In-Situ-Sanierungsverfahren für die gesättigten Zone - AAV NRW

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Kompressors Luft in den kontaminierten Grundwasserbereich gepresst. Die Luft verdrängt Wasser aus dem nutzbaren Porenraum und kann in Form von Luftbläschen in Richtung Grundwasseroberfläche migrieren. Daneben können sich Hohlräume ausbilden, die von der Luftaustrittsstelle bis zur Grundwasseroberfläche reichen. Es wird bewirkt, dass zwischen den gaserfüllten Hohlräumen und der weniger mobilen Phase (Flüssigphase, gelöste Stoffe) eine Gleichgewichtseinstellung erfolgt, die zu einer Beladung der aufsteigenden Luft führt (DVWK, 1991). Durch kontinuierliche Nachlieferung von Frischluft wird die wassergesättigte Zone durchlüftet und eine Verringerung des Schadstoffinventars herbeigeführt. Parallel wird i. d. R. in der ungesättigten Zone eine Bodenluftabsaugung betrieben, um zu verhindern, dass die kontaminierte Gasphase unkontrolliert in andere Bereiche der ungesättigten Zone oder in die Atmosphäre entweichen kann (STUPP, 2004). Da die Wirksamkeit des Verfahrens auf dem Effekt des Ausstrippens beruht, ist die Eignung auf leichtflüchtige organische Schadstoffe (z. B. LHKW, BTEX) beschränkt. Voraussetzung für die Wirksamkeit des Verfahrens ist eine gleichmäßige Verteilung der eingeblasenen Luft in der gesättigten Zone. Daher ist das Verfahren vorzugsweise bei homogenen und gut durchlässigen Grundwasserleitern einsetzbar. Für die begleitende Bodenluftabsaugung sollte eine gute Durchlässigkeit der ungesättigten Bodenzone gegeben sein. Es besteht die Gefahr der unkontrollierten Ausbreitung durch eine Mobilisierung der Schadstoffe im Grundwasser, wenn parallel keine hydraulischen Maßnahmen betrieben werden. Erfahrungen in NRW Das Verfahren In-situ-Strippen kann als Stand der Technik angesehen werden. Air-Sparging wird bzw. wurde in NRW u. a. an folgenden Fällen durchgeführt: Beispiel 1: (##Fall 5) Es handelt sich um eine ehem. Tankstelle, bei der im Rahmen von Umbauarbeiten KW- und BTEX- Belastungen ausgekoffert wurden. Nachfolgende Untersuchungen ergaben Restbelastungen in der ungesättigten Zone und eine Belastung des Grundwassers von bis zu 900 µg/l KW und 1017 µg/l BTEX. Von Juni bis August 2001 wurde im Bereich der Restbelastung eine kombinierte Bodenluft/Grundwassersanierung mit 2 Luftinjektionslanzen betrieben (Air-Sparging, je 3,5 m 3 /h Lufteinblasung). In diesem Zeitraum wurden 41,6 kg BTEX über die Bodenluft abgesaugt. Da durch die Luftzufuhr Schadstoffe mobilisiert und durch die Grundwassersanierung nicht gefasst wurden, wurde von Mitte August 2001 bis 2003 mittels pump-and-treat und Aushub bis in den gesättigten Bereich weiter saniert. Die Sanierungsziele von 200 µg/l MKW und 5 µg/ BTEX wurden erreicht. Beispiel 2: (##Fall 11) Es handelt sich um einen CKW-Schaden des Grundwassers mit einer maximalen Belastung von 4.000 µg/l (Stand 2004). Seit 1991 wird das Grundwasser mit pump-and-treat saniert und die Bodenluft wird aus der ungesättigten Bodenzone abgesaugt. Da die Schadensquelle überbaut ist, ist keine direkte Quellensanierung durchgeführt worden. In einem Pilotversuch wurde 2004 eine Sanierungsoptimierung mittels Air-Sparging getestet. Dazu wurde eine Air-Sparging-Lanze (4-10 m 3 /h) mit einem Wirkungsradius von ca. 10 m in sandiger Bodenmatrix eingesetzt. Zusätzlich wurde der Abstrom über Sicherungsbrunnen gesichert. Die mobilisierten CKW wurden über eine Bodenluftabsaugung gefasst. Während des Versuchs wurde pump-and-treat weiter betrieben. Als Sanierungsziel wurde 5 µg/l (Summe CKW) formuliert. Während der Maßnahme wurde bisher keine Abnahme der CKW-Gehalte im Grundwasser gemessen. Dies ist mit der verstärkten Mobilisierung der Schadstoffe zu erklären. Die täglich geförderte Fracht konnte jedoch um ca. 380 g/d auf ca. 580 g/d gesteigert werden. 14
4 Übergeordnete Empfehlungen Auf Grundlage der Auswertung nordrhein-westfälischer Fallbeispiele können folgende Erfahrungen verfahrensübergreifend formuliert werden: - Die Schadstoffquelle und / oder Fahne wurden in den meisten Fällen nicht ausreichend erkundet. - Es ist häufig nicht ausreichend deutlich, was das Ziel der Sanierung insgesamt ist (Quellen-/Fahnensanierung). - Sanierungsziele (Quelle / Fahne / Zeit bezogen) wurden in ca. 50 % der Fälle nicht vorgegeben. - Internationale Erfahrungen und Leitfäden werden zur Planung nicht ausreichend herangezogen. - Labor-/Eignungsuntersuchungen erfolgen, wenn überhaupt, nach individuellen Vorgaben. Auf internationale, z. B. US-EPA-Standards wird kaum Bezug genommen. - Wissenschaftliche Kompetenz wird i. d. R. nicht ausreichend herangezogen (z. B. für Säulenversuche). - Pilotversuche im Feld mit konkreter Zielsetzung werden i. d. R. nicht durchgeführt. - Der Oxidations-/Reduktionsmittelbedarf wurde z. T. nicht transparent ermittelt. - Nutzen-Kosten-Untersuchungen wurden im Rahmen von Sanierungsuntersuchungen / Machbarkeitsstudien i. d. R. nicht durchgeführt. Die Auswertung hat u. a. gezeigt, dass die breit vorliegenden internationalen Erfahrungen und Leitfäden insbesondere aus den USA zur Planung nicht ausreichend herangezogen werden. Ein Beispiel für eine Zusammenstellung US-amerikanischer Erfahrungen mit In-situ-Anwendungen in der gesättigten Zone ist die Internetseite der „Environmental Restoration Technology Transfer (ERT2)“. Dabei handelt es sich um die Homepage der „Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC) Environmental Interactive Web Training Tools” der US-Navy. Hier werden Beschreibungen, Erfahrungen und Training-Tools u. a. für verschiedene In-Situ-Verfahren bereitgestellt (ERT2, 2005). Aus den Erfahrungen der Auswertung nordrhein-westfälischer Fälle können u. a. die nachfolgend beschriebenen Empfehlungen abgeleitet werden. 4.1 Erkundung und Sanierung der Quelle Bei der Sanierungskonzeption für eine Fläche, bei der das Grundwasser sanierungsbedürftig ist, ist eine differenzierte Betrachtung des Standortes sinnvoll und erforderlich. Diese muss - die Schadstoffquelle in der ungesättigten Zone, - die Schadstoffquelle in der gesättigten Zone und - die Schadstofffahne umfassen. Bei den näher recherchierten Fällen wurde die Schadensquelle bisher nicht bzw. nicht vollständig saniert. Dies betrifft auch die überwiegende Zahl der Fälle, zu denen Grunddaten recherchiert wurden. Die genaue Kenntnis der Situation am Standort hinsichtlich Quelle, Fahne und dem künftigen Austragsverhalten ist jedoch eine Grundvoraussetzung für eine erfolgreiche Planung von In-situ- Sanierungen. Solange die Schadensquelle in Form von Phasenkörpern oder residualer Phase noch vorhanden ist, findet ein weiterer Schadstoffaustrag in das Grundwasser statt, so dass die Effizienz von alleinigen Maßnahmen in der Fahne eingeschränkt ist. Die Quelle sollte daher mit geeigneten Methoden näher charakterisiert werden. Dafür stehen beispielsweise die MIP-Sondierung (Membrane Interface Probe) oder die ROST-Sondierung (Rapid Optical Screening Tool) zur Verfügung. Die ROST-Sonde kann für den Direktnachweis von 15
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