MAGPlan-Abschlusskonferenz 2 .- 3 . J u l i 2 0 1 5 | H a u s d e r W i r t s c h a f t | S t u t t g a r t
Milieukartierung zur Modellierung des Biologischen Abbaus Uli Schollenberger, BoSS Consult GmbH
Milieukartierung Geochemisches Milieu (Redoxmilieu)
http://www.toondoo.com/cartoon/4927663
Redoxbereiche nach Bradley & Chapelle (2010)
https://clu-in.org/techfocus/default.focus/sec/Bioremediation/cat/Anaerobic_Bioremediation_%28Direct%29/
Redox-/Abbaubereiche nach Bradley & Chapelle (2010)
LCKW-Zusammensetzung
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
Parameter
Einheit
Messwert
Redoxzone
O2
mg/l
≥ 0,5 bis 1,0
NO3
mg/l
≤2
Nitratreduktion
NH4
mg/l
≥ 0,3
Nitratreduktion
Mn
mg/l
≥ 0,2 bis 0,5
Manganreduktion
Fe
mg/l
≥ 1,5 bis 150
Eisenreduktion
SO4
mg/l
≤ 0,5
Sulfatreduktion
Eh
mV ≥ 400 300 bis 600 220 bis 500 180 bis 400 100 bis -200 -150 bis -280
aerob
aerob Nitratreduktion Manganreduktion Eisenreduktion Sulfatreduktion Methanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
Parameter
Einheit
Messwert
Redoxzone
O2
mg/l
≥ 0,5 bis 1,0
NO3
mg/l
≤2
Nitratreduktion
NH4
mg/l
≥ 0,3
Nitratreduktion
Mn
mg/l
≥ 0,2 bis 0,5
Manganreduktion
Fe
mg/l
≥ 1,5 bis 150
Eisenreduktion
SO4
mg/l
≤ 0,5
Sulfatreduktion
Eh
mV ≥ 400 300 bis 600 220 bis 500 180 bis 400 100 bis -200 -150 bis -280
aerob
aerob Nitratreduktion Manganreduktion Eisenreduktion Sulfatreduktion Methanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
Parameter
Einheit
Messwert
Redoxzone
O2
mg/l
≥ 0,5 bis 1,0
NO3
mg/l
≤2
Nitratreduktion
NH4
mg/l
≥ 0,3
Nitratreduktion
Mn
mg/l
≥ 0,2 bis 0,5
Manganreduktion
Fe
mg/l
≥ 1,5 bis 150
Eisenreduktion
SO4
mg/l
≤ 0,5
Sulfatreduktion
Eh
mV ≥ 400 300 bis 600 220 bis 500 180 bis 400 100 bis -200 -150 bis -280
aerob
aerob Nitratreduktion Manganreduktion Eisenreduktion Sulfatreduktion Methanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
Parameter
Einheit
Messwert
Redoxzone
O2
mg/l
≥ 0,5 bis 1,0
NO3
mg/l
≤2
Nitratreduktion
NH4
mg/l
≥ 0,3
Nitratreduktion
Mn
mg/l
≥ 0,2 bis 0,5
Manganreduktion
Fe
mg/l
≥ 1,5 bis 150
Eisenreduktion
SO4
mg/l
≤ 0,5
Sulfatreduktion
Eh
mV ≥ 400 300 bis 600 220 bis 500 180 bis 400 100 bis -200 -150 bis -280
aerob
aerob Nitratreduktion Manganreduktion Eisenreduktion Sulfatreduktion Methanogenese
Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)
LCKW-Zusammensetzung
Ölschaden
anaerob aerob aerob
anaerob aerob aerob
Stabile Kohlenstoffisotope
(R)Sample δ13C [‰] = 1000 ·
-1 (R)Standard
R = (13C/12C) Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite) Hydroisotop 2007
Stabile Kohlenstoffisotope
Edukt
TCE
13C
12C
Stabile Kohlenstoffisotope
(Abbau-)Produkt
Edukt
Abbau → Fraktionierung
TCE
13C
12C
cDCE
CO2
Stabile Kohlenstoffisotope
(R)Sample δ13C [‰] = 1000 ·
-1 (R)Standard
R = (13C/12C) Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite) Hydroisotop 2007
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen • Reduktiv-anaerober Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar
PCE, TCE, (cDCE, VC)
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC
cDCE, VC
Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen •
Reduktiv-anaerober Abbau
•
Oxidativ-aerober Abbau
•
Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau
NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar
PCE, TCE, (cDCE, VC)
NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC
TCE, cDCE, VC
oxidativ: cDCE, VC (reduktiv: PCE, TCE)
Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)
Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)
Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)
Milieukarte Unterkeuper
MKW-/BTEX-Schadensfälle
Milieukarte Oberer Muschelkalk
MKW-/BTEX-Schadensfälle
Fazit • Redoxindikatoren nicht im wünschenswerten Umfang vorhanden. Eh, 02, N03, Fe, Mn, S04, CH4 nur selten vollständig bestimmt. Messwerte bei Eh und 02 zudem häufig unsicher. S04 aufgrund geogener Überprägung meist nicht aussagekräftig. • N03 relativ häufig gemessen und robust. → Grundlage der Milieukarten. • Kartierung der Abbauverhältnisse unter Verwendung zusätzlicher Informationen (LCKW-Zusammensetzung, δ13CSignaturen, Feedback aus reaktivem Transportmodell). • Ungenauigkeiten im Detail unvermeidlich (Datendichte, Mikronischen, wechselnde Milieuverhältnisse usw.). • Modellierung auf Grundlage der Karten führt i.d.R. dennoch zu einer guten Nachbildung gemessener Werte.
