Förord
I det nationella miljöarbetet finns flera mål som rör användning och skydd
av mark- och vattenresurser, där man bland annat strävar efter att begränsa
utsläpp från olika industriella processer. I samband med bergsprängning kan
inte utsläpp av kväve helt undvikas, eftersom alla praktiskt användbara
sprängämnen är baserade på kväveföreningar. Utsläppen är dock generellt
mycket små i jämförelse med vad som kommer från jordbruk och
kommunala reningsverk, men lokalt kan nivåer förekomma som man måste
ta hänsyn till vid planering och genomförande av sprängningsarbetet.
Beroende på arbetenas omfattning kan det ibland vara aktuellt att behandla
dessa frågor redan i ett tillståndsskede medan det i andra fall kan ske vid
upprättande av bygghandlingar eller mer detaljerad arbetsplanering.
För att ge stöd för sådana bedömningar har denna rapport tagits fram i
SveBeFos regi med finansiering av Banverket, Vägverket och SKB. Syftet
har varit att ge en övergripande och samlad information om kvävets roll i
sprängningsprocessen och vilka utsläpp som kan förekomma, ställda i
relation till naturliga processer – ”kvävecykeln” – och andra utsläppskällor.
Beskrivningen av sprängningsprocessen har gjorts relativt utförlig för att
förklara kvävets centrala roll för sprängämnets funktion och hur
föroreningar kan begränsas. Rapporten behandlar också aktuella lagrum och
tillståndsfrågor och ger förslag till arbetsgång för behandling av kväve från
sprängning i samband med MKB-arbete och i kontrollprogram med
tillhörande provning.
Arbetet har genomförts av en projektgrupp bestående av Lena Tilly
(projektledare), Johan Ekvall och Gunnar Ch Borg, som svarat för kapitlet
och bilagan om kvävecykeln, medan kapitlet om sprängning skrivits av Finn
Ouchterlony. En referensgrupp har bidragit med värdefulla råd under
arbetet, vilket tacksamt noteras. Gruppen har bestått av Niclas Löwegren,
Banverket, Kjell Windelhed, Vägverket, Tomas Holmström, SKB, Sven
Wallman, NCC Roads, Bengt Niklasson, Skanska Teknik och Pia Wacker,
Geosigma.
Stockholm januari 2006
Tomas Franzén
Sammanfattning
Sprängningsarbetens påverkan i form av kväveutsläpp till vatten är en
komplex fråga. Den ligger i gränssnittet mellan teknik och natur med många
parametrar som påverkar. De viktigaste läckagevägarna för kväve i samband
med sprängningsarbeten är som spill av sprängämne via länshållningsvatten,
och som odetonerat sprängämne i sprängstensmassorna. Kväveutsläppen kan
inte betraktas separerat från andra typer av föroreningar som genereras i
samband med sprängning, och inte heller från tillståndet i en möjlig recipient
eller miljön i stort. Ämnet kväve är komplext, det uppträder i olika former och
kan genom kemiska, biologiska och mikrobiella processer fastläggas,
omvandlas eller i vissa fall avgå till luft. Kväveutsläpp till vatten sker främst
som nitrat- och ammoniumjoner, samt till viss del som ammoniak. Några
generella och enkla svar på frågan om sprängningsarbetens påverkan på vatten
går därför inte att ge utan ”det beror på”. Genom att i ett tidigt skede göra en
översiktlig analys kan man sortera fram de viktigaste aspekterna för det
aktuella fallet.
I rapporten behandlas sprängteknik för tunneldrivning och bergrum, för
bergtäkter och skärningar, och vad som karaktäriserar olika typer av
sprängningsteknik, kvävets roll i sprängningsprocessen och vilka
utsläppsformer som kan förekomma samt hur de kan påverkas. Kvävet och
dess roll i naturliga processer – ”kvävecykeln” – beskrivs översiktligt i
rapporten och mera ingående i en bilaga. Betydelsen av lokala förhållanden,
naturgeografi och geologi, samt recipienter och reningssystem behandlas,
liksom lagrum och tillståndsfrågor inklusive miljökonsekvensbeskrivning med
avseende på kväveföroreningar. En arbetsgång föreslås med referenser till
rapportens olika kapitel, där även förslag till reningsmetoder och
kontrollprogram ingår. Den är strukturerad enligt följande sammanfattning:
Vad ska göras?
• Definiera den planerade verksamheten och dess omfattning.
• Vilken sprängteknik kommer att användas?
• Kommer åtgärder erfordras för tätning av berg?
• Bedöm storleken på utsläppet med olika utsläppsvägar.
Att försöka få en bild av storleksordningen på utsläppet och vilka möjliga vägar för utsläpp
som finns redan i planeringsfasen är av stor vikt för det fortsatta arbetet. Det är t ex en stor
skillnad mellan en permanent verksamhet eller en lång tunnel och en sprängning av t ex en
kort bergskärning.
Var ska det göras?
• Klimat och geografisk region.
• Möjliga recipienter (naturliga och tekniska).
• Recipienternas status, känslighet och värde.
Som en första ansats bör kontrolleras om det är möjligt att ansluta till ett befintligt tekniskt
system med fungerande reningsteknik. Att generellt alltid ansluta till ett ledningsnät är dock
inte en självklarhet, t ex kan ett reningsverk sakna kapacitet eller kväverening saknas och
dessutom kanske utsläppen sker till en olämplig recipient. Det är viktigt att få klarhet i om
det finns värden (natur, friluftsliv mm) eller intressen (t ex vattenförsörjning och fiske) som
kan vara en begränsning vad gäller utsläpp till recipienten. Speciell försiktighet bör iakttas
för att skydda vattentäkter.
Hur ser det ut nu? Vad blir påverkan framåt?
• Definiera befintlig belastning av kväve (jordbruk, dagvatten, avlopp …)
• Bedöm utsläppet i relation till recipienten och dess övriga belastning
Den relativa storleksordningen mellan den kommande belastningen av kväve och
recipienten är viktig. Utsläppet kan bli betydande för en liten och känslig recipient. Vad kan
konsekvenserna av utsläppet bli? Påverkas andra intressen eller värden negativt? Detta styr
både möjligheten att utnyttja vattenresursen som recipient och behovet av åtgärder.
Vad kan man göra?
• Vilka åtgärder behövs?
• Vilka åtgärder är möjliga att göra?
Vad är mest effektivt? Åtgärder vid källan kontra behandling av utsläppet? För en långvarig
verksamhet finns helt andra möjligheter än för en kortvarig. Utsläppen från en tillfällig
verksamhet har ofta stora variationer i flöden och föroreningar. För en sådan verksamhet
kan det vara möjligt att välja en tidpunkt då recipienten är mindre känslig. För att kunna
möta Miljöbalkens och myndigheternas krav på åtgärder är det viktigt att ha kunskap om
påverkan på recipienten. Då kan kraven sättas realistiskt och man kan undvika åtgärder ”för
säkerhets skull” som kanske blir kostnadskrävande utan att ge någon egentlig miljövinst.
Åtgärder vid källan genom minimering av spill och odetonerat sprängämne har visat sig
vara effektiva. I de flesta fall ställs krav på slam- och oljeavskiljning oavsett utsläppspunkt.
Tekniker för kväverening bygger på relativt komplicerade processer. Däremot är en pHjustering
av vattnet, exempelvis vid cementinjektering, en enkel åtgärd som är motiverad
för att undvika ammoniakbildning. Då kväverening är aktuell och anslutning till
reningsverk inte är möjlig ingår ofta även annan kvalificerad rening. På vissa platser kan
lokala förhållanden möjliggöra en ”naturlig” rening av kväve genom infiltration,
översilningsytor och behandling i våtmarker eller i torv.
Vilka tillstånd behövs?
I ett tidigt skede bör man också klargöra vilka tillstånd som erfordras. För inledande
diskussioner med tillståndsmyndigheten utgör ovanstående analys ett bra underlag. Den ger
möjlighet till dialog och förhoppningsvis slutliga krav på reningsåtgärder och
utsläppsnivåer som blir rimliga.
Vilken uppföljning behövs?
Ett kontrollprogram kommer i nästan samtliga fall att krävas. Beroende på
rening/processteknik och utsläppspunkter kan detta program, utöver pH och aktuella
kvävefraktioner, även innefatta biologiska parametrar. Därutöver ingår sannolikt även andra
parametrar som t ex olja, suspenderat material och tungmetaller. För att kunna göra ett
hanterbart, relevant och ”verklighetsförankrat” kontrollprogram erfordras grundlig kunskap
om verksamheten och recipienterna.
Summary
Evaluation of nitrogen emissions from rock blasting and potential
contamination of water is a complex issue. It involves technology as well as
chemistry, biological science and environmental aspects. The major sources
for nitrogen contamination from rock blasting to drainage water at a
construction site is spillage of explosives during handling and charging of
blast holes and non detonated explosives in the blasted rock. These
contaminants cannot be handled completely separated from other substances
generated in the blasting process or from other substances in a recipient or the
environment in general. Nitrogen is a complex substance which exists in many
different species. It is an agent in chemical, biological and microbiological
processes and transformations, and can also be emitted to the air. Simple
answers to the question of potential environmental impacts from nitrogen
cannot be given. Therefore an early analysis is recommended, which must be
based on the specific conditions for a certain project and site.
The report has been compiled to give an overview and some more detailed
knowledge about the most relevant aspects of potential environmental effects
of nitrogen from rock blasting in civil engineering applications, like rock
tunnels and caverns, slopes and quarries. It contains an overview of current
regulations and a quite comprehensive chapter on the rock blasting process,
including the basis of the technology as well as its practical performance with
focus on nitrogen, which is the vital component of all explosives used in
engineering applications. One chapter is a brief description of the natural
nitrogen cycle, which is also presented in detail in an enclosure, including the
fundamental chemistry of the cycle. With the aim to put nitrogen from rock
blasting into perspective, the report includes comparisons with other sources
of nitrogen in the environment. Established procedures for environmental
impact assessments are shortly presented and potential treatment measures for
nitrogen contaminated water. Finally a procedure or check list is proposed for
a proper handling of potential environmental effects of waterborne nitrogen in
planning, design and performance of rock blasting projects.
Vattenburna kväveutsläpp från sprängning och sprängstensmassor
Författare:
Lena Tilly, Johan Ekvall, Gunnar Ch Borg, Finn Ouchterlony
Rapportkategori:
SveBeFo-rapport
Rapportnummer:
72
Utgivningsår:
2006