Isotopenanalytische Quantifizierung des Schadstoffabbaus im Grundwasser zur Anwendung in der PraxisKomponentenspezifische Isotopenanalyse zur Aufkl\u00e4rung der Herkunft und des Verbleibs von organischen Schadstoffen in komplexen GrundwasserleiternAuf intensiv genutzten Industriestandorten kommt es oft zu einer hohen organischen Schadstoffbelastung in Grundwasser und B\u00f6den. Fl\u00fcchtige chlorierte und aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen, sowie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), geh\u00f6ren dabei zu den am h\u00e4ufigsten nachgewiesenen organischen Schadstoffen an kontaminierten Standorten. Physikalisch-chemische und biologische Abbau- und R\u00fcckhalteprozesse in der ges\u00e4ttigten und unges\u00e4ttigten Bodenzone k\u00f6nnen dabei die Ausbreitung der Schadstoffe verlangsamen und unter g\u00fcnstigen Bedingungen zu einer Begrenzung der Schadstofffahne f\u00fchren (?Natural Attenuation?). In-situ Prozesse, die zu einer tats\u00e4chlichen Minimierung der Schadstofffrachten f\u00fchren, stellen dabei eine alternative Sanierungsstrategie dar, deren Anwendung allerdings ein gutes Prozessverst\u00e4ndnis des Transport- und Abbauverhaltens der Schadstoffe im Untergrund voraussetzen. Die substanzspezifische Isotopenanalyse (CSIA) mittels gekoppelter Gaschromatographie-Isotopenverh\u00e4ltnis-Massenspektrometrie (GC\/IRMS) stellt in der Umweltanalytik eine wertvolle Methode dar, um solche Aussagen \u00fcber die Herkunft und den Verbleib von organischen Schadstoffen zu erm\u00f6glichen.Ziel der vorliegenden Arbeit war das Aufzeigen des Potentials und der Grenzen der CSIA bei der Untersuchung der Herkunft und des Verbleibs von Schadstoffen an heterogenen und komplexen Feldstandorten. Die begrenzte Empfindlichkeit derzeitiger GC\/IRMS-Systeme ist h\u00e4ufig der limitierende Faktor beim Einsatz der CSIA in Feldstudien. Um die Empfindlichkeit zu steigern im Sinne verbesserter Nachweisgrenzen, wurden verschiedene Probenextraktions- und Probenaufgabetechniken optimiert und f\u00fcr den Einsatz in der CSIA evaluiert. F\u00fcr eine effizientere Extraktion fl\u00fcchtiger Verbindungen konnte ein kommerziell erh\u00e4ltliches Purge&Trap-System im Rahmen dieser Arbeit f\u00fcr die speziellen Anforderungen optimiert werden. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, dass die hier eingesetzten Probenanreicherungs- und Extraktionstechniken effizient und zuverl\u00e4ssig in der substanzspezifischen Isotopenanalytik angewendet werden k\u00f6nnen. In den durchgef\u00fchrten Studien konnte damit an unterschiedlichen Feldstandorten das biologische Abbaupotential anhand der Rayleigh-Gleichung abgesch\u00e4tzt werden. F\u00fcr weniger fl\u00fcchtige Verbindungen (z.B. PAK) wurde eine neue Methode evaluiert: PTV-LVI. Diese Technik basiert auf der Injektion gr\u00f6\u00dferer Probenmengen (large-volume injection; LVI) in einen speziellen, temperatursteuerbaren Injektor (PTV-Injektor). F\u00fcr ihre Anwendung in der Isotopenanalytik wurde diese neue Technik auf Genauigkeit, Linearit\u00e4t, Pr\u00e4zision und Reproduzierbarkeit untersucht, sowie die methodenspezifische Nachweisgrenze ermittelt. Diese Injektionstechnik (PTV-LVI) erm\u00f6glicht jetzt auch f\u00fcr die bisher problematischen mittelfl\u00fcchtigen organischen Verbindungen verl\u00e4ssliche d13C-Bestimmungen im Spurenkonzentrationsbereich und erweitert damit das m\u00f6gliche Anwendungsspektrum der CSIA-Methode in der Umweltanalytik erheblich, wie am Beispiel eines Kreosot-kontaminierten Standorts gezeigt wird.Da bislang die Feldanwendung der CSIA auf relativ homogene Aquifer-Systeme beschr\u00e4nkt war, lag der Anwendungschwerpunkt der Methoden auf Feldstandorten mit komplexen Bedingungen und Kontaminationsgeschichte. Dabei konnte gezeigt werden, dass die \u00fcber CSIA ermittelten d13C Werte von chlorierten Kohlenwasserstoffen, in diesem Fall Tetrachlorethen und seinen Abbauprodukten, zur Identifizierung von potentiellen Verursachern (Kontaminationsquellen) herangezogen werden k\u00f6nnen, auch wenn Bioabbau eine Rolle spielt. In einem komplexen Realfall k\u00f6nnen, wie in der Arbeit am Beispiel eines gekl\u00fcfteten Festgesteinsaquifer dargelegt, d13C Werte zusammen mit geochemischen und anderen standortspezifischen Informationen zuverl\u00e4ssig und mit hoher statistischer Aussagekraft interpretiert werden. In einer Schadstofffahne im s\u00fcdlichen Bereich des Standorts wurde zudem, durch die Integration der gemessenen Konzentrations- und Isotopendaten in ein reaktives Transportmodell, das NA-Potential in diesem Teil des Aquifers quantitativ erfasst.Ausgehend von den Ergebnissen der im Rahmen dieser Arbeit bearbeiteten Standorte werden die Beschr\u00e4nkungen und potentielle Fallgruben der CSIA unter Realbedingungen kritisch diskutiert und Strategien vorgeschlagen, m\u00f6gliche Fehlerquellen zu vermeiden. Insgesamt verdeutlichen die hier erzielten Ergebnisse, wie CSIA-Methoden zu einer erfolgreichen Standortuntersuchung, auch f\u00fcr komplexe Schadensf\u00e4lle, beitragen k\u00f6nnen. Zudem werden k\u00fcnftige Untersuchungen einen hohen Nutzen aus den hier verbesserten Methoden ziehen k\u00f6nnen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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