Feldversuche zur Wirksamkeit von NA nach Abschluss aktiver Sanierungsmaßnahmen

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1 Ehemalige Gaskokerei Folie 1 Regionaler Workshop KORA in Berlin Feldversuche zur Wirksamkeit von NA nach Abschluss aktiver Sanierungsmaßnahmen Paul Eckert, Lars Richters (SWD-AG) Frank Wisotzky, Ulrike Schulte (Ruhr-Uni Bochum) Christian Griebler, Bettina Anneser (gsf-münchen)

2 Vortragsgliederung Standort Bisherige Sanierungsmaßnahmen Aktuelle Fahnenausdehnung Qualitativer NA-Nachweis Limitationen Bilanzierungsansätze Ehemalige Gaskokerei Folie 2

3 Historisches Gaswerk Benzolfabrik Tanklager Spaltanlage Folie 3 Ehemalige Gaskokerei

4 Heutige Nutzung ENA NA Folie 4 Ehemalige Gaskokerei

5 Modellvorstellung Emission Emission Immission Wasserwerk GW-Fließrichtung Auskoffern Sickerwasser Gelöste organische Schadstoffe g Lösung aus residualer Schadstoffphase Ehemalige Gaskokerei Folie Diffusionskontrollierte Desorption aus Bodenmaterial nach Weiss et al. 1997

6 Hydrogeol. Profil BTEX (199) Ehemalige Gaskokerei Folie 6

7 BTEX-Fahne Ehemalige Gaskokerei Folie 7

8 Sulfat Konzentrationen / BTEX-Fahne Wisotzky & Eckert (1997), Grundwasser Ehemalige Gaskokerei Folie 8

9 Rahmenbedingungen für Sanierung ØSWD als Grundstückseigentümer ØNutzung als Betriebshof (Gewerbe) ØKeine Grundwassernutzung im Abstrom ABER ØGrundwasser ist besonderes Schutzgut für Wasserversorger ØWirtschaftliches Interesse an Neunutzung Ehemalige Gaskokerei Folie 9

10 Sanierungsziele Sanierungsrahmenvertrag zwischen Stadtwerke Düsseldorf AG und Umweltamt Düsseldorf Sanierungszielwerte BTEX: < 1 µg/l PAK (ohne Naphthalin): < 1 µg/l Naphthalin: < 2 µg/l Ehemalige Gaskokerei Folie 1

11 bisherige Sanierungsstrategie 1991/ / /9 1994/9 seit / /99 seit 23 Nutzungsrecherche Gefährdungsabschätzung Pilotuntersuchungen Aufbereitung NA-Untersuchungen Hydraulische Sicherung Bodensanierung Benzolfabrik ENA-Untersuchungen KORA-Projekt Ehemalige Gaskokerei Folie 11

12 Bodensanierung Ehemalige Gaskokerei Folie 12

13 Bodensanierung Benzolfabrik Gesamte Sanierungsfläche: 6. m² Ausgekoffertes Bodenvolumen: 63. m³ Belastetes Bodenvolumen: 32. m³ Kosten: 6 Mio. (~ 2 Mio. gesamt) Ehemalige Gaskokerei Folie 13

14 Auswirkungen der Eintragsstellensanierung Ehemalige Gaskokerei Folie 14

15 BTEX/Naphthalin Unterstrom BTEX Naphthalene Sulphate µg/l Bodenaushub 1 Zielwert BTEX: 1 µg/l Zielwert Nap.: 2 µg/l Folie 1 Ehemalige Gaskokerei

16 Ehemalige Gaskokerei Folie 16 Bewertung der Bodensanierung - Grundwasserkontaminationspotenzial wurde deutlich minimiert - Es wurden nicht flächendeckend die Sanierungszielwerte erreicht -Können natürliche Abbauprozesse nachfolgend zu einer Eintragsstellensanierung verbliebene Restbelastungen effizient reduzieren

17 Untersuchungsgebiet NA 1 Meter 1971 Schadstoffe Folie 17 Ehemalige Gaskokerei

18 Bil a nzebenen 4. Ebene 3. Ebene 2. Ebene 1. Ebene x. Ebene x Meter Folie 18 Ehemalige Gaskokerei

19 BTEX-Fahne im April 23 33, 33,2 33,4 33,6 33, STOP µg/l STOP Meter 1. µg/l Folie 19 Ehemalige Gaskokerei

20 NA Untersuchungsziele ZIEL (Erneute) Ausdehnung der Schadstofffahne nachfolgend zur Eintragsstellensanierung METHODE Fahnenkartierung (stationäre Fahne) Qualitativer Nachweis der biologischen Abbauprozesse 3-D-Kartierungen der Schadstoffe, Elektronenakzeptoren und Reaktionsprodukte Isotopenuntersuchungen Limitationen (Hochaufgelöste) Multilevelmessstellen Tank-Experimente/Modell-Aquifer Biologische Abbaueffizienz Massen-/Frachtenbilanzen in verschiedenen Kontroll-/Bilanzebenen Ehemalige Gaskokerei Folie 2

21 BTEX-Fahne im Mai 23 33, 33,2 33,4 33,6 33, STOP µg/l STOP Meter 1. µg/l Folie 21 Ehemalige Gaskokerei

22 Plume BTEX june Meter Folie 22 Ehemalige Gaskokerei

23 Plume BTEX july Meter Folie 23 Ehemalige Gaskokerei

24 Plume BTEX august Meter Folie 24 Ehemalige Gaskokerei

25 Plume BTEX septembre Meter Folie 2 Ehemalige Gaskokerei

26 Plume BTEX octobre Meter Folie 26 Ehemalige Gaskokerei

27 Plume BTEX novembre Meter Folie 27 Ehemalige Gaskokerei

28 Plume BTEX decembre Meter Folie 28 Ehemalige Gaskokerei

29 Plume BTEX january Meter Folie 29 Ehemalige Gaskokerei

30 Plume BTEX february Meter Folie 3 Ehemalige Gaskokerei

31 Plume BTEX march Meter Folie 31 Ehemalige Gaskokerei

32 Plume BTEX april Meter Folie 32 Ehemalige Gaskokerei

33 Plume BTEX may Meter Folie 33 Ehemalige Gaskokerei

34 Plume BTEX june Meter Folie 34 Ehemalige Gaskokerei

35 Plume BTEX july Meter Folie 3 Ehemalige Gaskokerei

36 Plume BTEX august Meter Folie 36 Ehemalige Gaskokerei

37 Plume BTEX septembre Meter Folie 37 Ehemalige Gaskokerei

38 Plume BTEX octobre Meter Folie 38 Ehemalige Gaskokerei

39 Plume BTEX novembre Meter Folie 39 Ehemalige Gaskokerei

40 Plume BTEX decembre Meter Folie 4 Ehemalige Gaskokerei

41 Plume BTEX january Meter Folie 41 Ehemalige Gaskokerei

42 Plume BTEX february Meter Folie 42 Ehemalige Gaskokerei

43 Plume BTEX march Meter Folie 43 Ehemalige Gaskokerei

44 BTEX-Fahne April 2 2 ~ 2 m lang m breit Meter Folie 44 Ehemalige Gaskokerei

45 Auswirkungen der Eintragsstellensanierung BTEX plume in Folie 4 Ehemalige Gaskokerei

46 NA Ergebnisse ZIEL (erneute) Ausdehnung der Schadstofffahne nachfolgend zur Eintragsstellensanierung ERGEBNISSE Länge: ~ 2 Meter Breite: ~4 Meter Qualitativer Nachweis der biologischen Abbauprozesse Limitationen Biologische Abbaueffizienz Ehemalige Gaskokerei Folie 46

47 BTEX Sulfatkonzentrationen Meter Folie 47 Ehemalige Gaskokerei

48 Anorganischer Kohlenstoff Meter Folie 48 Ehemalige Gaskokerei

49 Tiefenprofile 1. Bilanzebene depth 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 BTEX Sulphide Naphthene [µg/l] depth 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 1, 1, Sulphate [mg/l] depth 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 1, δ 34 S Sulfat [ ] BTEX + Sulfat =CO 2 + Sulfid 4 Inorganic Carbon [mg/l] depth 6 6, 7 7, 8 8, 9 9, 1 1, Ehemalige Gaskokerei Folie 49

50 Reaktionsschema 1 Meter 4. Ebene 3. Ebene 2. Ebene 1. Ebene. Ebene 4 FeS 2 FeS FeCO 3 GW-Fließrichtung HS DIC Fe 2+ SO 4 2- C 7 H 8 Fe(OH) 3 Quelle Quartär Metres above Sealevel Tertiär Ehemalige Gaskokerei Folie

51 NA Ergebnisse ZIEL (erneute) Ausdehnung der Schadstofffahne nachfolgend zur Eintragsstellensanierung ERGEBNISSE Länge: ~ 2 Meter Breite: ~4 Meter Qualitativer Nachweis der biologischen Abbauprozesse Mikrobiologischer Schadstoffabbau unter sulfatreduzierenden Bedingungen Limitationen Biologische Abbaueffizienz Ehemalige Gaskokerei Folie 1

52 Bau hochauflesende Messstelle Ehemalige Gaskokerei Folie 2

53 Bau und Probenahme Ehemalige Gaskokerei Folie 3

54 Tiefenprofil Schadstoffe Daten Bettina Anneser, gsf Ehemalige Gaskokerei Folie 4

55 Tiefenprofil Schadstoffe und Sulfat Daten Bettina Anneser, gsf Folie Ehemalige Gaskokerei

56 Limitation: Sulfatangebot Sulphate BTEX (3. Bilanzebene, Tiefe 8 m) Sulphate [mg/l] BTEX [µg/l] Mai-3 Aug-3 Nov-3 Feb-4 Mai-4 Aug-4 Nov-4 Feb- Mai Ehemalige Gaskokerei Folie 6

57 NA Ergebnisse ZIEL (erneute) Ausdehnung der Schadstofffahne nachfolgend zur Eintragsstellensanierung ERGEBNISSE Länge: ~ 2 Meter Breite: ~4 Meter Qualitativer Nachweis der biologischen Abbauprozesse Mikrobiologischer Schadstoffabbau unter sulfatreduzierenden Bedingungen Limitationen Oxidationsmittellimitierung Nachlieferung durch Dispersion Biologische Abbaueffizienz Ehemalige Gaskokerei Folie 7

58 Bilanzebenen für Frachtbilanzierung 4. Ebene 3. Ebene 2. Ebene 1. Ebene. Ebene 4 Quelle 3 GW-Fließrichtung Quartär 3 2 Metres above Sealevel Tertiär Ehemalige Gaskokerei Folie 8

59 Frachtenbetrachtung *1-4 [m/sec] 1*1-4 [m/sec] Sanierungsbrunnen BTEX-Fracht [kg/a] Bilanzebene 3. Bilanzebene 2. Bilanzebene 1. Bilanzebene. Bilanzebene Fließstrecke [m] Ehemalige Gaskokerei Folie 9

60 NA Ergebnisse ZIEL (erneute) Ausdehnung der Schadstofffahne nachfolgend zur Eintragsstellensanierung ERGEBNISSE Länge: ~ 2 Meter Breite: ~4 Meter Qualitativer Nachweis der biologischen Abbauprozesse Mikrobiologischer Schadstoffabbau unter sulfatreduzierenden Bedingungen Limitationen Oxidationsmittellimitierung Nachlieferung durch Dispersion Biologische Abbaueffizienz Signifikante Reduktion der Schadstofffrachten mit zunehmender Fließstrecke Ehemalige Gaskokerei Folie 6

61 Kostenvergleich jährliche Sanierungskosten NA P&T ENA Ehemalige Gaskokerei Folie 61 Dosiermittel Hallenanalytik Stromkosten Betriebsführung Sanierungsanlage Betriebsmittel / Ersatzteile Miete Sanierungshalle Miete Bioreaktor Feldanalytik Projektleitung

62 Kostenvergleich jährliche Sanierungskosten NA P&T ENA Ehemalige Gaskokerei Folie 62 Feldanalytik Projektleitung

68 Kostenvergleich jährliche Sanierungskosten NA P&T ENA Ehemalige Gaskokerei Folie 68 Dosiermittel Hallenanalytik Anlagenanalytik Stromkosten Betriebsführung Sanierungsanlage Betriebsmittel / Ersatzteile Miete Sanierungshalle Miete Bioreaktor Feldanalytik Projektleitung

69 Kostenvergleich jährliche Sanierungskosten NA P&T ENA Ehemalige Gaskokerei Folie 69 Dosiermittel Hallenanalytik Anlagenanalytik Stromkosten Betriebsführung Sanierungsanlage Betriebsmittel / Ersatzteile Miete Sanierungshalle Miete Bioreaktor Feldanalytik Projektleitung

70 Schlussfolgerung -technischer Nachweis von NA ist erfolgt -Ist MNA ergänzend zur Eintragstellensanierung zielführend und genehmigungsfähig? Ø Grundwasserbelastung wurde deutlich reduziert Ø verbleibende Schadstoffemission über viele Jahrzehnte Ø Verhältnismäßigkeit einer weitergehenden Quellensanierung ist zu prüfen Ø Verhältnismäßigkeit einer hydraulischen Sicherung über viele Jahrzehnte ist zu prüfen Ehemalige Gaskokerei Folie 7