Natural Attenuation bei PAK-Belastung in heterogenen Porengrundwasserleitern

Heterogene Porengrundwasserleiter erschweren die Beurteilung und Prognose des Transportvehalten von PAK im Grundwasser, da sie das Strömungs- und Transportverhalten und damit die Gestalt einer PAK-Fahne im Untergrund beeinflussen. Am Standort Bremen Hemelingen wird exemplarisch ein Ansatz zum Umgang mit nicht homogen durchströmten Aquifern und ein zugleich ein Verfahren zur Prüfung auf Eignung  der Anwendung natürlicher Selbstreinigungskräfte (Monitored Natural Attenuation) als Sanierungsverfahren vorgestellt.
Der Standort liegt in einem dichtbesiedelten und bebauten Stadtteil im Einzugsgebiet eines ehemaligen Fabrikgeländes einer Lack- und Dachpappenfabrik, die dort um 1900 bis 1960 angesiedelt war. Bis heute wird die Schadensstelle, mit einer Fahnenlänge von ~300 m, durch ein Monitoring Programm der zuständigen Fachbehörde begleitet, welches zunächst zur Abwägung von Sanierungsmöglichkeiten diente.
Durch Anwendung statistischer Verfahren (Mann-Kendall) konnte an Messreihen der jeweiligen Messstellen des Fahnenkörpers gezeigt werden, dass die untersuchten Fahnenbereiche überwiegend ein stationäres und teilweise abnehmendes Bild aufzeigen. In einem ergänzenden Monitoring Programm wurde zudem durch den spezifischen Nachweis von Metaboliten gezeigt, dass ein Abbau der Schadstoffe signifikant stattfindet und somit das Verfahren der natürlichen Selbstreinigung eine in Betracht zu ziehende, wirkungsvolle Sanierungsalternative sein kann.
Zum Aufbau eines Strömungsmodells wurden die festgestellten Heterogenitäten der holozänen Sedimente auf Basis der Ergebnisse der Standortuntersuchung mit einem zufallsbasierten Schätzverfahren in Abhängigkeit der umliegenden Bohrbefunde extrapoliert. Darauf aufbauend wurde das Transportverhalten einiger PAK Vertreter in einem Reaktions- und Transportmodell (MT3DMS) berechnet. Das hochauflösende Modell wurde auf einer Fläche von 440 m x 720 m mit einer Zelldimension von 2,5 m x 2,5 m x 0,2 m je Zelle in 75 Layern erstellt. Modelliert wurde die Ausgangssituation nach Schadenseintrag um 1900 in 10er Jahresschritten bis heute. Die Entwicklung eines einfachen Retardationsmodells mit einer Herleitung des Retardationsfaktors, in Abstimmung mit dem Fahnenverhalten im Projektgebiet, konnte in den Modelllauf implementiert werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Ergebnisse der Modellierung der Prozesse stark von der Verfügbarkeit und Präzession der Eingangsparameter abhängen, wie etwa dem Gehalt an organischem Kohlenstoff und der Abbaubauraten der Schadstoffe. Im fortlaufenden Monitoring kann nun anhand der Modellergebnisse geprüft werden, ob die Prozesse wie modelliert weiter stattfinden sowie eine erneute Betrachtung des Monitorings und ggf. eine Anpassung des weiteren Vorgehens vorgenommen werden.
Unabhängig von den Auswertungen am Standort liegt nun eine Handlungsempfehlung für die zuständige Behörde vor, anhand derer man die Eignung von NA-wirksamen Prozessen zur Entlastung von PAK und BTEX verunreinigten Grundwässern auch an anderen heterogenen Porengrundwasserleitern prüfen kann. Einheitliche Kriterien, die über bestehende Empfehlungen hinausgehen, sollen somit diese Entscheidung erleichtern und Empfehlungen zur Durchführung der Maßnahme gegeben werden.

Laufzeit 2015-2018: Förderung im Programm AUF des Senators der Freien Hansestadt Bremen  für Umwelt, Bau und Verkehr
Durchführung Kooperation des Geologischen Dienstes für Bremen und des Fachgebiets Geochemie und Hydrogeologie der Universität Bremen.

Projektleitung: Hamer