Stoffaustrag von Tetrachlorethen (PER) aus einem Rotliegend-Sandstein der Kreuznach-Formation durch Wasser

Uwe Boester1, Thomas R. Rüde, Michael Altenbockum
1 Lehr- und Forschungsgebiet Hydrogeologie, RWTH Aachen university

O 5.3 in Organic pollutants in groundwater

23.03.2018, 10:15-10:30, 3

Tetrachlorethen (PER) ist ein LCKW, das als Reinigungs- und Lösungsmittel weit verbreitet ist und durch unsachgemäßen Umgang oder Unfälle häufig zu schädlichen Bodenverunreinigungen und auch zu Grundwasserschäden geführt hat. In vielen Fällen wurde versucht, die Grundwasserschäden mit Pump&Treat-Verfahren zu saniern, oft mit mäßigem Erfolg. Die eingesezten hydraulischen Verfahren zeigen, dass eine Dekontamination nur über lange Zeiträume zu erwarten ist, das gilt auch für das untersuchte Beispiel aus Bad Kreuznach in Rheindland-Pfalz. Aus der Bearbeitung der Altlast durch „Altenbockum & Partner, Geologen“ standen umfangreiche Bohrkernproben für erweiterte wissenschaftliche Untersuchungen zur Verfügung.

In dem Sanierungsprojket wurde die Altlast bereits umfangreich analysiert und ein hydrogeologisches Modell der Kreuznachformation am Altlastenstandort erstellt. Bestehende Untersuchungen zeigen, dass in der Sanierung im Wesentlichen die hydraulisch leichter zugänglichen Klüfte und Störungen des Grundwasserleiters erreicht werden. Für den Austrag des Schadstoffes ist allerdings die Nachlieferung des PERs aus der Gesteinsmatrix in die durchflusswirksamen Bereiche entscheidend (Altenbockum 2015).

Für die weitere Untersuchung der Mobilisierbarkeit durch hydrauliche Maßnahmen wurden die vorliegenden Bohrkerne in zwei wesentliche Texturbereiche unterteilt und Proben aus feinkörnigen und grobkörnigen Bereichen entnommen und analysiert.

Durchlässigkeitsversuche mit Hilfe einer Durchflusszelle, in der mit PER und Wasser jeweils eine der anderen Phase gesättigten Probe durchströmt wird, geben Aufschluss über den zu erwartenden PER-Austrag aus dem Probenmaterial.

Erweitert wurde dieses Untersuchung durch Thermogravimetrische Analysen (TGA). Es sollte gezeigt werden, ob sich PER in bereichen hoher Tonmineralgehalte in die Zwischenschichten der Kristallstrukturen einlagern kann.

Zur Analyse von Porengrößenverteilung und Überprüfung der Gesamtporosität wurden NMR-Messungen durchgeführt (Mohnke 2014).

Die Auswertungen von Tropf-Versuchen (Sessile Drop Method, Bond 1968) und Kapillarauftsiegsversuchen führte zur Bestimmung der Kontaktwinkel von Wasser und PER im betrachteten Gestein.

Im Ergebnis zeigen die Durchflussversuche hydraulische Durchlässigkeiten im Bereich von 10-11-10-13 m/s. Das unterstreicht die hydraulische Bedeutung des Kluftsystems für die Sanierung. Die Kontaktwinkelmessungen legen nahe, dass PER relativ besser benetzend ist und dadurch der Schadstoff in den Poren verbleibt, während Wasser ausgetragen wird. Die Thermogravimetriedaten deuten an, dass eine geringe Weitung der Zwischenschichtabstände von Tonmineralen durch eingelagertes PER eintritt. Die Effekte sind noch nicht abschließend ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass PER in disem Gestein aus dem einmal gesättigen Porenraum nicht durch Wasser verdrängt und daher eine hydrauliche Entfrachtung nicht zielführend ist.



Altenbockum, M. (2015): Dynamische Entwicklung eines Hydrogeologischen Modells des Rotliegend-Sandsteins der Kreuznach-Formation im Saar-Nahe-Becken. – Mitt. Ing.-u. Hydrogeol., 130: 150 S.; Aachen.

Bond, R. L. (1968): Water repellent sands. – Trans. Int. Congr. Soil Sci. 9th, 339-347.

Mohnke, O. (2014): Jointly deriving NMR surface relaxivity and pore size distributions by NMR relaxation experiments on partially desaturated rocks. – Water Resour. Res., DOI: 10.1002/2014WR015282 .



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