UMGANG MIT FEUERLÖSCHERN Umgang mit Feuerlöschern FFw Villmar.
Handlungshilfe -Umgang mit PFAS-kontaminierten...
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Für Mensch & Umwelt
Handlungshilfe - Umgang mit PFAS-kontaminierten Standorten
20. Karlsruher Altlastenseminar 2020
Jörg FrauensteinUmweltbundesamt, Fachgebiet II 2.6 / Maßnahmen des Bodenschutzes
Präferenzen potenzieller Bedarfsträger
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Rechtl. Wertesetzung: 22
Rücklauf: 58 von 100 Ermessensleitende Kriterien: 14
Fortbildung, Austausch: 11
Forschungsbedarf: 13
Datenlage: 4Herstellerver-antwortung: 4
Per- und polyfluorierte Chemikalien (PFAS/PFC)
im Hinblick auf das Umweltverhalten:
Langkettige PFCAs: C8-14 PFCAs• Persistent in der Umwelt, Vorkommen in Oberflächengewässern, Akkumulation in
Nahrungsnetzen und Trinkwasser, weiträumiger Transport Vorkommen in Blut und Muttermilch, Toxikologisches Profil (PFOS, PFOA, PFNA -fortpflanzungsschädigend)
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Kurzkettige PFCAs: C4-7 PFCAs• Persistenz und Anreicherung in der Umwelt, Transport über weite Distanzen bis in
entlegene Regionen, wenig Rückhalt in Boden und Sediment, Nachweise in Oberflächenwasser, Grundwasser, Trinkwasser und Leitungswasser, Anreicherung in Pflanzen, Exposition des Menschen
Kostentreiber Sanierung?
l Technische Machbarkeitl Sanierungsziele, im Kontext des
rechtlichen Rahmensl Sanierung, Planung, Verhältnismäßigkeit,
ökologischer Fußabdruck der Maßnahmen, Effektivität, Optimierung
l Nachhaltigkeit des Sanierungserfolges, Beendigung von Sanierungsmaßnahmen
UmweltqualitätszieleSanierungsaufwand
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Bewertung von PFAS-Sanierungsoptionen aus 2017
Quelle: Vortragsfolie von Rambol (DK): AquaConSoil 2017 in Lyon
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Gegenstand des Forschungsprojekts
Technische Machbarkeit und Verhältnismäßigkeit von Verfahrens- und ManagementansätzenPFAS-kontaminierte Materialien – Sanierung, Umgang , Wiedernutzung, Entsorgungswege, Arbeitsschutz
überprüfen, vergleichen bewerten und methodisch weiterentwickeln
Vor- und Nachteile der Lösungsansätze, technische und genehmigungsrechtliche Voraussetzungen, Nachhaltigkeit und ökologische Bilanz
Qualifizierte Aussagen zu Art, Umfang und zeitlichem Verlauf des Stoffverhaltens und ablaufender Prozesse während der Maßnahmen
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• Literaturstudie zur Beschreibung des Standes von Wissenschaft und Technik• Sanierungsmöglichkeiten für PFAS-Kontaminationen in Punktquellen• Sanierungsmöglichkeiten für flächenhafte PFAS-Kontaminationen• Erstellung einer Arbeitshilfe
Arbeitshilfe zur Sanierung und zum Management von PFAS-
Kontaminationen (Auftragnehmer ARCADIS Deutschland)
Arbeitshilfe
o Anhang A PFAS-Charakterisierungo Anhang B Bewertungo Anhang C Sanierungsverfahreno Anhang D Projektbeispiele o Anhang E Forschungsbedarf
Fachgespräche
o Sanierungsmanagement für lokale PFC-Kontaminationen; Umweltbundesamt Berlin, 28./29. November 2018
o Sanierungsmanagement für flächige PFC-Kontaminationen; Bühl, Friedrichsbau, 06./07. Mai 2019
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„Produkte“ des Vorhabens
• Initiierung von Stakeholder-übergreifendem Dialog und fachlichem Austausch
• Substantiierung und Versachlichung in der Diskussion zu administrativen und
technischen Fragestellungen
• Umfangreiche Dokumentationen der durchgeführten Fachgespräche
• Arbeitshilfe (mit thematischen Anlagen: Grundwissen PFAS, Bewertung und
ermessensleitende Dokumente, Stand der Sanierungstechnik, Projektbeispiele,
Forschung und Entwicklung)
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§ Sanierungsbestimmende Eigenschaften § Probennahme, Leitparameter und Precursor § Konzeptionelles Standortmodell§ Checkliste der möglicherweise betroffene Behörden und Rechtsgebiete
→ Liste primärer Austragsquellen → Liste betroffener PFAS-belasteter Medien → betroffene Behörden und Rechtsgebiete
§ Festlegung von standortspezifischen Sanierungszielen§ Sanierungsuntersuchung§ Ausführung & HSSE§ Sanierungsmanagement für flächenhafte PFAS-Kontaminationen (integrale
Untersuchungskonzepte)
PFAS-Arbeitshilfe
Konzeptionelles Standortmodell zur Identifizierung von potentiellen Rezeptoren
© Arcadis 2019
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Erfordernis integraler Vorgehensweisen
Flurstücksbezogene Bewertung des
PFAS-Eintrags in das Grundwaser kaum
möglich
© Arcadis 2019
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Anhang A: PFAS-Charakterisierung
o Herstellungo Übersicht zu Stoffgruppen (Nomenklatur)o PFOS/PFOA-Ersatzstoffeo Probennahme und analytischer Nachweiso Physikalisch-chemische Parametero Mikrobielle Biotransformationo Aufnahme in Pflanzen und Wirkungen auf Pflanzen, Bioakkumulation und
Biomagnifikationo Ökotoxikologie und Humantoxikologieo Precursoro Einsatzmengen und Verwendungo Hintergrundbelastung und Ursachen
Anhang B: Bewertung
o Bundeseinheitliche Bewertungsgrundlagen
o Direktpfad Boden → Mensch
o Wirkungspfad Boden → Pflanze und Vorerntemonitoring
o Trinkwasser
o Oberflächengewässer
o Düngemittelverordnung
o PFAS-Regelungen im Ausland
o Verfügbare methodische und ermessensleitende Leitfäden
Anhang C: Sanierungsverfahren
o Dokumentation (möglichst) aller Sanierungsverfahren und deren Bewertung
o Grundlagen zur Funktion (Wirkweise)
o Reaktionskinetik (Stand-Alone oder Treatment Train)
o Hinweise zur Abfallentstehung und unerwünschten Nebenprodukten
o Offene Fragen im Hinblick auf die Anwendung und Genehmigungsfähigkeit
o Wirtschaftliche und technische Konkurrenz zu konventionellen Verfahren o Stand der Entwicklung und Markteinführung
Sanierungsverfahren Boden
In situ anwendbar
© Arcadis 2019
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Sanierungsverfahren Grundwasser
In situ anwendbar
© Arcadis 2019
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Bodenwäsche
§ Kapazität: 1.200 t/d Boden § Anwendbar auf ≤ 10 % Feinkorn§ Abfallentsorgung auf Deponien§ Wasserbehandlung in
geschlossenem Kreislauf (Aktivkohle)
§ Sanierungsziel “uneingeschränkte Verwertung des Bodens” erreichbar
§ Kosten vergleichbar zur Entsorgung (abhängig von der Art der Abfallentsorgung)
Quelle: ZÜBLIN Umwelttechnik GmbH
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Thermische Desorption
§ Desorption bei 600 °C zerstört Boden nicht vollständig zu Schlacke → (nachhaltigeres Verfahren)
§ Hoch-Temperatur-Behandlung der Gasphase (~ 1.000 °C) erlaubt die Zerstörung der PFAS
§ Kostenparameter stehen zunächst im Wettbewerb zur Entsorgung
§ Bei hochbelasteten Böden muss das Verfahren wirtschaftlicher als eine konventionelle thermische Behandlung sein!
Quelle: Endpoint Consulting, Inc., US
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Immobilisierung
§ Vielzahl geschützter Produkte am Markt erhältlich
§ Oberflächennahe Applikation mit üblichen landwirtschaftlichen Maschinen
§ Unterbodenanwendung via „In-situ-Soil-Mixing“
§ Typische Dosierung: 2 - 10 Gew.-%
§ Wirkprinzip: reverse Sorption
§ Langzeitstabilität nicht nachgewiesen (Verwitterung)
§ Geringer Sorptionskapazität für kurzkettige PFAS
§ Wahrscheinlich zeitverzögerte Elution mit niedrigen
Konzentrationen (< Sanierungszielewert?)
§ Behördliche Akzeptanz der Gleichwertigkeit?
§ Muss kostengünstiger sein als andere Verfahren
q RemBind™
q MatCare™
q Osorb
q Andere
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Behandlung von belastetem Grundwasser
§ PerfluorAd: Flüssigsubstrat → PFAS-Präzipitation → Separierung → Entsorgung§ Substratkonzentration: ca. 10 mg/L§ Geringer Effektivität bei kurzkettigen PFAS und bei geringen PFAS-Konzentration§ Sorption an Aktivkohle als letzter Verfahrensschritt notwendig§ Geringe Wechselwirkung mit DOC and gelöstem Eisen § Kostenvorteil gegenüber ausschließlicher Sorption an Aktivkohle muss standortspezifisch
nachgewiesen werden!
Kies-Mehrschicht-
Filter
Aktivkohle-Adsorber 1
RohwasserPerfluorAd
Rührkesselreaktor
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Ozofractionation
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Ozofractionation
o Zur Grundwasserreinigung aus Kostengründen nur in bestimmten Fällen anwendbaro Gut geeignet zur Behandlung industrieller Abwässero Ozon bildet kleinere Blasen als Lufto Ozon baut Precursor an
o Laboreinheit zur Prüfung der Machbarkeit bei Arcadis NL
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Barriere-Verfahren
Reaktive Wände
§ Derzeit nur Sorptionsbarrieren machbar (wünschenswert: kostengünstige, hoch effiziente Sorptionsmaterialien mit geringer Empfindlichkeit gegenüber Störstoffen)
§ Kostenwirksamkeit der PRB-Lösungen sind noch nicht abschließend untersucht
In-situ-Schaum-Fraktionierung
§ Nutzt die Tendenz der PFAS an Wasser-Luft-Grenzflächen zu akkumulieren § Basierend auf Grundwasserzirkulationsbrunnen, Entfernung der hochkontaminierten
PFAS-Schäume am Brunnenkopf
Injektion kolloidaler Aktivkohle in den Aquifer
o Reversibler Sorptionsprozess
Regenerierbare Zeolithe
§ Regenerierung via Persulfat (nicht für PFSA)§ Ergebnisse im Labormaßstab verfügbar
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Barriere-Verfahren: In-situ-Schaum-Fraktionierung
Quelle: OPEC Systems Australia
Effektivität der Grundwasser-Zirkulation ?
Effektivität bei geringen PFAS-Konzentrationen ?
Noch keine Full-Scale-Anwendung
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Injektion kolloidaler Aktivkohle
Quelle: Regenesis, US
§ Ist die Aktivkohle-Verteilung ausreichend homogen?§ Ist die Aktivkohlemasse ausreichend?§ Die Sorption ist reversible, sind die PFAS-Konzentrationen in der
Desportionsphase ausreichend niedrig um Sanierungszielwerte einzuhalten?
§ Werden die PFAS durch den DOC verdrängt?§ Ist das Konzept genehmigungsfähig?
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Fazit Sanierungsverfahren
§ Bodenaustausch und P&T sind die am häufigsten verwendeten Verfahren
§ Alternative Verfahren erlangen zunehmend Marktreife
§ Untersuchungen der Wirksamkeit zur Eliminierung von Precursorn steht noch aus
§ Anbieter-unabhängige Bewertungen der Verfahren fehlen vielfach
§ Kosteneffektivität der einzelnen Verfahren ist noch zu ermitteln
§ Bei der Bewertung der Management-Ansätze für PFAS-kontaminierte Standorte stellen die
Sanierungsverfahren nur ein – wengleich auch wichtiges- Teilkriterium dar!
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Anhang D: Projektbeispiele
o Dokumentation von 10 realen Projekten (ausschließlich Löschmitteleinsatz)o Erkundungskonzepteo Strategische Vorgehensweise zur Sanierungo Betroffene Wirkungspfadeo Schutz- und Beschränkungsmaßnahmen (rechtliche Grundlage)o Berücksichtigung Precursor
Anhang E: Forschungsbedarf
Rechtliche Fragen:
Technische Fragen:
§ Validierung und Weiterentwicklung bewertungsrelevanter Grundlagen
§ Hintergrundkonzentrationen (Ermittlung, Umgang)
§ Prüfwerteableitung (z.B. für Wirkungspfade Boden → Mensch) § Ermessensleitende Kriterien zum Einsatz von
Immobilisierungsverfahren
§ Umgang mit Aushubmaterial (Abfallrecht vs. Bodenschutzrecht)
§ Transportverhalten, Elutionsverhalten§ Kinetik der Precursortransformation§ PFAS-Aufnahme durch Nutzpflanzen§ Zuverlässigkeit der Sanierungsverfahren§ Validierung der Sanierungsverfahren
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PFAS - Strategische Ziele
DIMENSIONSERMITTLUNG – Identifizierung und Gruppierung (Art, Menge, verfahrenstypische Verwendung,
Einsatzbedingungen, Entsorgungswege und Transferpfade).
PROBLEMÜBERWACHUNG – Weiterentwicklung von Analysenverfahren für perfluorierte Verbindungen und polyfluorierte
Vorläuferverbindungen;– Überprüfung, Geeignetheit und Weiterentwicklung von Summenparameter (AOF, EOF, TOP).
ABBAUMECHANISMEN UND SANIERUNGSOPTIONEN – Untersuchungen zum Abbau der fluorierten Polymere;– Sanierung/Aufbereitung PFAS in Trinkwasser und Klärschlamm;– Weiterentwicklung von Sanierungsverfahren für Boden und Grundwasser;– Verfahrensbezogener Bestimmung /Nachweis von Wirksamkeit Langzeitverhalten und
Einsatzgrenzen– PFAS-Transfer Boden-Pflanze zur Klärung der Pflanzenaufnahme.
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Vielen Dank für IhreAufmerksamkeit
Jörg FrauensteinFachgebiet: Maßnahmen des Bodenschutzes
Umweltbundesamt Dessau
Wörlitzer Platz 1, 06813 Dessau-Roßlau
Tel: 0340 2103 3064, [email protected]
Dank an Dr. Held und Dr. Reinhard für die konstruktive Zusammenarbeit und die Bereitstellung einiger Folien für diese Präsentation
Dank auch an die Mitglieder der Projektsteuerungsgruppe