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Ökologie

1.1.01 Altlastensanierung an Ort und Stelle – Biologische Reinigungsprozesse sinnvoll nutzen

Die Praxis hat gezeigt, dass herkömmliche Sanierungsverfahren oft an technische oder finanzielle Grenzen stoßen, sodass Verunreinigungen von Böden und Gewässern nicht vollständig behoben werden können. Unterstützung versprechen hier natürliche Schadstoffminderungsprozesse. Ob und wie sie in der Altlastensanierung genutzt werden können, wurde im Rahmen des BMBF-Förderschwerpunktes „Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden“ (KORA) von 2002 bis 2008 untersucht.

In der Vergangenheit wurden immer mehr Standorte bekannt, die aufgrund früherer Produktions- und Lagertätigkeiten mit gesundheits- und umweltschädlichen Stoffen verunreinigt sind. Bislang wurden derartige Altlasten dadurch saniert, dass das verunreinigte Erdreich ausgehoben und entsorgt beziehungsweise das belastete Grundwasser abgepumpt und anschließend aufbereitet wurde. Alternativ kann durch Sicherungsmaßnahmen eine weitere Ausbreitung der Schadstoffe verhindert werden oder eine Behandlung (Dekontamination) mithilfe chemischer oder biologischer Mittel erfolgen. Diesen herkömmlichen Sanierungsverfahren sind aber beispielsweise durch tiefe Grundwasserleiter, heterogene Untergrundverhältnisse oder überbaute Flächen sowie durch die Art der Schadstoffe und deren oft ungleichmäßige Verteilung technisch wie ökonomisch Grenzen gesetzt.

Auf die natürlichen Prozesse bauen

An zahlreichen Standorten wurde festgestellt, dass natürlich ablaufende Prozesse, wie biologischer Abbau, chemische Fällung, Zersetzung, Sorption, Verdünnung und Verflüchtigung die Schadstoffe in Grundwässern und Böden unter günstigen Bedingungen unschädlich machen oder zurückhalten können. So dehnen sich Schadstofffahnen im Grundwasser nur begrenzt aus und schrumpfen mit dem Versiegen der Schadstoffquelle. Für einen nachhaltigen Umgang mit unseren Ressourcen hat die Erforschung, Bewertung und letztlich die gezielte Nutzung dieser Prozesse eine hohe Bedeutung.

Systematische Untersuchungen an 24 Referenzstandorten

Der natürliche Rückhalt und Abbau von Schadstoffen hängt von der Art der Kontamination sowie von den Bedingungen in Boden und Grundwasser ab. Um bewerten zu können, ob natürliche Schadstoffminderungsprozesse (sogenannte span lang="en"span lang="en"Natural/span/span-span lang="en"span lang="en"Attenuation/span/span-(NA)-Prozesse) an einem Standort genutzt oder stimuliert werden können, sind einige wichtige Fragen zu beantworten:

  • Werden die Schadstoffe unter den vorherrschenden Bedingungen im Untergrund durch natürliche Prozesse effektiv zerstört oder zurückgehalten?
  • Reichern sich bei einem biologischen Abbau eventuell (unerwünschte) Zwischenprodukte an?
  • Lässt sich der Abbau durch die gezielte Veränderung der Milieubedingungen stimulieren?

Die vielfältigen Fragestellungen im Zusammenhang mit NA-Prozessen waren für das BMBF Anlass, im Zeitraum von 2002 bis 2008 den Förderschwerpunkt „Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden“ (KORA) mit etwa 20 Millionen Euro zu unterstützen. An 24 branchentypisch verunreinigten Standorten, die stellvertretend für eine Vielzahl vergleichbarer Schadensfälle in Deutschland stehen, wurde in insgesamt 74 Projekten geprüft, ob und unter welchen Randbedingungen natürliche Abbau- und Rückhalteprozesse berücksichtigt beziehungsweise effektiv genutzt werden können – und zwar bei der

  • Bewertung von Gefahren, die von schadstoffbelasteten Grundwässern und Böden ausgehen können,
  • Bemessung und Durchführung von Gefahrenabwehrmaßnahmen (konkrete Sanierung),
  • Bemessung und Durchführung von Nachsorgemaßnahmen.
TV Bezeichnung des Themenverbundes
(Branchenspezifische Schadstoffe)
Untersuchte
Standorte
Kurzname der
Arbeitshilfe
1 Raffinerien, Tanklager, Kraftstoffe/Mineralöl
(MKW, BTEX, MTBE)
5 Leitfaden TV 1
(ISBN 978-3-89746-093-9)
2 Gaswerke, Kokereien, Teerverarbeitung
(PAK, Teeröle, Heterozyklen)
4 Leitfaden TV 2
(ISBN 978-3-934253-50-6)
3 Chemische Industrie
(LCKW, BTEX)
Deponien, Altablagerungen
7 Leitfaden TV 3
(ISBN 978-3-00-026094-0)
4 (Deponiebürtige Schadstoffe)
4(+2)* Leitfaden TV 4
(ISSN 1611-5627, 04/2008)
5 Rüstungsaltlasten
(Sprengstofftypische Verbindungen)
3 Leitfaden TV 5
(ISBN 978-3-00-025181-8)
6 Bergbau, Sedimente
(Spurenmetalle, Acidität/Sulfat, Pestizide)
2(+1)* Leitfaden TV 6
(ISBN 978-3-89746-098-X)
7 Modellierung und Prognose
- Synopse des TV 7
(ISSN 1611-5627, 05/2008)
8 Ableitung von MNA-Konzepten, Rechtliche
und ökonomische Aspekte, öffentliche und
behördliche Akzeptanz
- Handlungsempfehlungen
mit Methodensammlung
(ISBN 978-3-89746-092-0)
*Weitere Standorte wurden im Rahmen assoziierter Projekte untersucht

Übersicht über die Themenverbünde (TV) und Arbeitshilfen des Förderschwerpunktes KORA

Um zu beurteilen, ob die natürliche Schadstoffminderung genutzt werden kann, beziehungsweise um die Wirksamkeit zu überwachen, müssen regelmäßig Boden- und Grundwasserproben untersucht werden (span lang="en"Monitored/span span lang="en"span lang="en"Natural/span/span span lang="en"span lang="en"Attenuation/span/span, MNA). Die Nutzung von NA-Prozessen ist demzufolge keine „Option zum Nichtstun“. Im Gegenteil: Nur wenn durch eine solide Datenerhebung (span lang="en"Monitoring/span) und -beurteilung (Prognose) eindeutig belegt ist, dass die erwarteten Prozesse effektiv ablaufen, ist die natürliche Schadstoffminderung eine Alternative oder Ergänzung zu herkömmlichen Sanierungsverfahren.

Schadstoffbezogene Forschung

Die Forschungsarbeiten von KORA hatten zum Ziel, Grundlagen zur Berücksichtigung natürlicher Schadstoffminderungsprozesse zu schaffen und die ökologisch, ökonomisch sowie verwaltungsrechtlich sinnvollen Einsatzmöglichkeiten und -grenzen zu ermitteln. Dazu mussten nicht nur die entsprechenden Methoden zum Nachweis der NA-Prozesse entwickelt, sondern auch die Werkzeuge zu ihrer Bewertung validiert werden. Universitäten, Ingenieurbüros und Behörden haben gemeinsam jeweils am Einzelfall orientierte MNA-Konzepte für die 24 untersuchten Standorte erarbeitet, die in vielen Fällen auch zur Anwendung gekommen sind. Damit schufen sie Referenzstandorte, an deren Beispiel gezeigt werden kann, wie NA-Prozesse in einem abgestuften Verfahren erfasst, bewertet und berücksichtigt werden können. Weiter entwickelten die Experten innovative In-situ-Sanierungsverfahren, die auf einer Stimulierung der natürlichen Schadstoffminderungsprozesse basieren. Außerdem untersuchten sie diverse Maßnahmen, welche die Akzeptanz von NA-Prozessen in der Altlastensanierung durch (Risiko-)Kommunikation fördern sollen.

Branchenleitfäden und Handlungsempfehlungen für die Praxis

Die Ergebnisse des Förderschwerpunkts sind in den KORA-Handlungsempfehlungen (mit integrierter Methodensammlung), in sechs Branchenleitfäden und in der KORA-Synopse „Systemanalyse, Modellierung und Prognose der Wirkungen natürlicher Schadstoffminderungsprozesse“ dokumentiert worden (siehe Tabelle). Damit stehen für die Behördenvertreter, die Planer in den Ingenieurbüros und die Sanierungspflichtigen verschiedene, sich ergänzende Arbeitshilfen zur Verfügung. Mit ihnen können sie die Einsatzmöglichkeiten von NA-Prozessen und MNA-Konzepten in der Altlastenbearbeitung prüfen. Die Arbeitshilfen geben Empfehlungen und Hilfestellungen zum Einsatz von überwachten oder stimulierten natürlichen Schadstoffminderungsprozessen bei der Altlastenbearbeitung in Deutschland und widmen sich den NA-Prozessen im bereits verunreinigten Grundwasser. Vorliegende und relevante (inter-)nationale Arbeitshilfen, Konzepte und Leitfäden wurden bei der Erstellung der Handlungsempfehlungen und Branchenleitfäden berücksichtigt. Die Arbeitshilfen können über die Internetseite des Förderschwerpunkts (www.span lang="en"span lang="en"natural/span/span-span lang="en"span lang="en"attenuation/span/span.de/bestellung) bezogen werden oder stehen als pdf-Dateien zum Download zur Verfügung.

Projekt-Website www.span lang="en"span lang="en"natural/span/span-span lang="en"span lang="en"attenuation/span/span.de

DECHEMA e. V.
Dr. Jochen Michels, Christopher Frey
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt
Tel.: 0 69/75 64-157, -440
Fax: 0 69/75 64-117
E-Mail: michels@dechema.de, frey@dechema.de
Förderkennzeichen: 02WN0335

Universität Stuttgart
Institut für Wasserbau, VEGAS

Dr.-Ing. Hans-Peter Koschitzky
Pfaffenwaldring 61
70650 Stuttgart
Tel.: 07 11/6 85-647 17
Fax: 07 11/6 85-670 20
E-Mail: koschitzky@iws.uni-stuttgart.de
Förderkennzeichen: 02WN0336
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Projekt-Website

www.natural-attenuation.de