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Genormte künstliche Bewitterungstests sind häufig nicht spezifisch für die Anwendungssituation oder das Material. Das macht die Entwicklung spezifischer Tests erforderlich. Für deren Entwicklung müssen Maximalparameter der Anwendungssituation bekannt sein, womit dann der künstliche Test formuliert wird und dessen Bedingungen werden dann solange optimiert, bis die Korrelation der Effekte von natürlichem und künstlichem Test ausreichend ist.
Für Untersuchungen der Freisetzung kann der verbleibende Rest in der Probe und/oder die freigesetzte Menge in Luft, Boden, Wasser bestimmt werden.
Im ersten Beispiel der Witterungswirkung wurde die Freisetzung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) aus Polymer-Kompositen untersucht (unter Verwendung von empfindlich-nachweisbarer radioaktiver 14C-Markierung für einzelne CNT-Partikel), in einem zweiten die Freisetzung von anorganischen und organischen Bestandteilen aus elastomeren Bestandteilen von Sportböden (Bahnen und Kunstrasen) in Wasser.
Ein Vergleich der Gehalte von Difluoressigsäure (DFA) und Trifluoressigsäure (TFA) in Regen- und Oberflächenwässern im Berliner Raum ergab ein TFA/DFA Verhältnis in Regenwasser von 10:1. Im Gegensatz dazu wies Grundwasser aus dem Einzugsbereich einer historischen Kontamination durch Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) ein TFA/DFA-Verhältnis von 1:3 auf. Dies und die ungewöhnlich hohe DFA-Konzentration an dieser Stelle wird vor dem Hintergrund der beobachteten mikrobiellen Abbauprodukte des ursprünglichen eingetragenen FCKW 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (R113) diskutiert. Eine mikrobielle Umwandlung des bekannten Abbauproduktes Chlortrifluorethylen (R1113) zur DFA wurde bislang nicht in Umweltkompartimenten beobachtet und wird hier auf Basis bekannter Stoffwechselwege vorgeschlagen.
TFA wurde in Regenwasser, Oberflächenwasser und Grundwasser in vergleichbaren Größenordnungen von ca. 500 ng/L bestimmt. Im Gegensatz dazu wurde DFA in Grundwasserproben im Bereich der Schadstoffquelle der FCKW-Kontamination mit bis zu 2.000 ng/L nachgewiesen. Die Summe von TFA und DFA im Grundwasser korreliert nicht mit dem Eintrag aus Niederschlag und Oberflächenwasser. Darum liegt die Vermutung nahe, dass es für DFA andere Quellen als den direkten Eintrag oder den möglichen Abbauweg über TFA geben muss. DFA ist vermutlich ein Abbauprodukt von R1113. FCKWs, die im ersten Abbauschritt zu 1,1-Difluorethenen metabolisieren, stehen im Verdacht, in der Folge zu DFA zu hydrolysieren. Entscheidend scheint, dass bereits im Ausgangsprodukt ein CF2-Strukturelement enthalten ist, das dann zur Bildung von DFA führen kann. Somit würde aus dem ursprünglichen Eintrag des Kältemittels R113 über schrittweise Dechlorierung via 1,2-Dichlor-1,2,2-Trifluorethan (R123a) und R1113 die Bildung des beobachteten DFA folgen. Es ist also sinnvoll, DFA in die Diskussion zur Regulierung der Endprodukte des Abbaus fluorhaltiger Kälte- oder Lösungsmittel einzubeziehen. Die Ergebnisse wurden im Normausschuss Wasserwesen (NAW) des DIN vorgestellt und es soll ein Arbeitskreis gegründet werden, der ein Normverfahren zur Quantifizierung von TFA und DFA in Wasser erarbeitet. Interessierte Laboratorien sind herzlich eingeladen, die Normungsarbeit zu unterstützen.
Im Rahmen des Ökologischen Großprojekts "Industriegebiet Spree" der Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz (SenUVK), Berlin, wurde als Überwachungssystem für laufende Gefahrenabwehr- und Sanierungsmaßnahmen ein Grundwasser-Monitoring eingerichtet. Die Maßnahmen zur externen Qualitätssicherung der Laborarbeiten im Monitoring werden zusammenfassend dargestellt.
Um einen vergleichbaren und hohen Qualitätsstandard der Analytik zu gewährleisten, ist die Ausschreibung der analytischen Leistungen in diesem Projekt direkt an die Teilnahme an einem Ringversuch zur Bestimmung von Anilin und Anilinderivaten in Wasser gekoppelt. Die Ergebnisse des Ringversuchs werden im Einzelnen vorgestellt.
NSO-Heterocyclen (NSO-H) finden sich zusammen mit polycyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) überwiegend an Teer- und Teeröl kontaminierten Standorten
im Boden und Grundwasser.
NSO-H sind ähnlich toxisch wie PAK, aber polarer und damit hydrophiler. Da NSO-H an kontaminierten Standorten lediglich einen geringen Anteil des Schadstoffinventars
ausmachen, wurde ihnen in der Vergangenheit wenig Aufmerksamkeit zuteil und sie werden im Gegensatz zu PAK nicht routinemäßig erfasst.
Aufgrund ihrer teilweise ausgeprägten Persistenz und der vergleichsweisen guten Wasserlöslichkeit bilden sie trotz der eher geringen Anfangskonzentrationen große
Schadstofffahnen mit geringen Konzentrationen aus. Mikrobielle Abbauprozesse bewirken dabei im Verlauf der Fahne Veränderungen der Anteile der Einzelsubstanzen
zueinander. In der Nähe des Schadensherdes dominieren meist PAK, im Abstrom sinkt deren Konzentration allerdings schneller, so dass hier die NSO-H die dominierende Schadstoffgruppe darstellen. Auf Grund des unterschiedlichen Abbauverhaltens kann die NSO-HBelastung
über den PAK Summenparameter nicht zuverlässig bestimmt werden.
Effective cleanup of groundwater contaminated with radionuclides using permeable reactive barriers
(2015)
The mining of natural resources always causes environmental impacts such as land use, large quantities of waste, destruction of habitat, impairment of groundwater regime, and quite possibly contamination of soil, water, or air (Dudka and Adriano 1997). The environmental impact of mining cannot be estimated easily. The concept of total material requirement (TMR) is an attempt to quantify the environmental impact of materials. TMR is the sum of domestic and imported primary natural resources and their hidden flows (Adriaanse et al. 1997). Hidden flows are often not considered in environmental analyses because they are attributed with no cost. However, overburden from mining, earth moving for construction, and soil erosion are major sources of ecological damage. From the mining of minerals to the final products, a number of process steps take place (exploration, mine site development, extraction, milling, washing, concentration, smelting, refining, fabrication), each step being connected to other input flows such as energy or other resources. The hidden flows for metals related to metal ore mining have been investigated by Halada et al. (2001). Table 9.1 lists the data for some metals, together with the data for some other minerals and fuels. The TMR in the United States in the 1990s was between 80 and 100 tonnes per capita; in the European Union (EU-15) approximately 50 tonnes per capita (Bringezu 2002).
Als Folge der industriellen Produktion und der vielfältigen industriellen Nutzung von organischen Lösungsmitteln sind eine Vielzahl von Edukten, Zwischen- und Endprodukten in die Umwelt eingetragen worden und führen zu massiven Verunreinigungen des Bodens und des Grundwassers. Die Untersuchung und Sanierung des Grundwassers stellt einen aktuellen Schwerpunkt in der Altlastenbearbeitung dar. Vielfach werden klassische pump & treat-Verfahren zur Grundwassersanierung verwendet. Diese aktiven Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen werden jedoch unter dem Gesichtspunkt der Verhältnismäßigkeit häufig als ineffizient eingeschätzt. Als Alternative sollen die natürlichen Abbauprozesse im Grundwasserleiter genutzt oder gezielt verstärkt werden, um auf diesem Weg eine in-situ-Sanierung des Grundwasserleiters zu erreichen. In den letzten Jahren haben sich verschiedene Sanierungsverfahren etabliert, bei denen durch die Zugabe von Hilfsstoffen die mikrobiologische Aktivität des Aquifers erhöht wird bzw. Stoffe zugeführt werden, die mit den Schadstoffen reagieren (in-situ chemische Oxidation bzw. Reduktion, ISCO). An ausgewählten Standorten ist auch die aktive Sanierung (pump & treat, on-site- Sanierung) mit biologischem Schadstoffabbau (Bio-Filter) kombiniert worden. Um den Sanierungsverlauf zu verfolgen und zu optimieren, ist die Beprobung von Grundwasser aus dem Grundwasserleiter oder aus laufenden Anlagen erforderlich. In Fällen der gesteigerten mikrobiologischen Aktivität des Grundwassers treten gehäuft Probleme bei der Stabilisierung der Wasserproben auf. Die forcierten Abbauprozesse der Schadstoffe gehen nach der Probenahme in der Probenflasche weiter, bis die Energiebasis der Mikrobiologie aufgebraucht ist. Durch eine geringe Temperaturerhöhung beschleunigen sich diese Prozesse zusätzlich. In der Folge können die Schadstoffgehalte teilweise innerhalb weniger Stunden stark reduziert werden. Im Analysenlabor wird dann ein Schadstoffgehalt nachgewiesen, der nicht mehr die Verhältnisse im Aquifer bzw. im Ablauf der Reinigungsstufen widerspiegelt. Eine Einschätzung des Sanierungsfortschritts oder der Reinigungsleistung ist unter diesen Bedingungen stark fehlerbehaftet und kann zu groben Fehlinterpretationen führen. Grundwasserproben, die einem Aquifer mit hoher natürlicher oder initiierter mikrobiologischer Abbauaktivität entstammen, müssen daher zusätzlich stabilisiert werden, um den Ist-Zustand zum Zeitpunkt der Probenahme zu erfassen. Die Konservierung von Wasserproben bei der Probenahme von Grundwasser ist in der Normung umfangreich beschrieben: Die EN ISO 5667-3 von 2004 ist im Normausschuss (NA 119-01-03-01-01) überarbeitet und 2012 als Norm verabschiedet worden (EN ISO 5667-3, 03.12, deutsche Fassung DIN EN ISO 5667-3, 03-2013) [1], In Einzelfällen hat sie sich nicht als ausreichend erwiesen, um die Stabilität der organischen Schadstoffe in den oben beschriebenen Wasserproben zu gewährleisten.
Mit GeoHyBe wurde ein neues Forum für die etwa 150 Vertreter der verschiedensten Berufszweige geschaffen, die eng mit dem Thema "Geothermische Anlagen unter hydrogeochemischen Aspekten der Betriebssicherheit" in Berührung stehen.
Insgesamt besteht der Beitrag zu Zielen des Forschungsschwerpunkts Geothermie somit in zwei Hauptergebnissen: in der Schaffung der oben genannten Plattform sowie im fachlichen Austausch über hydrogeochemische Probleme mit tiefen geothermischen Anlagen. Ferner wurden vor allem im Laufe der Podiumsdiskussion wünschenswerte Entwicklungen geäußert (Datenfreigabe bzw. Erleichterung des Zugangs zu relevanten Daten, Bedarf an weiterführenden oder vertiefenden Veranstaltungen etc.).
Die erreichten Ergebnisse haben das Potenzial, zu einer vereinfachten, besser angepassten Anlagenplanung und einer Verbesserung tiefengeothermischer Technologien und Materialien beizutragen. Dies führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit und Energieausbeute geothermischer Anlagen, welche das klimapolitische Ziel der Erhöhung des Anteils regenerativer Energien am Gesamtenergieverbrauch und den Rückgang des CO₂-Ausstoßes unterstützen.
Als bedeutendstes wissenschaftlich-technisches Ergebnis des Workshops ist - neben dem Austausch von relevantem Fachwissen - sicherlich die Formulierung des gemeinsamen Verbesserungs- und Forschungsbedarfs hervorzuheben. Vor allem die Schwierigkeiten in der Beschaffung und im Austausch geothermisch relevanter Daten wurden betont. Daneben besteht bezüglich hydrogeochemischer und mikrobieller Prozesse unter den anspruchsvollen Bedingungen in der tiefen Geothermie offensichtlich noch ein großer Bedarf an Forschung und Entwicklung, um den Einsatz geeigneter Materialien und angepasster Technologien gewährleisten zu können.
Wesentliche Erfahrungen wurden vor allem bezüglich der Aktualität und des Diskussionsbedarfs zum Thema gemacht. GeoHyBe kann im Rückblick eher als Auftaktveranstaltung denn als abgeschlossenes Projekt betrachtet werden, da von vielen Seiten der Bedarf nach weiterführenden und/oder vertiefenden Veranstaltungen geäußert wurde.