Forschungsvorhaben Vereinigte Molkereizentrale (VMZ), Berlin-Spandau
Entwicklung eines Verfahrens zur in-situ Schadstoffminderung eines BTEX belasteten Aquifers in Berlin-Spandau – Laboruntersuchungen zum biologischen Abbau der BTEX mit Nitrat und wissenschaftliche Begleitung der Feldversuche – Projektphase 2
Development of an ENA based bioremediation technology for a BTEX contaminated aquifer in Berlin-Spandau - Laboratory experiments to the enhanced biodegradation of BTEX compounds with nitrate and scientific support of the field test – Project phase 2
Partner: GICON – Großmann Ingenieur Consult GmbH, Dresden
Finanzierung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Laufzeit: Juli 2008 – März 2012
Kontaktperson:
Dr.-Ing. Thomas Fichtner
Projektbeschreibung:
Vorrangiges Ziel des Gesamtprojektes war es, auf dem Betriebsgelände der Vereinigten Molkereizentralen GmbH & Co KG (VMZ) in Berlin-Spandau ein auf Natural Attenuation basierendes kostengünstiges und praktikables in-situ-Verfahren zur Sanierung von kohlenwasserstoffbelasteten Aquiferen zu entwickeln. Die Nutzung des Grundstückes als Mineralöltanklager führte zur Verunreinigung des Bodens und des Grundwassers mit den monoaromatischen Kohlenwasserstoffen Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol (BTEX) sowie den Stoffen 1,2,4 Trimethylbenzol, 1,3,5 Trimethylbenzol und 1,2,3 Trimethylbenzol (TMB). Weiterhin wurden im Schadstoffcocktail Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) sowie die polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) nachgewiesen. Im Zuge der Laboruntersuchungen zum biologischen Abbau der Schadstoffe wurden Säulen- und Batchversuche zum Einfluss der Elektronenakzeptoren Nitrat und Sulfat, der Temperatur sowie weiterer Nährstoffe auf die Abbauprozesse und deren Kinetik genauer untersucht.
Dabei hat sich gezeigt, dass die im Aquifer des Standortes vorhandenen Mikroorganismen nach einer gewissen Adaptionszeit in der Lage sind BTEX und TMB sowohl mit Nitrat als auch mit Sulfat abzubauen. Die Durchführung eines Säulenversuches, in dem neben dem Einsatz von nativem Standortwasser und dem Elektronenakzeptor Nitrat zusätzlich autochthones Bodenmaterial verwendet wurde, hat gezeigt, dass der Einsatz von hochkontaminiertem Sediment vom Standort zu einem verzögerten bzw. unvollständigen Abbau der BTEX und TMB führt.
Bei den durchgeführten Batchexperimenten konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die Anreicherungskulturen, die mit Material vom Standort gewonnen wurden, in der Lage waren, alle Hauptkontaminanten (BTEX, TMB) unter strikt anaeroben Bedingungen mit Nitrat sowie Sulfat als Elektronenakzeptoren abzubauen. Sowohl in den Säulenversuchen als auch in den Batchexperimenten konnte eine Sulfatentstehung aufgrund der Reoxidation von im Boden vorhandenen Sulfiden beobachtet werden.
Parallel zu den Laborversuchen erfolgte auf Grundlage der ermittelten Resultate im Rahmen der Projektphase 1 (6/2003 bis 12/2006) die Errichtung eines Testfeldes am Standort in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner GICON. Ziel des Feldversuches war die Validierung der gewonnenen Laborergebnisse.
Im Anschluss an einen Tracerversuch mit Lithiumbromid erfolgte dabei die Errichtung von acht Infiltrationspegeln sowie von 38 Kontrollpegeln gleichmäßig verteilt auf den oberen und unteren Grundwasserleiter. Im Rahmen des Versuches erfolgte eine kontinuierliche Nitratinfiltration über die Infiltrationspegel. Die zu infiltrierende Nitratmenge ergab sich unter Berücksichtigung der nitratverbrauchenden Prozesse (mikrobieller Schadstoffabbau der BTEX und TMB und die Reoxidation der Sulfide) sowie aufgrund der festgelegten Output-Konzentration von 200 mg/l Nitrat an der 2. Kontrollebene. Für die Prozessüberwachung und die Abstromsicherung standen die quer zur Fließrichtung errichteten Kontrollpegel in insgesamt 5 Kontrollebenen zur Verfügung. Während der Prozessüberwachung des Testfeldbetriebes erfolgte eine stetige Probenahme und Analytik der umweltrelevanten Parameter (BTEX und TMB, PAK, Alkylphenole, MKW, Ionen) sowie eine damit einhergehende Auswertung und Interpretation der Felddaten.
Die Verteilung des Nitrats im unteren Grundwasserleiter verlief annähernd wie im Vorfeld ermittelt (200 mg/l an der 2. Kontrollebene). Im flachen Grundwasserleiter wurden die gewünschten Nitratkonzentrationen bisher nicht erreicht. Aus den ermittelten Daten in der bisherigen Versuchszeit von 600 Tagen, ließ sich in den ersten beiden, abstromig zur Infiltrationsebene liegenden Kontrollebenen im flachen sowie tiefen Grundwasserbereich eine Abnahme der BTEX und TMB und eine Zehrung von Nitrat nachweisen. Der Nachweis, dass dieser Rückgang auf biologische Prozesse zurückzuführen ist, musste noch durch eine Isotopenuntersuchung erbracht werden. Des Weiteren konnte in Bereichen mit ausreichend vorhandenem Nitrat ein kontinuierlicher Anstieg der Sulfatkonzentrationen aufgrund der Reoxidation von im Boden vorhandenen Sulfiden nachgewiesen werden.