Projekt 11824/01

Einsatz von löslichen Huminstoffen als Lösungsvermittler bei der In-situ-Sanierung von PAK- und längerkettigen Mineralölkohlenwasserstoff-Schadensfällen

Projektträger

Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie IME
Auf dem Aberg 1
57392 Schmallenberg
Telefon: 02972/302-217

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

In-situ-Sanierungstechniken zur Reinigung von Böden, die mit schwerlöslichen Verbindungen (z. B. Mineralölkohlenwasserstoffen, höherkernige PAKs) kontaminiert sind, bedürfen des Einsatzes von Lösungsvermittlern. Bisher werden vorwiegend synthetische Tenside eingesetzt, die jedoch eine Reihe von Nachteilen aufweisen. Ziel des Vorhabens ist es, die Eignung von Huminstoffen als Lösungsvermittler in der In-situ-Sanierung aufzuzeigen und ihre Effektivität und Praktikabilität im Vergleich mit herkömmlichen Tensiden darzustellen.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm Projekt werden die löslichkeitsvermittelnden Eigenschaften und die Eignung der Spüllösung für eine In-situ-Sanierung mit den folgenden Eluenten vergleichend untersucht:
· einem Tensid (Tween 80)
· Coffeinlösung
· natürlichen Huminstoffen (verschiedene Ausgangsmaterialien zur Gewinnung der Huminstoffe und Konzentrationen der Huminstoffe in den Spüllösungen)
· synthetische huminsäureähnliche Polymere.
Die Versuchsdurchführung erfolgt im Labor mit erweiterten Säulenversuchen gemäß DECHEMA-Leitfaden Labormethoden zur Beurteilung der biologischen Bodensanierung.
Die Untersuchungen werden an drei original kontaminierten Böden (PAK, MKW) durchgeführt. Die Bewertung der Ergebnisse der verschiedenen Modellansätze erfolgt nach den folgenden Kriterien:
· Gesamtschadstoffelimination
· Schadstoffelimination differenziert nach Auswaschung und Abbau
· Restgehalt an Lösungsvermittler im Boden
· Veränderung der Durchlässigkeit des Bodens; Bildung von mikrobieller Biomasse


Ergebnisse und Diskussion

Wie erwartet wurden die höchsten Sanierungserfolge sowohl bei den PAK-Böden als auch dem MKW-Boden mit dem Tensid erzielt. Dies gilt sowohl hinsichtlich der Austräge mit dem Eluat als auch hinsichtlich der Gesamtelimination. Mit dem Tensid vergleichbare Ergebnisse wurden für die PAK-kontaminierten Böden auch mit Coffein-Lösung erhalten. Bei dem MKW-Boden zeigte Coffein jedoch praktisch keine positive Wirkung.
Die Ergebnisse zeigen, dass DOM-Elutionslösungen sowohl für MKW (Eliminierung bis zu 34 %) als auch für PAK-Schadensfälle (Eliminierung bis zu 31 % bezogen auf Summe EPA-PAK) eine Alternative zu Tensidlösungen darstellen. Zu berücksichtigen ist, dass DOM-Lösungen billig aus natürlichen Rohstoffen wie Komposte herzustellen sind und während der Sanierungssimulation weder ein Verstopfen der Säulen noch eine signifikante Anreicherung der Huminstoffe (gemessen als TOC) auf den Böden zu verzeichnen war. Die Tensidlösung führte hingegen durch starkes Bakterienwachstum zum Verstopfen der Säule während der Versuchszeit.
Der Vergleich der DOM-Lösungen ergibt folgende Aussagen:
· DOC I-Lösung zeigt eine signifikant höhere Auswaschung über das Eluat als die DOC II-Lösung. Mit der DOC I-Lösung (250 mg/l) werden bei Boden PAK II 3,2 % der Ausgangsmenge an PAKs während der Versuchszeit ausgewaschen.
· Insgesamt ist die Eliminierung der PAKs aus dem PAK II-Boden über dem Versuchszeitraum mit beiden DOC-Lösungen vergleichbar, bei der DOC I-Lösung wird die höchste Eliminierung bei 50 mg/l erreicht, während bei der DOC II-Lösung die besten Ergebnisse mit 250 mg/l DOC erhalten werden.
· Bei dem MKW-Boden erfolgte wiederum mit der DOC I-Lösung eine höhere Auswaschung als mit der DOC II-Lösung.
Die Eliminierung der MKW aus dem Boden während der Sanierungssimulation war jedoch bei der DOC II-Lösung bedingt durch einen stimulierten Abbau signifikant höher als bei der DOC I-Lösung.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Erste Ergebnisse wurden auf dem ConSoil 98 in Edinburgh vorgestellt.


Fazit

Die Modelluntersuchungen belegen, dass DOM-Lösungen für den Einsatz in der In-situ-Sanierung von PAK- und MKW-kontaminierten Böden geeignet sind und zu deutlichen Sanierungserfolgen führen. Als Vorteile sollte hervorgehoben werden, dass DOM-Lösungen leicht und preiswert aus natürlichen Rohstoffen zu gewinnen sind und dass sie keine unerwünschten Effekte wie Verstopfen der Säulen oder hohe Sorption am Bodenkörper zeigten.