Erfahrungen bei der Umsetzung von Natural Attenuation in Bayern

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1 Erfahrungen bei der Umsetzung von Natural Attenuation in NATURAL ATTENUATION "Working with nature" 15/ , St. Gallen Dipl.-Geologe Stefan Rüttinger

2 Inhalt Einführung LfW-Merkblatt 3.8/3 Leitfaden für die MNA-Bearbeitung in MNA-Fallbeispiel Überblick der MNA-Fälle in Ausblick hinsichtlich MNA Überblick der ENA-Fälle in Zusammenfassung 2

3 Einführung Veröffentlichung des LfW-Merkblattes Nr. 3.8/3 Natürliche Schadstoffminderung bei Grundwasserverunreinigungen durch Altlasten und schädlichen Bodenveränderungen Natural Attenuation im November 2004 Einführung fachlicher Regeln für die Umsetzung von NA in den Vollzug Umsetzung von NA im Bayerischen Vollzug geschieht durch Überwachung der zeitlichen und räumlichen Wirksamkeit der Prozesse (MNA) MNA ist im deutschen BBodSchG nicht rechtlich eingeordnet ENA ist im Sinne des BBodSchG eine in-situ-sanierungsmaßnahme 3

4 NA-spezifische Erkundung und Bewertung nach Merkblatt 3.8/3 Phase I: Qualitative Abschätzung u. Bewertung des NA-Potenzials Qualitative Erfassung der NA-Prozesse I.d.R. gängige Untersuchungsverfahren der Altlastenbearbeitung NA-Potenzial am Standort generell vorhanden? Phase II: Quantitative Erkundung und Bewertung von NA Identifikation der Prozesse, deren Ausmaß und Wirksamkeit Lage/Ausdehnung/Verhalten der Schadstofffahne, Emission aus der Schadstoffquelle Zusätzlich spezielle Untersuchungsmethoden erforderlich Ausreichende Wirksamkeit der NA-Prozesse? 4

5 NA-spezifische Erkundung und Bewertung nach Merkblatt 3.8/3 Phase III: Parameterermittlung und Modellierung Behebung letzter Informationsdefizite Abschließende Formulierung des Hydrogeologischen Modells Ermittlung der Eingangsdaten für das Numerische Modell (Verdünnung, Retardation, Abbauraten etc.) Erstellung eines numerischen Modells mit Prognose zum zukünftigen Schadstoffverhalten - Wann wird Maßnahmenziel erreicht? Plausibles Prozessverständnis Entscheidung für/gegen MNA Phase IV: MNA mit Vergleich und Verifizierung der Prognose Festlegung von zulässigen Abweichungen vom prognostizierten Schadstoffverhalten Festlegung von Abbruchkriterien und Rückfalloptionen (Sanierung) Monitoring der NA-Prozesse (eigentliches MNA) Verifizierung der Prognose zum zukünftigen Schadstoffverhalten Wird Maßnahmenziel erreicht, oder nicht? 5

6 NA-spezifische Erkundung und Bewertung nach Merkblatt 3.8/3 Vorgehen bei Nicht-Einhaltung des prognostizierten Schadstoffverhaltens: Weitere Untersuchungen (Erweiterung des Parameterumfangs) kürzeres Beprobungsintervall Neubewertung mit: Modifizierung des Monitoringprogramms und/oder Neuformulierung der NA-Prognose oder Sanierungsmaßnahmen neben MNA oder Einstellung von MNA und Durchführung von Sanierungsmaßnahmen z.b. auch ENA zur Aktivierung und Unterstützung der NA-Prozesse (= Rückfalloption) Wenn festgelegtes Maßnahmenziel erreicht ist: KVB entscheidet über Entlassung aus der Bearbeitung 6

7 Beispiel MNA-Fallbearbeitung, Heizölschaden Münchner Schotterebene 7

8 Grundwasserleiter: gut durchlässige quartäre Kiese Hydraulisches Gefälle: 5-6 GW-Flurabstand: 2,5-3,5 m GW-Mächtigkeit: 10 m va = 30 m/d (Annahme: kf = 8x10-3 m/s; P* = 0,15) 8

9 Charakterisierung des Schadensfalls Versickerung von 8000l Heizöl in das Erdreich und Grundwasser starke Kontaminationen im Grundwasserschwankungsbereich über die gesamte Ausdehnung der Fahne, gelöste MKW bis 0,7 mg/l Sofortmaßnahme: hydraulische Ölphasensicherung und Bodenaustausch im Schadenszentrum nach einigen Monaten keine Ölphase und keine gelösten MKW feststellbar, deutliche DOC Beaufschlagung (bis zu 5 mg/l) feststellbar Abbauprodukte! MNA-Prüfung am Standort aus folgenden Gründen: erheblicher residual gebundener Schadstoffvorrat im GW-Schwankungsbereich mögliches Grundwassergefährdungspotential vorhanden keine weitere hydraulische Maßnahme sinnvoll weitere Aushubmaßnahmen nicht verhältnismäßig im Zusammenspiel mit den Vorgaben des Merkblattes 3.8/3 stellt MNA eine sinnvolle Option dar 9

10 Standortvoraussetzungen gemäß Merkblatt 3.8/3 Quellensanierung (zumindest teilweise) keine mobile Schadstoffphase Kenntnisse: Schadstoffspektrum, -verteilung/-ausbreitung keine Gefahren durch toxische Metabolite/Endprodukte detaillierte Kenntnisse der Geologie und Hydrogeologie kleiner werdende, zumindest quasi-stationäre Schadstofffahne keine Gefährdung sensibler Nutzungen und weiterer Schutzgüter kein Kluft- bzw. Karstgrundwasserleiter Ausschluss vertikaler Schadstoffverlagerungen in weitere GW-Stockwerke Standortvoraussetzungen für MNA gegeben 10

11 Phasenweise Bearbeitung nach Merkblatt 3.8/3 am Beispiel des Vorliegenden Schadenfalls 11

12 MNA-Konzept - Phase I Qualitative Abschätzung und Bewertung des NA-Potenzials Erhebung des Ist-Zustandes Geologie, Hydrogeologie und Schadstoffgehalte/-verteilung Charakterisierung der Hydrochemie Veränderung der Hydrochemie entlang der Fahne: Rückgang der O2-Konz. um bis zu 3 mg/l Sauerstoffzehrung Rückgang der Nitrat-Konz. um 30 mg/l, Anstieg der Nitrit-Konz. nitratreduzierende Zone Anstieg der Mangan-Konz. manganreduzierende Zone Rückgang des Redoxpotentials um 200 mv auf unter 200 mv Anstieg der DOC-Konz. Entstehung von Abbauprodukten Hinweis auf mikrobielle Abbauprozesse! 12

13 MNA-Konzept - Phase II Quantitative Erkundung und Bewertung von NA Identifikation/Ausmaß/Wirksamkeit der NA-Prozesse Nachweis von Vorhandensein und Aktivität von Mikroorganismen Charakterisierung der vorhanden Mikrobiologie durch mikrobiologische Passivsammler Ermittlung der aktuellen mikrobiologischen Abbauzonen durch Öko- Toxizitätstest Auswertung zeigt keine Störeffekte auf biol. Stoffwechselprozesse im Bereich der Kontamination Bestimmung der allgemein nutzbaren mikrobiologischen Aktivitäten durch Respirationstests MKW werden durch Mikroorganismen am Standort abgebaut Vertiefte Charakterisierung der Redoxverhältnisse 13

14 MNA-Konzept - Phase III Parameterermittlung, Modellierung und Prognose Eliminierung letzter Informationsdefizite abschließende Formulierung des Hydrogeologischen Modell Aufgrund der einfachen Prozesse am Standort wurde auf numerisches Modell verzichtet Ermittlung der Abbauraten: Ermittlung der potenziellen Elektron-Akzeptor-Kapazität (EAK) Berechnung der potentiellen mikrobiologischen Abbaurate Ermittlung der potentiellen Elektron-Donator-Kapazität (EDK) Berechnung der mikrobiologischen Abbaurate aus EAK und EDK erfolgt die Berechnung der tatsächlichen Abbaurate am Standort ca. 320 kg Heizöl/Jahr 14

15 MNA-Konzept - Phase IV Standortgegebenheiten lassen die Einbeziehung von Prozessen zur natürlichen Schadstoffminderung zu Entscheidung für MNA MNA mit Vergleich und Verifizierung der Prognose Erarbeitung eines MNA-spezifischen Überwachungsprogramms Monitoring der NA-Prozesse Verifizierung der Prognose zum Schadstoffverhalten Monitoring-Ergebnisse nach 4 Jahren Monitoring: berechnete Abbauraten zwischen 227 und 687 kg/jahr, im Mittel 500 kg/jahr keine gelösten MKW im Abstrom kein relevantes Potenzial an aufschwimmender Ölphase Monitoringergebnisse in Übereinstimmung mit Prognose 15

16 Überblick der MNA-Fälle in derzeit 7 MNA-Fälle aus beim LfU erfasst 3 Fälle in unterschiedlichen Phasen gemäß Merkblatt 3.8/3 1 Fall in Phase 4 MNA 4 Fälle in der Planungsphase bzw. ausgeführt als Konzeptvorschlag Teilsanierung in allen Fällen durchgeführt Schadstoffspektrum der gemeldeten Fälle: LCKW MKW PAK, BTEX (Gaswerktypisches Spektrum) Gründe für MNA: Sanierung der Restkontamination unverhältnismäßig 5 Fälle Sanierungsmaßnahme nicht möglich bzw. unverhältnismäßig 2 Fälle 16

17 MNA-Fälle in Mögliche Gründe für die geringe Anzahl an MNA-Fällen: Merkblattvorgaben filtern erfolgreich Fälle heraus, die nicht für MNA in Frage kommen Dauer der MNA Maßnahme zu lang Komplexität der Altlastenfälle in der Erkundungs- und Sanierungspraxis erschwert die Entscheidungsfindung Numerische Modelle und notwendige Sonderuntersuchungen werden mit hohen Kosten verbunden Unsicherheit hinsichtlich Erreichen des Maßnahmenzieles, Rückfall in aktive Sanierungsphase möglich 17

18 Ausblick hinsichtlich der MNA-Bearbeitung Neue Forschungsergebnisse aus BMBF-Förderschwerpunkt "KORA" und daraus abgeleitetes LABO Positionspapier Berücksichtigung der natürlichen Schadstoffminderung bei der Altlastenbearbeitung bringen neue Erkenntnisse hinsichtlich MNA NA als Standortgegebenheit und Erfassung der Prozesse bringen mehr Sicherheit in die Gefährdungsabschätzung u. Festlegung von geeigneten Maßnahmen und angemessenen Sanierungszielen Schulung von Gutachtern und Behörden Erfahrungen im Vollzug und neue Erkenntnisse werden in eine Aktualisierung des Merkblattes 3.8/3 aufgenommen Begleitung von MNA-Fällen durch LfU 18

19 Überblick der ENA-Fälle in Überblick basierend auf Erhebung und Abfrage bei den örtlichen Fachbehörden, aufgeteilt auf folgende Verfahrensgruppen: Stimulierung des aeroben Abbaus durch Zugabe von Sauerstoff über Oxygen Release Compound (ORC) und H 2 O 2 mittels Injektionsbrunnen und Lanzen oder als Verfahren bei Biosparging, Grundwasserzirkulationsbrunnen und Airsparging (eher sekundärer NA-Effekt) angewendet bei BTEX, MKW 7 laufende Fälle, 2 Fälle in Planung, 5 Fälle abgeschlossen Stimulierung des anaeroben Abbaus durch Zugabe von Hydrogen Release Compound (HRC), Melasse und Pflanzenöl angewendet bei LCKW, BTEX und MKW 2 laufende Fälle, 4 Fälle in Planung 19

20 Zusammenfassung das Merkblatt 3.8/3 hat sich in der Praxis bewährt und dient als Hilfestellung zur Berücksichtigung von NA bzw. bei der Umsetzung von MNA im Zuge der Altlastenbearbeitung das Merkblatt kann keine pauschalen Entscheidungen für den Einzelfall liefern nur wenige MNA-Fälle in Schulung von Gutachtern und Behörden Begleitung von MNA-Fällen durch das LfU 20

21 das LfW-Merkblatt 3.8/3 inkl. Anhängen ist abrufbar unter Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie noch Fragen? 21