Modellierung des PAK-Transports in heterogenen Grundwasserleitern mittels eines geschätzten Strömungsmodells

Björn Panteleit1, Katehrina Seiter1, Sven Jensen1, Kay Hamer2, Johannes Beienz2, Robert Moor2, Maria Freundt2
1 Geologischer Dienstfür Bremen
2 Universität Bremen Fachgebiet Geochemie & Hydrogeologie

O 12.8 in Reaktiver Stofftransport in heterogenen Grundwasserleitern

24.03.2018, 11:15-11:30, 3

Der Geologische Dienst für Bremen (GDfB) hat gemeinsam mit der Universität Bremen (Fachgebiet Geochemie & Hydrogeologie) im Rahmen eines von der angewandten Umweltforschung geförderten Projektes (AUF) des Senators für Umwelt, Bau und Verkehr (SUBV) einen Modellstandort im Einzugsgebiet eines ehemaligen Fabrikgeländes einer Lack- und Dachpappenfabrik (angesiedelt 1900 bis 1960) untersucht. Es liegt eine Belastung von Boden und Grundwasser mit PAK und BTEX vor, wobei die Fahnenlänge über 300 m liegt und die PAK-Konzentrationen im Grundwasser Größenordnungen über dem Geringfügigkeitsschwellenwerten liegen

Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Untersuchung und Modellierung des Einflusses der Heterogenität des quartären Grundwasserleiters auf das Strömungs- und Transportverhalten von PAK am untersuchten Standort. . Nach Darstellung des Ausbreitungsbildes im Grundwasser zeigten Mann-Kendall-Test (Connor et al. 2012) an Messreihen, dass die untersuchten Fahnenbereiche überwiegend ein stationäres und teilweise abnehmendes Bild aufzeigen. Im Folgenden wurde in einem ergänzenden Monitoringprogramm (nach Jobelius et al 2011) gezeigt, dass die PAK abgebaut werden und somit natural Attenuation eine zu betrachtende Sanierungsalternative sein kann.

In einem hochauflösenden Strömungsmodell wurden die festgestellten Heterogenitäten des Grundwasserleiters mit einem zufallsbasierten Schätzverfahren in Abhängigkeit der umliegenden Bohrbefunde extrapoliert. Mit diesem Modell wurde das Transportverhalten einiger PAK Vertreter in einem hochauflösenden Reaktions- und Transportmodell (MT3DMS) berechnet werden. Die Ausgangssituation ergab sich aus der Historischen Erkundung des Standorts. Im Modell wurde ausgehend von 1900 neben dem hydraulischen Transport der Abbau der PAK als Reaktion erster Ordnung und die  Sorption, simuliert mit einer Isotherme nach diToro (1985), implementiert als Retardation für verschiedene Szenarien berechnet. Der Vergleich von Messwerten des Monitorings innerhalb der letzten 10 Jahre am Standort und den Modellergebnissen  zeigt, dass die Modellierung der Prozesse stark von den Eingangsparameter Gehalt des organischen Kohlenstoffs und der Abbaubauraten der Schadstoffe abhängt.

Ziel ist es, dass Modell im Verlauf der weiteren Sanierungsuntersuchung zur Sanierungsplanung selbst zur Interpretation von Monitoringdaten einzusetzen.

Strömungsmodellgitter auf Basis realer (braun) und geschätzter (gelb) Bohrdaten
Strömungsmodellgitter auf Basis realer (braun) und geschätzter (gelb) Bohrdaten



Connor, J.A., Farhat, S.K. & Vanderford, M., 2012, GSI Mann-Kendall Toolkit for Constituent Trend Analysis. User Manual Version 1.0.

DiToro, 1985, A Particle Interaction Model of Reversible Organic Chemical Sorption. Chemosphere, 14: 1503-1538.

Jobelius, C., Ruth, B., Griebler, C., Meckenstock, R.U., Hollender, J., Reineke, A., Frimmel, F.H. & Zwiener, C., 2011, Metabolites Indicate Hot Spots of Biodegradation and Biogeochemical Gradients in a High-Resolution Monitoring Well. Environmental Science & Technology, 45: 474-482.

Seiter, K.,Panteleit, B., Hamer, K., 2016, Literaturstudie zum ABbau und TRansport von PAK- und BTEX-haltigen Schadstoffgemischen in heterogenen Porengrundwasserleitern. Bremer Geowissenschaftliche Berichte, 1 103 S. Shaker Verlag Aachen, ISBN 978-3-8440-4760-8



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