Grunnvann – ressurs og problemmaker

Grunnvann – ressurs og problemmaker

Grunnvann er en ressurs med mange bruksområder: vann i husholdningen, jordbruket og industrien, som energibærer for grunnvarme, og - som kildevann for salg på flasker. Samtidig kan grunnvann utgjøre et problem: som drikkevann når det inneholder farlige stoffer, og for ingeniørgeologene når de sprenger tunneler. I tillegg skaper vi problemer for oss selv når ressursen overforbrukes.

Grunnvann er en av jordens viktigste og mest tilgjengelige naturressurser. Likevel er det nok mange som ikke er klar over at undergrunnen, enten det dreier seg om fast fjell eller løsmasser, alltid inneholder vann under det nivået vi kaller grunnvannsspeilet. Under grunnvannsspeilet er fjellet eller løsmassene mettet med vann, og hvis vi er i stand til å påvise områder hvor vannet strømmer lett, kan vi produsere det. Over vannspeilet er det bare periodevis vann i bergartene eller løsmassene. All produksjon av grunnvann vil derfor være fra et nivå under grunnvannspeilet.
De som har hus eller hytte med vannforsyning fra en brønn ser på grunnvann som en nyttig og god ressurs. Det samme gjelder mange bønder som baserer vanningen av åkerlappene sine på grunnvann, samt en del industriforetak som benytter grunnvann. Nordmenns forhold til grunnvann tok imidlertid en ny vending i forbindelse med Romeriksporten og de lekkasjene som oppstod under arbeidet med denne tunnelen. Det rant jo i bøtter og spann – bokstavelig talt – hele tiden. Vi ble gjort oppmerksom på at grunnvann også kan være et problem.

Lavt forbruk

I et globalt perspektiv er 14 % av alt ferskvann på jorden er å betrakte som grunnvann. Men tar vi vekk alt vannet som er frosset som is – tenk bare på Grønland og Antarktis – ender vi opp med at mer enn 94 % av alt ferskvann faktisk er lagret som grunnvann. På global basis er altså overflatevann en liten ressurs i forhold til grunnvann. På den annen side må vi samtidig huske på at overflatevann har en betydelig høyere omløpshastighet enn grunnvann.

Grunnvannet er derfor menneskenes aller viktigste kilde for ferskvann og dominerer som vannkilde i de fleste land på jorden. I vårt naboland Danmark står for eksempel grunnvann for 97 % av vannforbruket, og i Sverige er 38 % av befolkningen forsynt med grunnvann. I USA utgjør grunnvann 50 % av drikkevannet, det står for 40 % av vannforsyningen i jordbruket og det dekker 25 % av industriens behov. I andre land, som enten har lite nedbør eller svært høyt forbruk per arealenhet, utgjør grunnvannet som regel det aller meste av vannforsyningen.

– Norge står her i en særstilling. Store nedbørsmengder, god avrenning og lite forurensning gir lett tilgang på overflatevann av relativt god kvalitet. Dette har som konsekvens at grunnvannet kun dekker knapt 15 % av forbruket vårt. Grunnvann blir derfor vanligvis ikke betraktet som en viktig ressurs her hjemme, fremholder Jan Cramer, fagsjef ved NGUs faggruppe for hydrogeologi og geokjemi.

Definisjoner

Grunnvann er det vannet som befinner seg under bakken. I løsmasser vil grunnvannet ligge i porerommene mellom mineralkornene, i fast fjell vil grunnvannet ligge i sprekker og bruddsoner, mens det i sedimentære bergarter vil ligge i både porer og sprekker. Det aller meste av grunnvannet i Norge er enten i porøse løsmasser eller i fast fjell uten porøsitet. Under grunnvannsspeilet er porer og sprekker mettet med vann – den mettede sonen. Over grunnvannsspeilet er porene og sprekkene kun mettet periodevis når vannet infiltrerer ned (siger ned) fra bakken – den umettede sonen
Et grunnvannsreservoar kaller vi også en akvifer.

Grunnvann i Norge

Geologisk sett opptrer grunnvann på tre forksjellige måter i Norge: i krystalline bergarter, i kvartære løsmasser, og – i mindre grad – i sedmimentære bergarter.

– Krystalline bergarter har svært lav porøsitet. De kan betraktes som nærmest helt tette. Grunnvannet finner vi derfor i sprekker som gjennomskjærer berggrunnen. Men fordi sprekkene som regel har begrenset utstrekning, vil det ikke bli noe stort, sammenhengende grunnvannsmagasin. Bergartenes evne til å holde sprekkene åpne – bergartenes kompetanse – har betydning for om de har god eller dårlig evne til å avgi vann. Gneis, granitt og kvartsitt er for eksempel langt mer kompetente bergarter enn fyllit og glimmerskifer. Det er derfor størst sjanse for å finne grunnvann i fast fjell i områder med sprø bergarter og mange sprekkesystemer opplyser Bernt Olav Hilmo som leder hydrogeologiprogrammet ved NGU.

Hilmo påpeker at grunnvann fra fast fjell helst benyttes i private brønner og små vannverk. – Kapasiteten er typisk er 4-500 l/time, men i visse tilfeller kan den komme opp i hele 20.000 l/time. Mange brønner gjør likevel at anslagsvis 30 % av det grunnvannet vi bruker kommer fra fast fjell, sier han.

Det meste av grunnvannet vårt – hele 70 % – kommer fra løsmassene, hovedsakelig elve-og breelvavsetninger som ofte ligger i tilknytning til vassdrag. Porøsiteten i slike sand- og grusavsetninger varierer gjerne mellom 20 og 40 % og den hydrauliske ledningsevnen (evnen til å transportere vann) er også høy. Tette lag av silt og leire vil redusere vannføringen i løsmassene vesentlig, men er gunstig som beskyttende lag mot forurensning fra overflata. Grunnvannsbrønner i løsmasser kan oppnå produksjonsrater på opp til 500 000 l/time (140 l/s).

– Til sammenligning kan vi som en tommelfingerregel si at en vanlig husstand forbruker 500 l eller 0,5 m3/døgn, noe som tilsvarer 20 l/time, forteller Bernt Olav Hilmo.

Norges største grunnvannsmagasin i volum ligger i breelvavsetningene på Gardermoen. Iskontaktdeltaet ble avsatt for ca. 9500 år siden i løpet av et meget kort tisdsrom – bare 70 år. Magasinet er imidlertid praktisk talt ubenyttet. Vår manglende tradisjon for å utnytte grunnvann gjør at kommunene i dette området baserer vannforsyningen sin utelukkende på overflatevann. Liknende grus- og sandmoer finns en rekke andre steder i landet.

På fastlandet i Norge er de fleste bergarter omdannet eller metamorfe. Bare få steder er begunstiget med sedimentære bergarter som ikke er omdannet og som derfor fortsatt kan ha høy porøsitet og permeabilitet. – De mest porøse bergartene finner vi i mesozoiske bergarter på Andøya (opp til 30 %), men også den permiske Brumunddalsandsteinen er ganske porøs. Fra sistnevnte plass tas det ut grunnvann til Brumunddal vannverk, men sett under ett produseres det bare et ubetydelig kvantum grunnvann fra sedimentære bergarter i vårt land. Vi trenger imidlertid ikke gå lenger enn til Danmark, så kommer en vesentlig del av grunnvannet fra sedimentære bergarter – de samme bergartene som vi finner på norsk sokkel, forklarer Hilmo.

Selv om det kan virke praktisk å dele grunnvannsreservoarene inn i fast fjell og løsmasser, er dette likevel ikke helt korrekt. – Kunnskapen vår om grunnvann har økt betydelig de senere årene, og vi mener nå at grunnvannet i løsmassene og i det faste fjellet ikke skal sees på som to atskilte reservoarer. Det er mange gode grunner til å tro at grunnvann fra det faste fjellet siger inn mot løsmassene, slik at man faktisk snakker om større, komplekse grunnvannssystemer, understreker Jan Cramer.

Forurensninger

Grunnvannet er som regel klart og kaldt, det er fargeløst og mangler lukt. Dermed får grunnvann en god og frisk smak. Det vet alle som har prøvd å drikke fra en kilde.

Grunnvann kan derfor ofte benyttes som drikkevann uten noen form for rensing. Dermed ikke sagt at grunnvann kan brukes ukritisk. Det er flere faktorer å ta hensyn til i vurderingen av kvaliteten. Bl.a. kan vi selv gjøre grunnvannet udrikkelig på grunn av lekkasjer fra kloakkledninger, deponier, industriområder og for eksempel flyplasser. Langtransportert luftforurensning, tilførsel av næringsstoffer og tungmetaller samt endringer i arealbruk innenfor jord- og skogbruk kan også forårsake problemer.

– I tillegg kan naturen selv lage vanskeligheter for oss når vi vil utnytte grunnvannsmagasinene. Dette gjelder for eksempel konsentrasjoner av det radioaktive grunnstoffet radon. Radon er en gass som dannes etter spalting av uran. Gassen er løselig i kaldt vann, men når temperaturen øker, synker løseligheten og gassen frigjøres. Ved for eksempel dusjing og vannkoking vil derfor radon gå til luften. Med tette hus (ingen lufting, god isolering) kan konsentrasjonen av radon bli for høy og øke faren for lungekreft, fremholder Bernt Olav Hilmo.

Gjennom et større forskningsprogram for noen år siden i regi av NGU, har man funnet ut at radonkonsentrasjonen i grunnvann langt på vei er bestemt av berggrunnen. Bernt Olav Hilmo slår fast at vi får de verste verdiene når grunnvann pumpes fra Iddefjordsgranitten i Østfold. Her er mer enn halvparten av brønnene et radoninnhold større enn det nivået som er anbefalt av Statens strålevern. Resultatene fra en undersøkelse som NGU står bak, viser at det er mest problemer med radon i sure granitt- og gneisbergarter og i alunskifer i Sør-Norge, og at de absolutt største konsentrasjonene forekommer i fylkene rundt Oslofjorden der det er granittiske bergarter.

– Et annet grunnstoff som gir vanskeligheter er fluor. Fluor har – dosert i riktige mengder – en positiv innvirkning på tannhelsen. Men blir konsentrasjonen for høy, kan det forårsake skade på tenner som vokser (dental fluorose). Fluor i grunnvann stammer fra utløsning av fluorrike mineraliseringer (flusspatt og apatitt) på fjellsprekker. Høye fluorkonsentrasjoner i fjellbrønner kan forekomme over hele landet, men problemet synes størst i sure granitt- og gneisbergarter. I områder med kaledonske bergarter er fluor et mindre problem, i følge Hilmo.

For høyt innhold av jern og mangan er et vanlig problem i både løsmasse- og fjellbrønner. Dette har lite sammenheng med berggrunnen, men kan relateres til grunnvannets pH-verdi og tilgang på oksygen. Høyt innhold av organisk materiale, kismineraliseringer og/eller lukkede grunnvannsmagasin gir lav pH, reduserende forhold og dermed for mye løst jern og mangan i grunnvannet. I områder med gammel gruvedrift og avrenning fra slagghauger er i tillegg til for høyt metallinnhold også høyt svovelinnhold et problem.

Forvaltning av grunnvann

– Grunnvannet tilhører grunneieren, forklarer Jan Cramer. Det høres jo svært logisk ut, men for bare et drøyt år siden var det ikke slik. Det er den nye Vannressursloven som ble vedtatt 1. januar 2001 som slår dette prinsippet fast. – Tidligere kunne man derfor bore en skrå brønn fra egen eiendom innunder naboens eiendom, men nå går ikke dette lenger.

– Forvaltningen av vann generelt og grunnvann spesielt er i Norge ellers sterkt preget av at vi bruker svært mye vann til kraftverk. Slik sett står vi også her i en særstilling i Europa. Noe annet som skiller oss fra Europa er at vi har vært lite opptatt av forurensning av grunnvann. Naturlig nok, ettersom vi har spredt befolkning og hovedsakelig benytter overflatevann både privat, i jordbruket og industrielt.

Cramer forteller videre at de som jobber med grunnvann må forholde seg til tre forskjellige forordninger: EUs vanndirektiv (fra 2000), Vannressursloven (fra 2001) og Drikkevannsforskriftene (fra 2002). Senere i år vil det også komme et «datterdirektiv» til EUs vanndirektiv som retter seg spesielt mot grunnvann.

Forvaltningen av vann og grunnvann er for øvrig ganske komplisert i Norge fordi man må forholde seg til hele sju (!) departementer, inklusive Nærings- og Handelsdepartementet som NGU sorterer under. I Europa er det vanlig med ett departement, og som regel er det Miljøverndepartementet som forvalter vann og grunnvann.

Jan Cramer påpeker at EUs vanndirektiv gir et helhetlig syn på grunnvann, både mht kvalitet og kvantitet. Et av grunnprinsippene er at ferskvann og grunnvann skal forvaltes i forhold til et nedslagsfelt. Dette går stort sett bra på kontinentet, men her hjemme er nedslagsfeltene små, og forvaltningssystemet som skal gjelde for Europa vil ikke passe inn hos oss. Derfor foretaes det nå en utredning om hvordan landet skal deles opp. Mest sannsynlig ender vi opp med tolv forskjellige distrikter som til dels faller sammen med fylkesgrensene.

Det er kanskje boret 100.000 brønner rundt omkring i Norge med hensyn på grunnvann. I følge lovverket skulle alle disse vært innrapportert til brønnarkivet som NGU forvalter. Boringer som iversettes med tanke på utnyttelse eller undersøkelse av grunnvann til bl.a. drikkevanns- og industriformål, jordbruksvanning, alle typer energiboringer, forurensningsundersøkelser og forsknings- og undersvisningsformål er oppgavepliktig i henhold til Vannressursloven. Mangelfull rapportering gjennom mange år gjør imidlertid at databasen er langt fra komplett.Brønndatabasen finnes på Internett, og etter en grundig kvalitetskontroll er det nå opplysninger om ca. 20.000 grunnvanns- og energibrønner i fjell og løsmasser i datadatabasen. Databasen inneholder i tillegg informasjon fra ca. 40 målestasjoner i det landsomfattende grunnvannsnettet og firmaopplysninger fra 38 norske brønnboringsfirma.

Miljøvennlig alternativ

Begrensninger i utslipp av klimagasser og en stadig økning i energiforbruket har bidratt til økt fokus på miljøvennlige energikilder som vindkraft, bioenergi og grunnvarme. Ved bruk av varmepumper kan grunnen benyttes som energikilde. – Den vanligste metoden er å pumpe en kjølevæske i en lukket krets i en fjellbrønn. Berget rundt brønnen og naturlig strømmende grunnvann fungerer som energikilde som varmer/kjøler kjølevæsken før varmepumpa omsetter energien. Denne metoden for uttak av grunnvarme er mest benyttet til oppvarming av eneboliger, men ved å koble sammen mange brønner er metoden også et alternativ for større anlegg. F. eks vil det nye fylkessykehuset på Lørenskog hente energi til oppvarming og kjøling fra ca. 250 fjellbrønner, forklarer Bernt Olav Hilmo som også i lengre tid har jobbet med grunnvarmeproblematikk. – Grunnvarme er mest lønnsomt for bygninger med både kjøle- og varmebehov. Her vil grunnen fungere som et batteri som blir ladet med varme fra kjøling om sommeren. Denne lagrede energien blir tatt ut og brukt til oppvarming om vinteren, sier han.
– Energien kan også hentes ut fra opp-pumpet grunnvann ved å utnytte grunnvannets egenvarme direkte i varmeveksleren. Energipotensialet til en slik brønn er selvfølgelig avhengig av grunnvannets temperatur og brønnens kapasitet. Litt forenklet kan vi si at grunnvann på 15 meters dyp holder en temperatur som er tilnærmet lik årsmiddeltemperaturen i luften. I Norge varierer den mellom 1-2 °C i høyfjellet og langt mot nord og opp til 6-7 °C i kyststrøkene i Sør-Norge. En energibrønn med en kapasitet 30 m3/time og hvor det tappes 3 °C vil ha en effekt på ca. 100 kW.
Mye av bosetningen utenfor byene i landet vårt er naturlig knyttet bl.a. til dalførene med elvesletter og deltaer. Her finnes grunnvannsreservoarer med muligheter for etablering av lokale grunnvarmeanlegg med kort vei til forbruker.
Grunnvann er en fornybar energikilde med liten belastning for miljøet.

 

COMMENTS

WORDPRESS: 0
X