Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Characterisation of pollutants in stormwater treatment facilities
Luleå University of Technology, Department of Civil, Environmental and Natural Resources Engineering, Architecture and Water.
2009 (English)Doctoral thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

The overall objective of this thesis is to increase the knowledge of both the pollutants within stormwater treatment facilities and the maintenance of these facilities. This objective has been achieved by studying water and sediment with respect to metal concentrations, fractionation, and toxicity from ponds, sedimentation tanks, and gully pots with different catchment characteristics as well as from the sediment removal process.The results showed that, in all facilities, the metals in the standing water were predominantly attached to particles. In the sediment, the ponds showed the highest concentrations of metals and percentages of fine particles followed by sedimentation tanks and gully pots. Two of the ponds and one sedimentation tank had elevated concentrations of Cu, Ni, and Zn in the sediment compared to the other studied facilities, concentrations that are consistent with these facilities being influenced by the highest traffic loads. In general, the metal fractionation between the facilities differs where the ponds have more metals in the mobile fraction than the sedimentation tanks and gully pots. All facilities showed that Cr was the least available while Cd was the most available in the ponds, Zn in the sedimentation tanks, and Cu in the gully pots. The results showed that for most metals, the oxidizing and reducing conditions would be most critical with respect to the release of metals from sediments. However, the results from the metal fractionation showed that, for all treatment facilities, between 45-96% of the metals (except Cr and Ni) were in potentially mobile form and could, therefore, be a threat to the environment if the facilities are not maintained properly. The results showed that facilities with similar catchment areas have similar metal concentrations, particle-size distributions, and fractionation in the sediment. The toxicity test showed that of all the facilities, the standing water in only one gully pot in the residential area showed a toxic response to the bacteria, Vibrio fischeri. The sediment showed toxic response in all facilities where the ponds had the highest toxicity followed by the sedimentation tanks and gully pots. Both water and sediment from all of the studied facilities exceed one or more of the compared guidelines. In general, the metal concentrations and guidelines for water and sediments were not consistent with the results from the toxicity test. Therefore, to accurately evaluate the environmental impact of pollutants trapped in stormwater treatment facilities, it is important to carry out both chemical analyses and toxicity test. These stormwater treatment facilities need to be maintained in order to function properly; therefore, the sediment must be removed. During the sediment removal from the gully pots and the pond, the concentration in the water phase increased and became more hazardous after the sediment removal compared to before. The gully pots in the residential area had higher metal concentrations in the water phase than the gully pots receiving only road runoff. The sediment phase, however, did not show a large difference in concentrations between before and after the sediment was removed. Due to the high metal and PAH concentration in the removed water, the water should not be poured back to the gully pot and based on the results, an annual cleaning of the gully pot is recommended. The identification of sources in gully pot water and sediment shows that the metals Cu, Pb, Zn, Ni, Cd and Hg and PAHs were enriched in the gully pots, which indicates that they probably come from anthropogenic sources.

Abstract [sv]

Syftet med denna avhandling är att öka kunskapen om föroreningar i olika reningsanläggningar för dagvatten samt underhåll av dessa anläggningar. Detta har gjorts genom att studera metallkoncentrationer, fraktionering och toxicitet i vatten och sediment från dagvattendammar, magasin och rännstensbrunnar i olika områden samt under tömningen av flera rännstensbrunnar och en damm. Den högsta koncentrationen av metaller i vattenfasen hittades i rännstensbrunnarna jämfört med dammar och magasin. Resultatet visade att metallerna var till största delen associerade med partiklar. Dammarna visade de högsta metallkoncentrationerna i sedimentet och den högsta andelen små partiklar jämfört med magasinen och rännstensbrunnarna. Två dammar och ett magasin visade förhöjda halter av Cu, Ni och Zn i sedimentet jämfört med de andra undersökta anläggningarna vilket stämmer överens med att dessa anläggningar har högre trafikbelastning. Generellt så skiljer sig fraktioneringen av metaller mellan de olika anläggningarna där dammarna har högre procent av rörliga metaller jämfört med magasinen och brunnarna. Alla anläggningar visar att Cr är minst rörlig medan Cd är mest tillgänglig i dammarna medan Zn är mest tillgänglig i magasinen och Cu är mest tillgänglig i rännstensbrunnarna. De anläggningar som har hög metallkoncentration har också hög procent mobila metaller. Resultatet visade att för de flesta metaller var den oxiderade och reducerande fraktionen viktigast. Resultatet från fraktioneringen visar att mellan 45-96% av alla metaller (utom Cr och Ni) är rörliga i anläggningarna och kan därför bli hot mot miljön om anläggningarna inte sköts om på ett lämpligt sätt. Det visade sig att det bara var vatten från en rännstensbrunn som var toxiskt för bakterien, Vibrio fisheri, medan sedimenten i alla anläggningar visade sig vara toxiskt. Dammarna visade den högsta toxicitet därefter magasinen och sist rännstensbrunnarna. Både metallkoncentrationerna i vattnet och sedimenten från anläggningarna överskred en eller flera av de riktlinjer som jämfördes. Generellt så stämde inte metallkoncentrationerna och riktlinjerna överens med resultatet från toxicitetstesterna. För att göra en noggrann och riktigt utvärdering av anläggningarna är det därför viktigt att både utföra kemiska analyser och toxicitetstester. Alla anläggningar behöver underhållas för att de ska fungera på rätt sätt och därför är det viktigt att avlägsna det sediment som ansamlas. Under tömningen av rännstensbrunnar och dammen ökade koncentrationerna av metaller och PAH i vattenfasen vilket gjorde att den blev farligare efter tömningen än före. Däremot så förändrades inte koncentrationerna i sedimenten. Rännstensbrunnarna från bostadsområdet visade sig ha högre metallkoncentrationer i vattenfasen än rännstensbrunnarna i centrum. På grund av den höga halten av metaller och PAHer i vattenfasen som bildas under tömningen, ska detta vatten inte tömmas tillbaka i brunnarna utan den måste bli renad. Med avseende på resultaten så rekommenderas en årlig tömning av rännstensbrunnarna. Källidentifieringen visade att metallerna Cu, Pb, Zn, Ni, Cd and Hg och PAH var anrikad i rännstensbrunnarna vilket indikerade på att de kommer från antropogena källor.

Place, publisher, year, edition, pages
Luleå: Luleå tekniska universitet, 2009. , 51 p.
Series
Doctoral thesis / Luleå University of Technology 1 jan 1997 → …, ISSN 1402-1544
Research subject
Urban Water Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ltu:diva-17411Local ID: 34c94950-83f0-11de-8da0-000ea68e967bISBN: 978-91-86233-80-8OAI: oai:DiVA.org:ltu-17411DiVA: diva2:990416
Note
Godkänd; 2009; 20090808 (krika); DISPUTATION Ämnesområde: VA-teknik/Sanitary Engineering Opponent: Professor Davis Butler, University of Exeter, United Kingdom. Ordförande: Professor Maria Viklander, Luleå tekniska universitet Tid: Fredag den 11 september 2009, kl 10.00 Plats: F 1031, Luleå tekniska universitetAvailable from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6051 kB)8 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6051 kBChecksum SHA-512
4a54b935666da4a1fb45c691ae1ca890502fdd2b7e440f01c62ccf9161b61831a71f67479e80ec9f5183716238f1e57d00b7d82fd2a1c449e6e9500bc9e0d192
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Karlsson, Kristin
By organisation
Architecture and Water

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 8 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 7 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link