wiederherstellung der funktionsfähigkeit gestörter böden
TRANSCRIPT
- 1 -
Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit gestörter Böden (Dr. Katja Heister, Lehrstuhl für Bodenkunde, TUM; Zusammenfassung der Vorlesung von Benjamin Jung, August 2009)
1. Bodenschutzgesetz - Boden neben Luft und Wasser unmittelbar gesetzlich geschützt
Bodenschutzgesetz:
- Nachhaltig Funktionen des Bodens sichern oder wiederherstellen Schädliche Veränderungen abwehren und Altlasten sanieren
Bodenfunktionen:
- Natürliche Funktionen: a) Lebensraumfunktion b) Bestandteil des Naturhaushaltes c) Regelungsfunktion
- Funktion als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte
- Nutzungsfunktionen:
a) Rohstofflagerstätte b) Siedlung und Erholung c) Land- und Forstwirtschaft d) Verkehr usw. Produktionsfunktionen
Schädliche Bodenveränderungen:
- Gefahren - erhebliche Nachteile - erhebliche Belastungen
für den einzelnen oder die Allgemeinheit
Ursachen für Schädigungen:
- Erosion - Versiegelung und Bebauung - Versauerung - Versalzung - Versteppung - Anorganische und organische Schadstoffe
Altlasten:
- Altablagerungen - Altstandorte
- 2 -
Schädliche Bodenveränderungen oder sonstige Gefahren
Schutz- und Beschränkungsmaßnahmen:
- Was? o Schutzgüter
- Welche Maßnahmen?, o die Gefahren o erhebliche Nachteile o erhebliche Belästigungen
verhindern oder vermindern - Wie?
o Sichern o Nutzungseinschränkung o Evakuieren o Zwischenlagerung
Sanierung:
- Sicherungsmaßnahmen: o Umlagerung o Abdichtungen o Immobilisierung o Gaserfassung
Ausbreitung der Schadstoffe unterbinden, Kontaminationswege unterbrechen
- Dekontaminationsmaßnahmen:
o Hydraulische und pneumatische Verfahren o Biologische Verfahren o Extraktions- und Waschverfahren o Thermische Verfahren
Schadstoffe abtrennen oder zerstören
Prüfwerte, Maßnahmenwerte, Vorsorgewerte
Wirkungspfade
Übliche Vorgehensweise bei Erkundung von Altlasten:
- Verdachtsfläche - Nutzungs- und Standortübersicht - Handlungsbedarf - Voruntersuchung - Zwischenbericht - Detailuntersuchung - Abschließende Bewertung - Maßnahmen - Kontrolle
- 3 -
2. Altlasten A) Altablagerungen
Welche Stoffe?
- Mehrphasige anthropogene Stoffgemische - Stoffliche Neubildungen
Wirkungen:
- Wechselwirkung zwischen Deponiekörper und Umgebung - Gefährdung hauptsächlich durch Emissionen - Wesentlicher Emissionspfad: Grundwasser
Hauptbestandteile:
- Hausmüll: viel organische Material - Bauschutt
Durchlaufen bestimmter Reaktionsphasen: z.B. erst aerob, dann anaerob
Emissionen:
- Sickerwässer - Anorganische und organische Salze - Organische N-, S- und P-Verbindungen - Komplexverbindungen - Emissionen unterliegen großen Schwankungen je nach Deponiestadium oder
Deponiezusammensetzung
Prozesse:
- Verdünnung - pH-Änderung - Flockung - Filtration - Adsorption/Desorption - Ionenaustausch - Abbaureaktionen
- 4 -
B) Altstandorte
Welche Stoffe?
- Keine einheitliche Genese von Altstandorten - Stoffart, Stoffanzahl, Stoffmenge und Stoffverteilung sehr unterschiedlich - Branche und Verfahren bestimmen Stoffe - Angepasste Untersuchungsprogramme notwendig, z.B. spezifische „Targets“ mit
Targetlisten - Häufig Umnutzungen der Standorte im Gegensatz zu Altablagerungen - Zusätzlich direkte Emissionen
Emissionen:
- Je nach Branche unterschiedlich - Exakte Untersuchung von Altstandorten erforderlich, z.B. Erfassung des Betriebsgeländes
und der Verfahrenswege - Ermittlung von Targets
Bewertungsverfahren:
- Produktionsverfahrensanalyse o Verfahrensbeschreibung für Anlagen und Anlagenkomponenten o Benennung der Prozessmaterialien o Auflistung und Kennzeichnung von Kontaminationsquellen
Feststellen der Stoffströme o Für folgende Industriezweige und Fertigungsbereiche:
Gaswerke, Kokereien und Teerverarbeitung Gießereien Lacke Textil usw.
o Verlustquellenanalyse:
Abschätzung der Größenordnung der in die Umwelt gelangenden Stoffe o Bodenkontaminationspotential:
definiert durch Gefährdungsgrad der Stoffe Stoffaustrittsmengen
- 5 -
3. Bewertung von Kontaminanten Sickerwässer von Altlasten als Hauptemissionspfad: - Häufigkeit und Konzentration eines Stoffes bestimmt durch
o Stoffspezifisches Emissionsverhalten
hydrophil / hydrophob persistent / abbaubar
o standortbedingtes Emissionsverhalten anaerob / aerob Grundwasserleiter
Charakterisierung der Emissionssituation von Altlasten:
- Emissionssituation ergibt sich aus Art der Standortgenese und dem Stoffbestand - je nach Branche unterschiedlich
- Bewertungszahlen
(BZ=1, keine Relevanz; BZ=100, höchste Relevanz)
Hauptkontaminanten:
- -
Emissionsnachweishäufigkeit, BZNWH Emissionskonzentration, BZEK
- Stoffe die sowohl häufig, als auch in hoher Konzentration auftreten stellen die (logarithmisch, da breites Wertespektrum)
Hauptkontaminanten Multiplikation der BZNWH und der BZEK (max. 10.000)
dar (z.B. Bor oder Benzol)
- Bor als Hauptkontaminante besitzt hohe Mobilität und lässt sich leicht nachweisen: Daher guter Screening-Parameter zur Erkennung von Sickerwässern aus Altlasten
Zusätzlich muss jedoch auch die Toxizität berücksichtigt werden:
Prioritätskontaminanten:
- zusätzlich Toxizitätspotential- Stoffe die zusätzlich eine hohe Toxizität aufweisen stellen die
, BZTOX Prioritätskontaminanten
dar (z.B. Arsen oder Benzol)
Multiplikation der
BZNWH, der BZEK und der BZTOX (max. 106)
- Unterteilung: o BZ > 105: Prioritätskontaminanten erster Priorität
- 6 -
o 105 > BZ > 104: Prioritätskontaminanten zweiter Priorität o BZ < 104: nicht mehr prioritär
- Prioritätskontaminanten am besten geeignet, um Gefährdungspotential von Altablagerungsemissionen für das Grundwasser zu bestimmen
Parameterlisten zur Bewertung müssen folgendes berücksichtigen:
o Werte müssen für bestimmte Nutzungen bzw. Expositionen gelten o Unterscheidung zwischen Emissionspfad und Expositionspfad o Unterscheidung zwischen Kontaminanten, die am Kontaminationsort verbleiben
und Kontaminanten, die sich vom Kontaminationsort entfernen Es gibt keine allgemein gültigen Parameterlisten
- Niederländische Liste als Beispiel:
o Referenz- und Interventionswerte o Schadstoffgruppen:
Metalle Anorganische Verbindungen (Flüchtige) Aromatische Verbindungen Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe Chlorierte Kohlenwasserstoffe Insektizide Andere Kontaminanten
o Kontamination ernsthaft, wenn > 25 m3 Boden oder > 100 m3 Grundwasser oberhalb des Kontaminationswerts kontaminiert sind
Stofftransport:
- wichtig neben Listenwerten, um real bewerten zu können - während Stofftransport können Kontaminationen verändert werden:
o Verdünnung o Sorption o Abbau usw.
- Weitere Abhängigkeit der Konzentration am Nutzungsort von o Konzentration an der Schadensquelle o Migrationsvermögen im Grundwasser o lokale Untergrundverhältnisse
- hat ein Schadstoff den Nutzungsort noch nicht erreicht, benötigt man o stoffspezifische Parameter o standortspezifische Parameter
- Abschätzung des Stofftransportes mithilfe von: o Transferpotential o Persistenzpotential o Unterscheidung anorganische / organische Stoffe
- 7 -
Transferpotential anorganischer Stoffe:
BZTP = BZNWH x BZKF (KF = Kontaminationsfaktor
Transferpotential organischer Stoffe:
)
BZTP = Mittelwert aus Mobilitätspotential und
Akkumulierbarkeitspotential
Persistenzpotential anorganischer Stoffe:
- einfache und zusammengesetzte Ionen mit pfadspezifischer Persistenz: BZPP = 100 - zusammengesetzte Ionen ohne pfadspezifische Persistenz: BZPP < 100
Persistenzpotential organischer Stoffe:
BZPP = Mittelwert aus den Bewertungszahlen für den CSB und den
BSB
Grundwassergängigkeitspotential:
Produkt aus BZTP und BZPP (hoch bei z.B. Arsen und chlorsubstituierten Ethanen)
mit Kenntnis der o Konzentration der Kontaminanten am Entstehungsort o Grundwassergängigkeitspotentiale der Kontaminanten
kann eine Abschätzung des Transfers im Grundwasser zu einem Nutzungsort erfolgen
Geringes TP und PP: auch in langen Zeiträumen nur lokal vertreten
Geringes TP und hohes PP: langfristig signifikante Ausbreitung
Hohes TP und PP: weitreichende Ausbreitung in kurzer Zeit
Allgemeine Prinzipien zur Bewertung von Kontaminationen:
1. Die Bewertung der Kontamination des Standorts muss individuell erfolgen 2. Humantoxikologische oder ökotoxikologische Daten zur Quantifizierung der
Nutzungsgefährdung / Exposition Prioritätensetzung
3. Schadstoffkonzentrationen müssen am Nutzungs-bzw. Expositionsort bewertet werden 4. Schadstofftransfer muss stoffpfad- und standortspezifisch berücksichtigt werden
- 8 -
Differenzierung zwischen direkter und indirekter Exposition
- 9 -
4. Gefährdungspotential Ableitung aus - Schadstoffarten und Schadstoffmengen - Ausbreitungsmöglichkeiten - Einschätzung der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt Toxizität
Toxizität:
- Konzentration des Stoffs - Empfindlichkeit des Organismus - Art der Applikation - Umgebungsbedingungen - es gibt viele verschiedene Angriffsebenen
Angriffsebenen:
- Zellen und Organe - Struktur des Gewebes oder des äußeren Erscheinungsbildes - Verhaltensänderung - Veränderung der Zusammensetzung einer Population Dabei großer Unterschied zwischen Einzellern und Mehrzellern unterschiedliche Schafstoffwirkung sowie Schadstoffaufnahme Einzellern wesentlich anpassungsfähiger, da einfacher aufgebaut
Pflanzen und Schadstoffe:
- Aufnahme der Schadstoffe hauptsächlich über Wurzeln
- Störung des Stoffwechsels, der Zellstrukturen und des Erbmaterials - Schädigung der Zellmembranen - Schädigung der Chloroplasten
- Pflanzen eignen sich durch Ihre Ortsfeste als Zeigerorganismen
Tiere und Schadstoffe:
- Aufnahme der Schadstoffe hauptsächlich über Nahrung und Haut
- Schädigungen an Geweben und Organen - unmittelbare Schädigung der Aufnahmeorgane - Schädigung des Immunsystems und des Kreislaufsystems - Schädigung des Erbguts - usw.
- 10 -
- im Unterschied zu Pflanzen sind die Zellwände wesentlich dünner
Ökotoxikologische Bewertung von Böden:
- Erfolg einer Sanierung muss durch Untersuchungen der Nachhaltigkeit bestätigt werden - Konventionelle Untersuchungen auf chemische Analysen beschränkt - Deshalb zusätzlich ökotoxikologische Bewertung zur besseren Beurteilung
- Vorteil:
Integration der Effekte aller wirksamer Schadstoffe
- Voraussetzung:
Umfassende Charakterisierung des Materials anhand chemisch-physikalischer Parameter
- o Testorganismen genau auswählen
Notwendig für repräsentative Aussagen:
o Verschiedene Ökotoxizitätsgruppen einbeziehen (akute oder chronische Toxizität, Genotoxizität)
Aquatische Tests:
- Tests zur Rückhaltefunktion - Wässrige Bodeneluate - Ökotoxikologische Tests sollten mit aquatischen Tests beginnen - Falls Werte hier bereits erhöht, können terrestrische Tests entfallen
Terrestrische Tests:
- Tests zur Lebensraumfunktion - Bodenmaterial - Umfang des Testprogrammes richtet sich nach Folgenutzung - z.B. Nutzungsbeschränkungen als Folge - u.U. z.B. humantoxikologische Untersuchungen notwendig
Beispiele für ökotoxikologische Tests:
- Aquatische Tests: o Hemmung der Lumineszenz von Vibrio fischeri o Hemmung der Biomasseproduktion im Algentest mit Scenedesmus subspicatus o Hemmung der Bewegungsfähigkeit von Daphnia magna
- Terrestrische Tests: o Hemmung des Pflanzenwachstums ausgewählter Pflanzen o Hemmung der substratinduzierten mikrobiellen Atmung o Hemmung der Nitrifikation o Mortalität des Regenwurms: Eisenia fetida
- 11 -
- 5. Untersuchung von Altlasten
Ziel der Untersuchung: - Abschätzung der Risiken und Gefahren sowie Definition der Sanierungs- und
Sicherungsmaßnahmen - Untersuchungsstrategie muss gesamtheitliche Betrachtung beinhalten
Erkundungsphase:
- Grundlage, Mehraufwand lohnend - Zunächst übermäßige Kosten für Erkundung, die Gesamtkosten jedoch können erheblich
reduziert werden - Altstandorte: eine gezielte Untersuchung auf bestimmte Stoffe möglich (Targets) - Altablagerungen: flächenhafte Übersichtsuntersuchung notwendig (Screening)
Verschiedene Erkundungsmethoden:
- o Recherchen zu früheren Nutzungen kann Aufschluss über Belastungen geben
Historisch:
-
o Verbreitung und Wechselbeziehung der Grundwasserleiter, -hemmer bzw. –geringleiter
Geologisch:
o Geochemische und mineralogische Charakterisierung des Untergrunds Mineralzusammensetzung pH-Wert usw.
o Batchversuch & Diffusionsversuch
- o Petrophysikalische Eigenschaften des Grundwasserleiters, -hemmers bzw. –
geringleiters
Hydrologisch:
Porosität Klüftigkeit usw.
o hydrogeochemische Verhältnisse
- o Geomagnetik
Geophysikalisch:
o Geoelektrik o Bodenradar usw.
-
o Biomonitoring (aktiv & passiv) Biologisch:
o Biosensoren -
o Feststellung, Identifikation und Quantifizierung von Kontaminationen Chemisch-physikalisch:
- 12 -
Probenahmestrategie:
- Planvolle Vorgehensweise um sicherzustellen, das Probenentnahme repräsentativ - Qualität der gesamten Untersuchung hängt von Probenentnahme ab - Anforderungen:
o Schnell und kostengünstig o Repräsentativ o Aussagen über Ausdehnung der Schadstoffe ermöglichen o Abschätzung des kontaminierten Bodens ermöglichen o Mögliche Grundwassergefährdung erkennen
Schwierigkeit: Schadstoffe können kleinräumig verteilt sein
Probenverteilung:
- urteilsbegründete Probenverteilung, mit Vorinformationen - statistische Probenverteilung, ohne Vorinformationen
o zufällige Probenahme o systematische Probenahme
- Probentiefe o In mehreren Tiefen
um Belastungsschwerpunkte abzugrenzen um Schadstoffverfrachtung festzustellen
o Tiefe abhängig von Nutz- und Schutzgut - Probenmenge
o muss zur Untersuchung der gewünschten Stoffe genügen o wenn Schadstoff partikulär vorliegt wird mehr Probe benötigt
- Auswahl des Analyseverfahrens: Bedeutung in Bezug auf Aussagewert, Kosten sollen so
gering wie möglich sein - Auswahl der Proben: gezielt durch Vorinformationen oder nach starrem Raster - Auswahl der Parameter: relevante Stoffe und Stoffgruppen
- Stufenkonzept: abgestufte Untersuchungsprogramme
o Übersichtsbestimmungen mit Summen- und Gruppenparametern (TOC, AOX…) o Später Anwendung von nutzungsspezifischen Parameterlisten o Leitparameter: Erfassung einzelner Stoffklassen oder Einzelstoffe o Wirkparameter: Erfassung der summarischen Wirkung auf Testorganismen
- Grundwasserproben: mit Grundwassermeßstellen im Messnetz - Bodenluftproben - Eluatuntersuchungen
- 13 -
6. Sanierungsziele Ziel der Altlastensanierung: - Oberstes Ziel: Abwehr von Gefahren für Gesundheit von Menschen - Weiteres Ziel: Abwehr von Gefahren für Umwelt, insbesondere Grundwasser Insgesamt Verbesserung der Umweltsituation, positive Umweltbilanz
Schutzziele: Ausmaß der Risikominderung, das erreicht werden muss, um Gefahren abzuwenden; Konkretisieren gesetzliche Schutzvorschriften
Sanierungsziele: Bezeichnen von den Schutzzielen abgeleitete Maßnahmen
Sanierungszielwerte:
Werte, die im Einzelfall als Anforderungen gestellt werden
Sanierungsziele:
- 1. Gefahrenabwehr Stufen der Sanierungsziele:
2. Rückführung auf Originalzustand ohne Kontamination
- richten sich nach vorhandener Situation, relevanten Nutzungen, Schutzgüter, Belastungspfade sowie zukünftiger Nutzung Ziele für jeden Sanierungsfall gesondert festlegen
-
o Kontaminationstyp Vorgehensweise:
Altablagerung Altstandort
o Chemisches Umfeld Relevante Schadstoffe Konzentration Verteilung usw.
o betroffene Nutzungen / Schutzgüter o relevante Belastungspfade o zukünftige Nutzung
Umwidmung Wie bisher
o Definition der Sanierungsziele o Prüfung der Verhältnismäßigkeit o Anordnung
- 14 -
Sanierungszielwerte:
- Kriterien o Unterschreitung einer Gefahrenschwelle o Wirtschaftlichkeit o Umweltverträglichkeit
Abwägung
- Sanierungszielwerte haben als Grundlage die gleichen Kriterien (Expositionspfade, Schutzgüter), die auch bei Gefährdungsabschätzung zugrunde gelegt wurden
- Bei Dekontaminationsmaßnahmen:- Bei
Restschadstoffkonzentration Sicherungsmaßnahmen:
tolerierbare Schadstoffkonzentrationen
- 15 -
7. Sicherungsmaßnahmen - Wirkungsorientierte Maßnahmen - Schadstoffe werden nicht vernichtet - Gefährdung wird abgewehrt - Sicherungsmaßnahmen können schnell eingesetzt werden Vollständige Sanierung evtl. später
Sicherungsverfahren:
- o Auskofferung und Bodentausch
Umlagerung
o einfache Methode, um kompliziert zusammengesetzte Altlasten zu entsorgen o Verfahrensschritte:
Lösen, Fördern, Laden Transport Abladen und Einbau
o Probleme: Sondermülldeponien erforderlich oft viel Boden Schadstoffe könnten entweichen
nur nach ausreichender Risikoabschätzung
- o möglichst vollständige Abkapselung der Altlast von der Umwelt
Barrieresysteme
o Unterbrechung der Kontaminationswege o Verschiedene Möglichkeiten:
Niederschlag abhalten, Gase zurückhalten
Oberflächenabdichtungen
Möglichkeiten > Einfache Überdeckung durch kulturfähigen Boden > Einschicht- oder Mehrschichtabdeckungen > Komplette Versiegelung durch z.B. Asphalt > Probleme: Regen, Risse, Setzungen, Tiere, Wurzeln
hauptsächlich Basissperre für Sickerwässer
Horizontale Abdichtungen
nachträglich eingebaut: > begehbar, bergmännisch > nicht begehbar, z.B. Injektion zur Verdichtung > nachträgliche Verfahren selten verwendet, da zu teuer
und Ergebnisse oft unzufriedenstellend vorbeugend eingebaut:
> Vorbeugung von Altlasten oder beim Deponiebau
- 16 -
> Rein mineralisch, Kunstoffabdichtungen oder Kombinationsdichtungen
zur Unterbindung des lateralen Wasser- oder Bodenluftflusses
Vertikale Abdichtungen
Abdichtung der Altlast mit Dichtwänden bis zu einem gering durchlässigen Horizont
Unterteilung > ohne Bodenaushub > mit Bodenaushub
-
o auch Immobilisierung oder Fixierung genannt Verfestigung und Stabilisierung
o Ziele: Handhabbarkeit verbessern, freie Oberfläche verringern, Löslichkeit verringern
o Verfestigung: dem Abfall beigemischtes Bindemittel erzeugt mechanisch festes Produkt
o Stabilisierung: auf Schadkomponenten bezogene Verfestigung o Unterschiedliche Bindemittel je nach Anwendungsbereich:
Zement: radioaktive Stoffe, Blei Wasserglas: Schwermetalle usw.
o Vitrifikation: Graphit + Glas/Porzellan-Mischung und Strom: Einschluss der Schadstoffe im verglasten Boden bzw. Zerstörung der Schadstoffe
o Probleme Verfestigungen später evtl. störend Chemikalien können negativen Einfluss haben Langzeitverhalten nicht exakt bekannt
o Bei Altlasten selten eingesetzt
- o Gezielte Fassung des Grundwassers bzw. der Bodenluft um Kontaminationsort
herum
Passive hydraulische und pneumatische Verfahren
o teuer, da ständige im Betrieb
- 17 -
8. Dekontaminationsverfahren
Einteilung der Verfahren:
- Bodensanierung o Belastung wird im Boden behoben o in situ: an Ort und Stelle
- Substratsanierung
o Boden wird abgetragen und die Schadstoffe werden andernorts entfernt o Verfahren zerstört Bodenkörper o ex situ:
on site: auf dem Gelände off site: außerhalb
Verfahren:
- o Mikrobiologische Verfahren
Biologische Verfahren
Mikroorganismen bauen Schadstoffe ab Vollständige Eliminierung der Schadstoffe möglich Langfristig als eleganteste Methode angesehen Für fast alle organischen Stoffe möglich (weniger für PCB und langkettige
Schmieröle) Nicht geeignet für Cyanide und Schwermetalle In situ
Bodensanierung Grundwassersanierung Probleme: niedrige Temperaturen, lange Zeitdauer,
Inhomogenitäten Ex situ
Anlage mieten Bioreaktoren: kompostierender Trommelreaktor, in Erprobung Landfarming: Vermischung des Bodens mit weniger belastetem
Boden; in D aufgrund gesetzlicher Lage nicht möglich o Natürliche Selbstheilung
Konzept des qualifizierten Nichtstuns Manche Schadstoffe bauen sich von selbst ab Monitored Natural Attenuation oder Enhanced Natural Attenuation
o Phytoremediation Aufnahme der Schadstoffe durch Pflanzen über die Wurzel Schafstoffe werden abgebaut oder akkumuliert Probleme: auf Wurzeltiefe beschränkt, langwierig, bislang nicht sehr
erfolgreich
- 18 -
-
o Bodenwaschverfahren Wasch- und Extraktionsverfahren
Schadstoffabtrennung aus dem Feststoff mit Wasser und mechanischer Energie
Reinigungswirkung kann durch Waschhilfsstoffe unterstützt werden z.B. Hochdruckbodenwäsche
zuerst Aufspaltung in verschiedene Fraktionen dann Reinigung mit Prozesswasser (geschlossenes System)
o Extraktionsverfahren Physikochemisches Verfahren Substanzen werden mit bestimmten Lösungsmitteln aus Feststoff bzw.
Flüssigkeitsgemisch herausgelöst o Nachteile der Bodenwäsche:
Böden mit Schluff- und Tongehalten > 20% können nicht gereinigt werden
Schwermetalle in Schlacken oder elementar vorliegen können nicht entfernt werden
Bodengefüge und Organismen werden gestört
-
o Überführung der Schadstoffe vom Feststoff in die Gasphase Thermische Verfahren
o für fast alle Böden geeignet o Unterteilung:
Entgasung 100-900°C Beseitigung von flüchtigen Stoffen
Vergasung 800-1200°C Beseitigung von organischen Stoffen und komplex gebundenen
Cyaniden, Quecksilber und Cadmium Zugabe von Vergasungsmitteln Ergebnis: außer Schwermetallen alles entfernt, Boden
revitalisierbar Verbrennung
500-1500°C Substrat wird vollständig zu CO2, Schwefel-, Stick-, und
Siliziumoxiden sowie Wasser oxidiert Höchster erzielbarer Reinheitsgrad Ergebnis: steriles Material für Bauwirtschaft
höchster Reinheitsgrad aller Verfahren
- 19 -
- o Leichtflüchtige Verbindungen werden mit Unterdruck aus dem Porenraum
entfernt
Bodenluftverfahren
o Schadstoffe werden über Bodenluftbrunnen durch Pumpen einer Abgasreinigungsanlage zugeführt
o es kann auch zusätzlich Luft in den Boden gepumpt werden
- o Pump-and-Treat Verfahren
Aktive hydraulische Verfahren
verunreinigtes Grundwasser wird durch Entnahmebrunnen abgepumpt und durch Reinigungsanlagen geleitet
Reinigung je nach Schadstoffmix individuell Extraktionsfaktor: Verhältnis Grundwassermenge – gereinigtes
Grundwasser je höher desto länger dauert Sanierung z.B. Mineralöle: 20-250, dagegen Insektizide: >10.000
o Funnel-and-Gate Systeme kontaminiertes Wasser durchfließt reaktive Wand bzw. über einen
Trichter(Funnel) ein reaktives Tor (Gate) reaktive Wände werden quer zur Fließrichtung in den Grundwasserstrom
gebaut o Pump-and-Treat: niedrige Investitionskosten, hohe Betriebskosten; Funnel-and-
Gate: hohe Investitionskosten, niedrige Betriebskosten
Wahl des Verfahrens:
- Abhängig von o Art, Menge und Konzentration von Schadstoffen o Bodenart und Bodenzusammensetzung o Kosten und Dauer der Maßnahme
- Kombination von Verfahren möglich
- 20 -
9. Rekultivierung und Renaturierung - Rekultivierung: Wiederherstellung einer neuen Kulturlandschaft nach Störung oder
Zerstörung der alten Kulturlandschaft - Renaturierung: Rückversetzung von Landschaften in einen naturnahen Zustand
Rekultivierung:
- Primäre Ziele o Minimierung der Beeinträchtigung der Umwelt o erneute Etablierung eines funktionsfähigen Pflanzen-Boden-Systems o erneute Etablierung einer ästhetischen Landschaft
- Böden auf Altstandorten o Bodeneigenschaften werden durch Prozesse verändert o Flächenutzungsgeschichte sichtbar
- Strukturmerkmale:
o starker Schichtwechsel von natürlichem und technogenen Substrat o Verdichtungshorizonte o hohe Skelettanteile
- Merkmale des Stoffbestandes: o neutrales bis basisches Milieu o Schadstoffanreicherungsschichten o Schwermetalle o Organische Substanzen natürlicher und technischer Herkunft o Oxalatlösliches Eisen
- Rekultivierung erzeugt „technogene Böden“
- Erfolg der Rekultivierung bestimmt durch
o Klima o Topographie o Eigenschaften des Materials o Bodenmikroorganismen von hoher Bedeutung o Cmic/Corg als Parameter zur Beschreibung des Zustandes eines rekultivierten
Bodens - Probleme auf rekultivierten Böden:
o Mangel an organischer Substanz und anorganischen Nährstoffen o hohe Gehalte an toxischen Elementen o extreme pH-Werte o hohe Salinität o ungünstige Textur
- Materialverbesserung: o Düngung o Auftrag von Oberboden
- 21 -
- Beispiele rekultivierter Landschaften: Bergbaufolgelandschaften
o rasch Vegetationsdecke, sonst Erosion oder Staubentwicklung
Aschedeponien
Probleme keine organische Substanz Stickstoffmangel Phosphor nicht pflanzenverfügbar usw.
Möglichkeiten der Rekultivierung Aufbringung von Material chemische Behandlung Dünger usw.
o anthropogene geologische Sedimentkörper
Bergehalden
Materialzusammensetzung und –eigenschaften bestimmen entscheidend die an den Halden abgelaufenen Prozesse der Verwitterung und Bodenbildung
chemische und physikalische Verwitterung: z.B. Pyritverwitterung Probleme:
geringes Nährstoffangebot geringes Wasserhaltevermögen starker Feinkorngehalt starke Versauerung Anfälligkeit für Erosion usw.
Möglichkeiten der Rekultivierung: Aufgraben hangparalleler Gräben Aufbringen von kalkhaltigen Materialien Aussaat von Kräutern
o Materialentnahme führt zu Löchern, die sich mit Wasser füllen
Tagebaurestlochseen
Nutzbarkeit hängt ab von: Art der Hohlform Einfluss des umgebenden Gesteins Beschaffenheit des Wassers usw.
Probleme: Eutrophierung Versauerung und Versalzung Schadstoffeintrag
Rekultivierung durch: Herstellung stabiler Böschungen Wasserfüllung des Restlochs
- Folgenutzungen: o notwendig ist ein Programm, dass sich von Beginn der Abbauarbeiten bis zur
Verwirklichung der zukünftigen Nutzung erstreckt o Nutzungsbeispiele: forstliche oder landwirtschaftliche Nutzung, Freizeit und
Erholung