Investigation of contaminant mass fluxes and reactive transport modelling of heterocyclic hydrocarbons at former gasworks sites

Abstract

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Untersuchung von Schadstoffmassenflüssen und stellt eine verbesserte Auswertung von Immissionspumpversuchen (IPV) vor. Des Wei-teren wird ein reaktives Strömungs- und Transportmodell beschrieben, welches auf den untersuchten Schadstoffmassenflüssen basiert und dem besseren Verständnis der biogeochemischen Prozesse in einem heterogenen Grundwasserleiter dient, welcher einer Schadstoffsanierung aus-gesetzt ist. Die Heterogenität von Grundwasserkörpern stellt ein Problem für deren Untersuchung und Sa-nierung dar. Häufig ist der Zugang zu kontaminierten Standorten begrenzt und nur wenige Grundwassermessstellen können u. A. zur Probenahme genutzt werden. Üblicherweise werden diese Messwerte interpoliert, allerdings kann die Heterogenität der Schadstoffverteilung dazu führen, den Schadstoffmassenfluss auf diese Weise falsch einzuschätzen. Diesem Problem kann man durch Anwendung von IPVs begegnen. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Vergleich von interpolierten Konzentrationspunktmessungen mit den Resultaten von IPV-Auswertungen. Beide Methoden wurden entlang derselben Kontrollebene am Standort eines ehemaligen Gaswerks in Süddeutschland durchgeführt, wo der Grundwasserleiter durch polyzyklische und heterozyklische aromatische Kohlenwasserstoffe kontaminiert ist. Durch korrekte Planung und Durchführung von IPVs können zuverlässige Aussagen über den Schadstoffmassenfluss getroffen werden, allerdings können die Ausmaße der Schadstofffahne nicht exakt bestimmt werden, da die Auswertung der IPVs auf drei Szenarien begrenzt ist: die Fahne befindet sich rechts oder links vom Pumpbrunnen oder ist symmetrisch um ihn verteilt. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Verwendung von Punktkonzentrations-messungen bei der IPV-Auswertung, um die Inversionslösung zu konditionieren. Dieser Ansatz unterstützt die Eingrenzung der Fahnenposition, was wiederum zu größerer Planungssicherheit bei der Implementierung von Sanierungsmaßnahmen führt. Des Weiteren können damit Back-tracking-Verfahren unterstützt werden, die versuchen, die Schadensherdposition einzugrenzen. Reaktive Strömungs- und Transportmodelle werden seit einigen Jahren verwendet, um Schadstoffabbau und mögliche Sanierungsmaßnahmen besser zu verstehen und um die Effektivität von bereits vorhandenen Sanierungsmaßnahmen besser einschätzen zu können. Ein solches Mo-dell wurde unter Verwendung der zuvor bestimmten Schadstoffmassenflüsse im Zuge dieser Arbeit für den untersuchten Standort erstellt. Der Standort wurde mit Hilfe eines Grundwasser-zirkulationsbrunnens, welcher H2O2 in den Grundwasserleiter injiziert, teilweise saniert und das reaktive Strömungs- und Transportmodell wurde verwendet, um die Situation vor der Sanierung als auch während der Sanierung zu untersuchen. Mit Hilfe des Modells konnten die Abbaupfade der Schadstoffe bestätigt werden, allerdings konnten aufgrund der hydrochemischen Heterogeni-tät des Standorts manche Beobachtungen nicht ausreichend geklärt werden. Das Modell wurde weiterhin verwendet, um unterschiedliche Sanierungsmaßnahmen und deren Effektivität zu un-tersuchen, als auch um die Möglichkeit zu erkunden, welchen Einfluss ein weiterer Stoff, welcher Oxidationskapazität verbraucht, auf den Schadstoffmassenfluss hat.