Contaminant amounts and concentrations in sediment of stormwater ponds : impact from surrounding landuse, a study in Gävle

Syftet med denna rapport var att utreda hur föroreningsmängder och föroreningskoncentrationer i dagvattendammars sediment påverkas av markanvändningen i avrinningsområdet. Sedimentprovtagning skedde under april 2019 i tre dagvattendammar i Gävle, med olika markanvändningar: industri, villaområde samt två avrinningsområden innehållande trafik. Markanvändningen ”trafik vid Västerbacken” hade en trafikintensitet på cirka 2000 bilar/dygn och ”trafik vid Hamnleden” en intensitet på 7000 bilar/dygn. Provtagningen utfördes med rysskannborr och sedimentdjup mättes för att kvantifiera sedimentvolymen i dagvattendammarna. Proverna skickades till laboratorie för analys av metaller, fosfor, alifater, aromater samt polycykliska aromatiska kolväten [PAH]. Dagvattendammen med markanvändning industriområde hade sedimentet med högst föroreningskoncentrationer, följt av villaområde – trafik vid Hamnleden – trafik vid Västerbacken. Resultaten för denna studie visar att inga markanta skillnader kan ses vid jämförelse av föroreningskoncentrationer i sedimentet, utifrån omgivande markanvändning. Markanvändningarna visade liknande koncentrationsmönster i de grafiska figurer som jämfördes. Resultatet kan bero på att dagvattendammarna ligger geografiskt nära och därmed kan bli påverkade av samma atmosfäriska nedfall och bakgrundshalter. Det förväntades inte att föroreningskoncentrationerna i villaområdets sediment skulle vara näst högst. En förklaring kan vara den högre halten organiskt material i villaområdets sediment, vissa föroreningar tenderar att binda starkt till organiskt material. Däremot sågs stora skillnader mellan dagvattendammarnas föroreningsmängder i sedimentet (jämförelsetalet ”fastlagd förorening per år”), vilket återspeglades av sedimentvolymen. Störst mängd föroreningar och störst sedimentvolym sågs i dagvattendammen med markanvändning industriområde. I fallande skala följde trafik vid Hamnleden – trafik vid Västerbacken – villaområde. Resultatet kan bero på skillnader i andel partikulära fraktioner i dagvattnet från respektive markanvändning, där industriområdet i så fall har störst andel partikulära fraktioner enligt resultatet i denna studie. Beräkningar utfördes i StormTac för teoretisk föroreningstransport i inkommande dagvatten till dagvattendammarna. Beräkningarna genererade i totalmängder (lösta och partikulära fraktioner). När föroreningstransporten jämfördes med ”fastlagd förorening per år” för villaområde sågs att föroreningstransportens mängder var markant större, vilket delvis kan förklaras med att totalmängder jämfördes med partikulära mängder. En slutsats som dras är att omgivande markanvändning påverkar föroreningsmängderna i sedimentet och sedimentvolymen, snarare än koncentrationerna.This thesis addresses how human activities in the catchment area could influence the contaminant concentrations and amounts of contaminants in the sediments of stormwater ponds. Sediment sampling was done in April 2019. The storm water ponds had different land uses: industrial, residential (detached area) and two land uses of traffic with different intensities; “traffic by Hamnleden” (7000 cars/day) and “traffic by Västerbacken” (2000 cars/day). Samples were taken with a Russian corer and sediment depth was measured to quantify sediment volume. Samples were sent to laboratory for analysis of metals, phosphorus, aliphatics, aromatics and polycyclic aromatic hydrocarbons [PAH]. The stormwater pond with industry as land use had the highest concentration of contaminants in the sediment, followed by residential area – traffic by Hamnleden – traffic by Västerbacken. The results of this study showed that the land use concentrations of contaminants were all similar, and the patterns of concentration in the graphic figures were similar. The results could be explained by the narrow geographic area in which the three storm water ponds are situated. They could be affected by the same atmospheric downfall which could even out the concentrations. It was not expected that the residential area would have one of the highest concentrations in the sediment. This could be explained by the high content of organic matter, as some contaminants create strong chemical bonding with organic matter. Bigger differences were seen for the amounts of contaminants in the sediments and the comparative figure “fixated amount of contaminant per year”. The land use industry had the highest amount of contaminants followed by traffic by Hamnleden – traffic by Västerbacken – residential area. This is probably due to differences in particle quota in the storm water coming from the land uses. Calculations were done for the amount of transported contaminants in stormwater, via the watershed management tool and model StormTac. The calculated transportation of contaminants resulted in total amounts of contaminants, meaning both dissolved and particulate fractions. The calculations from StormTac were compared with the comparative figure “fixated amount of contaminant per year” for the land use residential area, and the amounts were significantly higher for the calculated transportation. This could partly be explained by comparing total amounts with particulate amounts. A conclusion of this report is that land use affects the amounts of contaminants and sediment volume in the studied storm water ponds, rather than the concentrations