Bremen PAK
In diesem Projekt wurde anhand eines Modellstandortes den Einfluss der Heterogenität eines typischen quartären Grundwasserleiters auf das Strömungs- und Transportverhalten von PAK- und BTEX belasteten Grundwässern untersucht. Das Projekt wurde durch das Land Bremen aus dem Förderprogramm Angewandte Umweltforschung (AUF) des Senators für Umwelt, Bau und Verkehr gefördert. Die Bearbeitung erfolgte beim Geologischen Dienst für Bremen gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Geochemie & Hydrogeologie des Fachbereich 5 der Universität Bremen.. Hierbei soll anhand von vorliegenden Messdaten der Einfluss der Prozesse der natürlichen Selbstreinigung im Grundwasserleiter (Natural Attenuation, NA) auf die Schadstoffverteilung abgeschätzt werden. Ziel des Projektes ist es, künftig die Planung und Durchführung von Grundwassersanierungen in Bremen durch Erstellung einer Handlungsempfehlung zu erleichtern.
Als Grundlage für die weiteren Arbeiten wurde zunächst einer Literaturstudie erstellt. Diese fasst zunächst die auf Basis der Gesetzeslage erforderlichen Schritte zur Anwendung von Natural Attenuation zusammen, bevor der Stand der Wissenschaft der für die natürliche Selbstreinigung zugrundeliegenden Prozesse erläutert wird. Die Herkunft, Stoffeigenschaften und das Verhalten verschiedener PAK und BTEX im Grundwasser werden abschließend dargestellt und durch eine Zusammenstellung wichtiger Kenngrößen und Daten im Anhang ergänzt.
Vereinfachtes schematisches Modell eines heterogenen Porengrundwasserleiters mit Schadstofffahne und eingeschalteten schluffigen, tonigen und kiesigen Linsen.
In den standortbezogenen Arbeiten wurden vorhandene Daten in einer Musterdatenbank systematisch erfasst und eine Empfehlung für ein standortbezogenes Untersuchungsprogramm entwickelt. Zur Bewertung der vorliegenden Messwerte zu Schadstoffkonzentrationen in der zeitlichen Entwicklung, wurde ein statistisches Testverfahren (Mann-Kendall-Test) genutzt. Diese erfolgte über entwickelte Excel-Worksheets zur Anwendung des Mann-Kendall-Tests und die Berechnung von Retardationsfaktoren.
Mögliche Schadstofftrends in verschiedenen Bereichen der Schadstofffahne als Ergeniss des Mann-Kendall-Test (nach Connor et al. 2012).
Die Bodendaten werden aus der Datenbank in ein Basisgitter zur Strömungsmodellierung übernommen. Liegen in Bereichen des Modells keine ausreichenden die Bodeninformationen vor, erfolgt die Parametrisierung über ein hierzu entwickeltes Schätzverfahren unter Berücksichtigung der Heterogenität. Das resultierende Strömungsmodell zeigt eine realistische Abbildung der festgestellten Heterogenität der hydraulischen Parameter. Nach der Identifizierung möglicher Abbauprozesse konnten in einem Reaktions- und Transportmodell mögliche Szenarien der Schadstoffentwicklung in Raum und Zeit berechnet werden. Als wesentlicher Unsicherheitsfaktor stellte sich hierbei die unbekannte Entwicklung der Schadstoffquelle heraus. Dennoch erlauben die Modellergebnisse zukünftig über gezielte Beprobungen einzelne Szenarien auszuschließen und hierüber eine verbesserte Standortbewertung durchzuführen.
3D-Modell mit konservativem Partikeltransport (rote Linien) und einer möglichen Schadstoffkonzentration unter Berücksichtigung von Sorption und Abbau. Gering durchlässige Schlufflinsen im Boden sind im Modell als gelbe Bereiche ausgehalten.
Die hierfür erforderliche Vorgehensweise wurde anhand von konkreten Beispielen für den gewählten Musterstandort in einer Handlungsempfehlung zusammengefasst, so dass eine vergleichbare Vorgehensweise für weitere Standorte zukünftig möglich erscheint.