Natürliche Schadstoffminderung - eine Alternative zur Sanierung? - Ergebnisse aus dem Förderschwerpunkt KORA

Transkript

1 Natürliche Schadstoffminderung - eine Alternative zur Sanierung? - Ergebnisse aus dem Förderschwerpunkt KORA N. Hüsers, P. Werner

2 Inhalt 1. NA und MNA 2. Förderschwerpunkt KORA 3. Produkte 4. Ergebnisse 5. Zusammenfassung 2

3 Definition: Natürliche Schadstoffminderungsprozesse (Natural Attenuation (NA)) sind physikalische, chemische und biologische Prozesse, die ohne menschliches Eingreifen zu einer Reduzierung der Masse, der Toxizität, der Mobilität, des Volumens oder der Konzentration eines Stoffes im Boden oder Grundwasser führen. Zu diesen Prozessen zählen biologischer Abbau, chemische Transformation, Sorption, Dispersion, Diffusion und Verflüchtigung der Stoffe. (LABO, 2005) 3

4 Monitored Natural Attenuation (MNA) Überwachungsmaßnahmen zur Kontrolle der Wirksamkeit von natürlichen Schadstoffminderungsprozessen. MNA-Konzept Programm zu Anwendung von MNA Wie entwickelt sich der Grundwasserschaden wenn auf eine aktive Sanierung ganz oder teilweise verzichtet wird? Komponenten: Nachprüfbare Zielvorgaben Festlegung des Überwachungsprogramms Vorbehalt weiterer Maßnahmen (LABO 2005) 4

5 NA MNA-Konzept MNA Voraussetzungen: Überprüfung der standortbezogenen Voraussetzungen Untersuchungen zum Nachweis der Wirksamkeit Prognose der Wirksamkeit Überprüfung der Verhältnismäßigkeit Regelungsbestandteile des MNA-Konzeptes: a) Nachprüfbare Zielvorgaben b) Festlegung von Überwachungsmaßnahmen (MNA) und Berichtspflichten c) Vorbehalt weiterer Maßnahmen 5

6 Kriterien zur Umsetzung von MNA (nach LABO 2005) Quellensanierung: Die Schadstoffmenge in der Quelle oder der Austrag von Schadstoffen aus der Quelle sollte reduziert werden, um weitere Gefahren für das Grundwasser oder weitere Schutzgüter abzuwenden und/oder um den Zeitraum der Existenz eines Grundwasserschadens zu verkürzen. Natürliche Schadstoffminderungsprozesse: Die Gesamtheit der frachtreduzierenden Prozesse sollte den maßgeblichen Anteil an den Schadstoffminderungsprozessen darstellen und verdünnende Prozesse sollten nur eine untergeordnete Rolle spielen. Fahnenentwicklung und weitere Schutzgüter: Die Prognose sollte ergeben, dass die Schadstofffahne quasi stationär oder schrumpfend ist und damit eine Verunreinigung des noch nicht betroffenen Grundwassers oder eine Gefährdung weiterer Schutzgüter ausgeschlossen werden kann. 6

7 BMBF-Förderschwerpunkt KORA Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden 74 Einzelvorhaben 24 Standorten Förderzeitraum von

8 Untersuchte Standorte Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten Düsseldorf Castrop-Rauxel Rosengarten Hannover Clausthal-Zellerfeld Stadtallendorf Leuna Großkayna Perleberg Kladow/Gatow Jeßnitz Schwedt Spandau Brand/ Niedergörsdorf Elsnig Wülknitz Espenhain Schadstoffgruppen TV 1: MKW, BTEX, MTBE 5 TV 2: PAK, BTEX 4 TV 3: CKW 6 TV 4: Deponiebürtig 4 TV 5: Explosivstoffe 3 TV 6: Schwermet., PSM 2 Frankfurt Frankenthal Karlsruhe Testfeld Süd Stuttgart Weiden Anzahl Standorte: 24 + assoziierte Standorte 8

9 Produkte des Förderschwerpunktes Handlungsempfehlungen und Methodenkatalog Ziele Allgemeine Empfehlungen zur Nutzung des NA-Potentials in der Altlastenbearbeitung Zusammenstellung der Definitionen, rechtlichen Einordnung, Erfahrungen und Empfehlungen zu Methoden sowie Arbeitsweisen (Methodensammlung) Ziele Branchenleitfäden Schadstoff- bzw. branchenspezifische Bewertung des NA-Potentials Hinweise und Empfehlungen zur Planung und Durchführung von MNA sowie Beschreibung von Referenzstandorten 9

10 Handlungsempfehlungen Kapitel 1 Einführung 2 Begriffsbestimmungen 3 Rechtliche Rahmenbedingungen 4 Umsetzung von MNA 5 Erkundung und Monitoring 6 Untersuchung der NA-Prozesse 7 Modellierung und Prognose 8 Ökonomische Bewertung 9 Risikokommunikation und Akzeptanz 10 Glossar Methodensammlung 10

11 Stufenweises Vorgehen zur Umsetzung von MNA Stufe I: Prüfung der Voraussetzungen für MNA Stufe II: Spezifische Standortuntersuchungen zum Nachweis der Wirksamkeit von NA Stufe III: Prognose und Entscheidung über MNA Stufe IV: Überwachung und Abschlusskontrolle Kapitel 5: Erkundung und Monitoring Stufe I:... Stufe II:... Stufe III:... Stufe IV:... Kapitel 6: Untersuchung der NA-Prozesse Stufe I:... Stufe II:... Stufe III:... Stufe IV:... Kapitel 7: Modellierung und Prognose Stufe I:... Stufe II:... Stufe III:... Stufe IV:... 11

12 Leitfäden Grundsätzlicher Aufbau Teil A: Grundlagen zu natürlichen Schadstoffminderungsprozessen Handlungsempfehlungen und Leitfäden über: Teil B: Konzeptionelle Empfehlungen und Hilfestellungen zur systematischen Einzelfallbearbeitung Teil C: Fallbeispiele Teil D: Zusammenfassung Anhänge TV 1 Raffinerien, Tanklager TV 2 Gaswerke, Kokereien, Teerverarbeitung TV 3 Chemische Industrie TV 4 Deponien, Altablagerungen TV 5 Rüstungsaltlasten TV 6 Bergbau, Sedimente 12

13 Ergebnisse 13

14 Hy WükRi 23/2005 IW3 (B14/97) proj. Alt WükRi 17/2003 IW1 (B19/97) Hy WükRi 20/2005 B1/95 Hy WükRi 13/2001 Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten Untersuchungen NE SW m HN m HN Hy WükRi 14/ Nachweis von NA- Prozessen Geologie, Hydrogeologie Grundwassermonitoring Teufenorientierte Sedimentanalysen Passivsammler Mikrokosmen On-site-Säulenanlage Mobilität von Teerölinhaltsstoffen 15

15 Standorterkundung: "Direct Push" Technologie Geoprobe 66DT SEITE 16 (Teutsch, 2008) 16

16 Prinzipielles Vorgehen bei DP-Untersuchungen bis 50 m! 17 (nach Weiß et al. 2006)

17 DP incl. Grundwasserprobenahmen (an Hotspots ) (Knies et al. 2006) 18

18 3D-Darstellung der Kontaminationsverteilung gemäß direct push-untersuchungen (Knies et al. 2006) 19

19 Grundwassermessnetz Schema des idealisierten Aufbaus eines NA-bezogenen Grundwassermessnetzes 20

20 Quantifizierung von Schadstofffrachten mit Hilfe des Kontrollebenenkonzeptes BE: Bilanzebene Standort Castrop-Rauxel, ehem. Kokerei 21 (Wortmann et al. 2007)

21 Quantifizierung von Schadstofffrachten mit Hilfe des Kontrollebenenkonzeptes Vergleich konventionelle Probenahme und Passivsammler BE 1 BE 3 konventionell passiv konventionell passiv PAK kg/a BTEX kg/a HET kg/a Passive Probenahme: Keramikdosimeter Monitoringperiode: 50 Tage Massenreduktion: 91 to 98 % HET: NSO-Heterozyklen (Wortmann et al. 2007) 22

22 Immissionspumpversuch Testfeld Süd, ehem. Gaswerk planned control measured control planned wells existing wells NAPL phase planes planes N -S -O Heteroaromatics GWM4 GWM2 GWM3 GWM8 Mass flow rate [g/d] at CP3-ersatz: HET Methylbenzofuran Dimethylbenzofuran GWM6 B95 GWM11 GWM1 GWM11 GWM7 B95 P90 B B94 B93 B92 CP3 neu Mass flow rate [g/d] at CP2-ersatz: HET B89 B90 GW flow direction B93 B92 B87 CP3-ersatz total Methylbenzofuran Dimethylbenzofuran B88 B89 CP2-ersatz total B90 6 B86 B88 CP2 ersatz B86 B87 (Rügner et al. 2001) B91 P2 (Ptak et al. 2007) 23

23 Messung des biologischen Abbaus Geochemistry Microcosms Isotope analysis Molecular biology BACTRAPs Site assessment SEITE 24 (Teutsch, 2008) 24

24 Prognose: Bsp. Fahnenentwicklung Standort Castrop- Rauxel, unterschiedliche Abstandsgeschwindigkeiten Benzol Naphthalin (Dahmke und Hornbruch 2007) v a = 19 m/a Simulation 30 Jahre v a = 30 m/a 25

25 Prognose: Bsp. Fahnenentwicklung Standort Castrop- Rauxel, unterschiedlicher Versiegelungsgrad 26 (Hornbruch et al. 2008)

26 Umsetzung bzw. behördl. Akzeptanz von MNA an den KORA- Standorten Themenverbund Schadstoffgruppe Anzahl an Standorten MNA allein (bzw. nach Sanierung) MNA + Sanierung 1 MKW CKW PAK (1) (1) Zahl in Klammern: behördl. Entscheidung noch nicht gefallen für CKW: 1 Ablehnung, 1 Entscheidung noch nicht gefallen, an dem Standort findet bislang m. Wissens aber auch keine andere Sanierung statt 27

27 Zusammenfassung der Ergebnisse Prozessverständnis Entwicklung eines konzeptionellen Standortmodells Methoden Abbaubarkeit Prognose Zeiträume 28