Projekt 01685/01

Verfahren zur Erkundung von Grundwasserkontaminationen und Schadstofffrachten

ProjekttrÀger

Plenum IngenieurgesellschaftfĂŒr Planung Energie Umwelt mbH
Rantzaustr. 32
22041 HamburgZielsetzung und Anlass des Vorhabens Es sollte ein einfaches und kostengĂŒnstiges Verfahren zur tiefenabhĂ€ngigen Erkundung von Grundwasserkontaminationen entwickelt werden. GrundwasserschadensfĂ€lle weisen aufgrund von Umfang und Eintragungsort, Stoffeigenschaften, Bodenaufbau sowie Transport- und Abbauverhalten jeweils ein spezifisches, zeitlich verĂ€nderliches Schadensbild auf. Aus KostengrĂŒnden unterbleibt hĂ€ufig eine genaue Erkundung und Eingrenzung des Schadens, obwohl sie die Voraussetzung fĂŒr eine effektive und kostengĂŒnstige Schadenssanierung ist. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Verfahren zur tiefenorientierten Untersuchung von Grundwasserleitern besteht aus 4 Teilschritten, die jeweils an die spezifischen Gegebenheiten angepaßt werden können. Es handelt sich um die Errichtung von Meßstellen, die Grundwasserprobennahme, die Analytik von Boden- und Grundwasserproben und die Messung der Vertikalströmung in Grundwassermeßstellen. Die einzelnen Verfahrensschritte sind so ausgelegt, daß Grundwassermeßstellen ab 2 bzw. NW 50 untersucht werden können. Die einzelnen Verfahrensschritte können auch einzeln an unterschiedliche Anforderungen angepaßt werden. Es wurden kostengĂŒnstige Verfahren zur Errichtung von Grundwassermeßstellen erprobt, bei denen der Bodenaufbau möglichst wenig gestört wird. Die tiefenabhĂ€ngige Probennahme erfolgt mit einem modifizierten Schöpfprobennehmer. Die Wasserproben werden mittels Gasdruck gefördert, welcher ein Ausgasen leicht flĂŒchtiger Bestandteile verhindert. Mittels eines mobilen GC kann die Belastung von Boden- und Wasserproben mit leicht flĂŒchtigen Kohlenwasserstoffen Vor-Ort bestimmt werden. Die vertikale Schadstoffverteilung in einer Meßstelle ist somit wenige Stunden nach der Probennahme bekannt. Zur Bestimmung der vertikalen Strömung in Grundwassermeßstellen wurde eine spezielle Ultraschallsonde entwickelt. Sie erlaubt es, in AbhĂ€ngigkeit von der Beschaffenheit der Meßstellen die Vertikalströmung mit einer Geschwindigkeitsauflösung von 0,01 - 0,1 mm/s zu bestimmen. Der vertikale Abstand der Meßgeber betrĂ€gt dabei 25 - 50 cm. Ergebnisse und Diskussion Soweit machbar, ermöglichen Rammkernsondierungen in Verbindung mit Rammfiltern eine zuverlĂ€ssige und weitgehend ungestörte Erschließung eines Grundwasserleiters. Als sehr zweckmĂ€ĂŸig und kostengĂŒnstig erweist sich eine kontinuierliche Beprobung und Headspaceanalytik des Bohrgutes, um die vertikale Verteilung der Bodenbelastung festzustellen. Auf die Verfilterung des Ringraumes sollte im Interesse einer Gewinnung von ungestörten Wasserproben möglichst verzichtet werden. Die tiefenorientierte Entnahme von Wasserproben hat die in sie gesetzten Erwartungen erfĂŒllt. Es wurde eine gute Übereinstimmung in der Belastung zwischen Bodenproben und Wasserproben die aus der in Ruhe befindlichen Meßstelle, stammen festgestellt. Diese Art der Probennahme fĂŒhrt zu minimalen Abwassermengen und verringert die Entsorgungskosten. Eine dynamische Beprobung - wĂ€hrend eines Pumpversuchs - liefert in Verbindung mit einer tiefenabhĂ€ngigen Zuflußmessung noch genauere Aussagen ĂŒber die absolute Höhe der Belastung. Die Vor-Ort-Analytik von Boden- und Wasserproben liefert wenige Stunden nach der Probennahme wichtige Erkenntnisse ĂŒber die Schadensverteilung die es gestatten, den Ausbau der Meßstellen und das weitere Vorgehen festzulegen. Außerdem können wichtige RĂŒckstellproben innerhalb eines Tages im Labor analysiert und so zuverlĂ€ssig die absoluten Belastungen ermittelt werden. Werden zusĂ€tzlich auch HilfsgrĂ¶ĂŸen wie pH-Wert, LeitfĂ€higkeit und Sauerstoffgehalt bestimmt, können auch biologische AbbauvorgĂ€nge gezielt betrachtet werden. Es wurde das Anforderungsprofil fĂŒr eine Vor-Ort-Analytik mit einem Gaschromatographen ermittelt. Dies betrifft die Betriebsdauer bei Batteriebetrieb, die zum Einsatz kommenden SĂ€ulen, die Analysentemperatur, die Probenaufgabe, die Detektoren, das Betriebssystem und die Datenausgabe. Die Strömungsmessung mit der Ultraschallsonde erschließt auf einfache Weise Einblicke in die Grundwasserdynamik. Durch die Erweiterung des Meßbereiches um 2-3 GrĂ¶ĂŸenordnungen im Vergleich mit herkömmlichen Flow-Meter-Messungen, können bisher nicht untersuchte Transporteffekte in Grundwassermeßstellen nachgewiesen werden. Die statische Vertikalströmungsmessung liefert Hinweise auf die Verteilung der horizontalen Fließgeschwindigkeit. In Verbindung mit einem Pumpversuch erhĂ€lt man auf einfache Weise die vertikale Verteilung der DurchlĂ€ssigkeitsbeiwerte (kf-Werte). Diese sind fĂŒr die Sanierungsplanung von großer Wichtigkeit. Die Vertikalgeschwindigkeit wird mit einer Zeitauflösung von 10s registriert. So können dynamische Effekte, wie sie durch den Betrieb von Grundwasserentnahmen oder durch den Straßenverkehr entstehen, nachgewiesen werden. Außerdem ist es auch möglich, den Einfluß von Tiedeströmungen in Grundwasserleitern zu untersuchen. Eine ÜberprĂŒfung der Strömungsmessung mit einem Radioaktiven tracer-lock-Verfahren bei der GSF in MĂŒnchen erbrachte eine gute Übereinstimmung zwischen beiden Meßmethoden. Die Methode ist gut geeignet dĂŒnne Bodenschichten mit einem hohen kf-Wert zu identifizieren. Die ĂŒbliche Betrachtung von Mittelwerten beschreibt die realen VerhĂ€ltnisse oft nur unzureichend. Das Entwickelte Verfahren zur tiefenabhĂ€ngigen Erkundung von Grundwasserleitern kann flexibel an die Fragestellungen angepaßt werden. Insbesondere kann zunĂ€chst hĂ€ufig auf die Errichtung weiterer Meßstellen verzichtet werden, indem aus den vorhandenen Pegeln zusĂ€tzliche Informationen ĂŒber die vertikale Verteilung von Schadstoffen gewonnen werden. Fazit Die tiefenabhĂ€ngige Erkundung von Grundwasserleitern liefert wichtige Erkenntnisse ĂŒber die Beschaffenheit von Grundwasserbelastungen. Die Verfahrensentwicklung erleichtert und verbilligt solche Erkundungsmaßnahmen. Die hĂ€ufige VerĂ€nderung von Grundwassermeßstellen durch statische Vertikalströmungen erfordert ein neues VerstĂ€ndnis dieser VorgĂ€nge und einen gezielten Umgang mit diesen Meßstellen. Die Messung von Vertikalströmungen im Bereich von 0,1 mm/s erschließt völlig neue Untersuchungsfelder im Bereich der Hydrogeologie und Ingenieurgeologie.

Übersicht

Telefon

040/687664

Telefon

040/687664

Bundesland

Hamburg

Fördersumme

89.140,16 €

Förderzeitraum

26.04.1994 - 31.12.1996