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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


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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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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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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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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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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

]

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

10

15

20

25

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



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0

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


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.

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