Characterization and modeling of stormwater runoff at a recycling center : - a comparative study

Sammanfattning I linje med Europeiska unionens förordande av avfallshierarkin, där återvinning skall främjas före deponering, har återvinningscentraler blivit allt mer vanligt förekommande i Sverige. Återvinningscentraler kan samla in grovt avfall, farligt avfall och vätskor, samt i varierande omfattning mellanlagra, komprimera, sortera och ibland behandla avfallet. Återvinningscentralerna är ofta trafikerade av såväl personbilar, som av tyngre trafik. Forskning visar att markanvändning är en utav de parametrar som främst påverkar hur dagvattnets sammansättning av partiklar och föroreningar blir. En annan parameter som också påverkar föroreningssammansättningen i dagvattnet är tid. Föroreningskoncentrationerna ökar om det varit nederbördsfritt en lång tid. Klimataspekten har också en påverkan på dagvattnets kvalitet. Syftet med den här studien är att undersöka och karakterisera återvinningscentraler som utsläppskällor av 7 metaller och olja till dagvattnet, då återvinningscentralers påverkan på dagvattnet idag inte är känd. Med hjälp av i) dagvattenmodellen StormTac, ii) en litteraturstudie, iii) insamlade data från Stockholm Vatten och Avfall, har tre olika schablonvärden för de 8 föroreningarna beräknats och jämförts med avseende på dataunderlag, osäkerhet, och statistisk signifikans gentemot observerade värden. Schablonkoncentrationerna klassades också i enlighet med Stockholm Vattens klassningssystem. Karakteriseringen resulterade i markberoende s.k. schablonkoncentrationer för Cu, Zn, Pb, Ni, Cr, Cd, Hg och oljeindex. Schablonkoncentrationerna baserade på insamlade data från Stockholm Vatten och Avfall hade störst underlag och kunde valideras förutom för Ni och oljeindex. De värden som hämtats från litteraturstudien gick endast att validera för två ämnen. StormTacs schablonvärden validerades för 5 av föroreningarna. Koncentrationerna för dessa föroreningar klassas som måttliga, och föroreningarna i dagvattnet är jämförbara med en väg med årlig dygnsmedeltrafik på 15 000 fordon. Kvicksilver hade för många mätningar under detektionsgränsen för att analyseras statistiskt. Konfidensintervall och osäkerhetsanalys visar på att föroreningskoncentrationen följer en positivt skev fördelning. Resultaten antyder dessutom att vissa årstidsvariationer i koncentrationen kan ske i dagvattnet. Dessa variationer är följer det mönster som tidigare forskning visat med högst koncentrationer under vinter och vår. Årstidsvariationerna är statistiskt signifikanta för Ni, Cd och oljeindex. Användandet av stickprov och StormTac-modellen medför dock att resultatet är osäkert. Nyckelord: avfall, avrinning, dagvattenföroreningar, metaller, schablonkoncentration, StormTac, årstidsvariationer Abstract Characterization and modeling of stormwater runoff at a recycling center -a comparative study In accordance with the European Union’s waste management law, which encourages recycling at the expense of landfills, recycling centres have become more frequently occurring in Sweden. Recycling centres can collect bulky waste, hazardous waste, and liquids as well as sort, store and treat the waste. Furthermore, the recycling centres are often subject to traffic by private cars and heavy-duty vehicles. Research shows that land use is one of the prevailing parameters affecting the constituents in stormwater. Another parameter having an impact on the constituents of the runoff is time. The concentration increases with the time since the last rain event. The climate of the area also influences the stormwater quality. The aim of this study was to characterize run off from recycling centres and evaluate their role as a source of pollution for 7 metals and oil, as recycling centre’s impact on stormwater pollution isn’t known today. Using i) the StormTac database, ii) a literature review, and iii) data from the company Stockholm Vatten och Avfall; three different standard concentrations for the 8 pollutants were calculated and compared regarding the extent and quality of the data, the uncertainty, and the standard concentration’s statistical significance compared to observed values. The concentrations were also classified according to the system proposed by Stockholm Vatten. The characterization resulted in so called standard concentrations based on land use for Cu, Zn, Ni, Cr, Cd, Pb, Hg, and oil. The standard concentrations calculated from the Stockholm Vatten och Avfall were based on the largest amount of data and could be validated for all substances except Ni and oil. The concentrations found in the literature review could only be validated for two of the pollutants. Five of StormTacs standard concentrations were validated. The standard concentrations were classified as “medium”, which is comparable to a road with 15000 annual average daily traffic. Mercury didn’t have enough data above the detection limit to be analysed statistically. The confidence intervals and the uncertainty analysis showed that the concentration of the pollutants follow a skewed positive distribution. The results demonstrate that some variation in concentrations can be expected during the different seasons. These variations follow the findings made in other studies and suggests that the concentrations are the highest during winter and spring. The seasonal difference was statistically significant for Ni, Cd and oil. As the result is based on grab samples and the StormTac-model, the results are assumed to be uncertain. Keywords: metals, pollutants, runoff, seasonal variations, StormTac, stormwater, wast