Partikler rir bølgen - under vann

De siste årene har det pågått betydelig anleggsarbeid ved Farrisvannet på grunn av utbyggingen av ny E18 forbi Larvik. Slikt arbeid omfatter aktiviteter som kan påvirke vannkvaliteten i strandsonen og i bekker som renner ut i vannet. Dette kan ha stor betydning for de rundt 200.000 vestfoldingene Farris er drikkevannskilde for.

Som et ledd i å sikre god vannkvalitet i innsjøen, har NIBIO på oppdrag fra Statens vegvesen overvåket Farrisvannet siden 2014. Flere miljøbøyer plassert i ulike avstander fra anleggsarbeidet har foretatt diverse målinger på tre dyp: 1, 10 og 20 meter.

Resultatene fra overvåkingen er overraskende. Når miljøbøyene plassert nærmest anleggsarbeidet har varslet overskridende partikkelverdier, har det kort tid etter også blitt registrert forhøyede partikkelverdier for bøyene lenger unna, til og med for den plassert halvannen kilometer nord.

Forklaringen ligger i undervannsbølger, på fagspråk turbidity currents, som med overraskende høy hastighet frakter partikler med seg over store avstander.

Hastigheten synes å variere mellom hendelsene. I Farrisvannet er det registrert at partikler kan bevege seg opptil 8 meter per minutt.  

Usynlige på overflaten

I Farris beveger undervannsbølgene seg i sprangsjiktet mellom varmt overflatevann og kaldt bunnvann. Det kalde bunnvannet med høyere massetetthet danner en slags ridebane for partikkelstrømmen fra anleggsområdet. Partikkelstrømningene er nærmest usynlige på vannoverflaten, men fenomenet kan gi rask transport av partikler og andre stoffer langt bort fra der de var i utgangspunktet.

Det er miljøbøyene i Farrisvannet som registrerer når partikkelutslipp har funnet sted. Sensorene på bøyene måler ulike forhold i vannet, hvorav det ene er turbiditet. Turbiditet, eller vannets uklarhet, gir en indikasjon på hvor høy partikkelkonsentrasjon det er i vannet.

– Hva slags gråfarge vannet har, viser oss hva vi står overfor. Jo mer grumsete det er, desto flere partikler er det i det, forklarer Roger Roseth fra NIBIO som har ledet overvåkingsprosjektet.

Han presiserer at det er særlig uklar farge over tid som er problematisk.

– Det er ikke farlig at anleggsarbeid genererer partikler, så lenge de forsvinner igjen etter et par minutter. Hvis partikkelnivået derimot måles til å være høyt over lengre tid, mellom 20-30 minutter, er det gjerne snakk om større utslipp som kan redusere vannkvaliteten. Da er det viktig at anleggsarbeidet stanses til partikkelkonsentrasjonen er på et normalt nivå igjen, sier han.

Overskrides grenseverdier satt av Fylkesmannen i Vestfold, går alarmen i miljøbøyen og det sendes umiddelbart varsel til miljøansvarlige hos entreprenøren og Statens vegvesen. Deretter er det opp til dem å avgjøre om anleggsarbeidet skal stanses eller ikke. Som regel blir det stans.

Som en minitsunami under vann

I Farris har miljøbøyene de siste årene sendt varsel om for høy partikkelkonsentrasjon opptil flere ganger. Oftest er det bøyene plassert nærmest siltgardinene rundt anleggsområdet det har gått alarm hos.

Siltgardinene skal skjerme anleggsområdet slik at partikkelholdig vann skapt av graving og masseutskifting ikke slipper ut av gardinen. De holdes på plass av flottører i vannoverflaten og kjettinger som lodd ned mot bunnen. Gardinene gir både avskjerming og filtereffekt, og danner ofte et skarpt skille med blakket og partikkelholdig vann på innsiden og klart vann på utsiden.

Hvordan kan det da skje at større mengder partikler likevel slipper igjennom?

I følge Roseth og hans kolleger, kan det skyldes flere ting, som utilstrekkelig tetting langs bunnen, sterk påvirkning av vind og strømninger, mindre revninger i gardinen eller uriktig anleggsarbeid på innsiden. Gravemaskiner og utfyllingsarbeider kan dessuten skape såpass sterke strømninger at siltgardinen ikke klarer å stå imot.

– Dersom et stort lass med pukk blir tømt i vannet, kan det bli skapt så store krefter at siltgardinen løftes opp fra bunnen og slipper ut mye partikler i vannmassene, sier Roseth.

– Man kan sammenligne det med en minitsunami av vann og partikler som legger seg på sprangsjiktet mellom kaldt bunnvann og varmt overflatevann. I dette sjiktet kan turbiditetsbølgen gi en rask spredning av partikler utover i sjøen, forklarer han.

Råvannsinntak ikke berørt

Råvannsinntakene til vannverkene i Farrisvannet, Larvik vannverk og Vestfold IKS, altså der vannverkene tar inn vann, ligger på mellom 40 og 50 meters dyp. Dette fordi råvannet skal ha en best mulig beskyttelse mot akutt forurensning.

Målingene som er blitt foretatt i Farrisvannet viser at dypvannet ikke blir påvirket av partikkelutslippene fra anleggsarbeidet, selv om det har vært forhøyede konsentrasjoner i vannlagene over.

– Råvannsinntakene er mest utsatt for forurensning i den perioden hele vannvolumet i innsjøen sirkulerer, henholdsvis vår og høst. Målingene vi har foretatt ved Farris Vannverk viser at bunnvannet stort sett har stabil kvalitet, uansett hva som skjer lengre opp i sjiktene, sier Roseth.

Dette forklarer han med at det kalde vannlaget som bølgen rir på, har såpass stor massetetthet at partiklene i liten grad synker ned til dypet når de farer bortover.

– Ved partikkelspredning har vi kun observert marginale økninger i dypvannet. Akkurat det skyldes at noen partikler er såpass tunge at de synker til bunns etter hvert som bølgen beveger seg, sier forskeren. 

Nyttige resultater for videre forvaltning

Målingene fra overvåkingen av Farris viser altså ingen direkte risiko for drikkevannsforsyningen i Vestfold, men gir heller en demonstrasjon av hvor raskt forurensning kan spre seg i innsjøen. Dette er viktig kunnskap å ta med videre i forbindelse med eventuelle utslipp av andre og mer problematiske forurensningsstoffer. Eksempler kan være hvordan man skal håndtere og vurdere trailervelt med problematiske kjemikalier, spyleflommer fra bekker eller overvannssystemer med potensiell forurensende virksomhet. 

Undervannsbølgenes raske transport av partikler gjennom vannet kan nemlig gjøre at vannverkene i Farris er mindre beskyttet enn tidligere antatt.

– Da vi startet overvåkingsarbeidene lurte vi nok litt på om de strenge kravene til dokumentasjon gjorde at det ble brukt for mye ressurser på miljøbøyer i Farrisvannet. Derfor er det godt å oppdage at overvåkingen også har skapt resultater som kan være nyttige for den videre forvaltningen av Farrisvannet som drikkevannskilde framover, sier prosjektleder Roger Roseth til slutt.