Sanierungsvorbereitende Untersuchungen zur Ermittlung der Schadstoffsituation in Poren-Grundwasserleitern

Am Ende einer Detailuntersuchung liegen oft nicht ausreichende Daten und Informationen für eine zielgerichtete und effiziente Sanierungsplanung vor. Im Rahmen einer sanierungsvorbereitenden Untersuchung müssen daher zusätzliche Informationen zur räumlichen Verteilung der Schadstoffe und vor allem zu einer zuverlässigen Abschätzung des Schadstoffinventars im wasserungesättigten und -gesättigten Untergrund erhoben werden. Der vorliegende Statusbericht befasst sich mit Untersuchungs- und Auswertemethoden, mit deren Hilfe die Planung einer Sanierungsmaßnahme verbessert und vor allem die Sanierungsdauer und die Sanierungskosten zuverlässiger abgeschätzt werden können. Diese Untersuchungen und Auswertungen sind als Ergänzung zu den in der Regel standardmäßig eingesetzten Methoden zu verstehen. Die vorgestellten Methoden und Fallbeispiele beziehen sich auf gesättigte Lockergesteinsgrundwasserleiter und auf organische Schadstoffe. Die Vorgehensweise ist jedoch teilweise auch auf Standorte mit anorganischen Schadstoffen und auf die ungesättigte Bodenzone übertragbar. Die grundlegenden Aspekte einer effzienten Sanierungsplanung sind ein umfassendes Systemverständnis des Standorts, das in einem sogenannten Konzeptionellen Standortmodell zusammengefasst wird. Die Kenntnis des geologischen Aufbaus und der Heterogenität des Untergrunds sowie der Schadstoffverteilung, -speicherung und des gesamten Schadstoffinventars sind von essentieller Bedeutung. Es werden die wichtigsten Grundlagen, Eigenschaften und Ansätze zur Beschreibung dieser Aspekte erläutert. Insbesondere wird das 14-Compar-ment Modell (14-C Modell) vorgestellt, mit dessen Hilfe eine Klassifizierung eines Schadens hinsichtlich seiner Komplexität und damit seiner Zugänglichkeit für eine Sanierung möglich ist. Es werden Verfahren vorgestellt, mit denen die bodengebundenen Schadstoffgehalte im Grundwasserleiter und die Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser bestimmt sowie Phasenkörper räumlich abgegrenzt werden können. Zur Ermittlung der bodengebundenen Schadstoffkonzentrationen wird die Anwendung von Direct-Push-Verfahren mit unterschiedlichen Detektoren und Liner-Bohrungen diskutiert. Zur Bestimmung der Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser werden die unterschiedlichen Grundwassermessstellentypen und Beprobungsverfahren dargestellt und deren Anwendbarkeit für die Ermittlung des Schadstoffinventars beschrieben. Die Untersuchungs- und Beprobungsverfahren werden außerdem hinsichtlich ihrer Anwendung zur räumlichen Abgrenzung von Phasenkörpern diskutiert. Das Schadstoffinventar ist die zentrale Kenngröße für eine zuverlässige Abschätzung der Sanierungsdauer und Kosten. Zur Abschätzung des Schadstoffinventars wird der Zusammenhang zwischen den einzelnen Messgrößen in den verschiedenen Kompartimenten erläutert und beschrieben, wie man daraus das Schadstoffinventar bestimmt. Ein wesentlicher Faktor, der die Genauigkeit des Schadstoffinventars bestimmt, ist die Regionalisierung von Punktinformationen. Dazu werden Vorgehensmöglichkeiten und Auswerteverfahren beschrieben, wie z. B. Theissen-Polygone und andere Interpolationsverfahren. Methoden zur Ermittlung der Heterogenität im Untergrund werden vorgestellt. Die Anwendbarkeit von Bohrungen, Direct-Push-Technologien, hydraulischen Untersuchungen und Tracerversuchen wird im Hinblick auf Untersuchungen von Schadstoffquellen und Schadstofffahnen diskutiert. Außerdem werden geostatistische Verfahren zur Quantifizierung der Heterogenität vorgestellt. Das Prinzip der numerisch-stochastischen Strömungs- und Transportmodellierung wird erläutert. Anhand von Daten aus Direct-Push-Sondierungen wird beispielhaft das sog. Lorenz-Verfahren beschrieben. Mit diesem Verfahren kann die Heterogenität mithilfe von hochaufgelösten eindimensionalen Datensätzen quantifiziert werden. Die Fallbeispiele umfassen Schadensfälle mit unterschiedlichen Schadstoffgruppen und unterschiedlicher Heterogenität des Untergrunds. Bei einem LHKW-Schadensfall in stark heterogenem Untergrund wird demonstriert, wie mit drei verschiedenen Methoden das ursprüngliche und heute noch vorhandene Schadstoffinventar mit relativ geringer Unsicherheit abgeschätzt werden kann. In einem zweiten LHKW-Schadensfall wird gezeigt, wie an Hand der standardmäßigen Untersuchung der Bodenluft, des Bodenfeststoffs und des Grundwassers das Schadstoffinventar abgeschätzt und anhand der Daten aus der Sanierung rückwirkend plausibilisiert werden kann. An einem weiteren Projektbeispiels wird gezeigt, wie bei einem Teerölschaden nach mehreren Jahren Sanierungsdauer festgestellt werden kann, wie groß die Restbelastung heute noch ist und ob das residuale Teeröl rückgewonnen werden kann. In einem vierten Fallbeispiel wird die Charakterisierung des Schadens- bzw. Freisetzungspotentials von organischen Mischphasen anhand von Feststoffanalysen gezeigt. Das letzte Fallbeispiel ist eine BTEX-Kontamination in einem kleinräumig heterogenen Untergrund. Hier wird dargestellt, wie sich die Heterogenität auf den Abstand von Air-Sparging Injektionsbrunnen auswirkt. Die für eine zielorientierte und effiziente Sanierung erforderlichen Faktoren werden zusammengefasst. Als Fazit wird festgestellt, dass es einerseits möglich ist, für einen Standort bereits vorhandene Daten neu und effizienter auszuwerten. Andererseits können durch zusätzliche Untersuchungen unter Verwendung standardmäßig eingesetzter Untersuchungsmethoden ergänzende Daten gewonnen und durch spezielle Auswertungen das Schadstoffinventar besser ermittelt werden. Dadurch wird eine zuverlässigere Prognose der Sanierungsdauer und Kosten möglich.