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• Erfassung.
• Gefährdungsabschätzung.
• Sanierungsuntersuchung.
• Sanierungsplan.
• Sanierung.
• Nachsorge / Überwachung.
• Sanierungstechniken.
• Mikrobiologische Verfahren.
• Thermische Verfahren.
• Waschverfahren.
• Pneumatische Verfahren.
• Fassung und Behandlung von Grundwasser.
• Oberflächenabdichtung.
• Oberflächenabdeckung.
• Dichtwände.
• Immobilisierung.
• In-situ-Verfahren.

Mehr zum Thema

• Bodenbehandlungsanlagen.
• Anwendung von Sanierungsverfahren.
• Arbeitshilfen

Textanfang.

Arbeitsschritte und Sanierungstechniken

Die systematische Altlastenbearbeitung ist in der Regel ein mehrstufiger Prozess, der sich in die aufeinander aufbauenden Arbeitsschritte Erfassung, Gefährdungsabschätzung, Sanierungsuntersuchung, Sanierungsplanung, Sanierung und Nachsorge gliedert.

Parallel zu den einzelnen Schritten oder auch nach Abschluss von Sanierungsmaßnahmen im Rahmen der Nachsorge können zum Teil langfristige Überwachungsmaßnahmen erforderlich werden.

Nachfolgend werden die Arbeitsschritte der systematischen Altlastenbearbeitung sowie die gängigen Techniken zur Sanierung von Altlasten kurz beschrieben.

Erfassung

Die Erfassung ist der erste, grundlegende Arbeitsschritt zur Feststellung, ob und an welcher Stelle ggf. Altlasten vorliegen.

Für Erhebungen der altlastverdächtigen Flächen und das Führen der Kataster sind die Kreisordnungsbehörden (KrOB) und - für Verdachtsflächen des Bergbaus - ist die Bezirksregierung Arnsberg (ehem. Bergämter) zuständig.

Die behördliche Erfassung beinhaltet:

Anfang der Auflistung .
• die Durchführung umfassender, nach einheitlichen Gesichtspunkten vorgenommener, flächendeckender und standortbezogener Erhebungen über Altlast-Verdachtsflächen und
• die Darstellung der Verdachtsflächen in Karten sowie das Führen und Fortschreiben von Katastern und Dateien über die Verdachtsflächen.. Ende der Auflistung

Inhalt und Ziel der Erhebung ist

Anfang der Auflistung .
• die Einstufung bestimmter Fallgruppen von Altablagerungen und Altstandorten oder einzelner Fälle als Altlast-Verdachtsflächen,,
• die Ermittlung von Lage und räumlicher Ausdehnung der Verdachtsflächen (nach Unterlagen und Ortsbesichtigung) und
• die Sammlung und Aufbereitung aller weiteren, altlastenrelevanten Informationen zu den einzelnen Flächen.. Ende der Auflistung

Wichtige Informationsquellen für diese Erhebungen sind:

Anfang der Auflistung .
• Adressbücher, Branchentelefonbücher
• Gewerberegister
• Handbuch Großunternehmen/Mittelständische Unternehmen
• Luftbilder
• Historische Karten
• Quellen zur Umbenennung von Straßen und Änderung von Hausnummern
• Bauakten, Konzessionsakten
• Bergbau-Altlastenkataster "BAV-Kat"
• Historische Firmenlisten
• Sonstige Quellen: Zeitungsarchive, Feuerwehr, Zeitzeugen, Handelsregister Ende der Auflistung

Erhebungen beinhalten in der Regel keine über eine eventuelle Standortbesichtigung hinausgehenden örtlichen Untersuchungen. Bohrungen, Sondierungen, chemisch-physikalische Untersuchungen u. ä. sind grundsätzlich den nachfolgenden Arbeitsschritten (Gefährdungsabschätzung, Sanierungsuntersuchung) vorbehalten.

Gefährdungsabschätzung

"Gefährdungsabschätzung" ist der zusammenfassende Begriff für die Gesamtheit der Untersuchungen und Beurteilungen, die notwendig sind, um die Gefahrenlage bei einer einzelnen altlastverdächtigen Fläche abschließend zu klären. Als Arbeitsschritte bei der Gefährdungsabschätzung lassen sich eine erste Beurteilung der Sachlage auf der Datenbasis der Erfassung (Erstbewertung) sowie gestufte örtliche Untersuchungen und darauf basierende Beurteilungen (Orientierungsphase, Detailphase) unterscheiden. Im einzelnen werden die Stufen kurz dargestellt:

Anfang der Auflistung .
• Die Erstbewertung beinhaltet die Auswertung aller im Rahmen der Erfassung erhobenen standort- und raumbezogenen Informationen, die darauf basierende fachliche Beurteilung mit dem Ziel einer ersten Risikoeinschätzung und die rechtliche Bewertung durch die zuständige Behörde. Die Erstbewertung schließt im wesentlichen mit der Entscheidung der zuständigen Behörden darüber ab,,
• ob Schadstoffe in relevantem Umfang vermutlich oder tatsächlich vorliegen ,
• ob Sofortmaßnahmen erforderlich sind,,
• auf welchen Wegen die Schadstoffe zu einem rechtlich relevanten Risiko für Schutzgüter werden können (maßgebende Wirkungspfade) und
• ob weitere Untersuchungen erforderlich sind.. Ende der Auflistung

In der Orientierungsphase innerhalb einer Gefährdungsabschätzung soll untersucht und festgestellt werden, ob eine Gefahr für die öffentliche Sicherheit dem Grunde nach besteht oder ob der aus der Erstbewertung hergeleitete Gefahrenverdacht als ausgeräumt gelten kann. Im Rahmen der Untersuchung und Bewertung sind insbesondere Art und Konzentration der Schadstoffe, die Möglichkeit ihrer Ausbreitung in die Umwelt und ihrer Aufnahme durch Menschen, Tiere oder Pflanzen sowie die Nutzung des Grundstückes zu berücksichtigen. Ist der Gefahrenverdacht ausgeräumt, kann die zuständige Behörde auf weitere Untersuchungen verzichten. Ist hingegen das Bestehen einer Gefahr dem Grunde nach zu bejahen, kann die Behörde in der Regel die weiteren Maßnahmen zur Ermittlung des Gefahrenumfanges dem Ordnungspflichtigen auferlegen.

Die Detailphase dient der abschließenden Ermittlung und Feststellung des Sachverhaltes. Die auf diesen Untersuchungen beruhende Sachverhaltsermittlung und Risikoabschätzung ist der erste Schritt der abschließenden Gefahrenbeurteilung und zugleich Voraussetzung für die rechtliche Beurteilung durch die zuständige Behörde zum Abschluß der Gefährdungsabschätzung.

Diese Aufeinanderfolge von Arbeitsschritten bei einer Gefährdungsabschätzung ist besonders zweckmäßig, weil dadurch personelle, sächliche und finanzielle Mittel auf der Basis sich verdichtender Erkenntnisse und Zwischenbeurteilungen zielgerichtet und mit größtem Nutzen eingesetzt werden können. Ein fachlicher und rechtlicher Beurteilungsschritt im Rahmen der Erstbewertung und nach orientierenden Untersuchungen ist auch deshalb erforderlich, um entscheiden zu können, ob zusätzlich gewonnene Erkenntnisse Sofortmaßnahmen zur Gefahrenabwehr gebieten.

Sanierungsuntersuchung

Wenn die abschließende Gefahrenbeurteilung im Rahmen der Gefährdungsabschätzung ergeben hat, daß Sanierungsmaßnahmen notwendig sind, kann die Durchführung einer Sanierungsuntersuchung erforderlich werden.

Ziel der Sanierungsuntersuchung ist die einzelfallbezogene Ermittlung eines technisch geeigneten, rechtlich zulässigen und verhältnismäßigen Konzeptvorschlages für wirksame Maßnahmen zur Abwehr der von der einzelnen Altlast ausgehenden Gefahren. Die Sanierungsuntersuchung umfaßt nachfolgende Aufgaben:

Anfang der Auflistung .
• Grundlagenermittlung,,
• ergänzende Standortuntersuchungen,,
• Machbarkeitsstudie,,
• Erarbeitung von Vorschlägen für Sanierungsziele,,
• Festlegung von Sanierungszonen,,
• Auswahl geeigneter Sanierungstechniken/-verfahren,,
• Erarbeitung von Sanierungsszenarien,,
• fachliche Bewertung der Sanierungsszenarien,,
• Kostenschätzung,,
• Nutzen-Kosten-Untersuchung,,
• Sanierungsvorschlag,,
• Entscheidung der zuständigen Behörde über das Sanierungsziel und die durchzuführenden Maßnahmen,,
• Ausarbeitung des Planungskonzeptes (Maßnahmenkonzeptes).. Ende deer Auflistung

Sanierungsplan

Der Sanierungsplan ist eine prüffähige Darstellung der Maßnahmen, die im Einzelfall geeignet sind, dauerhaft Gefahren, erhebliche Nachteile oder erhebliche Belästigungen für den einzelnen oder die Allgemeinheit zu vermeiden.

Im Sanierungsplan sind darzustellen:

Anfang der Auflistung .
• die Ausgangslage,,
• die durchzuführenden Maßnahmen, Nachweis ihrer Eignung und Auswirkungen auf die Umwelt, ,
• die Eigenkontrollmaßnahmen zur Überprüfung der sachgerechten Ausführung und Wirksamkeit der vorgesehenen Maßnahmen,,
• die Eigenkontrollmaßnahmen im Rahmen der Nachsorge einschließlich der Überwachung, ,
• ein Zeitplan und die voraussichtlichen Kosten und
• die erforderlichen Zulassungen. . Ende der Auflistung

Nach § 13 BBodSchG kann die zuständige Behörde vom Verpflichteten die Vorlage eines Sanierungsplanes verlangen. Die zuständige Behörde kann den Sanierungsplan für verbindlich erklären. Ein für verbindlich erklärter Sanierungsplan hat Konzentrationswirkung, d. h., er schließt andere behördliche Entscheidungen mit ein, soweit sie im Einvernehmen mit der zuständigen Behörde ergangen sind.

Sanierung

Maßnahmen zur Abwehr und Beherrschung von gefährlichen Umweltauswirkungen aus Altlasten können eingeteilt werden in:

Anfang der Auflistung .
• Sanierungsmaßnahmen.
• Dekontaminationsmaßnahmen.
• Sicherungsmaßnahmen.
• Maßnahmen zur Beseitigung oder Verminderung schädlicher Veränderungen der physikalischen, chemischen oder biologischen Beschaffenheit des Bodens.
• Sonstige Maßnahmen (z.B. Schutz- und Beschränkungsmaßnahmen) . Ende der Auflistung

Dekontaminationsverfahren sind nach dem BBodSchG Verfahren zur Beseitigung oder Verminderung der Schadstoffe. Es handelt sich um technische Verfahren zur Beseitigung, Umwandlung oder Verringerung von umweltgefährdenden Stoffen in den Umweltmedien Boden, Wasser und Bodenluft. Diese Verfahren lassen sich nach dem Ort ihres Einsatzes unterscheiden; man spricht von In-situ-, On-site- und Off-site-Verfahren. Auskofferung zählt im Sinne des BBodSchG auch zur Dekontamination.

Bei den In-situ-Verfahren werden die im Boden der ungesättigten oder gesättigten Zone oder im Grundwasser befindlichen Schadstoffe behandelt, ohne die Bodenmassen zu bewegen oder das Grundwasser zu heben. Bei den On-site-Verfahren wird der kontaminierte Boden aufgenommen, an Ort und Stelle mit geeigneten technischen Verfahren behandelt und anschließend wieder eingebaut. Diese Art der Sanierung erfolgt in mobilen Anlagen. Bei der Off-site-Behandlung werden verunreinigte Böden in zentralen, vom Anfallort entfernten, stationären Anlagen behandelt, die für die Behandlung von verunreinigten Böden unterschiedlichen Ursprungs (Altlasten, sonstige Bodenverunreinigungen) bestimmt sind.

Sicherungsverfahren sollen eine Ausbreitung von Schadstoffen aus der betreffenden Altlast (Emission) zum Schutzgut (Immission) verhindern.

Sicherungsmaßnahmen sind:

Anfang der Auflistung .
• bautechnische Einkapselungs- oder Einschließungsmaßnahmen, ,
• hydraulische und pneumatische Sicherungsmaßnahmen, ,
• Maßnahmen zur Einschränkung der Mobilität der Schadstoffe (Immobilisierung). Ende der Auflistung

Der Stand der Anwendung von Sanierungsverfahren in NRW durch das LANUV ermittelt und veröffentlicht.

Nachsorge / Überwachung

Bei der Überwachung von Altlasten und Altlast-Verdachtsflächen handelt es sich um die erforderlichen Kontrollen der im Einzelfall relevanten Wirkungspfade, um Änderungen der Gefahrenlage feststellen oder Änderungen bzgl. Art und Ausmaß eines Schadens beurteilen zu können.

Dazu gehören:

Anfang der Auflistung
• Flächenbegehungen,,
• Wirkungspfadkontrollen (insbesondere der Bodenluft, des Grund-, Sicker- bzw. Oberflächenwassers) und
• organisatorische Kontrollen.Ende der Auflistung

Nachsorgemaßnahmen können nach durchgeführten Sanierungsmaßnahmen erforderlich werden und umfassen neben den vor genannten Kontrollen zusätzlich:

Anfang der Auflistung
• Funktions- und Wirksamkeitskontrollen von Bauwerken und Anlagen im Hinblick auf das Sanierungserfordernis, ,
• Betrieb und Unterhaltung von Bauwerken, Bauteilen oder Anlagen und deren Nachweise sowie
• Erhaltung (Instandsetzung, Reparatur, Ersatz) von Bauwerks- oder Anlagenteilen und deren Nachweise. Ende der Auflistung

Im BBodSchG (sowie der BodSchV) werden bundesweit Rahmenregelungen zur Überwachung, Nachsorge und den in diesem Rahmen vom Pflichtigen durchzuführenden Eigenkontrollmaßnahmen vorgegeben. Danach kann nach § 15 Abs. 2 BBodSchG angeordnet werden, daß der Verpflichtete Überwachungsmaßnahmen durchführen muß. Anforderungen an die Nachsorge können entsprechend den vor genannten Regelungen gemäß Anhang 3 der BodSchV im Sanierungsplan gestellt werden.

Sanierungstechniken

Dekontaminationsverfahren

Aushub und Bodenbehandlung:

• Mikrobiologische Verfahren.
• Thermische Verfahren.
• Waschverfahren.

Pneumatische Verfahren.

Verfahren in der gesättigten Zone (an der Schadstoffquelle oder in Quellnähe)

• Fassung und On-site-Behandlung (pump-and-treat)
• In-situ-Verfahren

Das LANUV NRW führt ein Kataster über stationäre Bodenbehandlungsanlagen in Nordrhein-Westfalen.

Sicherungsverfahren

Einschließungsverfahren

Anfang der Auflistung
• Oberflächenabdichtung.
• Oberflächenabdeckung.
• Dichtwände.

Verfahren in der gesättigten Zone (an der Fahnenspitze)

• Fassung und On-site-Behandlung (pump-and-treat)
• In-situ-Verfahren

Pneumatische Verfahren.

ImmobilisierungEnde der Auflistung

Mikrobiologische Verfahren

Bei der mikrobiologischen Bodenbehandlung findet mit Hilfe von Mikroorganismen im Idealfall ein Abbau der organischen Schadstoffe oder Cyanide z. T. über Zwischenprodukte zu Kohlendioxid und Wasser statt. Der Erfolg mikrobiologischer Verfahren hängt dabei insbesondere von der im Einzelfall vorliegenden Boden- und Schadstoffmatrix ab. Voraussetzung für den mikrobiellen Abbau ist eine Bioverfügbarkeit der Schadstoffe. Anforderungen an die biologische Bodenbehandlung nach dem Mietenverfahren sind im Merkblatt Nr. 8 des Landesumweltamtes (heute LANUV) zusammengestellt.

Als Stand der Technik ist heute insbesondere die biologische Mietensanierung von Mineralölkontaminationen anzusehen, wobei Kettenlänge und Struktur der Aliphaten die Sanierbarkeit einschränken können. Phenole, Cyanide und Aromaten sind in Einzelfällen ebenfalls biologisch abgebaut worden, wobei bei Aromaten auch abiotische Effekte (Strippen) überwiegen können und zu beachten sind. Die Übertragbarkeit der Abbaubarkeit anderer Schadstoffe wie z.B. P A H ist aus Laborversuchen in die Großtechnik nur mit Einschränkungen möglich. Ab P A H mit 4 Ringen sind biologische Abbaueffekte großtechnisch nur noch sehr langsam festzustellen, bei 5-Ring P A H praktisch nicht mehr. Abbauwege und Metabolitenbildung sind bei vielen Prozessen noch nicht abschließend geklärt.

Reaktorverfahren ermöglichen grundsätzlich eine optimierte Prozeßführung, sind jedoch bis auf wenige Ausnahmen zum größten Teil nur im Pilotmaßstab großtechnisch eingesetzt worden.

Mikrobiologische in-situ Verfahren befinden sich noch weitgehend in der Erprobung. Sie werden meist in Verbindung mit hydraulischen Maßnahmen eingesetzt. Gründe für häufig fehlende Erfolge bei der in-situ-Sanierung sind Inhomogenitäten des Bodens und des Schadstoffinventars sowie Probleme bei der Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff.

Thermische Verfahren

Thermische Verfahren sind in erster Linie zur Reinigung von Böden geeignet, die mit organischen Schadstoffen belastet sind. Eine Eignung ist auch für flüchtige anorganische Verbindungen, z.B. Cyanide, gegeben. Schwermetalle mit Ausnahme von Metallen mit niedrigem Siedepunkt (z.B. Quecksilber, eingeschränkt Cadmium) werden in derRegel nicht entfernt, sondern können bei einer Hochtemperaturbehandlung zum Teil keramisch eingebunden und in ihrer Verfügbarkeit herabgesetzt werden. Die Eignung der Verfahren für bestimmte Schadstoffe hängt wesentlich vom Siedepunkt dieser Stoffe und den erreichbaren Temperaturen im Behandlungsraum ab.

Der Behandlungsprozeß thermischer Verfahren läuft i.d.R. in zwei Stufen ab. In der 1. Stufe werden die Schadstoffe in einem Reaktor (im allgemeinen Drehrohrofen oder Wirbelschichtofen) durch Zufuhr von Wärme mittels direkter Beheizung (Hauptwirkungsprinzip Verbrennung bei Sauerstoffüberschuß) oder indirekter Beheizung (Hauptwirkungsprinzip Pyrolyse unter weitgehendem Sauerstoffabschluß) abgetrennt. Neben der Abtrennung erfolgt in dieser Stufe teilweise auch eine Stoffumsetzung.

Anschließend folgt in der 2. Stufe (Nachverbrennung) die oxidative Zerstörung (Verbrennung) der ausgedampften Schadstoffe und der Reaktionsprodukte.

Die bei der thermischen Behandlung anfallenden Rauchgase werden nach dem Stand der Technik in einer Rauchgasreinigungsanlage behandelt.

Waschverfahren

Bei Waschverfahren wird der verunreinigte Boden nach Aushub und Vorbehandlung, die hauptsächlich aus Sortieren, Klassieren und Zerkleinern besteht, unter Einsatz einer wässrigen Waschflüssigkeit und gegebenenfalls unter Zufuhr von mechanischer Energie gereinigt.

Als Waschflüssigkeit kann Wasser ohne oder mit Zusätzen wie z. B. Tenside, Säuren, Laugen eingesetzt werden. Mittels der auf den Einzelfall abgestimmten schadstoffspezifischen Waschflüssigkeit und gegebenenfalls einem Eintrag von mechanischer Energie (z.B. Hochdruck-Wasserstrahl, Trommel, Attritionszellen, pulsierende Extraktorteller und -schnecken) werden die Schadstoffe vom Boden abgetrennt und liegen gelöst und/oder dispergiert in der Waschflüssigkeit vor.

Der Reinigungsgrad der Waschverfahren hängt stark von der Bodenart und -zusammensetzung ab. Bei kiesigen bis sandigen Böden sind die besten Ergebnisse zu erwarten, während bei feinkörnigen Böden mit hohem Schluffanteil deutlich geringere Reinigungseffekte erzielbar sind, da diese Bodenfraktionen sehr stabile Suspensionen mit der Waschflüssigkeit bilden. Eine Anwendung ist deshalb nur bei Bodenarten mit Schluffanteilen < 20-30 Gew. % empfehlenswert.

Aus der Art der Schadstoffe ergeben sich in der Regel keine grundsätzlichen Einschränkungen für die Anwendung. Die Bindungsform der Schadstoffe (unter anderem an Kohlenstoffpartikeln oder am Feinstkorn) kann sich dagegen negativ auf die Reinigungsleistung auswirken (z.B. bei P A K).

Pneumatische Verfahren

Bei Pneumatischen Verfahren werden leichtflüchtige Schadstoffe aus dem Boden (Bodenluftsanierung) oder Gasphasen (Deponiegas und Spurenstoffe) aus Altablagerungen (Entgasung) abgesaugt und behandelt.

Das Verfahren der Bodenluftsanierung wird in der Regel zur Sanierung der ungesättigten Bodenzone bei Verunreinigungen insbesondere durch leichtflüchtige halogenierte, aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe eingesetzt. Dabei werden gasförmige Schadstoffe aus der ungesättigten Bodenzone unter Ausnutzung der Durchlässigkeit mit geeigneten Aggregaten abgesaugt (Bodenluftabsaugung) und on-site behandelt (Bodenluftreinigung). Eine Bodenluftabsaugung sollte nur mit einer anschließenden Reinigung der abgesaugten Bodenluft erfolgen, da ansonsten nur eine Verlagerung der Schadstoffe in die Luft erfolgt.

Für die Effizienz einer Bodenluftabsaugung sind neben den Eigenschaften des Untergrundes (z.B. Durchlässigkeit, Feuchte, Versiegelungsgrad) auch die Eigenschaften der abzusaugenden Schadstoffe von großer Bedeutung. Eine Schadstoffabsaugung funktioniert nur bei Stoffen, die gasförmig im Untergrund vorliegen und/oder bei solchen, bei denen der Dampfdruck hinreichend groß ist, um bei den Temperaturbedingungen im Boden einen Übergang in die Dampfphase zu ermöglichen. Da i.d.R. eine Restbelastung im Boden verbleibt, erfolgt häufig nach Abschluss der Sanierung ein erneutes Ansteigen der Bodenluftgehalte durch ein Nachliefern der Gasphase.

Als Verfahren zur vollständigen Dekontamination ist die Bodenluftsanierung in der Regel nicht geeignet. Für die Entgasung von Altlablagerungen wird auf die Erfahrungen aus der Deponietechnik zurückgegriffen.

Fassung und On-site-Behandlung von Grund- und Sickerwasser (pump-and-treat)

Hydraulische Verfahren dienen der Fassung und anschließenden Behandlung des schadstoffbelasteten Grund- oder Sickerwassers.

Die Behandlung des Wassers ist auf seine Inhaltsstoffe abzustimmen. Hier kann auf die bekannten Techniken der Abwasserbehandlung und Trinkwasseraufbereitung (physikalische, chemische oder biologische Behandlung) zurückgegriffen werden. Dabei kommen je nach Kontaminationsspektrum folgende, z. T. auch kombinierbare, Techniken zur Anwendung:

Anfang der Auflistung
• Mechanische Trennverfahren und chemisch-physikalische Vorbehandlung (Fällung, Flockung, Sedimentation, Filtration, Ölabscheidung),,
• Luftstrippen,,
• Aktivkohleadsorption für die Gas- und Wasserphase,,
• Biologische Reinigung,,
• Chemische Oxidation,,
• Ionenaustausch und
• Umkehrosmose.Ende der Auflistung

Oberflächenabdichtung

Unter Oberflächenabdichtung versteht man die Sicherung der Oberfläche von Altablagerungen, Altstandorten oder Deponien, um nachteilige Wirkungen auf Schutzgüter zu verhindern. Ziel ist eine Minimierung des Schadstoffaustrages sowie des Niederschlagswassereintrages durch die Unterbrechung des Wirkungspfades "Versickerung von verunreinigtem Grundwasser" mittels einer technischen Barriere.

 

Die Oberflächenabdichtung besteht i.d.R. aus einem System mit folgendem Aufbau:

Anfang der Auflistung
• Überdeckung als Schutz vor Witterungseinflüssen, Erosion, mechanischer Beschädigung und ggf. zur Bepflanzung,
• Dränage zur Ableitung von Niederschlagswasser,
• Dichtungsschicht als Wasser- und/oder Gassperre,
• GasdränageEnde der Auflistung

Die Wasser- und/oder Gassperre muß über ein definiertes und beständiges Dichtelement verfügen. Das Dichtelement kann aus

Anfang der Auflistung
• bindigem Erdmaterial, ,
• Kunststoffdichtungsbahnen, ,
• Asphalt ,
• BentonitEnde der Auflistung

oder ähnlichen Materialien sowie aus Kombinationen daraus bestehen

In der T A Abfall / T A Siedlungsabfall werden Oberflächenabdichtungssysteme mit vorsorgendem Charakter für die Sicherung von Deponien vorgeschrieben. Diese Vorgaben gelten nicht für Altlasten, da insbesondere bei Gefahrenabwehrmaßnahmen die Dichtungssysteme einzelfallspezifisch abgeleitet und begründet werden müssen. Die Anforderungen aus dem Abfallrecht können aber als Orientierung bei der Festlegung der Anforderungen mit herangezogen werden.

Oberflächenabdeckung

Im Gegensatz zur Oberflächenabdichtung verfügt die Oberflächenabdeckung über keine definierte Dichtfunktion gegenüber einem Niederschlagswassereintritt oder Gasaustritt. Die Oberflächenabdeckung hat das Ziel, Staub- und Abfallverwehungen und den Direktkontakt zur Kontamination zu unterbinden. Zusätzlich kann sie den Eintrag von Niederschlagswasser vermindern.

Die Oberflächenabdeckung weist in der Regel nur eine Schicht auf, die z.B. aus Erdmaterial, Reststoffen oder Recyclingmaterialien besteht. Im Einzelfall werden, insbesondere bei temporären Maßnahmen, auch Folien eingesetzt. Je nach Art der Bepflanzung ist zusätzlich kulturfähiger Boden vorzusehen.

Dichtwände

Dichtwände haben die Aufgabe, zu verhindern, daß in der gesättigten Bodenzone liegende Bodenverunreinigungen von Grundwasser durchströmt werden und das Grundwasser verunreinigen.

Für den Spezialtiefbau wurden eine Reihe von Dichtwänden entwickelt, die zum Teil auch bei der Einschließung von Altlasten eingesetzt werden. Die in der Tabelle beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Dichtwänden wurden bisher am häufigsten eingesetzt:

Tabelle: Verfahren zur Herstellung von Dichtwänden

Ende der Tabelle

Schlitzwand, Einphasenverfahren	Bodenaushub im Schutz einer erhärtenden Bentonit-Zementsuspension, die im Schlitz verbleibt und langsam abbindet.
Schlitzwand, Zweiphasenverfahren	Bodenaushub im Schutz einer Bentonitsuspension, Einbau der Dichtwandmasse im Kontraktor-Verfahren bei gleichzeitigem Verdrängen der Bentonitsuspension.
Schlitzwand, Kombinationswand	Einbau von Stahlspundwänden, Kunststoffdichtungsbahnen oder sonstigen Abdichtungselementen in die Dichtwandmassen
Spundwand	Einrammen oder Einrütteln einer Stahlbohle. Die Bohlen können Kunststoffbeschichtungen mit zusätzlichen Schloßdichtungen aufweisen.

Immobilisierung

Unter Immobilisierung werden in diesem Zusammenhang alle mobilitätshemmenden Maßnahmen verstanden, die an den Schadstoffen selbst ansetzen, und die Verfügbarkeit der Schadstoffe für Emissionsvorgänge herabsetzen.

Es lassen sich folgende (grundsätzliche) Wirkungsmechanismen unterscheiden:

• "physikalische Immobilisierung" (Verfestigung),
• "Chemische Immobilisierung" (z.B. Fällung, Oxidation, Reduktion),
• "Chemisch-physikalische Immobilisierung" (Kombination der beiden o.g. Verfahren) Ende der Auflistung

Immobilisierungsverfahren werden in der Regel als on-site Verfestigungsmaßnahmen durchgeführt. Dabei wird das Material ausgehoben und vorbehandelt, während parallel das Bindemittel und die Zuschlagstoffe aufbereitet werden. Anschließend werden die Materialien intensiv gemischt. Das Aushärten der Mischung erfolgt zum Teil vor, zum Teil nach dem Wiedereinbau. Immobilisierungsverfahren sind im wesentilichen bei Schwermetallkontaminationen geeignet.

Der Einsatz von Immobilisierungsverfahren bei der Altlastensanierung muß aufgrund des ungeklärten Langzeitverhaltens vorsichtig beurteilt werden. Daher werden Immobilisierungsverfahren meist nur mit zusätzlichen Sicherungsmaßnahmen (z.B. Einkapselung) eingesetzt.

In-situ-Verfahren in der gesättigten Zone

Zur In-situ-Sanierung der gesättigten Zone stehen grundsätzlich insbesondere folgende Verfahren zur Verfügung:

Biologische Verfahren

• Stimulierung des aeroben Abbaus durch Zugabe von Sauerstoff
• Stimulierung des anaeroben Abbaus durch Zugabe von Nitrat
• Stimulierung des anaeroben LCKW-Abbaus
• Stimulierung des aeroben LCKW-Abbaus (Methan-Biostimulation)

Chemische Verfahren:

• In-situ-chemische Reduktion (Nanoeisen)
• In-situ-chemische Oxidation

Physikalische Verfahren

• Air-Sparging
• Alkohol-Spülung
• Tensidspülung
• Thermische Verfahren (Luft-Dampf-Injektion - TUBA)

Chemische Verfahren, die Tensid- und Alkoholspülung sowie die Luft-Dampf-Injektion sind eher zur Sanierung der Schadensquelle in der gesättigten Zone geeignet, wobei biologische In-situ-Verfahren eher auf die Schadstofffahne und z. T. unterstützend zur Quellensanierung ausgerichtet sind.

Das LANUV hat den Stand der Anwendung von In-situ-Verfahren in Nordrhein-Westfalen ermittelt.

Im Rahmen eines Projektes des Länderfinanzierungsprogramms „Wasser, Boden und Abfall“ wurde der Bericht „Auswertung internationaler Fachliteratur zu In-situ-Anwendungen in der gesättigten Zone bei der Altlastenbearbeitung“ erarbeitet. In dem Projekt, das durch das LANUV NRW fachlich betreut wurde, sind ca. 90 Publikationen verfahrensbezogen anhand bestimmter Kriterien ausgewertet worden. Diese Publikationen beinhalten technische Beschreibungen von In-situ-Verfahren und dokumentierte Fallbeispiele. Als Ergebnis wurden biologisch, chemisch und physikalisch wirkende In-situ-Verfahren beschrieben, die in der Literatur enthaltenen Informationen statistisch und fachlich ausgewertet sowie verfahrensübergeordnete und verfahrensbezogene Handlungsempfehlungen formuliert.

 

Biologische Verfahren

Stimulierung des aeroben Abbaus durch Zugabe von Sauerstoff und Nährstoffen

Durch die Zugabe von Sauerstoff in den Grundwasserleiter kann der aerobe Abbau organischer Schadstoffe unterstützt und beschleunigt werden. Üblicherweise kann die Zuführung von Luftsauerstoff über Lanzen erfolgen. Wasserstoffperoxid kann als Sauerstoffträger in den Grundwasserleiter eingebracht werden. Wasserstoffperoxid unterliegt in wässriger Lösung einer Zersetzung in Wasser und Sauerstoff. Daneben stehen einige Spezialverfahren zur Verfügung.
Beispiele für Spezialverfahren ist das System iSOC (in situ Submerged Oxygen Curtain) und das System Oxytec. Bei diesen Verfahren kann reiner Sauerstoff in den Grundwasserleiter eingebracht werden mit dem Ziel, den aeroben In-situ Schadstoffabbau zu beschleunigen.

Stimulierung des anaeroben Abbaus durch Zugabe von Nitrat

Ist der zur Verfügung stehende Sauerstoff verbraucht, können in der Folge Nitrat, Eisen- und Manganoxide sowie Sulfat als Elektronenakzeptoren im Zusammenhang mit dem Abbau organischer Stoffe reduziert werden.
Durch die Zugabe von Nitrat in den Grundwasserleiter kann der anaerobe Abbau organischer Schadstoffe unterstützt und beschleunigt werden. Nitrat kann als Elektronenakzeptor bei der anaeroben Atmung (Denitrifikation, Nitrat-Atmung) den Abbau organischer Schadstoffe, insbesondere BTEX und niedermolekulare PAK unterstützen. Sofern Sulfide vorliegen, wird Nitrat jedoch bevorzugt zur Oxidation der Sulfide zu Sulfat verwendet.

Stimulierung des anaeroben LCKW-Abbaus (reduktive Dechlorierung)

Die hochchlorierten Kohlenwasserstoffe wie Tetrachlorethen (PCE) und Tetrachlormethan (TCM) werden im Grundwasser nur unter anaeroben Bedingungen abgebaut, die höher chlorierten Kohlenwasserstoffe wie Trichlorethen (TCE) bevorzugt unter anaeroben Bedingungen. Je niedriger der Chlorgehalt der Verbindung ist (DCE, VC), desto eher läuft der aerobe Abbau.
Das Bakterium Dehalococcoides ethenogenes ist der derzeit in der Literatur einzige beschriebene Mikroorganismus, der den vollständigen anaerob-reduktiven Abbau von PCE bis zum Ethen katalysiert. Somit spielt der Nachweis von Mikroorganismen dieser Gruppe eine große Rolle als Hinweis auf den Abbauprozess der reduktiven Dechlorierung.
Daneben erfordert der leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffe (LCKW)-Abbau im anaeroben Milieu das Vorhandensein von gut abbaubarer organischer Substanz (Co-Substrat). Als Auxiliar-Substrat können beispielsweise Melasse, Lactat, Ethanol oder Speiseöle oder andere organische Begleitsubstanzen (Aromaten, z. B. PAK, BTEX, Ammonium) wirksam sein. Beim Abbau des Co-Substrates wird Wasserstoff gebildet (Fermentation) und es stellt sich ein anaerobes Milieu ein. Der Wasserstoff wirkt im anaeroben Milieu als Reduktionsmittel, also Elektronendonator, der oxidiert wird. Im anaeroben Milieu werden die Chloratome stufenweise durch Wasserstoffatome ersetzt.

Stimulierung des aeroben LCKW-Abbaus (oxidative Dechlorierung)

Neben der reduktiven Dechlorierung (anaerob) können niedrig chlorierte leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (LCKW (Dichlorethen - DCE-, Vinylchlorid - VC) auch aerob oxidativ dechloriert werden. Dazu ist neben Sauerstoff ein Auxiliar-Substrat erforderlich, z. B. Methan, Phenol oder Toluol. Sofern methanotrophe Mikroorganismen für den Abbau maßgeblich vorhanden sind, sollten Bedingungen geschaffen werden, diese zu vermehren.
Ein Verfahren dieser Art ist das Methan-Biostimulationsverfahren. Wesen dieses Verfahrens ist es, die Mikroorganismen im gesamten Sanierungsverlauf mit Methan zu versorgen. Die methanotrophen Mikroorganismen produzieren zur Verwertung des Methans das Enzym Methanmonooxygenase (MMO), das als eine Nebenaktivität die Oxidation von LCKW katalysiert. Das Methan-Biostimulationsverfahren kombiniert pneumatische und biologische Prozessstufen für die Sanierung von LCKW-Schadensfällen. Es wird ein methanhaltiges Luftgemisches in die gesättigte Bodenzone unterhalb der Kontamination eingeblasen. Damit handelt es sich um eine Kombination aus In-situ-Strippen und biologischem In-situ-Verfahren. Das Verhältnis von Luft zu Methan beträgt ca. 20 : 1, um die Untere Explosionsgrenze von Methan sicher zu unterschreiten.

Chemische Verfahren

In-situ-chemische Oxidation

Bei der In-situ-chemischen-Oxidation (ISCO) von Kontaminationen wird ein chemisches Oxidationsmittel in den Aquifer infiltriert. Ziel ist der vollständige chemische Abbau der Kontaminanten durch Kontakt mit dem Oxidationsmittel.
Folgende Oxidationsmittel können eingesetzt werden:

• Permanganat (Reaktion durch Elektronentransfer)
• Persulfat (Reaktion durch Elektronentransfer oder nach Entstehung freier Radikale)
• Ozon (direkte Reaktion)
• Fentons-Reagenz (Reaktion durch freie Radikale nach Reaktion von H2O2 mit Fe2+)

In-situ-chemische Reduktion (Nanoeisen)

Nullwertiges Eisen ist ein Reduktionsmittel (d. h. Elektronendonator), das mit dem im Wasser gelösten Sauerstoff und anschließend mit dem Wasser selbst unter Bildung von Wasserstoff reagiert. Daneben reagiert das Eisen auch mit einer Vielzahl von Schadstoffen im Grundwasser. Das behandelbare Schadstoffspektrum kann grundsätzlich leicht- und schwerflüchtige halogenierte organische Schadstoffe (LHKW, chlorierte Aromaten, PCB, organisch chlorierte Pestizide) sowie Schwermetalle (Cr(VI), Cd, Pb, Ni, Hg, As etc.) umfassen, wobei die Eignung konkret in Labor- und Feldversuchen erprobt werden sollte.
Es handelt bei dem betrachteten Verfahren in erster Linie um ein chemisches Verfahren mit abiotischer Wirkungsweise.

• Reduktion von leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen (LCKW)

Das nullwertige Eisen reagiert mit Wasser und es entsteht Wasserstoff. Daneben reagiert das nullwertige Eisen mit verschiedenen Schadstoffen, u. a. LCKW. Hier bestehen zwei Möglichkeiten:
Einerseits werden Ausgangsstoffe wie Dichlorethen (DCE) und Tetrachlorethen (TCE) durch direkte Reaktion mit Eisen zum Ethan über kurzlebige Zwischenprodukte wie Chloracetylen und Acetylen umgewandelt. Das so entstandene Dichloracetylen wird im nächsten Schritt weiter reduziert zu Acetylen und dann zu Ethen. Bis hier sind es rein chemische Reaktionen, das Ethen wird dann mikrobiell zu Kohlendioxid und Wasser abgebaut.
Andererseits werden die Chloratome der LCKW schrittweise durch Wasserstoff ersetzt, der bei der Reaktion des Eisens mit Wasser entstanden ist (reduktive Dechlorierung, mikrobiell katalysiert).
Beide Wege laufen parallel ab. Laut Literatur dominiert die rein chemische Reaktion bis hin zum Ethen. Das nullwertige Eisen gibt dabei Elektronen ab, wird also oxidiert. Die Chloratome der Verbindung nehmen Elektronen auf, werden also reduziert. Somit wirkt der Schadstoff als Elektronenakzeptor und das Eisen als Elektronendonator.

• Reduktion von Schwermetallen, anschließende Fixierung

Grundsätzlich können Schwermetallen mit Hilfe von Eisen reduziert werden. Beispielsweise wird Chromat (CrO42-, enthält sechswertiges Chrom) über die Reaktion mit Nanoeisen zu Chrom(III) reduziert, das anschließend ausfällt. Ausfällungsprodukt ist Chromit, in dem einige Eisenatome durch Chrom ersetzt sind.

Durch die Sauerstoff zehrende Wirkung des Eisens stellen sich im Aquifer anaerobe Bedingungen ein.
Aufgrund ihrer Größe können die Nano-Partikel mit dem Wasser in kleinste Porenräume vordringen. Bei der Nutzung von Nano-Eisen zur chemischen Umsetzung von Schadstoffen im Grundwasser können Nano-Eisen-Partikel mit einem Durchmesser von i. M. 70 nm als Suspension mit Wasser in die gesättigte Zone eingebracht werden.
In Deutschland ist das Verfahren der In-situ-Reduktion mit Nanoeisen am einem Standort im Rhein-Sieg-Kreis (Nordrhein-Westfalen) zur Sanierung eines CKW-Schadensfalls durchgeführt worden.

 

Physikalische Verfahren

Air-sparging

Air-sparging (In-situ-Strippen) ist gekennzeichnet durch die Belüftung der wassergesättigten Zone mittels Atmosphärenluft. Über Injektionslanzen oder Injektionsbohrungen wird mittels eines geeigneten Kompressors Luft in den kontaminierten Grundwasserbereich gepresst. Die Luft verdrängt Wasser aus dem nutzbaren Porenraum und kann in Form von Luftbläschen in Richtung Grundwasseroberfläche migrieren. Daneben können sich Hohlräume ausbilden, die von der Luftaustrittsstelle bis zur Grundwasseroberfläche reichen. Es wird bewirkt, dass zwischen den gaserfüllten Hohlräumen und der weniger mobilen Phase (Flüssigphase, gelöste Stoffe) eine Gleichgewichtseinstellung erfolgt, die zu einer Beladung der aufsteigenden Luft führt.
Durch kontinuierliche Nachlieferung von Frischluft wird die wassergesättigte Zone durchlüftet und eine Verringerung des Schadstoffinventars herbeigeführt. Parallel wird i. d. R. in der ungesättigten Zone eine Bodenluftabsaugung betrieben, um zu verhindern, dass die kontaminierte Gasphase unkontrolliert in andere Bereiche der ungesättigten Zone oder in die Atmosphäre entweichen kann.
Da die Wirksamkeit des Verfahrens auf dem Effekt des Ausstrippens beruht, ist die Eignung auf leichtflüchtige organische Schadstoffe (z. B. LHKW, BTEX) beschränkt. Voraussetzung für die Wirksamkeit des Verfahrens ist eine gleichmäßige Verteilung der eingeblasenen Luft in der gesättigten Zone. Daher ist das Verfahren vorzugsweise bei homogenen und gut durchlässigen Grundwasserleitern einsetzbar. Für die begleitende Bodenluftabsaugung sollte eine gute Durchlässigkeit der ungesättigten Bodenzone gegeben sein.

Einsatz von Tensiden

Tenside können zur Quellensanierung in der gesättigten Zone dazu eingesetzt werden. Dabei können sich folgende Effekte ergeben:

• Erhöhung der Löslichkeit der Schadstoffe:

Tenside sind Verbindungen niedriger bis mittlerer Molmassen, deren Moleküle aus einem polaren und einem hydrophoben Teil bestehen. Bei Überschreitung einer bestimmten Konzentration in der Wasserphase, der "Kritischen Micellenkonzentration" (CMC), lagern sich die Tensidmoleküle im Wasser zu kugelförmigen Micellen zusammen, wobei in ihrem Inneren ein hydrophobes und auf der von Wasser umgebenen Oberfläche ein hydrophiles Milieu entsteht. Bei Konzentrationen oberhalb der CMC schließen Tenside hydrophobe Schadstoffe in der Micelle ein und führen dazu, dass diese in Lösung gehen (Solubilisation). Damit kann auch die Bioverfügbarkeit der Schadstoffe erhöht werden. Dieser Effekt der Solubilisation kann bei leichten Phasen (LNAPL - MKW), Teerölen (PAK) und Pflanzenschutzmitteln (DDT, HCH) wirksam werden.

• Mobilisierung von Schadstoffen:

Bei Konzentrationen unterhalb der CMC wirken Tenside als oberflächenaktive Stoffe und verdrängen sorbierte Schadstoffe aus ihren Bindungen. So werden die Grenzflächenspannung zwischen Schadstoff und Bodenmatrix und damit die kapillaren Haltekräfte erheblich verringert. Dies führt zu einer Mobilierung der Schadstoffe. Dies kann bei LCKW (DNAPL) und Teerölen (PAK) wirksam werden.

Die gelösten bzw. mobilisierten Schadstoffe sind hydraulisch zu fördern, um eine unkontrollierte Ausbreitung zu verhindern.