SPECIALARTIKLER
|
|
Arsen i grundvand - et eksempel fra Vietnam |
Hjemtag (download) pdf-filen aktuel-naturvidenskab-4-2008.pdf (~430 kb)
PDF-filer skal læses med en pdf-reader. Du kan f.eks. bruge Acrobat Reader Xpdf eller GSview
Aktuel Naturvidenskab | 4 | 2008
28
Af Dieke Postma og
Flemming Larsen
Flemming Larsen
Undersøgelser gennemført
de sidste 10-20 år har vist, at
der i en række lande forekom-
mer grundvand med et geolo-
gisk betinget højt indhold af
grundstoffet arsen. Dette gæl-
der eksempelvis i Argentina,
der i en række lande forekom-
mer grundvand med et geolo-
gisk betinget højt indhold af
grundstoffet arsen. Dette gæl-
der eksempelvis i Argentina,
Bangladesh, Cambodja, Indien,
Kina, Taiwan, Ungarn, USA og
Kina, Taiwan, Ungarn, USA og
Vietnam. Men også i Danmark
indeholder grundvandet visse
steder for meget arsen. Arsen er
meget giftigt og et forhøjet ind-
tag over længere tid kan føre til
hudsygdomme, med hærdning
og opsprækning af især fødder
og håndfl ader (såkaldt "black-
foot disease") samt kræft i hud,
blære og nyrer. Verdenssund-
hedsorganisationen (WHO) har
derfor anbefalet, at grænsevær-
dien for arsen i drikkevand sæt-
tes så lavt som 10 mikrogram
per liter, en anbefaling der er
fulgt af EU og de fl este lande i
den vestlige verden.
steder for meget arsen. Arsen er
meget giftigt og et forhøjet ind-
tag over længere tid kan føre til
hudsygdomme, med hærdning
og opsprækning af især fødder
og håndfl ader (såkaldt "black-
foot disease") samt kræft i hud,
blære og nyrer. Verdenssund-
hedsorganisationen (WHO) har
derfor anbefalet, at grænsevær-
dien for arsen i drikkevand sæt-
tes så lavt som 10 mikrogram
per liter, en anbefaling der er
fulgt af EU og de fl este lande i
den vestlige verden.
Ved brug af den rette vandbe-
handlingsteknologi kan arsen i
grundvand relativt nemt redu-
ceres til koncentrationer under
grundvand relativt nemt redu-
ceres til koncentrationer under
WHO's anbefalede koncentra-
tion i drikkevand. Men i mange
udviklingslande kan det på grund
af fattigdom og manglende tek-
udviklingslande kan det på grund
af fattigdom og manglende tek-
nologi være vanskeligt at gennem-
føre en sådan vandbehandling.
Det skønnes, at der i disse år er
omkring 100 millioner menne-
sker, der drikker vand med ind-
hold af arsen, der er forhøjet i
forhold til WHO's anbefalinger.
føre en sådan vandbehandling.
Det skønnes, at der i disse år er
omkring 100 millioner menne-
sker, der drikker vand med ind-
hold af arsen, der er forhøjet i
forhold til WHO's anbefalinger.
Vandforsyning med
sideeffekter
I lande som Bangladesh og
Vietnam er arsenproblemet
først opstået efter omlægning
af vandforsyninger fra overfl a-
devand til anvendelse af grund-
af vandforsyninger fra overfl a-
devand til anvendelse af grund-
vand. Tidligere medførte brug
af vand fra fl oder sygdomme
som dysenteri og kolera, og
af vand fra fl oder sygdomme
som dysenteri og kolera, og
for at afhjælpe dette blev der
bl.a. i Bangladesh fra begyndel-
sen af 1970'erne etableret fl ere
hundredtusinde grundvandsbo-
bl.a. i Bangladesh fra begyndel-
sen af 1970'erne etableret fl ere
hundredtusinde grundvandsbo-
Arsen i
grundvand
- et eksempel fra Vietnam
I et dansk forskningsprojekt i Vietnam forsøger forskerne at afsløre detaljerne i de processer,
der frigiver det giftige stof arsen til grundvandet. For meget arsen i grundvandet kan gøre
vandet ubrugeligt som drikkevand.
Undersøgelseslokaliteten for arsen i grundvand ved den Røde Flod, 30 km nordvest for Hanoi. Jernrørene
angiver placeringen af linjen af undersøgelsesboringer. Disse er placeret ved en sidegren til den Røde Flod.
(Foto: Flemming Larsen)
angiver placeringen af linjen af undersøgelsesboringer. Disse er placeret ved en sidegren til den Røde Flod.
(Foto: Flemming Larsen)
G
E
O
L
O
G
I
O
G
V
A
N
D
K
E
M
I
Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab. Se mere på www.aktuelnat.au.dk
Aktuel Naturvidenskab | 4 | 2008
29
ringer i landdistrikter. I forbin-
delse med etablering af borin-
gerne blev grundvandet analyse-
ret for en række kemiske stoffer,
men desværre ikke for arsen. I
begyndelsen af 1990'erne blev
der i Bangladesh for første gang
rapporteret om symptomer på
arsenforgiftninger hos menne-
sker, og det blev erkendt, at der
var en risikOFor, at man kunne
stå over for et større problem
med arsenforgiftning fra drikke-
vandet. Den sene påvisning af
arsenproblemet efter etable-
ringen af boringerne skyldes
det forhold, at det typisk tager
delse med etablering af borin-
gerne blev grundvandet analyse-
ret for en række kemiske stoffer,
men desværre ikke for arsen. I
begyndelsen af 1990'erne blev
der i Bangladesh for første gang
rapporteret om symptomer på
arsenforgiftninger hos menne-
sker, og det blev erkendt, at der
var en risikOFor, at man kunne
stå over for et større problem
med arsenforgiftning fra drikke-
vandet. Den sene påvisning af
arsenproblemet efter etable-
ringen af boringerne skyldes
det forhold, at det typisk tager
10-15 år at udvikle en arsen-
forgiftning hos mennesker.
Da man blev opmærksom på
problemet, blev der igangsat
kampagner med indsamling og
analyse af grundvand, og dette
arbejde påviste en massiv for-
urening af drikkevandet med
høje koncentrationer af arsen.
kampagner med indsamling og
analyse af grundvand, og dette
arbejde påviste en massiv for-
urening af drikkevandet med
høje koncentrationer af arsen.
Mange steder var der fra 10 til
100 gange højere indhold end
WHO's anbefalede grænseværdi
WHO's anbefalede grænseværdi
i drikkevandet.
I Vietnam påbegyndte man
først i 1990'erne etablerin-
gen af grundvandsboringer til
drikkevandsforsyning, og bl.a.
omkring Hanoi er der, som i
gen af grundvandsboringer til
drikkevandsforsyning, og bl.a.
omkring Hanoi er der, som i
Bangladesh, konstateret høje
indhold af arsen i vandet. Det
indhold af arsen i vandet. Det
skønnes, at omkring 11 mil-
lioner mennesker omkring den
lioner mennesker omkring den
Røde Flod indtager drikkevand
med et arsenindhold, der over-
med et arsenindhold, der over-
skrider en koncentration på 10
mikrogram per liter. I Vietnam
er der de seneste år også rappor-
teret om symptomer på arsen-
forgiftninger.
mikrogram per liter. I Vietnam
er der de seneste år også rappor-
teret om symptomer på arsen-
forgiftninger.
Den mulige kilde til arsen
I det sydøstlige Asien er forhø-
jede koncentrationer af arsen
i grundvand især gjort i de
jede koncentrationer af arsen
i grundvand især gjort i de
store, tætbefolkede fl odsletter
omkring Ganges, Brahmaputra,
omkring Ganges, Brahmaputra,
Mekong og den Røde Flod, der
alle har deres udspring i Hima-
laya. Disse fl oder medfører sedi-
ment, der, efter at det er afl ejret
på fl odsletterne, tilsyneladende
frigiver arsen til gennemstrøm-
mende grundvand. Hvordan
denne frigivelsesproces præcist
foregår, diskuteres stadigt fl it-
tigt i den videnskabelige littera-
tur. Det diskuteres også, hvorfor
laya. Disse fl oder medfører sedi-
ment, der, efter at det er afl ejret
på fl odsletterne, tilsyneladende
frigiver arsen til gennemstrøm-
mende grundvand. Hvordan
denne frigivelsesproces præcist
foregår, diskuteres stadigt fl it-
tigt i den videnskabelige littera-
tur. Det diskuteres også, hvorfor
koncentrationen af arsen vari-
erer meget i grundvandsmaga-
sinerne. Boringer med få hun-
drede meters afstand kan således
have meget forskellige koncen-
trationer af arsen. Kendskab til
og forståelse af den rumlige for-
deling af arsen i grundvandsma-
gasinerne, vil gøre det muligt at
udarbejde strategier for en opti-
mal placering af nye boringer,
der giver vand med de lavest
mulige koncentrationer af arsen.
erer meget i grundvandsmaga-
sinerne. Boringer med få hun-
drede meters afstand kan således
have meget forskellige koncen-
trationer af arsen. Kendskab til
og forståelse af den rumlige for-
deling af arsen i grundvandsma-
gasinerne, vil gøre det muligt at
udarbejde strategier for en opti-
mal placering af nye boringer,
der giver vand med de lavest
mulige koncentrationer af arsen.
Frigivelse af arsen
I et forskningsprojekt har vi
undersøgt, hvordan arsen fri-
gives til grundvandet i områ-
det omkring den Røde Flod i
gives til grundvandet i områ-
det omkring den Røde Flod i
Vietnam. Her fi ndes et grund-
vandsmagasin i sandede fl odaf-
lejringer, der er overlejret af et
lerlag. Sandet afl ejres, når fl o-
dens kanaler fl ytter sig, mens
leret er afl ejret i perioder med
en høj vandstand, når fl oden
oversvømmer sine bredder.
Sedimentet langs med fl oden er
meget ungt, og dateringer har
givet aldre omkring 400 år. Vi
har etableret en undersøgelses-
lokalitet tæt på fl oden, cirka 30
km nordvest for Hanoi. Idéen
var at undersøge frigivelsen
af arsen fra et ungt sediment
under naturlige forhold uden
påvirkning af strømningsfor-
holdene i grundvandsmagasinet
som følge af pumpninger, mark-
vanding, nedsivning af spilde-
vand etc.
lejringer, der er overlejret af et
lerlag. Sandet afl ejres, når fl o-
dens kanaler fl ytter sig, mens
leret er afl ejret i perioder med
en høj vandstand, når fl oden
oversvømmer sine bredder.
Sedimentet langs med fl oden er
meget ungt, og dateringer har
givet aldre omkring 400 år. Vi
har etableret en undersøgelses-
lokalitet tæt på fl oden, cirka 30
km nordvest for Hanoi. Idéen
var at undersøge frigivelsen
af arsen fra et ungt sediment
under naturlige forhold uden
påvirkning af strømningsfor-
holdene i grundvandsmagasinet
som følge af pumpninger, mark-
vanding, nedsivning af spilde-
vand etc.
Med lokal boreteknologi blev
der etableret 100 boringer langs
grundvandets strømningsret-
ning, og boringerne blev udsty-
ret med korte fi ltre i forskellige
dybder under terræn. Ved at
benytte denne metodik har det
været muligt at etablere et todi-
mensionelt billede af grundvan-
dets geokemiske sammensæt-
ning. Datering af grundvandet
har påvist, at vandet bevæger sig
nedad med en hastighed på 0,5
m/år. Analyser af grundvandets
kemiske sammensætning har
derudover vist, at der kun fore-
kommer opløst ilt i vandet få
meter under grundvandsspejlet.
grundvandets strømningsret-
ning, og boringerne blev udsty-
ret med korte fi ltre i forskellige
dybder under terræn. Ved at
benytte denne metodik har det
været muligt at etablere et todi-
mensionelt billede af grundvan-
dets geokemiske sammensæt-
ning. Datering af grundvandet
har påvist, at vandet bevæger sig
nedad med en hastighed på 0,5
m/år. Analyser af grundvandets
kemiske sammensætning har
derudover vist, at der kun fore-
kommer opløst ilt i vandet få
meter under grundvandsspejlet.
Dybere, hvor grundvandet er
ældre, optræder der både opløst,
reduceret jern (Fe
reduceret jern (Fe
2+
) og methan
(CH
4
) i vandet. Tilstedevæ-
relse af især metan er et tydeligt
Grundvandssammensætning i undersøgelsesområdet langs den Røde
Flod. Et lerlag (skraveret) overlejrer et sandet grundvandsmagasin. Kryd-
serne angiver positionen af små, 30 cm lange fi ltre, hvorfra der er udta-
get grundvandsprøver. Vist er fordelingen af ilt (O
2
), reduceret jern (Fe
2+
),
metan (CH
4
) samt arsen (As-total). 1 µmol/L svarer til 75 mikrogram per
liter arsen. WHO anbefalede grænseværdi for drikkevand er maksimalt
10 mikrogram arsen per liter.
Arsen
(As)
Arsen er et naturligt grundstof, der fi ndes i små koncentrationer i de
fl este miljøer. I sedimenter og faste bjergarter forekommer arsen typisk
i koncentrationer omkring 1-4 mg/kg. Arsen er det 52. mest alminde-
lige grundstof på jordoverfl aden. I vandige miljøer forekommer arsen i
koncentrationer fra få µg/l til 3.000 µg/l. Arsen i høje koncentrationer
har såvel akut som kronisk gifteffekt for de fl este biologiske organis-
mer, og det har blandt andet været brugt som et pesticid til skadedyrs-
bekæmpelse i kartoffelmarker, hvilket dog ikke længere er tilladt.
Kote (m)
Kote (m)
Kote (m)
Kote (m)
10
0
-10
10
0
-10
10
0
-10
10
0
-10
CH
4
(mM)
O
2
(mM)
Fe
2+
(mM)
As total (M)
10
20
30
40
50
Afstand (m)
60
70
80
90
100
G
E
O
L
O
G
I
O
G
V
A
N
D
K
E
M
I
Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab. Se mere på www.aktuelnat.au.dk
Aktuel Naturvidenskab | 4 | 2008
30
Målinger fra forseglede fl asker
med mudder og vand fra den
Røde Flod. Efter få dage bliver
systemet iltfrit og arsen (As) og
reduceret jern (Fe(II)) frigives fra
mudderet.
med mudder og vand fra den
Røde Flod. Efter få dage bliver
systemet iltfrit og arsen (As) og
reduceret jern (Fe(II)) frigives fra
mudderet.
Forskningsprojektet om arsen i Vietnam udføres i et samarbejde mellem forskere ved De Nationale Geologiske
Undersøgelser for Danmark og Grønland (GEUS) og Danmarks Tekniske Universitet samt tre vietnamesiske insti-
tutioner. Projektet er støttet af DANIDA's forskningsråd, og er et såkaldt ENRECA projekt (ENhanced REsearch
CApacity building), hvor der etableres samarbejder mellem forskningsinstitutioner i Danmark og modtagerlandene
af bistand med det formål at uddanne og træne studenter og forskningsmedarbejdere.
Projektets overordnede mål er at tilvejebringe en viden om arsens naturlige geokemiske processer i grund-
vandssystemerne i deltaområder i Sydøstasien. En viden der vil forbedre muligheder for at tilrettelægge
oppumpning af grundvand, så vandets naturlige indhold af arsen er så lavt som muligt.
Organisk stofnedbrydning og arsenfrigivelse. Først dannes fedtsyrer, acetat og format, og brint, som kon-
sumeres af konkurrerende jernreducerende og methandannende bakterier. Arsen er bygget ind i jernoxi-
derne i oxidationstrin plus fem. Det frigives, når jernoxiden reduceres, hvorefter arsen reduceres til oxida-
tionstrin plus tre.
sumeres af konkurrerende jernreducerende og methandannende bakterier. Arsen er bygget ind i jernoxi-
derne i oxidationstrin plus fem. Det frigives, når jernoxiden reduceres, hvorefter arsen reduceres til oxida-
tionstrin plus tre.
G
E
O
L
O
G
I
O
G
V
A
N
D
K
E
M
I
Forskningsprojektet
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0
5
10
15
20
25
30
Tid (dage)
0
5
10
15
20
Fe(II)
As
F
e(II) mol/g
A
s nmol/g
tegn på nedbrydning af orga-
nisk materiale i sedimenterne. I
dette tilfælde består det organi-
ske materiale hovedsageligt af
tørverester.
nisk materiale i sedimenterne. I
dette tilfælde består det organi-
ske materiale hovedsageligt af
tørverester.
Processerne ved nedbryd-
ning af organisk materiale kan
opsummeres i to trin. Først
nedbrydes det organiske mate-
riale til fedtsyrer og brint, og
efterfølgende konkurrerer
fl ere processer om disse reak-
tionsprodukter. De vigtigste
følgeprocesser er reduktion af
jernoxider (FeOOH) og dan-
nelse af methan, mens sulfatre-
duktion er uden betydning,
idet fl od- og regnvand stort set
ikke indeholder sulfat. Resul-
taterne fra feltundersøgelsen
viser, at når grundvandet bli-
ver iltfrit, begynder en massiv
frigivelse af arsen, og dybere
under grundvandsspejlet
opnås koncentrationer af arsen
på helt op til 550 mikrogram
per liter.
opsummeres i to trin. Først
nedbrydes det organiske mate-
riale til fedtsyrer og brint, og
efterfølgende konkurrerer
fl ere processer om disse reak-
tionsprodukter. De vigtigste
følgeprocesser er reduktion af
jernoxider (FeOOH) og dan-
nelse af methan, mens sulfatre-
duktion er uden betydning,
idet fl od- og regnvand stort set
ikke indeholder sulfat. Resul-
taterne fra feltundersøgelsen
viser, at når grundvandet bli-
ver iltfrit, begynder en massiv
frigivelse af arsen, og dybere
under grundvandsspejlet
opnås koncentrationer af arsen
på helt op til 550 mikrogram
per liter.
Fordelingen af jern i grund-
vandet svarer til arsen, hvilket
antyder, at arsen fi ndes indbyg-
get i jernoxider, der sidder bun-
det på overfl aderne af sand- og
mudderpartikler. Når miljøet
bliver iltfrit reduceres disse
jernoxider, og arsen frigives til
grundvandet.
antyder, at arsen fi ndes indbyg-
get i jernoxider, der sidder bun-
det på overfl aderne af sand- og
mudderpartikler. Når miljøet
bliver iltfrit reduceres disse
jernoxider, og arsen frigives til
grundvandet.
Laboratorieforsøg
bekræfter hypotesen
Nogle simple laboratorieforsøg
har bekræftet hypotesen om
frigivelse af arsen fra jernoxi-
derne i sedimenterne. I disse
forsøg blev sand og mudder
indsamlet fra den Røde Flods
bund anbragt i fl asker sammen
med prøver af det oxiderede
fl odvand. Flaskerne blev for-
synet med tætte låg, så yderli-
gere ilttilførsel blev forhindret.
frigivelse af arsen fra jernoxi-
derne i sedimenterne. I disse
forsøg blev sand og mudder
indsamlet fra den Røde Flods
bund anbragt i fl asker sammen
med prøver af det oxiderede
fl odvand. Flaskerne blev for-
synet med tætte låg, så yderli-
gere ilttilførsel blev forhindret.
Ved jævnligt at udtage vand-
prøver fra forsøgene, kunne
den kemiske udvikling, her-
under frigivelse af arsen, føl-
ges. Allerede efter et par dage
blev fl askernes indhold af fl od-
den kemiske udvikling, her-
under frigivelse af arsen, føl-
ges. Allerede efter et par dage
blev fl askernes indhold af fl od-
Organisk
materiale
Gær-
bakterier
Sulfat-reducerende
bakterier
Metan-bakterier
Fe-Oxid-reducerende
bakterier
Acetat
Format
H
2
CO
2
SO
4
2
-
H
2
S
CH
4
+ CO
2
CH
4
+ H
2
O
Fe
2+
FeOOH
As(5)
As(5)
As(3)
Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab. Se mere på www.aktuelnat.au.dk
Aktuel Naturvidenskab | 4 | 2008
31
Om forfatterne
Undersøgelseslokaliteten for arsen i
grundvand set fra en anden vinkel.
grundvand set fra en anden vinkel.
Dieke Postma er konsulent
ved GEUS
Tlf.: 38142907
E-mail: dip@geus.dk
ved GEUS
Tlf.: 38142907
E-mail: dip@geus.dk
Flemming Larsen er
seniorforsker ved GEUS
Tlf.: 3814 2777
E-mail: fl ar@geus.dk
seniorforsker ved GEUS
Tlf.: 3814 2777
E-mail: fl ar@geus.dk
vand iltfrit, og efter kort tid
blev der fra sedimentet frigi-
vet både arsen og jern til van-
det. Frigivelsen af jern skyldes
reduktion af jernoxider som
blev der fra sedimentet frigi-
vet både arsen og jern til van-
det. Frigivelsen af jern skyldes
reduktion af jernoxider som
følge af oxidation af organisk
materiale i sedimenterne. I
redox-processen reduceres jern
og kulstof oxideres. Betin-
gelserne i forsøgene svarer til
situationen, hvor fl odens sedi-
menter først afl ejres, og efter-
følgende bliver en del af et
grundvandsmagasin.
materiale i sedimenterne. I
redox-processen reduceres jern
og kulstof oxideres. Betin-
gelserne i forsøgene svarer til
situationen, hvor fl odens sedi-
menter først afl ejres, og efter-
følgende bliver en del af et
grundvandsmagasin.
Resultater viser, at der fore-
går en kraftig frigivelse af arsen
fra de unge fl odsedimenter til
grundvandet, og det er derfor
ikke underligt, at der opbygges
høje koncentrationer af arsen
i grundvandet omkring den
fra de unge fl odsedimenter til
grundvandet, og det er derfor
ikke underligt, at der opbygges
høje koncentrationer af arsen
i grundvandet omkring den
Røde Flod. Et åbent spørgsmål
er stadig årsagen til den store
rumlige variation i grundvan-
dets indhold af arsen. Det kan
måske forklares med placerin-
gerne af boringernes fi ltre i sedi-
menter med forskellige indhold
af organisk materiale, eller med
forskellige tider for udvaskning
af arsen fra sedimenterne. Disse
rumlige variation i grundvan-
dets indhold af arsen. Det kan
måske forklares med placerin-
gerne af boringernes fi ltre i sedi-
menter med forskellige indhold
af organisk materiale, eller med
forskellige tider for udvaskning
af arsen fra sedimenterne. Disse
G
E
O
L
O
G
I
O
G
V
A
N
D
K
E
M
I
Videre læsning:
http://vietas.env.dtu.dk
www.who.int/mediacentre/
factsheets/fs210/en/index.html
http://vietas.env.dtu.dk
www.who.int/mediacentre/
factsheets/fs210/en/index.html
Postma, D. et.al.: "Arsenic in
groundwater of the Red River
fl oodplain, Vietnam: control-
ling geochemical processes and
reactive transport modeling."
Geochim. Cosmochim. Acta
71, 5054-5071 (2007)
groundwater of the Red River
fl oodplain, Vietnam: control-
ling geochemical processes and
reactive transport modeling."
Geochim. Cosmochim. Acta
71, 5054-5071 (2007)
Kristiansen, S.M, Nørnberg,
P. & Ramsay, L. Arsen i dansk
drikkevand. Aktuel Naturvi-
denskab nr. 4/2004.
P. & Ramsay, L. Arsen i dansk
drikkevand. Aktuel Naturvi-
denskab nr. 4/2004.
Larsen. C.L. & Larsen, F.
Arsen i danske sedimenter og
grundvand. Vand & Jord nr.
10. december 2003.
Arsen i danske sedimenter og
grundvand. Vand & Jord nr.
10. december 2003.
stadigt ubesvarede spørgsmål vil
der blive arbejdet videre med i
det dansk-vietnamesiske projekt.
der blive arbejdet videre med i
det dansk-vietnamesiske projekt.
Derudover vil der blive forsøgt
opstillet en model for fordelin-
gen af arsen i sedimenterne i
hele deltasystemet omkring den
gen af arsen i sedimenterne i
hele deltasystemet omkring den
Røde Flod.
Artiklen kommer fra tidsskriftet Aktuel Naturvidenskab. Se mere på www.aktuelnat.au.dk
