 m) med slaggranulat (0,2 m). Kompaktering utförs för varje lager med en vibrerande envalsvält med statisk linjelast på minst 4,5 kN/m (10 ton) enligt riktlinjer från Statens geotekniska institut, Gjuteriföreningen och Länsstyrelsen (Volvo Powertrain, 2004). Då all kompaktering görs mot ett stumt underlag ökar packningsgraden jämfört med t.ex. kompaktering av tätskikt vid sluttäckningen av deponier. Kompakteringen medför att formsanden får en låg permeabilitet och fyllnaden blir stabil. I Stallsiken har fyll-naden grundats med ett lager slaggranulat eller naturmaterial för att erhålla ett kapillärbry-tande lager som minskar risken för tjälproblematik.

5.1 Stallsiken

Stallsiken ligger mellan västra stambanan och Östra leden. Efter utfyllnad har området byggts ut till ett industri- och affärsområde med stormarknader, vägar och parkeringar. Fastigheten har beteckningen Skövde 5:111 och omfattar ett område på ca 6,3 ha. Utfyllnaden av området

(27)

19

påbörjades i okt 2005 och avslutades november 2007 (SWECO, 2008a). Minst 90 % av ut-fyllnadsområdet består av hårdgjorda ytor (SWECO, 2008a).

Området har tidigare utgjorts av sly och lövskogsbevuxen terräng med en bäckravin i den norra delen med en öst-västlig sträckning. Den västra delen av ravinen, som inte berörts av utfyllnaden, har bedömts ha ett högt naturvärde (klass 3) medan den östra delen, som idag är utfylld, har bedömts ha ett måttligt naturvärde (klass 4). Genom ravinen norr om utfyllnads-området passerar Lundenbäcken som kulverterats nästan hela sträckan fram till Östra leden. Bäcken är även kulverterad uppströms fyllnaden, under västra stambanan. Uppströms Stallsi-ken tar LundenbäcStallsi-ken emot dagvatten från Lunden och ca 1,5 km österut mynnar den i ån

Ösan. Vattenföringen i bäcken är ca 115 m3/dygn enligt uppgifter från Tekniska kontoret i

Skövde. Årsmedelvattenföringen i Ösan har uppskattats till 371 520 m3/dygn vid Asketorp,

söder om Skövde.

Den underliggande geologin karaktäriseras av silt och siltig lera. Före utfyllnaden bestod de ytliga lagren i huvudsak av 1-2 m silt. Under detta lager återfinns ett sandskikt om ca 1 m, och därunder återkommer skikt med silat, siltig lera eller lera med någon meters mäktighet. Inom delar av området förekommer ytliga torvlager med ca 1 meters mäktighet. Inslag av sten och block förekommer. Enligt bedömningar från SGI (2005) antas den största mängden perkole-rande ytvatten omvandlas till jordgrundvatten som mynnar i Ösan.

5.1.1 Etapp 1 och 2

Etapp 1 ligger ca 2 km öster om Skövde centrum och strax söder om Skövde värmeverk. Fas-tigheterna betecknas Skövde 5:241 och Skövde 5:258. Ytan omfattar ca 5,7 ha (SWECO, 2008b) och utfyllnaden påbörjades 1996 och avslutades 2002. Före utfyllnaden bestod områ-det av en sänka. I botten av utfyllnaden ligger en dräneringsledning som mynnar i en inspekt-ionsbrunn öster om fyllnaden. Avrinning från brunnen sker via en utloppsledning till Svesån,

där medelvattenföringen uppskattats till 13 824 m3/dygn (ÅF, 2002). Dagvatten avleds via

avskärande diken mot Svesån (ÅF, 2002). Ytan används efter avslutningsfasen som mellanla-ger för jordmassor o liknande av Tekniska kontoret, Skövde.

Området som kallas Etapp 2 är belägen ca 300 norr om Etapp 1. Fastigheten betecknas Skövde 5:241 och ytan uppgår till ca 4,1 ha. Utfyllnaden påbörjades under 2002 och avsluta-des 2006 (SWECO, 2008c). Före utfyllnaden utgjoravsluta-des området av en sänka med lutning åt öster mot Svesån. Marken bestod av naturmark med örtartad vegetation. I öster övergår ut-fyllnaden till en naturlig ravin. Idag har en ny väg som förbinder Värmeverket med Varolavä-gen anlagts Varolavä-genom utfyllnadsområdet. Genom sänkan har det tidigare runnit en bäck med ut-lopp i Svesån. Bäcken är efter utfyllnaden kulverterad och består nu av en tät dagvattenled-ning (SWECO, 2008c). Längs dagvattenleddagvattenled-ningen löper även dräneringsleddagvattenled-ningar som myn-nar i en provtagningsbrunn öster om deponin.

5.1.2 Kultomten

Kultomten är belägen på östra sidan av Östra leden och ligger i nära anslutning till Lunden-bäcken som rinner genom Stallsiken. Området har tidigare bestått av naturmark. I närområdet finns även ett djurstall. Lundenbäcken rinner söder om utfyllnadsområdet men har ingen di-rektkontakt med fyllnaden. Uppsamlat yt- och dagvatten från utfyllnadsområdet passerar först ett vattenlås och leds via ett dagvattendike i sydlig riktning till Lundenbäcken.

5.1.3 Timboholm

Timboholms utfyllnadsområde är beläget söder om Varolavägen i den östra utkanten av Skövde tätort. Fastigheten betecknas Skövde 5:241. Fastigheten angränsar till industriområdet

(28)

20

Timboholm och gränsar mot Svesån i öster och söder. Avståndet till ån är 40-100 m från fyll-ningens släntfot. Området bestod tidigare av kuperad åkermark men ska efter utfyllnaden upp-låtas till industri- och lagerverksamhet (Skövde kommun, 2007). En sänka löpte tidigare i öst-västlig riktning genom området. Underlagrande jordmåner är lera och silt med en mäktighet på ca 5-18 m. Utfyllnad har utförts mellan 2008 och 2009. Ett dagvattendike har anlagts i släntkrönet där en dämningströskel vid utloppet bidrar till att diket fungerar som ett utjäm-ningsmagasin och sedimentationsbassäng (Skövde kommun, 2007).

5.2 Utfyllnadernas omfattning

Mäktigheten hos den varviga fyllnaden i Stallsiken uppgår som mest till 8 meter. I delar av området består fyllnaden av ett lager formsand/slaggranulat, medan andra delar består av upp till 7 lager. Totalt har 151 800 ton formsand och slaggranulat använts för utfyllnaden (SWECO, 2008a).

Vid Etapp 1 och 2 har 217 000 respektive 125 000 m3 massor använts för utfyllnaden

(SWECO, 2008b och c). Mäktigheten uppgår som mest till ca 6-7- m i etapp 1 och 6 m i Etapp 2. Områdena är efter avslutad utfyllnad täckta med 0,5 m jord och schaktmassor. Upp-skattningsvis bildas ca 500 m3/ lakvatten per år vid Etapp 1, vilket motsvarar ett flöde på 0,015 l/s (J & W, 1995). I förhållande till det högre flödet i Svesån späds tillströmmande lakvatten 10 000 gånger enligt ÅF-IPK (2002).

I Timboholm uppgår mäktigheten på utfyllnaden som mest till 7 meter med upp till sex lager av fyllnadsmaterial. Mängden massor (d.v.s. formsand + slaggranulat) uppgår till ca 45 000 ton.

5.3 Kontrollprogram vid utfyllnadsområden

Kontrollprogrammet vid Stallsiken omfattar provtagning av grundvatten i två punkter (V25, V26) och dag- och ytvatten i fem punkter (V27-V31). Provtagning av vattenmossa ingår i två av punkterna (se Tabell 12). V27 (Lundenbäcken) och V25 (grundvattenrör) är belägna upp-ströms om utfyllnaden och utgör referenspunkter. V26 är ett grundvattenrör nedupp-ströms fyll-ningen, strax innan kulverten under Östra leden. V28 är belägen vid den kuverterade Lunden-bäckens mynning på andra sidan Östra leden. V31 är belägen i en sedimentationsdamm som är utformat för att avskilja partiklar och slam som härrör från slaggruset i fyllningen. Bero-ende på väderleksförhållanden varierar vattennivåerna i dammen. Vid torr och varm väderlek indunstar vattnet. Vid höga vattennivåer avleds vattnet via ett vattenlås till Lundenbäcken där V28 utgör provtagningspunkt. Provtagningsfrekvensen är 2 gånger/år för grundvatten och 4 gånger/år för ytvatten och vattenmossa. Parametrar som analyseras i vattenprover är metaller, klorid, fluorid, sulfat, fenol, opolära alifatiska kolväten, TOC, DOC samt pH. I vattenmossa analyseras endast metaller. Referensprovtagning i V25, V26, V27 och V28 utfördes under 2005 innan utfyllnadens påbörjades.

(29)

21

Tabell 12. Sammanställning av provpunkter som ingår i kontrollprogram för utfyllnadsområ-dena Stallsiken, Etapp 1 och 2, Kultomten samt Timboholm.

Område Provpunkt Provtyp Kommentar

Stallsiken V25

V26 Grundvatten V25, referens uppströms fyllning V26, påverkanskontroll nedströms fyllning

Stallsiken

V27 V28 V31

Dagvatten

V27, referens i dagvattendike uppströms om fyllning

V28, påverkanskontroll i dagvattendike ned-ströms fyllning V31, påverkanskontroll i sedimentationsdamm nedströms fyllning Stallsiken/Ösan V29 V30 Ytvatten Vattenmossa

V29, referens uppströms Lundenbäckens utlopp i Ösan

V31, påverkanskontroll nedströms Lundenbäck-ens utlopp Etapp 1/Svesån V19 V20 (V22) Ytvatten Lakvatten

V19, referens i Svesån uppströms Etapp 1 V20, påverkanskontroll i Svesån nedströms Etapp 2

V21, lakvattensamlingar som kan uppstå öster om fyllning.

Etapp 1 V21 Grundvatten Brunn för provtagning av grundvatten öster om fyllning Etapp 2/Svesån V19 V20 (V24) Ytvatten Lakvatten V19, se ovan V20, se ovan

V24, lakvattensamlingar som kan uppstå öster om fyllning.

Etapp 2 V23 Grundvatten Brunn för provtagning av grundvatten öster om fyllning

Kultomten V34 Grundvatten Rör för provtagning av grundvatten öster om fyllning

Kultomten V35:1-2 Utlopp av dräneringsledning (V35:1) och sedi-mentationsdamm innanför fyllnad (V35:2) Timboholm V32 Grundvatten _{Rör installerad öster om fyllnad}

Timboholm V33:1-4 Ytvatten _{Sedimentationsmagasin}

Kontrollprogrammet för Etapp 1 och 2 omfattar provtagning av recipientvatten i två punkter i Svesån (V19, V20) samt grundvatten i en punkt för respektive utfyllnadsområde (V21 samt V23, se Tabell 12). Ytterligare provtagning i ytvattensamlingar öster om fyllnaderna (V22 samt V24) kan tillkomma (SWECO, 2008b, c). Provtagningsfrekvensen för yt- och lakvatten är 2 gånger/år. Parametrar som analyseras är TOC, fenolindex, färg, pH och konduktivitet. Vid Kultomten har grund- och dagvatten provtagits 2 respektive 4 gånger per år under utfyll-nadsskedet (Skövde kommun, 2010). Analyser görs på filtrerat (grundvatten) respektive ofil-trerade (dagvatten) prover. Dagvattenproverna tas i en sedimentationsdamm vars funktion och utformning motsvarar sedimentationsdammen vid Stallsiken. Efter avslutad utfyllnad reduce-ras provtagningen till 2 gånger per år för grundvatten. Parametrar som ingår i kontrollen är tungmetaller, klorid, fluorid, sulfat, fenolindex, TOC, DOC, hårdhet, turbiditet och pH.

(30)

22

Kontrollmätning av dagvatten vid Timboholms sedimentationsdamm för dagvatten (V33) under utfyllnadsperioden har skett 4 gånger/år och för grundvatten 2 gånger/år (V32) (Skövde kommun, 2007). Vid höga vattennivåer i sedimentationsdammen avleds vattnet till Svesån via ett vattenlås. I likhet med de övriga dammarna erhålls indunstning av innehållet vid låg ne-derbörd och varmt och torrt väder. Grundvattnet provtas i ett rör placerat vid utfyllnadens östra slänt. Parametrar som analyseras är pH, turbiditet, hårdhet, DOC, TOC, klorid, fluorid, sulfat, fenolindex och metaller (inkl. molybden). Grundvatten analyseras på filtrerat prov och ytvatten på ofiltrerade prov.

6 Resultat från fältmätningar vid utfyllnadsområden

6.1 Grundvatten

6.1.1 Tungmetaller

Resultat från kontrollmätningar i grundvatten vid Stallsiken, Kultomten och Timboholm re-dovisas i Figur 8, 9 och 10. Vid Etapp 1 och 2 har analys av tungmetaller inte gjorts.

Vid Stallsiken har kontinuerlig provtagning utförts i ett referensrör uppströms (V25) och ett rör nedströms utfyllnaden (V26). Medelhalterna av tungmetaller under perioden 2005-2009 visar på något förhöjda halter i V26 jämfört med V25 (Figur 8, observera att endast detektera-de halter har tagits med i redovisningen vilket innebär att detektera-de faktiska medetektera-delhalterna är något lägre än vad som visas i Figur 8).

Om hänsyn tas till halternas variation i form av mätseriernas standardavvikelser under mätpe-rioden är förhöjningen i V26 inte signifikant. Mätserien i referensröret V25 omfattar totalt 10 prover där arsenik detekterats i 20 % av proven. Övriga tungmetaller har en detektionsgrad mellan 50 och 100 %. Mätserien i V26 består av 9 prov där samtliga redovisade tungmetaller har en detektionsgrad mellan 50 och 100 %. Den metall som förväntas laka mest från forms-anden är molybden enligt tidigare utförda laktester (ÅF-IPK, 2002). Medelhalten för denna metall är inte markant högre i V26 jämfört med V25, vilket tyder på att formsanden inte har påverkat grundvattnet i nämnvärd utsträckning. Det faktum att metaller som krom (Cr), kop-par (Cu), nickel (Ni), vanadin (V) och zink (Zn) är något förhöjda i V26 förklaras sannolikt av rörets placering i sedimentationsdammen som samlar upp avrinnande dag- och yvatten från området. Eftersom flertalet tungmetaller förekommer i förhöjda halter i dagvattnet (Figur 11) och metallsammansättningen i V26 påminner om den i dagvatten, indikerar detta att grundvat-tenröret påverkas av dagvattnet snarare än av formsanden.

(31)

23

Figur 8. Medelhalt för tungmetaller (µg/l) i grundvatten från Stallsiken, 2005-2009. Felstaplarna visar mätseriernas standardavvikelser.

Vid Kultomten och Timboholm saknas kontinuerliga mätningar i en referenspunkt. Istället finns en referensmätning per område från tiden innan utfyllnaderna genomfördes. Mätserierna efter utfyllnaderna är korta och inkluderar endast 2 respektive 3 provtagningar för Kultomten och Timboholm. Det begränsade dataunderlaget medför att standardavvikelser för halterna inte redovisats. Vid Kultomten har medelhalterna under utfyllnad varit lägre än referenshal-terna vilket tyder på att formsanden inte har påverkat grundvattnet. Vid Timboholm har något förhöjda halter av bl.a. krom, koppar och nickel detekterats om man jämför med referenspro-vet. Med tanke på det begränsade dataunderlaget (där vissa prover dessutom innehållit icke-detekterbara halter tungmetaller) samt att grundvattenanalyser från Stallsiken visat på en be-tydande haltvariation över tiden är slutsatserna från Kultomten och Timboholm omgärdade med en högre grad av osäkerhet. Data tycks dock stödja slutsatserna från Stallsiken, d.v.s. inga tecken tyder på förhöjda molybdenhalter och påverkan från formsanden förmodas vara liten.

(32)

24

Figur 9. Tungmetallhalter (µg/l) i grundvatten från Kultomten, 2008-2009. Standardavvikelser för halter efter utfyllnad har ej beräknats då underlaget består av två mätvärden.

Figur 10. Tungmetallhalter (µg/l) i grundvatten från Timboholm, 2007-2009. Standardavvikel-ser för halter efter utfyllnad har ej beräknats då underlaget består av två mätvärden.

6.1.2 Fenol

Fenolindex har analyserats i samtliga provtagningar av Stallsikens grundvatten. Av totalt 19 prover från V25 och V26 har detekterbara halter fenolindex påträffats i 3 prov, vilket ger en detekterbarhet på endast 15 % (Tabell 13). I referensprovet V25 var halterna 9,3 och 10 µg/l medan 7,0 µg/l detekterades i V26. Av totalt tre 3 grundvattenprov från V34 vid Kultomten har 7 µg/l detekterats i ett prov, vilket utgjorde referensprovet innan utfyllnaderna påbörjades. Detektionsgränsen för analyserna vid Stallsiken och Kultomten har varierat mellan 5 och 10 µg/l vid de olika provtagningstillfällena. Den låga detektionsgraden indikerar en låg före-komst av fenolämnen i grundvattnet. De detekterade halterna i V25, V26 och V34 motsvarar den naturliga nivån på 12±9 µg/l i recipienten Ösan (se 6.3.2).