- 1 -

Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit gestörter Böden (Dr. Katja Heister, Lehrstuhl für Bodenkunde, TUM; Zusammenfassung der Vorlesung von Benjamin Jung, August 2009)

1. Bodenschutzgesetz - Boden neben Luft und Wasser unmittelbar gesetzlich geschützt

Bodenschutzgesetz:

- Nachhaltig Funktionen des Bodens sichern oder wiederherstellen Schädliche Veränderungen abwehren und Altlasten sanieren

Bodenfunktionen:

- Natürliche Funktionen: a) Lebensraumfunktion b) Bestandteil des Naturhaushaltes c) Regelungsfunktion

- Funktion als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte

- Nutzungsfunktionen:

a) Rohstofflagerstätte b) Siedlung und Erholung c) Land- und Forstwirtschaft d) Verkehr usw. Produktionsfunktionen

Schädliche Bodenveränderungen:

- Gefahren - erhebliche Nachteile - erhebliche Belastungen

für den einzelnen oder die Allgemeinheit

Ursachen für Schädigungen:

- Erosion - Versiegelung und Bebauung - Versauerung - Versalzung - Versteppung - Anorganische und organische Schadstoffe

Altlasten:

- Altablagerungen - Altstandorte

- 2 -

Schädliche Bodenveränderungen oder sonstige Gefahren

Schutz- und Beschränkungsmaßnahmen:

- Was? o Schutzgüter

- Welche Maßnahmen?, o die Gefahren o erhebliche Nachteile o erhebliche Belästigungen

verhindern oder vermindern - Wie?

o Sichern o Nutzungseinschränkung o Evakuieren o Zwischenlagerung

Sanierung:

- Sicherungsmaßnahmen: o Umlagerung o Abdichtungen o Immobilisierung o Gaserfassung

Ausbreitung der Schadstoffe unterbinden, Kontaminationswege unterbrechen

- Dekontaminationsmaßnahmen:

o Hydraulische und pneumatische Verfahren o Biologische Verfahren o Extraktions- und Waschverfahren o Thermische Verfahren

Schadstoffe abtrennen oder zerstören

Prüfwerte, Maßnahmenwerte, Vorsorgewerte

Wirkungspfade

Übliche Vorgehensweise bei Erkundung von Altlasten:

- Verdachtsfläche - Nutzungs- und Standortübersicht - Handlungsbedarf - Voruntersuchung - Zwischenbericht - Detailuntersuchung - Abschließende Bewertung - Maßnahmen - Kontrolle

- 3 -

2. Altlasten A) Altablagerungen

Welche Stoffe?

- Mehrphasige anthropogene Stoffgemische - Stoffliche Neubildungen

Wirkungen:

- Wechselwirkung zwischen Deponiekörper und Umgebung - Gefährdung hauptsächlich durch Emissionen - Wesentlicher Emissionspfad: Grundwasser

Hauptbestandteile:

- Hausmüll: viel organische Material - Bauschutt

Durchlaufen bestimmter Reaktionsphasen: z.B. erst aerob, dann anaerob

Emissionen:

- Sickerwässer - Anorganische und organische Salze - Organische N-, S- und P-Verbindungen - Komplexverbindungen - Emissionen unterliegen großen Schwankungen je nach Deponiestadium oder

Deponiezusammensetzung

Prozesse:

- Verdünnung - pH-Änderung - Flockung - Filtration - Adsorption/Desorption - Ionenaustausch - Abbaureaktionen

- 4 -

B) Altstandorte

Welche Stoffe?

- Keine einheitliche Genese von Altstandorten - Stoffart, Stoffanzahl, Stoffmenge und Stoffverteilung sehr unterschiedlich - Branche und Verfahren bestimmen Stoffe - Angepasste Untersuchungsprogramme notwendig, z.B. spezifische „Targets“ mit

Targetlisten - Häufig Umnutzungen der Standorte im Gegensatz zu Altablagerungen - Zusätzlich direkte Emissionen

Emissionen:

- Je nach Branche unterschiedlich - Exakte Untersuchung von Altstandorten erforderlich, z.B. Erfassung des Betriebsgeländes

und der Verfahrenswege - Ermittlung von Targets

Bewertungsverfahren:

- Produktionsverfahrensanalyse o Verfahrensbeschreibung für Anlagen und Anlagenkomponenten o Benennung der Prozessmaterialien o Auflistung und Kennzeichnung von Kontaminationsquellen

Feststellen der Stoffströme o Für folgende Industriezweige und Fertigungsbereiche:

Gaswerke, Kokereien und Teerverarbeitung Gießereien Lacke Textil usw.

o Verlustquellenanalyse:

Abschätzung der Größenordnung der in die Umwelt gelangenden Stoffe o Bodenkontaminationspotential:

definiert durch Gefährdungsgrad der Stoffe Stoffaustrittsmengen

- 5 -

3. Bewertung von Kontaminanten Sickerwässer von Altlasten als Hauptemissionspfad: - Häufigkeit und Konzentration eines Stoffes bestimmt durch

o Stoffspezifisches Emissionsverhalten

hydrophil / hydrophob persistent / abbaubar

o standortbedingtes Emissionsverhalten anaerob / aerob Grundwasserleiter

Charakterisierung der Emissionssituation von Altlasten:

- Emissionssituation ergibt sich aus Art der Standortgenese und dem Stoffbestand - je nach Branche unterschiedlich

- Bewertungszahlen

(BZ=1, keine Relevanz; BZ=100, höchste Relevanz)

Hauptkontaminanten:

- -

Emissionsnachweishäufigkeit, BZNWH Emissionskonzentration, BZEK

- Stoffe die sowohl häufig, als auch in hoher Konzentration auftreten stellen die (logarithmisch, da breites Wertespektrum)

Hauptkontaminanten Multiplikation der BZNWH und der BZEK (max. 10.000)

dar (z.B. Bor oder Benzol)

- Bor als Hauptkontaminante besitzt hohe Mobilität und lässt sich leicht nachweisen: Daher guter Screening-Parameter zur Erkennung von Sickerwässern aus Altlasten

Zusätzlich muss jedoch auch die Toxizität berücksichtigt werden:

Prioritätskontaminanten:

- zusätzlich Toxizitätspotential- Stoffe die zusätzlich eine hohe Toxizität aufweisen stellen die

, BZTOX Prioritätskontaminanten

dar (z.B. Arsen oder Benzol)

Multiplikation der

BZNWH, der BZEK und der BZTOX (max. 106)

- Unterteilung: o BZ > 105: Prioritätskontaminanten erster Priorität

- 6 -

o 105 > BZ > 104: Prioritätskontaminanten zweiter Priorität o BZ < 104: nicht mehr prioritär

- Prioritätskontaminanten am besten geeignet, um Gefährdungspotential von Altablagerungsemissionen für das Grundwasser zu bestimmen

Parameterlisten zur Bewertung müssen folgendes berücksichtigen:

o Werte müssen für bestimmte Nutzungen bzw. Expositionen gelten o Unterscheidung zwischen Emissionspfad und Expositionspfad o Unterscheidung zwischen Kontaminanten, die am Kontaminationsort verbleiben

und Kontaminanten, die sich vom Kontaminationsort entfernen Es gibt keine allgemein gültigen Parameterlisten

- Niederländische Liste als Beispiel:

o Referenz- und Interventionswerte o Schadstoffgruppen:

Metalle Anorganische Verbindungen (Flüchtige) Aromatische Verbindungen Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe Chlorierte Kohlenwasserstoffe Insektizide Andere Kontaminanten

o Kontamination ernsthaft, wenn > 25 m3 Boden oder > 100 m3 Grundwasser oberhalb des Kontaminationswerts kontaminiert sind

Stofftransport:

- wichtig neben Listenwerten, um real bewerten zu können - während Stofftransport können Kontaminationen verändert werden:

o Verdünnung o Sorption o Abbau usw.

- Weitere Abhängigkeit der Konzentration am Nutzungsort von o Konzentration an der Schadensquelle o Migrationsvermögen im Grundwasser o lokale Untergrundverhältnisse

- hat ein Schadstoff den Nutzungsort noch nicht erreicht, benötigt man o stoffspezifische Parameter o standortspezifische Parameter

- Abschätzung des Stofftransportes mithilfe von: o Transferpotential o Persistenzpotential o Unterscheidung anorganische / organische Stoffe

- 7 -

Transferpotential anorganischer Stoffe:

BZTP = BZNWH x BZKF (KF = Kontaminationsfaktor

Transferpotential organischer Stoffe:

)

BZTP = Mittelwert aus Mobilitätspotential und

Akkumulierbarkeitspotential

Persistenzpotential anorganischer Stoffe:

- einfache und zusammengesetzte Ionen mit pfadspezifischer Persistenz: BZPP = 100 - zusammengesetzte Ionen ohne pfadspezifische Persistenz: BZPP < 100

Persistenzpotential organischer Stoffe:

BZPP = Mittelwert aus den Bewertungszahlen für den CSB und den

BSB

Grundwassergängigkeitspotential:

Produkt aus BZTP und BZPP (hoch bei z.B. Arsen und chlorsubstituierten Ethanen)

mit Kenntnis der o Konzentration der Kontaminanten am Entstehungsort o Grundwassergängigkeitspotentiale der Kontaminanten

kann eine Abschätzung des Transfers im Grundwasser zu einem Nutzungsort erfolgen

Geringes TP und PP: auch in langen Zeiträumen nur lokal vertreten

Geringes TP und hohes PP: langfristig signifikante Ausbreitung

Hohes TP und PP: weitreichende Ausbreitung in kurzer Zeit

Allgemeine Prinzipien zur Bewertung von Kontaminationen:

1. Die Bewertung der Kontamination des Standorts muss individuell erfolgen 2. Humantoxikologische oder ökotoxikologische Daten zur Quantifizierung der

Nutzungsgefährdung / Exposition Prioritätensetzung

3. Schadstoffkonzentrationen müssen am Nutzungs-bzw. Expositionsort bewertet werden 4. Schadstofftransfer muss stoffpfad- und standortspezifisch berücksichtigt werden

- 8 -

Differenzierung zwischen direkter und indirekter Exposition

- 9 -

4. Gefährdungspotential Ableitung aus - Schadstoffarten und Schadstoffmengen - Ausbreitungsmöglichkeiten - Einschätzung der Auswirkungen auf Mensch und Umwelt Toxizität

Toxizität:

- Konzentration des Stoffs - Empfindlichkeit des Organismus - Art der Applikation - Umgebungsbedingungen - es gibt viele verschiedene Angriffsebenen

Angriffsebenen:

- Zellen und Organe - Struktur des Gewebes oder des äußeren Erscheinungsbildes - Verhaltensänderung - Veränderung der Zusammensetzung einer Population Dabei großer Unterschied zwischen Einzellern und Mehrzellern unterschiedliche Schafstoffwirkung sowie Schadstoffaufnahme Einzellern wesentlich anpassungsfähiger, da einfacher aufgebaut

Pflanzen und Schadstoffe:

- Aufnahme der Schadstoffe hauptsächlich über Wurzeln

- Störung des Stoffwechsels, der Zellstrukturen und des Erbmaterials - Schädigung der Zellmembranen - Schädigung der Chloroplasten

- Pflanzen eignen sich durch Ihre Ortsfeste als Zeigerorganismen

Tiere und Schadstoffe:

- Aufnahme der Schadstoffe hauptsächlich über Nahrung und Haut

- Schädigungen an Geweben und Organen - unmittelbare Schädigung der Aufnahmeorgane - Schädigung des Immunsystems und des Kreislaufsystems - Schädigung des Erbguts - usw.

- 10 -

- im Unterschied zu Pflanzen sind die Zellwände wesentlich dünner

Ökotoxikologische Bewertung von Böden:

- Erfolg einer Sanierung muss durch Untersuchungen der Nachhaltigkeit bestätigt werden - Konventionelle Untersuchungen auf chemische Analysen beschränkt - Deshalb zusätzlich ökotoxikologische Bewertung zur besseren Beurteilung

- Vorteil:

Integration der Effekte aller wirksamer Schadstoffe

- Voraussetzung:

Umfassende Charakterisierung des Materials anhand chemisch-physikalischer Parameter

- o Testorganismen genau auswählen

Notwendig für repräsentative Aussagen:

o Verschiedene Ökotoxizitätsgruppen einbeziehen (akute oder chronische Toxizität, Genotoxizität)

Aquatische Tests:

- Tests zur Rückhaltefunktion - Wässrige Bodeneluate - Ökotoxikologische Tests sollten mit aquatischen Tests beginnen - Falls Werte hier bereits erhöht, können terrestrische Tests entfallen

Terrestrische Tests:

- Tests zur Lebensraumfunktion - Bodenmaterial - Umfang des Testprogrammes richtet sich nach Folgenutzung - z.B. Nutzungsbeschränkungen als Folge - u.U. z.B. humantoxikologische Untersuchungen notwendig

Beispiele für ökotoxikologische Tests:

- Aquatische Tests: o Hemmung der Lumineszenz von Vibrio fischeri o Hemmung der Biomasseproduktion im Algentest mit Scenedesmus subspicatus o Hemmung der Bewegungsfähigkeit von Daphnia magna

- Terrestrische Tests: o Hemmung des Pflanzenwachstums ausgewählter Pflanzen o Hemmung der substratinduzierten mikrobiellen Atmung o Hemmung der Nitrifikation o Mortalität des Regenwurms: Eisenia fetida

- 11 -

- 5. Untersuchung von Altlasten

Ziel der Untersuchung: - Abschätzung der Risiken und Gefahren sowie Definition der Sanierungs- und

Sicherungsmaßnahmen - Untersuchungsstrategie muss gesamtheitliche Betrachtung beinhalten

Erkundungsphase:

- Grundlage, Mehraufwand lohnend - Zunächst übermäßige Kosten für Erkundung, die Gesamtkosten jedoch können erheblich

reduziert werden - Altstandorte: eine gezielte Untersuchung auf bestimmte Stoffe möglich (Targets) - Altablagerungen: flächenhafte Übersichtsuntersuchung notwendig (Screening)

Verschiedene Erkundungsmethoden:

- o Recherchen zu früheren Nutzungen kann Aufschluss über Belastungen geben

Historisch:

-

o Verbreitung und Wechselbeziehung der Grundwasserleiter, -hemmer bzw. –geringleiter

Geologisch:

o Geochemische und mineralogische Charakterisierung des Untergrunds Mineralzusammensetzung pH-Wert usw.

o Batchversuch & Diffusionsversuch

- o Petrophysikalische Eigenschaften des Grundwasserleiters, -hemmers bzw. –

geringleiters

Hydrologisch:

Porosität Klüftigkeit usw.

o hydrogeochemische Verhältnisse

- o Geomagnetik

Geophysikalisch:

o Geoelektrik o Bodenradar usw.

-

o Biomonitoring (aktiv & passiv) Biologisch:

o Biosensoren -

o Feststellung, Identifikation und Quantifizierung von Kontaminationen Chemisch-physikalisch:

- 12 -

Probenahmestrategie:

- Planvolle Vorgehensweise um sicherzustellen, das Probenentnahme repräsentativ - Qualität der gesamten Untersuchung hängt von Probenentnahme ab - Anforderungen:

o Schnell und kostengünstig o Repräsentativ o Aussagen über Ausdehnung der Schadstoffe ermöglichen o Abschätzung des kontaminierten Bodens ermöglichen o Mögliche Grundwassergefährdung erkennen

Schwierigkeit: Schadstoffe können kleinräumig verteilt sein

Probenverteilung:

- urteilsbegründete Probenverteilung, mit Vorinformationen - statistische Probenverteilung, ohne Vorinformationen

o zufällige Probenahme o systematische Probenahme

- Probentiefe o In mehreren Tiefen

um Belastungsschwerpunkte abzugrenzen um Schadstoffverfrachtung festzustellen

o Tiefe abhängig von Nutz- und Schutzgut - Probenmenge

o muss zur Untersuchung der gewünschten Stoffe genügen o wenn Schadstoff partikulär vorliegt wird mehr Probe benötigt

- Auswahl des Analyseverfahrens: Bedeutung in Bezug auf Aussagewert, Kosten sollen so

gering wie möglich sein - Auswahl der Proben: gezielt durch Vorinformationen oder nach starrem Raster - Auswahl der Parameter: relevante Stoffe und Stoffgruppen

- Stufenkonzept: abgestufte Untersuchungsprogramme

o Übersichtsbestimmungen mit Summen- und Gruppenparametern (TOC, AOX…) o Später Anwendung von nutzungsspezifischen Parameterlisten o Leitparameter: Erfassung einzelner Stoffklassen oder Einzelstoffe o Wirkparameter: Erfassung der summarischen Wirkung auf Testorganismen

- Grundwasserproben: mit Grundwassermeßstellen im Messnetz - Bodenluftproben - Eluatuntersuchungen

- 13 -

6. Sanierungsziele Ziel der Altlastensanierung: - Oberstes Ziel: Abwehr von Gefahren für Gesundheit von Menschen - Weiteres Ziel: Abwehr von Gefahren für Umwelt, insbesondere Grundwasser Insgesamt Verbesserung der Umweltsituation, positive Umweltbilanz

Schutzziele: Ausmaß der Risikominderung, das erreicht werden muss, um Gefahren abzuwenden; Konkretisieren gesetzliche Schutzvorschriften

Sanierungsziele: Bezeichnen von den Schutzzielen abgeleitete Maßnahmen

Sanierungszielwerte:

Werte, die im Einzelfall als Anforderungen gestellt werden

Sanierungsziele:

- 1. Gefahrenabwehr Stufen der Sanierungsziele:

2. Rückführung auf Originalzustand ohne Kontamination

- richten sich nach vorhandener Situation, relevanten Nutzungen, Schutzgüter, Belastungspfade sowie zukünftiger Nutzung Ziele für jeden Sanierungsfall gesondert festlegen

-

o Kontaminationstyp Vorgehensweise:

Altablagerung Altstandort

o Chemisches Umfeld Relevante Schadstoffe Konzentration Verteilung usw.

o betroffene Nutzungen / Schutzgüter o relevante Belastungspfade o zukünftige Nutzung

Umwidmung Wie bisher

o Definition der Sanierungsziele o Prüfung der Verhältnismäßigkeit o Anordnung

- 14 -

Sanierungszielwerte:

- Kriterien o Unterschreitung einer Gefahrenschwelle o Wirtschaftlichkeit o Umweltverträglichkeit

Abwägung

- Sanierungszielwerte haben als Grundlage die gleichen Kriterien (Expositionspfade, Schutzgüter), die auch bei Gefährdungsabschätzung zugrunde gelegt wurden

- Bei Dekontaminationsmaßnahmen:- Bei

Restschadstoffkonzentration Sicherungsmaßnahmen:

tolerierbare Schadstoffkonzentrationen

- 15 -

7. Sicherungsmaßnahmen - Wirkungsorientierte Maßnahmen - Schadstoffe werden nicht vernichtet - Gefährdung wird abgewehrt - Sicherungsmaßnahmen können schnell eingesetzt werden Vollständige Sanierung evtl. später

Sicherungsverfahren:

- o Auskofferung und Bodentausch

Umlagerung

o einfache Methode, um kompliziert zusammengesetzte Altlasten zu entsorgen o Verfahrensschritte:

Lösen, Fördern, Laden Transport Abladen und Einbau

o Probleme: Sondermülldeponien erforderlich oft viel Boden Schadstoffe könnten entweichen

nur nach ausreichender Risikoabschätzung

- o möglichst vollständige Abkapselung der Altlast von der Umwelt

Barrieresysteme

o Unterbrechung der Kontaminationswege o Verschiedene Möglichkeiten:

Niederschlag abhalten, Gase zurückhalten

Oberflächenabdichtungen

Möglichkeiten > Einfache Überdeckung durch kulturfähigen Boden > Einschicht- oder Mehrschichtabdeckungen > Komplette Versiegelung durch z.B. Asphalt > Probleme: Regen, Risse, Setzungen, Tiere, Wurzeln

hauptsächlich Basissperre für Sickerwässer

Horizontale Abdichtungen

nachträglich eingebaut: > begehbar, bergmännisch > nicht begehbar, z.B. Injektion zur Verdichtung > nachträgliche Verfahren selten verwendet, da zu teuer

und Ergebnisse oft unzufriedenstellend vorbeugend eingebaut:

> Vorbeugung von Altlasten oder beim Deponiebau

- 16 -

> Rein mineralisch, Kunstoffabdichtungen oder Kombinationsdichtungen

zur Unterbindung des lateralen Wasser- oder Bodenluftflusses

Vertikale Abdichtungen

Abdichtung der Altlast mit Dichtwänden bis zu einem gering durchlässigen Horizont

Unterteilung > ohne Bodenaushub > mit Bodenaushub

-

o auch Immobilisierung oder Fixierung genannt Verfestigung und Stabilisierung

o Ziele: Handhabbarkeit verbessern, freie Oberfläche verringern, Löslichkeit verringern

o Verfestigung: dem Abfall beigemischtes Bindemittel erzeugt mechanisch festes Produkt

o Stabilisierung: auf Schadkomponenten bezogene Verfestigung o Unterschiedliche Bindemittel je nach Anwendungsbereich:

Zement: radioaktive Stoffe, Blei Wasserglas: Schwermetalle usw.

o Vitrifikation: Graphit + Glas/Porzellan-Mischung und Strom: Einschluss der Schadstoffe im verglasten Boden bzw. Zerstörung der Schadstoffe

o Probleme Verfestigungen später evtl. störend Chemikalien können negativen Einfluss haben Langzeitverhalten nicht exakt bekannt

o Bei Altlasten selten eingesetzt

- o Gezielte Fassung des Grundwassers bzw. der Bodenluft um Kontaminationsort

herum

Passive hydraulische und pneumatische Verfahren

o teuer, da ständige im Betrieb

- 17 -

8. Dekontaminationsverfahren

Einteilung der Verfahren:

- Bodensanierung o Belastung wird im Boden behoben o in situ: an Ort und Stelle

- Substratsanierung

o Boden wird abgetragen und die Schadstoffe werden andernorts entfernt o Verfahren zerstört Bodenkörper o ex situ:

on site: auf dem Gelände off site: außerhalb

Verfahren:

- o Mikrobiologische Verfahren

Biologische Verfahren

Mikroorganismen bauen Schadstoffe ab Vollständige Eliminierung der Schadstoffe möglich Langfristig als eleganteste Methode angesehen Für fast alle organischen Stoffe möglich (weniger für PCB und langkettige

Schmieröle) Nicht geeignet für Cyanide und Schwermetalle In situ

Bodensanierung Grundwassersanierung Probleme: niedrige Temperaturen, lange Zeitdauer,

Inhomogenitäten Ex situ

Anlage mieten Bioreaktoren: kompostierender Trommelreaktor, in Erprobung Landfarming: Vermischung des Bodens mit weniger belastetem

Boden; in D aufgrund gesetzlicher Lage nicht möglich o Natürliche Selbstheilung

Konzept des qualifizierten Nichtstuns Manche Schadstoffe bauen sich von selbst ab Monitored Natural Attenuation oder Enhanced Natural Attenuation

o Phytoremediation Aufnahme der Schadstoffe durch Pflanzen über die Wurzel Schafstoffe werden abgebaut oder akkumuliert Probleme: auf Wurzeltiefe beschränkt, langwierig, bislang nicht sehr

erfolgreich

- 18 -

-

o Bodenwaschverfahren Wasch- und Extraktionsverfahren

Schadstoffabtrennung aus dem Feststoff mit Wasser und mechanischer Energie

Reinigungswirkung kann durch Waschhilfsstoffe unterstützt werden z.B. Hochdruckbodenwäsche

zuerst Aufspaltung in verschiedene Fraktionen dann Reinigung mit Prozesswasser (geschlossenes System)

o Extraktionsverfahren Physikochemisches Verfahren Substanzen werden mit bestimmten Lösungsmitteln aus Feststoff bzw.

Flüssigkeitsgemisch herausgelöst o Nachteile der Bodenwäsche:

Böden mit Schluff- und Tongehalten > 20% können nicht gereinigt werden

Schwermetalle in Schlacken oder elementar vorliegen können nicht entfernt werden

Bodengefüge und Organismen werden gestört

-

o Überführung der Schadstoffe vom Feststoff in die Gasphase Thermische Verfahren

o für fast alle Böden geeignet o Unterteilung:

Entgasung 100-900°C Beseitigung von flüchtigen Stoffen

Vergasung 800-1200°C Beseitigung von organischen Stoffen und komplex gebundenen

Cyaniden, Quecksilber und Cadmium Zugabe von Vergasungsmitteln Ergebnis: außer Schwermetallen alles entfernt, Boden

revitalisierbar Verbrennung

500-1500°C Substrat wird vollständig zu CO2, Schwefel-, Stick-, und

Siliziumoxiden sowie Wasser oxidiert Höchster erzielbarer Reinheitsgrad Ergebnis: steriles Material für Bauwirtschaft

höchster Reinheitsgrad aller Verfahren

- 19 -

- o Leichtflüchtige Verbindungen werden mit Unterdruck aus dem Porenraum

entfernt

Bodenluftverfahren

o Schadstoffe werden über Bodenluftbrunnen durch Pumpen einer Abgasreinigungsanlage zugeführt

o es kann auch zusätzlich Luft in den Boden gepumpt werden

- o Pump-and-Treat Verfahren

Aktive hydraulische Verfahren

verunreinigtes Grundwasser wird durch Entnahmebrunnen abgepumpt und durch Reinigungsanlagen geleitet

Reinigung je nach Schadstoffmix individuell Extraktionsfaktor: Verhältnis Grundwassermenge – gereinigtes

Grundwasser je höher desto länger dauert Sanierung z.B. Mineralöle: 20-250, dagegen Insektizide: >10.000

o Funnel-and-Gate Systeme kontaminiertes Wasser durchfließt reaktive Wand bzw. über einen

Trichter(Funnel) ein reaktives Tor (Gate) reaktive Wände werden quer zur Fließrichtung in den Grundwasserstrom

gebaut o Pump-and-Treat: niedrige Investitionskosten, hohe Betriebskosten; Funnel-and-

Gate: hohe Investitionskosten, niedrige Betriebskosten

Wahl des Verfahrens:

- Abhängig von o Art, Menge und Konzentration von Schadstoffen o Bodenart und Bodenzusammensetzung o Kosten und Dauer der Maßnahme

- Kombination von Verfahren möglich

- 20 -

9. Rekultivierung und Renaturierung - Rekultivierung: Wiederherstellung einer neuen Kulturlandschaft nach Störung oder

Zerstörung der alten Kulturlandschaft - Renaturierung: Rückversetzung von Landschaften in einen naturnahen Zustand

Rekultivierung:

- Primäre Ziele o Minimierung der Beeinträchtigung der Umwelt o erneute Etablierung eines funktionsfähigen Pflanzen-Boden-Systems o erneute Etablierung einer ästhetischen Landschaft

- Böden auf Altstandorten o Bodeneigenschaften werden durch Prozesse verändert o Flächenutzungsgeschichte sichtbar

- Strukturmerkmale:

o starker Schichtwechsel von natürlichem und technogenen Substrat o Verdichtungshorizonte o hohe Skelettanteile

- Merkmale des Stoffbestandes: o neutrales bis basisches Milieu o Schadstoffanreicherungsschichten o Schwermetalle o Organische Substanzen natürlicher und technischer Herkunft o Oxalatlösliches Eisen

- Rekultivierung erzeugt „technogene Böden“

- Erfolg der Rekultivierung bestimmt durch

o Klima o Topographie o Eigenschaften des Materials o Bodenmikroorganismen von hoher Bedeutung o Cmic/Corg als Parameter zur Beschreibung des Zustandes eines rekultivierten

Bodens - Probleme auf rekultivierten Böden:

o Mangel an organischer Substanz und anorganischen Nährstoffen o hohe Gehalte an toxischen Elementen o extreme pH-Werte o hohe Salinität o ungünstige Textur

- Materialverbesserung: o Düngung o Auftrag von Oberboden

- 21 -

- Beispiele rekultivierter Landschaften: Bergbaufolgelandschaften

o rasch Vegetationsdecke, sonst Erosion oder Staubentwicklung

Aschedeponien

Probleme keine organische Substanz Stickstoffmangel Phosphor nicht pflanzenverfügbar usw.

Möglichkeiten der Rekultivierung Aufbringung von Material chemische Behandlung Dünger usw.

o anthropogene geologische Sedimentkörper

Bergehalden

Materialzusammensetzung und –eigenschaften bestimmen entscheidend die an den Halden abgelaufenen Prozesse der Verwitterung und Bodenbildung

chemische und physikalische Verwitterung: z.B. Pyritverwitterung Probleme:

geringes Nährstoffangebot geringes Wasserhaltevermögen starker Feinkorngehalt starke Versauerung Anfälligkeit für Erosion usw.

Möglichkeiten der Rekultivierung: Aufgraben hangparalleler Gräben Aufbringen von kalkhaltigen Materialien Aussaat von Kräutern

o Materialentnahme führt zu Löchern, die sich mit Wasser füllen

Tagebaurestlochseen

Nutzbarkeit hängt ab von: Art der Hohlform Einfluss des umgebenden Gesteins Beschaffenheit des Wassers usw.

Probleme: Eutrophierung Versauerung und Versalzung Schadstoffeintrag

Rekultivierung durch: Herstellung stabiler Böschungen Wasserfüllung des Restlochs

- Folgenutzungen: o notwendig ist ein Programm, dass sich von Beginn der Abbauarbeiten bis zur

Verwirklichung der zukünftigen Nutzung erstreckt o Nutzungsbeispiele: forstliche oder landwirtschaftliche Nutzung, Freizeit und

Erholung