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wlb - Wasser, Luft und Boden 2/2015

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SANIERUNGSPRAXIS

SANIERUNGSPRAXIS Sanierungsende in Sicht? Gefahrenlage und Verhältnismäßigkeit bei langlaufenden hydraulischen Grundwassersanierungen Volker Zeisberger Zur Einstufung von Grundwasserverunreinigungen hinsichtlich Ausmaß und Sanierungsbedarf sind die Bewertungskriterien „gelöste Menge“ und „Fracht“ relevant. Diese Kriterien und die aus zahlreichen statistischen Auswertungen von Sanierungen gewonnenen Kennzahlen helfen Behörden bei der Entscheidung, ob eine laufende Grundwassersanierung beendet werden kann. Autor: Volker Zeisberger, Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Wiesbaden se geben, ob eine Sanierungsmaßnahme noch immer effizient läuft. Soll bei einem konkreten Sanierungsfall geprüft werden, ob die Maßnahme noch verhältnismäßig ist, können insbesondere folgende Aspekte Berücksichtigung finden: n Bewertung der aktuellen Gefahrenlage (Schadstoffmenge, -fracht, Fahnenausdehnung, Gefährdung weiterer Schutzgüter …) n Bewertung der künftigen Gefahrenlage (künftiges Emissionsverhalten der Schadstoffquelle, künftige Fahnenentwicklung unter Berücksichtigung von Abbauprozessen, Auswertung des bisherigen Sanierungsverlaufs, Prognose des künftigen Sanierungsverlaufs, zukünftige Gefährdung der Schutzgüter …) n Vergleich des Sanierungsverfahrens mit anderen Sanierungsfällen (Kennzahlen zu Kosten und Energieverbrauch, Erfahrungen aus vergleichbaren Fällen …) n grafische Auswertung ausgewählter Daten des Sanierungsfalles n Prüfung, ob eine Optimierung oder ein Wechsel des Sanierungsverfahrens sinnvoll und möglich ist Aktuelle Gefahrenlage Der Schwerpunkt der hessischen Arbeitshilfe liegt bei der Fragestellung „Liegt eine schädliche Grundwasserverunreinigung Die hessische „Arbeitshilfe zur Sanierung von Grundwasserverunreinigungen“ [1] behandelt insbesondere die Fragestellungen, ob eine Grundwasserverunreinigung als schädlich anzusehen ist und ob Sanierungsmaßnahmen verhältnismäßig sind. Anhand der Bewertungskriterien „gelöste Menge“ und „Fracht“ ist eine Einstufung von Grundwasserverunreinigungen hinsichtlich Größe, Schädlichkeit und Sanierungsbedarf möglich. Dieselben Kriterien können auch bei der behördlichen Entscheidung herangezogen werden, ob eine laufende Grundwassersanierung, z. B. eine langlaufende hydraulische (pump-andtreat) Maßnahme, beendet werden kann, weil der verbleibende Grundwasserschaden nicht mehr sanierungsbedürftig oder die Weiterführung der Sanierung nicht mehr verhältnismäßig ist. Die Arbeitshilfe wurde von einer Behördenarbeitsgruppe entwickelt und hat sich im Vollzug vielfach bewährt. Darüber hinausgehend liegen mittlerweile Auswertungen aus zahlreichen langlaufenden Sanierungen vor [2, 3]. Somit stehen Kennzahlen zur Verfügung, die Hinweivor?“ oder handelt es sich lediglich um einen Bagatellschaden. Weiterhin werden Hinweise gegeben, ob die Sanierung einer schädlichen Grundwasserverunreinigung notwendig und verhältnismäßig ist. Bei langlaufenden Sanierungen ergeben sich weitere Fragestellungen: Ist eine Grundwasserverunreinigung immer noch schädlich? Besteht weiterhin Sanierungsbedarf? Ist die Sanierungsmaßnahme immer noch verhältnismäßig? Unabhängig davon, ob über den Beginn oder eine Beendigung einer Grundwassersanierung zu entscheiden ist, sind zwei Bewertungskriterien von besonderer Bedeutung zur Einstufung der aktuellen Gefahrenlage: Die „gelöste Menge“ im Grundwasser und die „Fracht“ im Grundwasser. Die Ermittlung der beiden Kriterien erfolgt mithilfe eines „Stromröhrenmodells“ [1]. Das Bewertungskriterium „gelöste Menge“ im Grundwasser beschreibt den Ist-Zustand der Schadstofffahne. Hierzu werden die aktuelle Ausdehnung der Fahne und die Schadstoffbelastung in der Fahne berücksichtigt. Zur Berechnung der gelösten Menge (M gelöst ) müssen die mittlere Schadstoffkonzentration in der Fahne, die Länge/Breite/Höhe der Fahne und die nutzbare Porosität des Grundwasserleiters bekannt sein. Für die Einstufung, ob im konkreten Fall die gelöste Schadstoff-Menge groß, mittel, 2 TerraTech 2/2015

SANIERUNGSPRAXIS M gelöst ≥ 0,1 × GFS groß Algorithmus M gelöst < 0,1 × GFS und ≥ 0,03 × GFS M gelöst < 0,03 × GFS und ≥ 0,003 × GFS klein M gelöst < 0,003 × GFS mittel sehr klein Einstufung Tabelle 1: Einstufung des Kriteriums „gelöste Menge im Grundwasser“ (M gelöst [kg], GFS [µg/l]) klein oder sehr klein ist, wird die ermittelte Schadstoffmenge [kg] mit dem Geringfügigkeitsschwellenwert (GFS) des jeweiligen Schadstoffs [µg/l] verglichen; dabei werden nur die dimensionslosen Zahlenwerte verwendet (Tabelle 1). Beispiel: Der GFS von leichtflüchtigen halogenierten Kohlenwasserstoffen (LHKW) ist 20 µg/l. Wenn die gelöste LHKW-Menge im Grundwasser größer als 0,1 × GFS = 0,1 × 20 = 2 [kg] ist, erfolgt die Einstufung in „groß“. Bei Werten zwischen 2 und 0,6 [kg] erfolgt die Einstufung in „mittel“. Bei Werten zwischen 0,6 und 0,06 [kg] ergibt sich „klein“. Mit dem Bewertungskriterium „Fracht“ im Grundwasser wird die Dynamik der Schadstoffausbreitung im Grundwasser berücksichtigt. Die Fracht ist definiert als im Grundwasser transportierte Schadstoff- Masse pro Zeiteinheit. In der Arbeitshilfe wird die Einheit Gramm pro Tag [g/d] verwendet, üblich ist auch kg pro Jahr [kg/a]. Die Schadstoff-Fracht ist abhängig von der Entfernung zur Quelle, sobald im Abstrom Abbau- und Rückhalteprozesse wirksam werden. Für die hier beschriebene Frachteinstufung soll die Schadstoff-Fracht im nahen Abstrom der Schadstoffquelle bestimmt werden, um so die maximale Fracht zu ermitteln. Zur Berechnung der Fracht müssen die maximale Schadstoff-Konzentration in der Schadstofffahne, die Breite und Höhe der Fahne, der Durchlässigkeitsbeiwert und der hydraulische Gradient bekannt sein. Für die Einstufung, ob im konkreten Fall die Schadstoff-Fracht groß, mittel, klein oder sehr klein ist, wird die ermittelte Schadstoff- Fracht [g/d] mit dem Zahlenwert des GFS des jeweiligen Schadstoffs [µg/l] verglichen (Tabelle 2). Beispiel: Der GFS von Naphthalin ist 1 µg/l. Wenn die ermittelte Naphthalin-Fracht im Grundwasser größer als 0,5 × GFS= 0,5 × 1 = 0,5 [g/d] ist, erfolgt die Einstufung in „groß“. Bei Werten zwischen 0,5 und 0,2 [g/d] erfolgt die Einstufung in „mittel“. Sind bei einem Schadensfall Menge und Fracht eingestuft, kann im nächsten Schritt mithilfe einer Bewertungsmatrix abgeschätzt werden, ob eine geringe, mittlere oder große schädliche Grundwasserverunreinigung vorliegt. Der sich daraus ergebende Handlungsbedarf ist in der rechten Spalte der Tabelle 3 beschrieben. Fracht ≥ 0,5 × GFS groß Algorithmus Fracht < 0,5 × GFS und ≥ 0,2 × GFS Fracht < 0,2 × GFS und ≥ 0,02 × GFS klein Fracht < 0,02 × GFS mittel sehr klein Einstufung Tabelle 2: Einstufung des Kriteriums „Fracht im Grundwasser“(Fracht [g/d], GFS [µg/l]) Einstufung „gelöste Menge im Grundwasser“ Einstufung „Fracht im Grundwasser“ schädliche Grundwasserverunreinigung Handlungsbedarf sehr klein sehr klein keine keine weiteren Maßnahmen sehr klein klein erforderlich klein sehr klein klein klein geringe zwar liegt eine schädliche Grundwasserverunreinigung sehr klein mittel vor, jedoch sind Sicherungs- und Sanierungsmaßnahmen mittel sehr klein i.d.R. unverhältnismäßig klein mittel mittlere weitere Prüfschritte sind erforderlich, mittel klein um entscheiden zu können, ob bzw. welche Maßnahmen erforderlich sind, mittel mittel (z. B. Sanierungsmaßnahmen, sehr klein groß Überwachungsmaßnahmen, Überwachung natürlicher Abbau- und groß sehr klein Rückhalteprozesse (MNA)) klein groß groß klein mittel groß große in der Regel sind Sanierungsmaßgroß mittel nahmen erforderlich groß groß Bei langlaufenden hydraulischen Maßnahmen ergibt sich folgende Besonderheit: Die Schadstoff-Fracht an den Entnahmebrunnen kann mit hoher Genauigkeit ermittelt werden, indem die Grundwasser-Förderrate [m³/d] mit der Schadstoff-Konzentration im geförderten Grundwasser [mg/l bzw. g/m³] multipliziert wird. Der so errechnete Frachtwert [g/d] ist von deutlich höherer Genauigkeit als die Frachtermittlung über Stromröhren. Bei langlaufenden Sanierungen hat daher die Schadstoff-Fracht bei einen besonders hohen Stellenwert bei der Bewertung der Gefahrenlage. Im Einzelfall kann es sinnvoll sein, auf die Anwendung der Bewertungsmatrix zu verzichten. Die Einstufung der „schädlichen Grundwasserverunreinigung“ wäre dann: kleine Fracht → geringe schädliche Grundwasserverunreinigung; mittlere Fracht → mittlere schädliche Grundwasserverunreinigung; große Fracht → große schädliche Grundwasserverunreinigung. Die Sanierung kann i. d. R. beendet werden, wenn nur noch eine geringe schädliche Grundwasserverunreinigung (d. h. kleine Fracht) verbleibt. Zukünftige Gefahrenlage Im Rahmen der Sanierungsuntersuchung/ Variantenstudie ermittelt der Gutachter, welche Sanierungsverfahren erfolgsversprechend sind, und in welchem Zeitraum das Erreichen der Sanierungsziele zu erwarten ist. Dennoch zeigt die Praxis, dass die Sanierung häufig anders verläuft als prognostiziert. Typischerweise hat sich die Gefahrenlage im Verlauf der Sanierung zwar deutlich verbessert, das vereinbarte Sanierungsziel ist aber in absehbarer Zeit nicht erreichbar. In vielen Fällen hat sich die Datenlage nach einigen Jahren Sanierungserfahrung deutlich verbessert. Möglicherweise wurden weitere Erkundungen durchgeführt, z. B. neue Grundwassermessstellen errichtet oder Untersuchungen zu natürlichen Abbau- und Rückhalteprozessen durchge- Tabelle 3: Bewertungsmatrix zur Einstufung einer Grundwasserverunreinigung [1] TerraTech 2/2015 3