150702 MAGPlan Schollenberger...Fazit • Redoxindikatoren nicht im wünschenswerten Umfang...

M A G P l a n - A b s c h l u s s k o n f e r e n z2 .- 3 . J u l i 2 0 1 5 | H a u s d e r W i r t s c h a f t | S t u t t g a r t

Milieukartierung

Uli Schollenberger, BoSS Consult GmbH

zur Modellierung des Biologischen Abbaus

https://clu-in.org/techfocus/default.focus/sec/Bioremediation/cat/Anaerobic_Bioremediation_%28Direct%29/

Redoxbereiche nach Bradley & Chapelle (2010)

Milieukartierung

Geochemisches Milieu (Redoxmilieu)

http://www.toondoo.com/cartoon/4927663

Redox-/Abbaubereiche nach Bradley & Chapelle (2010)

LCKW-Zusammensetzung

Parameter Einheit Messwert Redoxzone

O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob

NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion

NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion

Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion

Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion

SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion

Eh mV

≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280

aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese

Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)

Parameter Einheit Messwert Redoxzone

O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob

NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion

NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion

Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion

Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion

SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion

Eh mV

≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280

aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese

Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)

Parameter Einheit Messwert Redoxzone

O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob

NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion

NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion

Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion

Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion

SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion

Eh mV

≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280

aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese

Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)

Parameter Einheit Messwert Redoxzone

O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob

NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion

NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion

Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion

Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion

SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion

Eh mV

≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280

aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese

Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)

Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)

LCKW-Zusammensetzung

Ölschaden

anaerob

aerob

aerob

anaerob

aerob

aerob

Stabile Kohlenstoffisotope

Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)

(R)Standard

(R)Sample

δ13C [‰] = 1000 · - 1

R = (13C/12C)

Hydroisotop 2007

13C 12C

Edukt

TCE

Stabile Kohlenstoffisotope

13C 12C

Edukt

Abbau → Fraktionierung

(Abbau-)Produkt

TCE cDCE

Stabile Kohlenstoffisotope

CO2

Stabile Kohlenstoffisotope

Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)

(R)Standard

(R)Sample

δ13C [‰] = 1000 · - 1

R = (13C/12C)

Hydroisotop 2007

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Reduktiv-anaerober Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar

PCE, TCE, (cDCE, VC)

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE

TCE, cDCE, VC

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE

TCE, cDCE, VC

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE

TCE, cDCE, VC

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC

cDCE, VC

Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen

• Reduktiv-anaerober Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar

• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE

• Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC

TCE, cDCE, VC

oxidativ: cDCE, VC(reduktiv: PCE, TCE)

PCE, TCE, (cDCE, VC)

Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)

Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)

Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)

Milieukarte Unterkeuper

MKW-/BTEX-Schadensfälle

Milieukarte Oberer Muschelkalk

MKW-/BTEX-Schadensfälle

Fazit

• Redoxindikatoren nicht im wünschenswerten Umfang vorhanden. Eh, 02, N03, Fe, Mn, S04, CH4 nur selten vollständig bestimmt. Messwerte bei Eh und 02 zudem häufig unsicher. S04 aufgrund geogener Überprägung meist nicht aussagekräftig.

• N03 relativ häufig gemessen und robust. → Grundlage der Milieukarten.

• Kartierung der Abbauverhältnisse unter Verwendung zusätzlicher Informationen (LCKW-Zusammensetzung, δ13C-Signaturen, Feedback aus reaktivem Transportmodell).

• Ungenauigkeiten im Detail unvermeidlich (Datendichte, Mikronischen, wechselnde Milieuverhältnisse usw.).

• Modellierung auf Grundlage der Karten führt i.d.R. dennoch zu einer guten Nachbildung gemessener Werte.