Möglichkeiten und Grenzen von Boden- und Grundwassersanierungsmaßnahmen

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Möglichkeiten und Grenzen von Boden- und Grundwassersanierungs- Fachgespräch Monitoring in der Fracking-Technologie 20.03.2012 Münster Dr. Hans Wirth maßnahmen Geringfügig geändert/ergänzt nach der Diskussion vom 20.03.2012

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Präsentation vom Fachgespräch Monitoring in der Fracking Technologie am 20.03.2012 in Münster. Möglichkeiten und Grenzen von Boden- und Grundwassersanierungsmaßnahmen. Dr. Hans Wirth Geringfügig geändert/ergänzt nach der Diskussion vom 20.03.2012.

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Möglichkeiten und Grenzen

von Boden- und

Grundwassersanierungs-

Fachgespräch Monitoring in der Fracking-Technologie 20.03.2012 Münster Dr. Hans Wirth

maßnahmen

Geringfügig geändert/ergänzt nach der Diskussion vom 20.03.2012

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Schadensszenarien Fracking Eintritts-wahr-schein-lichkeit

Untersu-chungs-aufwand *

1 Eintrag in den Boden x gering

2Eintrag über den Boden in einen

oberflächennahen Porengrundwasserleiterx mittel

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oberflächennahen Porengrundwasserleiter

3Eintrag aus einer Bohrung in einen

oberflächennahen Porengrundwasserleiter(x) mittel

* Untersuchungsaufwand = Größe des Untersuchungsraums, Zeit, Kosten

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� Entnahme gestörter Bodenproben

� Entnahme ungestörter Bodenproben

Erkundung Boden

Vollständige Erkundung durchführen !

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� Entnahme ungestörter Bodenproben

� Entnahme von Head-Space-Proben

� Entnahme von Bodenluftproben

� MIP-Sondierungen

� ….

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� Bau konventioneller Grundwassermessstellen

� Bau von Grundwassermessstellen mit

Erkundung Grundwasser

Vollständige Erkundung durchführen !

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� Bau von Grundwassermessstellen mit tiefenorientierten Probenahmemöglichkeiten

� Direct Push-Untersuchungen

� MIP-Sondierungen

� ….

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Horizontierter, in

Grundwasser-

fließrichtung

abtauchender

Grundwasser-

schaden,

Länge: ca. 1 km

Direct Push-

Untersuchung

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Grundwasserschaden LCKW

Schadstoffe LCKW bis 2,7 mg/l

Masse in der Quelle

Masse in der Fahne

ca. 200 kg

ca. 200 kg gelöst , ca. 200 kg am Korngerüst

Wasserleiter � Gesamtmasse ≤ 1 t

Umgang mit der Quelle Bisher keiner (Rechtsstreit)

Fahnengeometrie Länge ca. 1.000 m

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Fahnengeometrie Länge

Tiefe

ca. 1.000 m

ca. 25 m

Geologie Einfach, nur 1. Grundwasserleiter betroffen

Bemerkungen

Schutzziel Keine weitere Ausbreitung des Schadens;

Anwohner (Beschränkungsmaßnahmen)

Fazit: Kleine Ursache, große Wirkung !

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Erkundung eines LCKW-Schadens durch MIP-Sondierungen

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Aufwand für die Erkundung von Grundwasserschäden in Porengrundwasserleitern

Untersuchungsziele:

• Eingrenzung des Schadens

• Systemverständnis

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MIP-Sondierungen: ca. 30 Untersuchungspunkte

Direct Push: ca. 30 Untersuchungspunkte, ca. 3-5

Untersuchungstiefen

� Insgesamt: ca. 90-150 Untersuchungspunkte - dreidimensional

Ein Teil der Untersuchungspunkte muss für eine permanente

Probenahme eingerichtet werden (Grundwassermessstellen)

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Konventionelle Grundwassermessstellen: ca. 30 Untersuchungs-

Aufwand für die Erkundung von Grundwasserschäden in Kluftgrundwasserleitern

Untersuchungsziele:

• Eingrenzung des Schadens

• Systemverständnis

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Konventionelle Grundwassermessstellen: ca. 30 Untersuchungs-

punkte

Temporäre Filter, ggf. Zwischenpumpversuche, ca. 3-5

Untersuchungstiefen

� Insgesamt: ca. 90-150 Untersuchungspunkte - dreidimensional

Ein Teil der Untersuchungspunkte muss für eine permanente

Probenahme eingerichtet werden (Grundwassermessstellen)

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Rondenbarg, AAB

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ca. 4fach überhöht

Grundwasserfließrichtung

BWS GmbHBoden Wasser Water Soil

Gotenstr. Hamburg

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Rondenbarg (AAB)

Schadstoffe BTEX (bis 22 mg/l Benzol), LCKW, PAK

Masse in der Quelle

Masse in der Fahne

ca. 200 t

1 – 10 t (bisher nicht genauer abgeschätzt)

Umgang mit der Quelle Keine Sanierungsmaßnahme, durch ein

Gewerbegebiet überbaut

Fahnengeometrie Länge ca. 250 m

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Tiefe ca. 100 m (!)

Geologie sehr komplex, 3 (4) Grundwasserleiter betroffen

Bemerkungen Schadstofftransport in die Tiefe als DNAPL sowie DAPL, Sulfatkonz. im Grundwasser bis 1.000 mg/l,

Grundwassertemperatur 19 °C

Schutzziel Keine weitere Ausbreitung des Schadens in

Richtung der Trinkwassergewinnungsanlagen

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� Dekontamination

� In-situ

�Ex-situ

Sanierungsverfahren - Übersicht

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�Ex-situ

� Sicherung

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� Bodenaustausch

� Bodenwäsche

� Bodenluftabsaugung

� Bautechnische Sicherung

� Immobilisierung

Sanierungsverfahren (Auswahl)

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� Immobilisierung

� Hydraulische Sanierung/Sicherung

� Treatment-Train (aufeinander folgendeunterschiedliche Sanierungsverfahren)

umfassende Zusammenstellung siehe REVVIN

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REVVIN Technologie-Finder (Auszug)

SanierungstechnologieBehandlungstechnologie

Bauverfahren

Oberboden Boden (>30 cm Tiefe) Grundwasser Bodenluft

unge-sättigt

gesättigt

auf eigenem Grundstück

S-Quelle

auf

Grundstück

S-Quelle in

Nachbar-

schaft

S-Quelle

auf

Grundstück

S-Quelle in

Nachbar-

schaft

Behandlungstechnologie Rückgewinnung

von Produkt-Phase

· Skimmer LNAPL NR - - + + - -· Pumpen DNAPL NR - - + + - -

chemisch-

· Reaktive Wände NR - - + + - -· Funnel & Gate NR - - + + - -· Oxidation (Permanganat, H2O2) + + + + + - -· Elektrokinese + + - - - - -

+ + + + + - -

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Revin

Dekontamination in

situ-Behandlungstechnologie

chemisch-physikalische Behandlungs-verfahren

· Reduktion (Nanoeisen, Grünsalz) + + + + + - -· Thermisch unterstützte biolog. In-situ-

San.+ + + - - - -

· Tensidverfahren + + + + - - -· Alkoholspülung + + + + - - -· In-situ-Bodenspülung + + + - - - -· In-situ-Hochdruck-Bodenwäsche - + + - - - -

biologische Behandlungs-verfahren

· Enhanced Biodegradation - + + + + + +· Phytoremediation + o o - - - -

+ = Sanierungsverfahren geeignet, Matrizes 2, 3 und ggf. 4 anwenden!

o = bedingt möglich

- = Sanierungsverfahren nicht geeignet

NR = nicht relevant, nicht zutreffend

Legende:

Haupt et al. (2008)

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Thermische Boden- und Grundwassersanierung

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Dez. 2007

Mikrobiologische LCKW-Sanierung durch Injektion von Melasse

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Mikrobiologische LCKW-Sanierung durch Injektion von Melasse

Dez. 2009

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Fachgespräch Monitoring in der Fracking-Technologie 20.03.2012 Münster Dr. Hans Wirth

Schroers et. al.

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Schroers et. al.

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Schroers et. al.

Page 23: Möglichkeiten und Grenzen  von Boden- und Grundwassersanierungsmaßnahmen

Bewertung von Schäden durch Frack-Flüssigkeit

� Für die Untersuchung/Sanierung können grundsätzlich

Techniken/Verfahren wie in der Altlastenbearbeitung

angewandt werden.

� Im Gegensatz zu Altlasten könnten oberflächennah

entstandene Schäden unmittelbar nach deren Entstehung

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entstandene Schäden unmittelbar nach deren Entstehung

in Bearbeitung genommen werden. Dadurch wäre nur mit

punktuellen/kleinräumigen Schadensbildern zu rechnen.

� Bei umgehender sachgerechter Bearbeitung würden die

Schäden eine erheblich geringere Umweltrelevanz

besitzen als durch Altlasten verursachte Schäden.

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� Es gibt viele erprobte konventionelle und innovative Verfahren.

� Für kein Verfahren gibt es eine Garantie, dass es auch an jedem Standort funktioniert���� Einzelfallprüfung.

� Untersuchung und Sanierung erfolgen zeitnah

Sanierung von Schäden

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� Untersuchung und Sanierung erfolgen zeitnah aufeinander, deshalb von Beginn auch Experten für die Durchführung der Sanierung beteiligen.

� Die Sanierungsentscheidung ist ggf. komplex, weil sie im Idealfall eine Synthese aller vorliegenden Erkenntnisse erfordert.

� ggf. Treatment-Train (Abfolge von verschiedenen Sanierungsmaßnahmen).

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� Merkblätter Stoffeigenschaften erstellen.

Hinweise

� Vorab überprüfen, ob/welche Labors auf diese Stoffe mit den erforderlichen Nachweisgrenzen untersuchen

könnten.

� Dichte von Frack-Flüssigkeiten und Formationswässern bestimmen – könnten wässrige Schwer-/Leichtphasen

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bestimmen – könnten wässrige Schwer-/Leichtphasen

(DAPL/ LAPL?) die Ausbreitung von Frack-Flüssigkeit

beeinflussen?

� Vor Schadenseintritt Kontakt mit Fachleuten aufnehmen (Untersuchung und Sanierung) –

„Schubladenplanung“.

� Frackflüssigkeit idealen Tracer zugeben?

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Vielen Dank für Ihre

Aufmerksamkeit!

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Aufmerksamkeit!