Laborexperimente zur in-situ Sanierung von Chromatgrundwasserschäden

Nathalie Sprengel1, Frank Wisotzky1, Andre Banning1
1 Ruhr-Universität Bochum

O 19.5 in Forum Junge Hydrogeologen

21.03.2018, 13:30-13:45, 3

Diese Arbeit untersucht die Wirksamkeit verschiedener Chemikalien bei der in-situ Sanierung von Chromatgrundwasserschäden unter Laborbedingungen. Grundlage sind Batchversuche mit und ohne Bodenmatrix und ein Vergleich mit dem bisherigen Forschungsstand. Bei dieser Sanierungsmethode wird die Umwandlung von Chromat (CrO42-) zu Chromhydroxid (Cr(OH)3) angestrebt. Während Chromat eine toxische Wirkung auf Mensch und Umwelt hat, sind Chromverbindungen in der dritten Oxidationsstufe ungiftig [1]. Während in-situ Sanierungskonzepte für organische Stoffe weit entwickelt sind, befinden sich Methoden zur Behandlung anorganischer Schadstoffe, trotz ihres gesundheitsgefährdenden Potentials, überwiegend in der Forschungsphase. Die Fällung von Chrom als chemisch stabiler und unbedenklicher Feststoff kann eine platzsparende und kostengünstige Lösung darstellen [2]. Eine Belastung des Grundwassers tritt meist durch Altablagerungen und Altlastenstandorte auf, an denen chromhaltige Lösungen zum Einsatz kamen.

Es werden insgesamt sechs verschiedene Mittel getestet, die potenziell fähig sind Cr(VI), so wie es im Chromation vorkommt, zu Cr(III) zu reduzieren. Die Auswahl der Wirkstoffe beruht dabei auf bisherigen Studien und ihrer Anwendbarkeit im Laborversuch. Getestet werden Eisensulfat (FeSO4), Natriumthiosulfat (Na2S2O3), Natriumdithionit (Na2S2O4), Zitronensäure, Ascorbinsäure und Melasse. Ebenfalls wird der Einfluss der Bodenmatrix untersucht. Zunächst erfolgen rein aquatische Batchversuche, darauffolgend Versuche mit Böden mit Kaliumchromatlösung als Chromatquelle. Nach 24 h Reaktionszeit erfolgt eine Filtration und Messung des Cr-Gehaltes mittels ICP-OES.

Bei den aquatischen Versuchen ist eine erfolgreiche Reduktion von Chromat durch FeSO4 (>99% Entfernung bei pH 10,6), Na2S2O4 (65% Entfernung bei pH 9,4) wie auch einem 1:1 Gemisch beider Mittel (>99% Entfernung bei pH 10,5) zu verzeichnen. Eine Ausfällung zu Cr(OH)3 findet jedoch nur bei Einhaltung eines pH-Wertes, durch Zugabe von Lauge, zwischen 8 und 11 statt. Die Versuche zeigen, dass auch der Zeitpunkt der Zugabe eine Auswirkung auf die Reduktionsfähigkeit hat. Eine Abnahme der Cr-Konzentration durch Na2S2O3 oder organische Säuren konnte nicht festgestellt werden. Jedoch ist eine Entfärbung der ursprünglich stark gelb gefärbten Probe bei der Reaktion mit Ascorbinsäure zu verzeichnen. Dies spricht trotz fehlender Ausfällung für eine Reduktion. In der Versuchsreihe mit Sediment können ebenfalls Entfärbungen der Lösungen nach 24 h beobachtet werden. Dies ist bei den Proben mit FeSO4, Gemisch aus FeSO4 und Na2S2O4 und Ascorbinsäure der Fall. Die Einhaltung eines konstanten pH-Wertes durch die Reaktion mit den Böden ist jedoch problematisch. Messungen der Cr-Gehalte liegen zur Abgabefrist des Abstracts noch nicht vor. Eine anschließend vorgesehene Modellierung mit PhreeqC ermöglicht es weiterhin, die Wirkung der Reduktionsmittel umfassend zu beschreiben.



[1] FUHRMANN, G. (2006): Toxikologie für Naturwissenschaftler, Einführung in die Theoretische und Spezielle Toxikologie. 217-223 S., Wiesbaden

[2] MÜLLER P., MISCHITZ R. (2012): In-Situ-Sanierung von Chromschäden durch Reduktionsprozesse. Technische Arbeitshilfe, Institut für nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik, Montanuniversität Loeben, Loeben



Export as iCal: Export iCal