Multi-Spezies-Modellierung des Transports von großräumigen PFC-Verunreinigungen im Raum Rastatt / Baden-Baden – Kalibrierung und Progno-se

Ulrich Lang1, Armin Durach1, Michael Rheinhard2, Thomas Gudera3, Manfred Flittner4, Reiner Söhlmann4, Rudolf-Karl Teichmann5, Gabriel Striegel6
1 Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner GmbH
2 ARCADIS Deutschland GmbH
3 LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz
4 Landratsamt Rastatt
5 Stadt Baden-Baden
6 Regierungspräsidium Karlsruhe

O 13.2 in Reaktive Transportmodellierung

14.04.2016, 14:30-14:45, Audimax A, Geb. 30.95

 

Die flächenhafte PFC-Belastung im Raum Rastatt / Baden-Baden erfordert eine umfassende und integrale Betrachtung der Schadenssituation mit Hilfe eines Grundwassermodells (siehe Gudera et al. 2016). Dabei muss die Eintragsfunktion rückwirkend für mindestens 10 Jahre mit Hilfe einer inversen Modellierung bestimmt werden, da das aktuelle Schadenspotenzial auf den mit PFC verunreinigten Flächen erst in den Jahren 2014 und 2015 fast flächendeckend erfasst wurde. Im Grundwasserleiter deuten die erhöhten PFC-Konzentrationen auf einen langjährigen Eintrag und weitergehenden Transport über die Bodenzone, die ungesättigte Zone und den ergiebigen Kiesgrundwasserleiter des Rheintals hin.

Die Stoffgruppe der PFC umfasst mehr als 800 Einzelstoffe, von denen in Boden- oder Wasserproben derzeit 18 Verbindungen in Routineanalysen bestimmt werden können. Diese lassen sich grob in Carbonsäuren und Sulfonsäuren sowie nach Kettenlänge unterteilen. Da bei langkettigen Kohlenstoffverbindungen von einer deutlich stärkeren Sorption auszugehen ist, finden sich vorrangig die kurzkettigen Stoffe bereits im Kiesgrundwasserleiter, während die langkettigen PFC-Verbindungen größtenteils noch immer in der Bodenzone gespeichert sind. Vor diesem Hintergrund haben die Desorption und das Transportverhalten der einzelnen PFC-Verbindungen eine wichtige Bedeutung bei Sanierungsüberlegungen.

Mit dem entwickelten Multi-Spezies-Grundwassermodell wurde der Eintrag der drei im Modell generalisierten PFC-Verbindungen invers anhand einer schematisierten Austragsfunktion aus Boden und ungesättigter Zone flächenspezifisch ermittelt. Auf Grund der Größe des Untersuchungsraumes von mehr als 150 km² wurde dieser in mehrere Teilbereiche unterteilt. Innerhalb der Teilgebiete wird derzeit eine Kalibrierung der flächenspezifischen Eintragsfunktionen durchgeführt.

Die Größenordnung des für die Sorption maßgeblichen Verteilungskoeffizienten der modellierten Spezies wurde anhand von Batchversuchen bestimmt und dem Modell vorgegeben.

Basierend auf dieser Kalibrierung wurden Untersuchungen zur Parameterunsicherheit hinsichtlich Sorption durchgeführt, um eine Bandbreite für die Prognose der zukünftigen Entwicklung der PFC-Konzentrationen im Grundwasser zu bestimmen.

In einer integrierten Betrachtung wurden die Flächen identifiziert, die die hauptsächliche Ursache für die Überschreitung eines Bewertungsindexes sind. Darauf aufbauend werden Detailuntersuchungen durchgeführt und Sanierungsvarianten miteinander verglichen, um eine baldmögliche Reduzierung der Belastung im Grundwasser, insbesondere an Entnahmestellen, auf PFC-Konzentrationen unterhalb der Prüfwerte für die Trinkwasserversorgung zu erreichen.



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