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Themenverbund 5 “Rüstungsaltlasten“
BFAU
Probenahme mit Passivsammlern –Bilanz des Einsatzes auf Rüstungsaltlastenstandorten
Dr. Rainer Haas, Dipl. Geol. Fritz Pfeiffer, Angelika Kautz, Stefan Maraz
Büro für Altlastenerkundung und Umweltforschung, Marburg
Themenverbund 5 “Rüstungsaltlasten“
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Gaiasafe Passivsammler
bestehen aus eingehaustem Spezialpapier
sammeln kontinuierlich organische Substanzen und
Schwermetalle
stehen in direktem Wasserkontakt
zeitlich integrierendes Monitoring ist möglich
es werden mittlere Konzentrationen bestimmt, aus denen die Frachten berechnet werden können
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Themenverbund 5 “Rüstungsaltlasten“
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Integration über die Zeit
aus: Bopp, 2004
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Quelle: imw Dr. Weiss, Tübingen
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gaiasafe-Spezialpapier gs 987
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Verwendete Passivsammler im TV 5
a) gaiasafe-Passivsammler für OberflächengewässerEinsatz: Monitoring des Oberflächenwasser-Abflusses in der
ehemaligen Sprengstofffabrik „Werk Tanne, Clausthal-Zellerfeld
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Verwendete Passivsammler-Systeme im TV 5
b) gaiasafe-Passivsammler für Grundwasser-MessstellenEinsatz: Grundwasser-Monitoring in der ehemaligen
DAG-Sprengstofffabrik in Stadtallendorf
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Validierung des Passivsammler-Verfahrens (1)
Durchführung verschiedener Versuchsreihen, wie z.B.:
Optimierung des Extraktionsverfahrens
Kinetische Studien im statischen System
Aufnahme von Adsorptionsisothermen
Desorption von beladenen Passivsammlern
Einfluss von Fremdstoffen auf die Sorptionsrate
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Validierung des Passivsammler-Verfahrens (2)
Die untersuchten Zielsubstanzen sind Hexogen, TNT undNebenprodukte, Nitrosulfonsäuren und Nitrobenzoesäuren.
Die Extraktionsraten sind substanzabhängig und liegen für verschiedene STV bei 20% (TNT) bis >95% (Hexogen).
Im statischen System erfolgt die Sorption exponentiell.
Die Sorptionskurven für STV sind unabhängig von Substanz und Konzentration.
Die Sorptionskapazität für STV liegt im Prozentbereich des Sammlergewichtes.
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Validierung des Passivsammler-Verfahrens (3)
Die Adsorptionsisothermen zeigen für Realproben mit STV-Gehalten im 100 µg/l- Bereich keinen Sättigungseffekt, die Aufnahme erfolgt linear.
Nach 7 Tagen liegt die Reextraktionsrate von beladenen Passivsammlern in Wasser lediglich bei 0,5-12%.
Anorganische Salze haben bei einer Konzentration von 140 mg/l keinen Einfluss auf die Sorptionsrate.
Na-Huminat hat bei einer Konzentration von 500 mg/l keinen Einfluss auf die Sorption von Nitroaromaten und Hexogen. Die Aufnahme von Nitrosulfon- und Benzoesäuren ist um die Hälfte geringer.
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Kalibrierung der Passivsammler (1)
Oberflächenwasser: Messstelle D 4, CLZGrundwasser: ASB 2 Stadtallendorf
Prinzip: Vergleich einer Wasser-Sammelprobe mit einer Passivsammler-Probe
Faktorenermittlung:
C Mittel, Wasser = C Passivsammler / Faktor
Bezugszeitraum = Kollektionszeitraum (i.A. ein Monat)
Umrechnung von µg/g Passivsammler in mittlere Konzentration im Wasser (µg/l)
Bei Kenntnis der Durchflussmenge ist Berechnung der absoluten Fracht möglich.
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Kalibrierung der Passivsammler (2)
Absolute Frachten an STV in Messstelle D 4 von 5/2004 bis 5/2005
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Monat
Ab
solu
te F
rach
t [g
/Mo
nat
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0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
2,4,6-TNT + ADNT's
1,3,5-TNB
2-A-4,6-DNBS
4-A-2,6-DNBS
Q
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0
5
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Monat
Geh
alte
2,4
,6-T
NT
+ A
DN
T's
[µ
g/l]
W
asse
r
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
Geh
alte
RD
X, 1
,3,5
-TN
B, 2
,6-D
NT
[µ
g/l]
W
asse
r
2,4,6-TNT + ADNT's
RDX
2,6-DNT
1,3,5-TNB
Durchschnittliche Gehalte im Wasser an RDX und NitroaromatenPegel 27c Stadtallendorf, Untersuchungszeitraum: 7/06 bis 6/07
Kalibrierung der Passivsammler (3)
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5
10
15
20
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Monat
Geh
alte
[µ
g/l]
Was
ser
2-A-4,6-DNBS
4-A-2,6-DNBS
2,4-DNTS-3
2,4-DNTS-5
Kalibrierung der Passivsammler (4)
Durchschnittliche Gehalte im Wasser an polaren NitroverbindungenPegel 27c Stadtallendorf , Untersuchungszeitraum: 7/06 bis 6/07
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Verwertung der Ergebnisse
* Die Ergebnisse des Forschungsprojektes sind auf andere Standorte übertragbar.
* Seit 2004 wurden an 5 weiteren Standorten Passivsammler zur Detektion von STV eingesetzt.
* Verschiedene Fragestellungen zur Verteilung von STV im Grund- und Oberflächenwasser, im Kanalisationssystem und
der offenen See konnten beantwortet werden.
* Weitere Projekte sind in Vorbereitung.
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Beispiel Muna Schimmerwald
Oberflächenwasser-Monitoring
Zeitraum 11/04 bis 12/05; zweimonatliches MonitoringAuftraggeber: Landkreis Goslar
Ergebnisse:
-sehr geringe Emissionen von TNT und Abbauprodukten in einigen Beprobungen detektiert
-nur nachweisbar aufgrund kumulativer Anreicherung (nicht in Wasserproben)
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Beispiel Munitionsfabrik in Albanien
Grund- und Oberflächenwasser-Monitoring
Einmalige Bestückung im Sommer 2006, Kollektionszeit 1 Monat
Auftraggeber: Armasuisse, Schweiz
Ergebnisse:
- Nachweis von TNT und Abbauprodukten, RDX und Phthalaten in Grund- und Oberflächenwasser
- Beschreibung der Haupt-Austragspfade aus der Liegenschaft
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Monitoring des Meerwassers mittels Ankerbojen um die Sprengstelle
Einmalige Bestückung im April 2008, Kollektionszeit 1 Woche
Auftraggeber: Landesamt für Natur und Umwelt Schleswig-Holstein (LANU)
Ergebnisse:
- Spuren-Nachweis von TNT und Abbauprodukten in einzelnen Passivsammlern
Beispiel Munitionssprengung in der Ostsee
- nur nachweisbar aufgrund kumulativer Anreicherung
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Oberflächenwasser-Monitoring mittels Ankerbojen
Zeitraum: 11/2007 bis 5/2008, monatliches Monitoring
Auftraggeber: IABG Berlin
Ergebnisse:
- Bestimmung von TNT und Abbauprodukten, Nitrobenzoesäuren sowie Hexogen in tiefenorientierten Bilanzebenen
- Untersuchung einer zeitlich variablen Tiefen-Schichtung der STV
Beispiel Unterer Pfauenteich, CLZ
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Monitoring an Grundwasserfassungseinrichtungen mit 40 Meßpunkten
Erstmalige Bestückung Sommer 2008 für 12 Monate
Konzipiert und begleitet durch GCI GmbH, Königs Wusterhausen
Ziele:
- Untersuchung von temporären STV-Belastungen
- Erfassung von geringen bis mittleren STV-Summenkonzentrationen
- Entwicklung spezifischer Messanordnungen zur Optimierung der STV-Kollektion an Passivsammlern im Grundwasserförderstrom durch die Teftorec GmbH
Beispiel militärische Liegenschaft in Deutschland
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Tiefenorientierte Schadstoff-Fahnenkartierung im Abstrom von Altlasten(Teeröl, LHKW, BTXE, PAK)
Langzeit-Tiefen-Monitoring in der Ostsee
Fluß-Monitoring in der GOIAS-Region, Brasilien
Quantitatives Monitoring von Trinkwasser in Dushanbe, Tadschikistan
Monitoring von Abwasser in der Industrie-Region von Grodno, Belarus
Monitoring von Deponiesickerwasser in Abidjan, Côte d´ Ivoire
Weitere Passivsammler-Projekte
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Danksagung
Wir danken dem Projektträger PT Jülich für die Förderung des Vorhabens KORA TV 5.1, Förderkennzeichen 0330526.
Wir danken der IVG Bonn als Liegenschaftseigner des „Werkes Tanne“ in Clausthal-Zellerfeld für die Möglichkeit, Standortuntersuchungen durchführen zu können.