4.4 Dataforberedelse

Forberedelse af data til visualiseringer og fortolkninger omfatter en række aktiviteter, der blandt andet afhænger af de aktuelle geokemiske problemstillinger i området, datagrundlaget, ambitionsniveauet, hvilke præsentationer, der er relevante for området og hvilket software, der anvendes til visualiseringer. Det anbefales, at behovet for disse forberedelsesaktiviteter vurderes for hvert indsatsområde, da ikke alle er relevante for alle områder. En liste over udvalgte dataforberedelsesaktiviteter ses i tabel 4.2.

Tabel 4.2. Udvalgte dataforberedelsesaktiviteter.
tabel4_2

Disse aktiviteter omtales nedenfor.

Tilknytning af indtag til et bestemt magasin
En stor beslutning i forbindelse med kemisk grundvandskortlægning er, om det enkelte indtag (og dermed den enkelte vandprøve) skal tilknyttes til et bestemt magasin. Denne tilknytning findes ikke direkte i JUPITER og kan være en tidskrævende proces at fastlægge. Beslutningen afhænger af, hvorvidt fordelene ved opdelingen står mål med tidsforbruget.

Oftest vil en tilknytning være fordelagtig. Det anbefales dog, at der normalt kun opereres med 2 magasiner, da der ellers genereres rigtig mange visualiseringer, der hver især har et for spinkelt antal analyser. Inddelingen kan f. eks. benævnes øvre og nedre, eller sand og kalk. I nogle tilfælde – f. eks. områder med mange data eller med en kompleks geologi, herunder områder med begravede dale - vil en videreinddeling være berettiget. I alle tilfælde bør der vælges en ”intelligent inddeling”, hvor der er formodning om, at inddelingen vil fremhæve forskelle i vandkvaliteten. Det foreslås, at beslutning om evt. inddeling i magasiner foretages af miljøcentret, evt. i samarbejde med rådgiveren og geologen, som udarbejder den geologiske model.

Der findes flere metoder til fastlæggelse af indtagets magasintilknytning:

  • Geologisk model: En geologisk model opererer ofte med mange lag. Da antallet af vandsprøver udtaget fra de enkelte lag typisk er begrænset, anbefales det at slå lagene sammen, således at vandprøverne normalt kun opdeles i 2 magasiner. For at gennemføre magasintilknytningen kan man sammenligne den geologiske model med boringers filterintervaller og x/y-koordinater og fastlægge, hvilket magasin boringen er filtersat i. Det bemærkes, at hvis processen automatiseres, skal man være opmærksom på de filtre, der spænder over mere end et magasin. Derfor skal den automatiske proces suppleres med en subjektiv vurdering.
  • Lithologi på borejournal: Ved denne metode kigges på borejournalen, og lithologien i filterintervallets dybde noteres. Lithologi-(erne) i filterintervallet kan udledes af JUPITER. Hvis processen automatiseres, kan der også her forekomme filtre, der spænder over mere end én lithologi (f.eks. delvis filtersætning i ler). Derfor er en supplering med en subjektiv vurdering ofte nødvendig.

Fastlæggelse af vandtype
Fastlæggelse af vandtype er en god måde til at skabe overblik over kemiske analyseresultater. Derfor anbefales det, at vandtypen fastlægges for hver vandprøve. Der findes flere vandtypeinddelinger, der kan anvendes. Vandtypeinddelingen angivet i Appendiks E i Zoneringsvejledningen (efter rettelse af to fejl) har været meget udbredt (Miljøstyrelsen, 2000).

I denne vejledning anbefales at anvende redoxvandtyper, der i hovedtræk svarer til vandtyper i Zoneringsvejledningen. Der er tale om vandtyperne A: stærk oxideret (iltzonen), B: svagt oxideret (nitratzonen), C: svagt reduceret (jern- og sulfatzonen) og D: stærk reduceret (methan og svovlbrintezonen). Det er valgt at ændre prioriteringen af stofferne i fastlæggelse af vandtypen, sådan at nitrat har 1. prioritet, jern 2. prioritet og ilt har 3. prioritet. Det er dermed valgt, at give iltanalyserne en lavere prioritet end i Zoneringsvejledningen (MST, 2000), da disse målinger kan være fejlbehæftede. Samtidig er det valgt ikke at anvende sulfat (og forvitringsgraden) i fastlæggelsen af om vandtypen er A eller B, da der forekommer ilt og nitratholdig grundvand i Danmark med et lavt sufatindhold (< 20 mg/l) i områder med en lav svovl deposition og stor grundvandsdannelse (Mossin & Jakobsen, 2006).

Fastlæggelse af vandtypen foregår på en brugervenlig måde ved hjælp af en algoritme, se nedenfor. Denne algoritme tager højde for en særlig vurdering, hvis vandprøven udviser en såkaldt ”redoxmodsætning”.

Algoritmen kan let automatiseres, da man forholder sig til én parameter ad gangen, og da der tydeligt angives, hvad udfaldet er i hvert enkelt tilfælde. Algoritmen starter med nitrat, da denne analyse vurderes at være ret sikker. Ilt-analysen har ellers førsteprioritet i Zoneringsvejledningen, men da det vides, at der kan forekomme falske-positive resultater for ilt (som følge af kontaminering af vandprøven med atomosfærisk ilt) er dette mindre hensigtsmæssigt.

For visse prøver er algoritmens udfald vandtype ”X”. Dette betyder, at en såkaldt ”redoxmodsætning” i prøven er blevet identificeret, samt at prøvens vandtype kun kan fastlægges ved nærmere subjektiv vurdering. Denne metode rummer mulighed for at kunne adskille subjektiv-bestemte vandtyper og objektiv-bestemte vandtyper. Dette gøres ved at subjektiv-bestemte vandtyper bibeholder ”X” angivelsen, f. eks. ved vandtype ”BX”. Hermed er det både muligt at sortere vandprøver alfabetisk efter vandtype samtidig med at oplysninger om redoxmodsætninger bibeholdes.

figur4_2

Figur 4.2 Algoritme til fastlæggelse af vandtype (FG=forvitringsgrad).

For sammenlignelighedens skyld er de anvendte grænser i algoritmen (nitrat=1 mg/l, ilt=1 mg/l, sulfat=20 mg/l, forvitringsgrad=1) de samme, der findes i zoneringsvejledningen. Man skal være opmærksom på, at anvendelsen af algoritmen kan medføre fastlæggelse af fejlagtige vandtyper under flere forhold. Eksempler inkluderer 1) iltindhold på > 1 mg/l, hvor prøvetageren ikke udviser forsigtighed ved målingen og 2) sulfatindhold < 20 mg/l, der skyldes en særlig lav atmosfærisk baggrundsværdi frem for sulfatreduktion i grundvandsmagasinet.

Såfremt algoritmen returnerer en vandtype ”X”, bør man kigge på analyser fra samme boringer med andre prøvetagningsdatoer, vandprøver fra naboboringer, længden af boringens indtag, prøvernes forbehandling (filtrering), geologiske forhold, m.m. Normalt vil det efter denne gennemgang være muligt manuelt at fastlægge en vandtype. Hvis det vurderes, at der er tale om en blandingsvandtype, angives vandtypen med sammensatte bogstaver, som f. eks. ”BCX” med den mest oxiderede vandtype først.

Da vandtype C er en meget vigtig vandtype og udbredt i forsyningsboringer (typen tilstræbes ofte, da den kvalitetsmæssig og behandlingsmæssig er fordelagtig) kan der være tilfælde, hvor en videreinddeling af denne vandtype kan være en fordel. Inddelingen kan f.eks. ske efter sulfatindhold, hvor C1 angiver vand med sulfatindhold i intervallet 20-70 mg/l og C2 angiver vand med sulfatindhold > 70 mg/l. Her følges samme tradition som ved filternummerering, ved at den dybeste vandtype angives det laveste tal.

Beregnede vandkemiske parametre
En række væsentlige kemiske parametre bliver ikke målt direkte på analyselaboratoriet, men er beregnede størrelser. Dataforberedelse omfatter derfor beregning af disse størrelser. I fremtiden vil disse parametre muligvis være at finde i JUPITER.

Det anbefales, at disse vandkemiske parametre beregnes ved brug af ligningerne angivet i Tabel 4.3. Vejledning om fortolkning af de beregnede parametre findes i kapitel 8.

Tabel 4.3. Beregnede parametre (alle koncentrationer i mg/l).
tabel4_3

Nedenfor angives en række kommentarer i forbindelse med ligningerne i tabellen:

  • Betydningen af ionbytningsgrad afhænger bl.a. af størrelsesordenen af de målte koncentrationer. Hvis der f. eks. kun findes 10-15 mg/l natrium og klorid, vil ionbytningsgraden lettere kunne udvise ekstreme værdier, end hvis der findes 10 gange så meget.
  • Ligningen for kalkmætningsgrad tager ikke hensyn til aktiviteter, kompleksdannelse eller temperatur og er dermed en grov overslagsberegning. Kalkmætningsgraden kan beregnes mere nøjagtig f.eks. ved brug af programmet PHREEQC. Der kan også være stor usikkerhed forbundet med pH-målinger, specielt i prøver målt på laboratoriet, da der kan ske afgasning af CO2.
  • Ligningen for Ionbalance inkluderer ikke alle ioner. Andre ioner (f. eks. jern, ammonium, fluorid, carbonat) bør medtages, såfremt de er til stede i væsentlige koncentrationer. Ionbalancen bør kun opgives til nærmeste hel procent. Årsagen til evt. afvigelse bør undersøges nærmere, hvis ionbalancen er > 5 %.

Database forespørgsler
Sedimentfarven kan give oplysninger om dybden til redoxfronten og kan dermed giver indikationer på nitratudbredelsen i magasinet. Ofte er der flere boringer som indeholder farvebeskrivelser end vandkemiske data, og der kan derved som regel opnås en bedre fladedækning på temakort over dybden til redoxfronten end for de vandkemiske temakort. Det betyder, at bestemmelse af redoxgrænse på baggrund af farvebeskrivelser af jordlagene er en vigtig opgave i forbindelse med den kemiske kortlægning og den efterfølgende vurdering af grundvandsmagasiners nitratsårbarhed.

Sedimentfarver angives på de enkelte borejournaler, såfremt dette blev noteret af brøndboreren og evt. også tilsynet under borearbejdet eller af GEUS ved geologisk beskrivelse af indsendte sedimentprøver. Farverne findes normalt i JUPITER og bør indgå i arbejdet.

Det er desværre ikke alle boringer, der er forsynet med angivelse af jordlagenes farve. Samtidig kan kvaliteten af farvebestemmelserne være svingende, hvilket dels skyldes, at formålet med boringerne og farvebeskrivelserne har været forskellige fra boring til boring, dels at farvebeskrivelsen er subjektiv og er afhængig af iagttageren. Flere nye boringer er beskrevet med den mere objektive Munsell farvekode, som anbefales anvendt ved beskrivelse af jordprøver fra nye undersøgelsesboringer.

Det kan forekomme at oprindeligt reducerede prøver er iltede, inden prøverne er beskrevet af GEUS. Derfor skal brøndborerens (og boringstilsynet ved undersøgelsesboringer) tillægges større vægt end GEUS’ farvebestemmelse, som kan være udført flere år efter, at prøven er udtaget i felten.

I områder med heterogen geologi kan der ofte observeres flere farveskift i den samme boring, som indikerer meget varierende redoxforhold. Dette kan forklares ved ikke-vertikal infiltration i et område med heterogen geologi og forekomst af geologiske vinduer. I disse områder angives dybden til den dybeste redoxgrænse. Derudover noteres om der er vekslende iltede og reducerede lag i samme boring, da dette er vigtig information til beskrivelse af de hydro-geologiske forhold.

Da fastlæggelsen er en subjektiv proces, anbefales det, at de retningslinier, som medarbejderen har anvendt, noteres. Det foreslås, at man benytter sig af følgende regelsæt:

  • Rød, brun, gul og blandingsnuancer heraf antages at repræsentere oxiderede lag
  • Grå, grønlig, sort og blandingsnuancer heraf antages at repræsentere reducerede lag
  • Hvis farven veksler flere gange, antages konservativt den dybeste overgang fra oxiderede til reducerede farve at udgøre ”dybden til farveskift”.
  • Det noteres, om der er flere farveskift i boringen, da dette vidner om geologiske heterogenitet og geologiske vinduer.

Det skal bemærkes, at røde farver kan optræde i reduceret tertiært ler. Desuden kan det være svært at vurdere redoxmiljøet for brungrå og gråbrune farver, og her er det vigtig at inddrage resultater fra vandkemien. Når dybden til farveskift er fastlagt, skal dette visualiseres på et kort. Det kan ikke anbefales at konturere disse data, da geologiske variationer kan betyde, at dybden til farveskift i et område ikke er relateret til dybden i et nærliggende område. I Ernstsen et al., (2006) beskrives hvorledes supplerende oplysninger om landskabstype, topografi, jordartskort samt oplysninger om den prækvartære overflade kan inddrages i forbindelse med udarbejdelsen af kort over dybden til redoxgrænsen.

Udvælgelse af delmængder
I forbindelse med udarbejdelse af grafer og kort, er der ofte behov for at udvælge visse delmængder af data. Som det ses i tabel 4.4, varierer udvælgelsen afhængig af hvilken visualisering, der er tale om. Man bør altid sørge for, at de aktuelle udvælgelser fremgår tydeligt i teksten, der ledsager grafen eller kortet.

Tabel 4.4. Udvælgelse af data i forbindelse med udarbejdelse af visualiseringer.
tabel4_4

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *