Riskkvantifiering vid föroreningsspridning genom avrinningsområden

För att skydda vattenresurserna inom ett avrinningsområde från förorening krävs uppskattningar både av den vattenburna föroreningsspridningen från alla befintliga föroreningskällor i området och av risken för framtida föroreningsutsläpp från nytillkomna källor (till följd av t.ex. föroreningsolyckor). I den här rapporten presenterar vi en metodik för beräkning av vattenburen föroreningsspridning från befintliga och tänkbara framtida föroreningskällor samt för uppskattning av tillhörande föroreningsrisk i termer av sannolikheten att givna gränsvärden för föroreningsnivåer överskrids i känsliga vattenmiljöer inom och nedströms ett avrinningsområde. Vi undersöker och illustrerar också metodikens användbarhet med beräkningsexempel från Forsmarks och Norrströms avrinningsområden. Den föreslagna metodiken utgörs av två beräkningssteg: I Steg 1 beräknas och karteras transporttider och transporttidsfördelningar för strömmande vatten, och vattenburna icke-reaktiva ämnen som helt följer vattnets rörelse, från olika föroreningskällor till känsliga grundvatten- och ytvattenmiljöer inom och nedströms avrinningsområdet. Resultat från detta första, ämnesoberoende steg kan användas för att identifiera de särskilt föroreningspåverkande delarna av ett avrinningsområde, varifrån utsläppta föroreningar snabbast kan spridas till en nedströms grundvatten- eller ytvattenrecipient med minst tidsutrymme för nedbrytning och andra självrenande processer längs spridningsvägarna. I Steg 2 beräknas och karteras den ämnesspecifika transporten av reaktiva föroreningar med vattnet, samt medföljande föroreningsrisker. Detta görs genom att de ämnesoberoende vattentransporttiderna och deras fördelning längs olika spridningsvägar, som beräknades i Steg 1, kopplas ihop med lämpliga modellbeskrivningar av nedbrytning och andra självreningsprocesser (som avklingning av radioaktiva ämnen och avskiljning av närsalter och metaller ur det strömmande vattnet) för olika specifika ämnen, eller grupper av ämnen med liknande processegenskaper. Våra resultat visar att det i detta beräkningssteg är viktigt att räkna med hela fördelningen av olika möjliga transporttider som kan förekomma från källa till recipient vid beräkning av vattenburen föroreningstransport. Om man bara räknar med en genomsnittlig transporttid kommer man att systematiskt underskatta den totala föroreningsmassa som når recipienten. Beräkningsosäkerheter, vad gäller karakteriseringen av föroreningskällor, vattenflöden och ämnesspridningen med vattnet, hanteras också i den föreslagna metodiken, genom sannolikhetsbaserade känslighetsanalyser. Dessa omfattar både statistisk representation av den slumpmässiga parametervariation som naturliga system ofta uppvisar samt olika antagna scenarier för nuvarande eller framtida förhållanden vars osäkerhet inte kan uppskattas i statistiska termer. På så vis kan man relativt enkelt bedöma hur stora osäkerheterna är och identifiera de intervall av spridningsförhållanden och ämnesspecifika självreningsegenskaper där osäkerheterna har stor praktisk betydelse för vattenförvaltning i ett avrinningsområde, samt de resterande, ofta bredare intervall där de inte har det. I det sistnämnda fallet får man, trots osäkerheterna, genom känslighetsanalysen en relativt säker och robust grund för beslut om exempelvis olycksberedskap och åtgärder för att begränsa föroreningsspridning från befintliga föroreningskällor. Genom att klart identifiera de fall där osäkerheterna spelar stor praktisk roll får man också ett rationellt underlag för att i dessa fall välja mellan att antingen göra fler undersökningar för att minska osäkerheterna, eller bedöma föroreningsriskerna konservativt och agera efter det sämsta av alla möjliga scenarier i vattenförvaltning, åtgärdsprogram och olycksberedskap