Karaktärisering av arsenikförorening i matjordsprofiler kring Klippans Läderfabrik

Abstract (Swedish)

I samband med undersökningar av föroreningarna vid den nedlagda Klippans Läderfabrik AB, påträffades förhöjda arsenikhalter i intilliggande villaområde. Ursprunget tros vara en brand i läderfabriken 1917, då en rökplym sträckte sig in över villaområdet och deponerade arsenikhaltigt stoft. Föroreningen konstaterades vara begränsad till matjorden och under 2011 sanerades villaområdet av Svevia, metoden som användes var bortschaktning och utfyllnad med ren matjord. Sweco fungerade som miljökontrollant och såg till att det som lämnades kvar inte översteg Naturvårdsverkets riktvärde för känslig markanvändning 10 mg As/kg TS.

Undersökningen syftade till att karaktärisera arsenikföroreningen och klarlägga depositionsprocesser och mobilitet av arsenik genom att analysera vissa kemiska och fysikaliska parametrar: kornstorlek, organisk halt (kol- och kväveinnehåll), järn-, mangan- och aluminiuminnehåll samt pH. Järn, mangan, aluminum och i vissa fall lermineral har alla visats fungera i varierande utsträckning som sorbenter för arsenik, medan organiskt innehåll kan konkurrera ut arsenik från adsorptionsplatser. pH har stor påverkan på arsenik och kan avgöra om arseniken kommer att gå ut i lösning eller inte. Totalt analyserades tre matjordsprofiler. Informationen kan komma att bli värdefull för att förebygga arsenikföroreningar och vid val av saneringsmetod.

Resultaten visade att arseniken påträffades i högst halter ca 50 cm under markytan (cm.u.m.y.) i två av profilerna, Trädgård 1 och 2, och ca 7 cm.u.m.y. i Trädgård 3. Trädgård 1 och 2 uppvisade även liknande association mellan arsenik och mangan. Arseniken i dessa provpunkter är därför högst troligt bunden till oxider och hydroxider med mangan. Trädgård 1 uppvisade dessutom stark korrelation mellan arsenik och lerhalt, medan Trädgård 2 upp-visade stark korrelation mellan arsenik och aluminium. Detta tyder på att arseniken är adsorberad till olika sorbenter i de olika provpunkterna, bortsett från manganoxider och -hydroxider. I Trädgård 1 verkar även lermineral vara en viktig sorbent. I Trädgård 2 verkar aluminium vara en viktig sorbent. Jämfört med Trädgård 1 och 2 avvek den sista provpunkten, där arseniken varken kunde korreleras till mangan-, järn- eller aluminiuminnehåll. Istället uppvisade arseniken hög korrelation med organiskt innehåll och aluminium. Förmodligen beror det på förekomst av askrester i just denna profil som verkar kunna adsorbera arsenik och aluminium effektivt. Järninnehållet hade till synes inte någon större inverkan på fastläggning av arsenik, vilket motsäger rådande uppfattning och är mycket intressant.

Abstract

During environmental investigations at the polluted Klippan Leather Factory, elevated levels of arsenic were detected in the adjacent residential area. The arsenic is believed to have originated from a fire in the leather factory in 1917, when a plume of smoke covered the residential area and deposited arsenic as fallout. Investigations showed that the pollution was located in the topsoil, and during 2011 the area was remediated by Svevia. The method chosen was excavation of the topsoil and infill with pristine topsoil. Sweco was the controller of the remediation and ensured what was left did not exceed the guidelines of Naturvårdsverket of 10 mg arsenic/kg dry matter.

The study aimed to characterize the arsenic pollution and illustrate depositional processes and the mobility of arsenic by analyzing certain chemical and physical parameters: grain size, organic matter content, iron, manganese and aluminium content and pH. Iron, manganese, aluminium and in some cases clay minerals have been shown to act as sorbents for arsenic to varying extents, while organic matter content competes for sorption sites with arsenic. pH has a large influence on arsenic and can determine whether the arsenic will be mobilized or not. In total, three topsoil profiles were analyzed. Information from this study can be valuable for preventing arsenic pollution and when choosing remediation strategy of an already polluted site.

Results showed that the highest content of arsenic was found about 50 cm below ground surface in two of the profiles, Trädgård 1 and 2, and about 7 cm below ground surface in Trädgård 3. Trädgård 1 and 2 also showed similar association between arsenic and manganese. In these two profiles the arsenic is therefore likely adsorbed to oxides and hydroxides of manganese. Trädgård 1 also showed a significant correlation between arsenic and clay content, while Trädgård 2 exhibited a strong correlation between arsenic and aluminium. This indicates that the arsenic is adsorbed to different sorbents in the different sampling points, besides manganese oxides and -hydroxides. In Trädgård 1 clay particles also seem to be an important sorbent for arsenic. In Trädgård 2 aluminium seems to be an important sorbent. Compared to the Trädgård 1 and 2, the third profile showed no correlation between arsenic and the manganese, aluminium or iron content. Instead, the arsenic exhibited a strong correlation with the organic matter and aluminium content. This is probably due to the occurrence of ash remains in this particular profile, which seem to adsorb arsenic and aluminium effectively. The iron content did not seem to have an impact on the adsorption of arsenic, which contradicts the general understanding of arsenic, and truly is interesting.

Abstract (Swedish)

Populärvetenskaplig sammanfattning:
AB Klippans Läderfabrik var under sina verksamma år en av de största arbetsgivarna i området. Ett flertal giftiga ämnen användes i verksamheten, främst krom men även formalin och under en kort period arsenik. Fabrikstomten kom med tiden att förorenas. Stora delar av fabriken brann ned år 1917 och röken från branden sträckte sig in över ett intilliggande villaområde. Ur röken föll arsenikhaltiga partiklar ner och deponerades över området i form av nedfall. Först under början av 2000-talet upptäcktes att arsenikhalten i trädgårdarna översteg Naturvårdsverkets riktvärde och därför sanerades villaträdgårdarna under 2011, genom att schakta bort de arsenikförorenade massorna. Förundersökningar visade att det främst var den övre delen av marken, den så kallade matjorden, som var förorenad. Sanden som fanns direkt under innehöll arsenikhalter i stil med vad som finns i alla jordlager i området. Undersökningen syftade till att karaktärisera arsenikföroreningen och klarlägga depositionsprocesser och mobilitet av arsenik. Genom att relatera variationer i arsenikhalt med variationer i järn-, aluminium-, mangan- och lerinnehåll samt pH och organisk halt, kan man dra slutsatser om vilka ämnen arsenik är associerad med och därmed vilka ämnen som arsenik förmodligen är adsorberat till. Lerpartiklar och oxider och hydroxider med järn, aluminium och mangan kan i varierande utsträckning fungera som sorbenter för arsenik, medan organiskt material kan konkurrera ut arsenik från bindningsplatser på markpartiklar. pH kan avgöra om arsenik går ut i lösning eller inte.

Tre villaträdgårdar provtogs och analyserades för de parametrar som kan påverka adsorption av arsenik i mark. Resultaten stämde inte helt överens mellan de olika provpunkterna, vilket var väntat eftersom det är mark som har påverkats av mänsklig aktivitet. Trädgård 1 och 2 uppvisade liknande djuputbredning av arsenik, med högst halt arsenik ca 50 cm under markytan (cm.u.m.y.). Trädgård 3 uppvisade betydligt lägre halter arsenik och den högsta halten var lokaliserad endast ca 10 cm.u.m.y. Analyserna visade att järn förmodligen inte har någon inverkan på adsorptionen av arsenik i denna undersökning, vilket var oväntat och intressant. Olika sorbenter adsorberar arsenik i de olika provpunkterna:
• I Trädgård 1 är arsenik högst troligt adsorberat till lerpartiklar och manganoxider och –hydroxider.
• I Trädgård 2 är arsenik högst troligt adsorberat till oxider och hydroxider med mangan och aluminium.
• I Trädgård 3 är arsenik högst troligt adsorberat till organiskt material i form av askpartiklar.

• author: Andersson, Josefin
• supervisor: Dan Hammarlund; Leif Johansson; Anders Nilsson
• organization: Department of Geology
• alternative title: Characterization of arsenic pollution in soil profiles near Klippan Leather Factory, southern Sweden
• course: GEOR02 20121
• year: 2012
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: contaminated soil, XRF. Arsenic, Klippans Läderfabrik, förorenad jord, Arsenik, adsorption, Klippan Leather Factory
• publication/series: Examensarbeten i geologi vid Lunds universitet
• report number: 301
• language: Swedish
• additional info: Extern handledare Anders Nilsson, Sweco
• id: 2603772
• date added to LUP: 2012-05-30 16:13:20
• date last changed: 2012-05-30 16:13:20