Quellensanierung von Nitroaromaten - ahu AG Wasser Boden ...

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Quellensanierung von Nitroaromaten – In-situ Testsanierung mit Alkohol. Die Mehrheit der weiteren Schadstoffe verhält sich analog dem beschriebenen 2-MNT. Lediglich die Metabolite wie 2-MA (= 2-Methyl anilin) und Aminonitrotoluole (ANT) zeigen ein leicht abweichendes Verhalten. Vor allem die Methylaniline als Abbauprodukte der beiden Hauptschadstoffe 2-MNT und 4-MNT werden im Laufe des Versuchs durch die Ethanolzugabe verstärkt gebildet. Damit zeigt sich der durch das Ethanol bedingte zweite Effekt, die In-situ-biologische Stufe. Die Metabolite sind mobiler als ihre Ausgangssubstanzen, lösen sich leichter im Grundwasser und können damit besser ausgewaschen werden. Neben den STV werden auch andere Schadstoffe wie BTEX und Naphthaline mit ausgetragen. Vor allem Toluol wird mit bis zu 20 mg/l während der Waschung im gehobenen Grundwasser nachgewiesen. Die aktuellen Analysen ergeben deutlich sinkende Schadstoffgehalte von beispielsweise 160 mg/l 2-MNT auf 17 mg/l. Somit zeigt sich seit April 2011, also ca. 1 Jahr nach Infiltration des Alkohols eine konstante Abnahme der Schadstoffgehalte im Förderbrunnen P62. Die Ethanolgehalte im gehobenen Grundwasser liegen in der ersten Phase im Schnitt bei 2.000 bis 5.000 mg/l bis zu ihrem Absinken auf ca. 200 mg/l ab Mai 2010. In der zweiten Phase der Versuchsdurchführung bei der Einspeisung über die Lanzen in das Grundwasser wird zweimal (1 und 7 Tage nach Beginn der Infiltration) eine deutliche Erhöhung der Ethanolkonzentration festgestellt. Der beobachtete Maximal-Wert am P62 liegt mit 110.000 mg/l (= 14 %-ige Ethanollösung) deutlich unterhalb der zunächst mit dem Grundwasserströmungsmodell prognostizierten Werte von maximal 380.000 mg/l (= 48 %-ige Ethanollösung). Unter Berücksichtigung des beobachteten Infiltrationsverhaltens durch größere schluffige Bereiche wurde die Strömungsmodellierung fortgeschrieben. Durch diese veränderten Annahmen stimmt die modellierte Durchbruchskurve für Ethanol im Förderbrunnen P62 mit den beiden beobachteten Ethanolmaxima überein. Das Tailing der Ethanolkonzentration verläuft entsprechend Abbildung 4 sehr viel langsamer als ursprünglich Abbildung 4: Vergleich der prognostizierten und gemessenen Ethanolkonzentration im P62 Abbildung 5: Tiefenverteilung der einzelnen Schadstoffe im Testfeld 8 altlasten spektrum 2/2012
.Quellensanierung von Nitroaromaten – In-situ Testsanierung mit Alkohol angenommen. Die Ethanolgehalte im gehobenen Grundwasser sinken bereits 14 Tage nach der Alkoholinfiltration in die Lanzen kontinuierlich. Nach einem Jahr beträgt die im Grundwasser gemessene Ethanolkonzentration von 16 mg/l noch 0,02 % der maximal erreichten Ethanolkonzentration im Grundwasser Bereits 18 Monate nach dem Versuch wird kein Ethanol (< BG 5 mg/l) mehr im gehobenen Grundwasser an der P62 nachgewiesen. Bilanzierung Die Massenberechnungen zur Auswertung der Bodenproben, die beim Bau der Infiltrationslanzen gewonnen wurden (vgl. Abbildung 5), ergeben eine Gesamtschadstoffmenge von ca. 310 kg für das Testfeld (davon ca. 70 % im Horizont 0,1–3 m, und ca. 30 % ab 3 m bis zur Endteufe. Innerhalb eines Jahres werden von Beginn des Pilotversuchs bis zum Mai 2011 ca. 393 kg analytisch erfasster STV mit der Förderung am P62 aus dem Untergrund entfernt. Das sind mehr als 87 % der abgeschätzten Schadstoffmasse von 452 kg im Einzugsbereich des Förderbrunnens. Für einige Schadstoffe, wie z. B. MNT fällt die Bilanz entsprechend Abbildung 6 besser aus, für andere wie DNT (Dinitrotoluole) schlechter. Die in Abbildung 6 dargestellte Bilanzierung zeigt weiterhin, dass Amino-Derivate (neben MA auch Aminonitrotoluole: ANT, ADNT) in wesentlich größeren Mengen aus dem Testfeld ausgetragen wurden, als die Feststoffbilanzierung ergab. Hier zeigt sich die durch den Einsatz von Ethanol gesteigerte Metabolitenbildung während des Pilotversuchs. 3.2 Diskussion Mit diesem Pilotversuch wurden die Einsatzmöglichkeiten eines Waschverfahrens in einem Gebiet flächenhaft ausgeprägter, relativ gering durchlässiger Bodenschichten getestet. Folgende Aspekte sind für einen weiteren Einsatz des Verfahrens von besonderer Bedeutung. Der vor der Errichtung des Testfelds nicht bekannte Schluffhorizont führte zum einen zu stark verringerten Infiltrationsraten in die Rigolen, aber auch in die Lanzen, die eigentlich im Grundwasserbereich ausgebaut sind. Zum anderen ist die Erreichbarkeit der Schadstoffe in diesen Schluffhorizonten als gering anzunehmen. Es ist fraglich, ob die Schluffhorizonte natürlichen Ursprungs sind, da ansonsten die Schadstoffgehalte in diesen Schichten aufgrund der natürlichen Wassersperre gering wären. Es handelt sich wegen der extrem hohen Schadstoffgehalte eher um anthropogen überprägte Bereiche (ehemalige Teichanlagen), in die eine Einleitung von Abwasser (und ggf. auch Schlämme) erfolgt sein könnte. Weiterhin hat sich gezeigt, dass das laterale Fließen in der ungesättigten Zone (Interflow im Hangbereich) bei starken Regenereignissen nicht zu vernachlässigen ist. In Verbindung mit einer zeitgleichen Infiltration in Rigolensysteme sind weitere Sicherungsmaßnahmen für solche Ereignisse und eine angepasste und flexible Wasserhaltung im Umfeld umfassen, vorzuhalten. Die hydraulische Sicherung des Grundwasserleiters stellte mit der modellgestützten Vorplanung und Auswertung ein funktionsfähiges Instrument dar. Die Wirkung des eingesetzten Ethanols zeigte sich sehr schnell, d. h. einige Tage nach der Infiltration wurden bereits Konzentrationsmaxima der STV gemessen. Der langsame Austrag des Ethanols aus der ungesättigten Zone sollte entsprechend der Vorplanung mit einer nachfolgenden Wasserinfiltration beschleunigt werden. Aufgrund der angetroffenen schlechten Durchlässigkeit der ungesättigten Bereiche wurde während der Testsanierung davon Abstand genommen, so dass Abbildung 6: Bilanzierung an P62, geförderte Stoffmengen im Vergleich zu berechneter Schadstoffmasse (Stand: 15.12.2011) altlasten spektrum 2/2012 9
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