• Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

grundvand

Oprindelig forfatter AVil Seneste forfatter Redaktionen

Grundvand. Porøsitet defineres som forholdet mellem porevolumen og totalvolumen. Man skelner mellem primær porøsitet  1, dvs. porerummene mellem de enkelte korn i en aflejring, og sekundær porøsitet  2 og  3, knyttet til sprækker og hulrum i faste bjergarter. Permeabiliteten, der er et mål for evnen til at lade væske passere igennem aflejringen eller bjergarten, afhænger af kornenes størrelse og form, hvor godt de er sorteret eller af sprækkesystemets udformning. Bemærk, hvorledes overfladespændingen trækker en vandfilm op langs korn og sprækker et stykke over grundvandsspejlet, dvs. i den umættede zone.

Grundvand. Porøsitet defineres som forholdet mellem porevolumen og totalvolumen. Man skelner mellem primær porøsitet 1, dvs. porerummene mellem de enkelte korn i en aflejring, og sekundær porøsitet 2 og 3, knyttet til sprækker og hulrum i faste bjergarter. Permeabiliteten, der er et mål for evnen til at lade væske passere igennem aflejringen eller bjergarten, afhænger af kornenes størrelse og form, hvor godt de er sorteret eller af sprækkesystemets udformning. Bemærk, hvorledes overfladespændingen trækker en vandfilm op langs korn og sprækker et stykke over grundvandsspejlet, dvs. i den umættede zone.

grundvand, vand, som under jordoverfladen udfylder alle porer og sprækker. Grundvand dannes af nettonedbøren, dvs. forskellen mellem nedbør og fordampning. I Danmark er nedsivningen (grundvandsdannelsen) ofte ca. 1/5 af nedbøren, svarende til 120-160 mm pr. år.

Grundvand kan i praksis kun udnyttes fra de gennemtrængelige (permeable) jordlag (grus, sand, opsprækket kalk mv.), hvor oppumpning af vand modsvares af en grundvandstilførsel fra de omkringliggende jordlag. Permeable, grundvandsførende jordlag kaldes grundvandsmagasiner, grundvandsreservoirer eller aquiferer. Lavpermeable jordlag, fx ler, er derimod omtrent vandstandsende.

I Danmark udnyttes grundvandsmagasiner 20-100 m under jordoverfladen. Ved større dybder øges risikoen for at træffe vand, der er uanvendeligt som drikkevand pga. især salt (natriumklorid) fra havet eller salthorste. På 200-400 m dybde er grundvandet i Danmark salt.

Vandets kredsløb

Nettonedbøren siver hurtigt gennem sand, grus og sprækkede bjergarter, men langsomt gennem ler. Nedsivningen er lodret i homogene jordlag i den umættede zone, dvs. zonen over grundvandsspejlet, og er i sand ca. 4 m pr. år og i ler ca.1/2 m pr. år. Under grundvandsspejlet, i grundvandszonen, bevæger vandet sig mere eller mindre vandret mod områder med lavestbeliggende grundvandsspejl, dvs. med det laveste trykniveau eller potentiale, for til sidst at ende i vandløb, søer eller i havet. Dets bevægelsesretning i grundvandszonen bestemmes vha. potentialekort, som ved højdekurver viser grundvandsspejlets beliggenhed. Vandet vil under forhold med homogene jordlag bevæge sig vinkelret på disse højdekurver.

Vandet bevæger sig langsomt i grundvandszonen. Med en hældning på grundvandsspejlet på 1 % vil det i grus bevæge sig 100-1000 cm/døgn, i sand 1-200 cm/døgn og i ler 0,0001-0,001 cm/døgn. Dette medfører, at grundvand globalt set er meget gammelt, i gennemsnit 4000 år.

Vandbalance

Inden for et område, der afgrænses af det topografiske vandskel, kan der opstilles en vandbalanceligning, der illustrerer en sammenhæng mellem nedbøren, fordampningen, afstrømningen og den oppumpede vandmængde. I vandbalanceligningen, N = F+AO+AU+ Q, er N nedbøren, F den aktuelle fordampning, AO overfladeafstrømningen (vandføringen i vandløb), AU grundvandsafstrømningen eller den underjordiske afstrømning og Q den oppumpede vandmængde. Et indgreb et sted, fx øget oppumpning, vil bl.a. kunne påvirke vandløbenes vandføring. Omvendt vil man ved kunstig infiltration, dvs. oppumpning og udspredning af søvand, kunne forøge nedbøren og dermed forøge leddene på højre side i vandbalanceligningen.

Grundvandets kemiske sammensætning

Nedbørens kemiske sammensætning spiller en vis rolle for grundvandets kvalitet. Det gælder især natrium- og kloridindholdet samt pH-værdien.

Vandets reaktion med jordlagene såvel i den umættede zone som i grundvandszonen har dog normalt den afgørende indflydelse. Vandets pH-værdi og iltningsgrad er styrende for næsten alle de opløsnings- og udfældningsrelationer, der kan komme på tale mellem vand og jord. Vand med lave pH-værdier, dvs. surt vand, har generelt større evne til at opløse metaller, kalk mv. Surt vand dannes, når kuldioxid (CO2) fra atmosfæren og fra nedbrydning af organisk stof optages i vandet. Kuldioxidindholdet kan give pH-værdier ned til ca. 5. Det sure vand bliver normalt neutraliseret, når det reagerer med jordens kalkindhold eller øvrige mineraler. De laveste pH-værdier, der optræder i dansk grundvand, opstår ved oxidation af svovlforbindelser som fx af mineralet pyrit (FeS2). Pyrit findes især i aflejringer, der er rige på organisk stof, dvs. i eng- og moseaflejringer samt i brunkulsførende lagserier. Pyritoxidation kan give pH-værdier på 2-3. Iltningsgraden udtrykker balancen mellem oxiderende og reducerende forbindelser. Oxygen (O2), nitrat (NO-3) og sulfat (SO42-) er oxiderende, mens organisk stof, methan (CH4), svovlbrinte (H2S), ammonium (NH4+) og jern(II) (Fe2+), er eksempler på reducerende forbindelser.

Grundvand. Øverst udsnit af et grundvandskemisk basisdatakort, nederst hjælpefigur til tolkning af kortets informationer. Udsnittet viser et eksempel på, hvordan Danmarks grundvand er kortlagt, og illustrerer dets kemiske sammensætning ved en del af Limfjorden. De farvelagte cirkeludsnit angiver koncentrationerne af de vigtigste ioner i vandet; cirklens størrelse er et mål for den totale ionkoncentration i milliækvivalenter pr. liter (mækv/l). Cirkelafbildningen gør det let at afgøre, hvilken vandtype der er tale om. Læg fx mærke til vandprøven fra boring 37.382 (midt i figuren): Det sorte felt i øverste halvdel (natrium) modsvares af et stort, grønt felt (klorid) i nederste halvdel. Vandtypen er derfor natriumklorid-type. De andre vandprøver, der er vist, er af calciumbikarbonat-typen. Begge disse vandtyper er almindelige i Danmark. Den lille prik viser beliggenheden af den boring, vandprøven er taget fra. Dybden (i meter under overfladen) er vist over den farvelagte cirkel. Ved cirklen er boringens nummer vist sammen med dato for vandanalysen og oplysninger om indhold af jern (Fe), mangan (Mn), kuldioxid (agg. CO2) mv.

Grundvand. Øverst udsnit af et grundvandskemisk basisdatakort, nederst hjælpefigur til tolkning af kortets informationer. Udsnittet viser et eksempel på, hvordan Danmarks grundvand er kortlagt, og illustrerer dets kemiske sammensætning ved en del af Limfjorden. De farvelagte cirkeludsnit angiver koncentrationerne af de vigtigste ioner i vandet; cirklens størrelse er et mål for den totale ionkoncentration i milliækvivalenter pr. liter (mækv/l). Cirkelafbildningen gør det let at afgøre, hvilken vandtype der er tale om. Læg fx mærke til vandprøven fra boring 37.382 (midt i figuren): Det sorte felt i øverste halvdel (natrium) modsvares af et stort, grønt felt (klorid) i nederste halvdel. Vandtypen er derfor natriumklorid-type. De andre vandprøver, der er vist, er af calciumbikarbonat-typen. Begge disse vandtyper er almindelige i Danmark. Den lille prik viser beliggenheden af den boring, vandprøven er taget fra. Dybden (i meter under overfladen) er vist over den farvelagte cirkel. Ved cirklen er boringens nummer vist sammen med dato for vandanalysen og oplysninger om indhold af jern (Fe), mangan (Mn), kuldioxid (agg. CO2) mv.

Hårdhed

Hårdheden udtrykker indholdet af calcium- og magnesiumioner (Ca2+ og Mg2+) og skyldes, at nedsivende CO2-holdigt vand opløser calcium- og magnesiumholdige mineraler (især karbonater) fra jordlagene.

I egne med kalkrige aflejringer vil der kunne dannes hårdt vand, og i kalkfattige områder er det normalt at finde blødt vand. Hårdheden kaldes forbigående, hvis den er knyttet til hydrogenkarbonat, fordi CO2 undviger ved kogning, hvorefter Ca++-ionerne fælder ud som CaCO3. Hårdheden kaldes blivende, hvis den er knyttet til sulfat (SO4--), som ikke påvirkes af kogning.

Calcium og magnesium findes i kalkholdige jordlag, som opløses i surt miljø. Hårdt vand er almindeligt i Østjylland og på Øerne; blødt vand findes især i sandede områder i Vestjylland. Vandets hårdhed spiller en betydelig rolle i dagligdagen; fx kræver tøjvask og opvask i hårdt vand mere sæbe, fordi sæben binder sig til calciumionerne. Undertiden er jordens kalkindhold ikke i stand til at neutralisere syren. Restsyreindholdet angives som aggressiv kuldioxid. Vandværksbehandlingen heraf består i kalktilsætning; uden tilsætning vil vandet kunne opløse fx vandrør.

Lermineraler og organisk stof i jordlagene har evnen til at ionbytte, idet deres negativtladede overflade vil tiltrække positivtladede ioner. Ofte er ionbytterpladserne fyldt med natriumioner, som stammer fra tidligere geologiske perioder, hvor havvand (med natriumklorid) har haft kontakt med disse såkaldte ionbyttere. Tilførsel af hårdt vand til ionbytterne resulterer i fjernelse af calcium- og magnesiumioner fra vandet, som til gengæld modtager natriumioner.

Grundvandsspejlet følger i nogen grad overfladens topografi. På steder, hvor grundvandsstanden er højere end terrænet, træder kilder frem i overfladen. Det fremgår, at søer og vandløb står i direkte forbindelse med grundvandsspejlet; ændringer af vandstanden i disse vil også påvirke grundvandsstanden. Det ferske grundvand flyder som en pude på det tungere salte grundvand, der står i forbindelse med havet. Den ferske grundvandszone bliver således tyndere ud mod kysten.

Grundvandsspejlet følger i nogen grad overfladens topografi. På steder, hvor grundvandsstanden er højere end terrænet, træder kilder frem i overfladen. Det fremgår, at søer og vandløb står i direkte forbindelse med grundvandsspejlet; ændringer af vandstanden i disse vil også påvirke grundvandsstanden. Det ferske grundvand flyder som en pude på det tungere salte grundvand, der står i forbindelse med havet. Den ferske grundvandszone bliver således tyndere ud mod kysten.

Nitrogenforbindelser

Nitrogen (kvælstof) er en væsentlig bestanddel i dyr og planter. Døde dyr og planter omdannes ved biologiske processer på jordoverfladen og i jorden til ammoniak (NH3) og ammonium, der tilbageholdes i jorden ved binding til ler og organisk stof. Hovedparten vil under iltede forhold blive oxideret først til nitrit (NO2-), senere til nitrat (NO3-). Det organisk bundne nitrogen kan ikke transporteres af det nedsivende vand, men det kan både ammonium og nitrat. Forudsætningen for, at disse to ioner kan nå frem til grundvandet, er, at der findes hhv. reducerende og oxiderende forhold undervejs. Hvis ammonium møder oxiderende forhold, vil det blive omdannet til nitrat; kommer nitrat under reducerende forhold, vil der ske omdannelse til frit nitrogen (N2), som på gasform vil forsvinde fra jordlagene. Gode reduktionskapaciteter er knyttet til jordlag med meget organisk stof og til moræneler. Sand og kalkbjergarter har stort set ingen kapacitet til at reducere nitrat. Derfor findes nitratholdigt grundvand under sandjorderne, og hvor kalkundergrunden ligger højt.

Salt og fluor

Nedbørens bidrag til grundvandets saltindhold (kloridindhold) er i Danmark på 10-20 mg/l. Større kloridkoncentrationer kan enten skyldes indtrængende havvand (marint infiltrationsvand), udvaskning af salt fra gamle havaflejringer (marint residualvand) eller påvirkning fra salthorste (salt mineralvand). Grundvandets kloridindhold kan også være forhøjet pga. vejsaltning eller påvirkning fra fx lossepladser og slagge- eller flyveaskedepoter.

Fluoridioner (F-) stammer fra letopløselige fluorholdige mineraler i jordlagene. Grundvand kan i Danmark have et fluoridindhold på op til 10 mg/l. De laveste indhold findes i vand fra Jyllands sand- og kalkmagasiner; de højeste er fundet på Midtfyn, ved Nykøbing S., på Djursland og mange steder i Region Sjælland samt på Bornholm.

Brunt grundvand

Brunt grundvand er en speciel type af misfarvet vand; den brune farve skyldes et indhold af humus (omdannede rester af planter og andet biologisk materiale). I Danmark er brunfarvet vand fundet i boringer stort set over hele landet. Nogle steder er vandet lige så brunt som kaffe, andre steder har det en mere lys brunlig farve. I det mørkest farvede vand er hovedparten af det organiske stof humussyre. Det er endnu ikke fuldt klarlagt, hvorfor grundvandet nogle steder bliver brunt, mens det andre steder fra de samme geologiske lag ikke bliver farvet.

Læs også om grundvandsforurening og -beskyttelse.