Schritte zum Prozessverständnis Wolfgang Ufrecht Amt für Umweltschutz Stuttgart
MAGPlan-Begleitgruppe 28./29. Juni 2012
28.06.2012
MAGPlan – Begleitgruppe -- Prozessverständnis
Zwei Elemente Geologisch-hydrogeologische Charakterisierung
Hydrogeochemische, Charakterisierung
Systemverständnis
Verständnis der Stoffausbreitung und der Prozesse
Konzeptionelles Systemmodell
Konzeptionelles Stoffmodell
Hydrogeologisches Modell 28.06.2012
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18
- Mombachquelle -
16
Reaktionsraum Stuttgarter Talkessel
Eintrag – Austrag (Bilanz) Wo ? Was ? Wieviel ? Transport (Fahnen) Stoffliche Umsetzungen / Abbau
14
Gipsauslaugungsfront
LCKW GW-Neubildung
Werte in µg/l
12
10
8
Licht ins Dunkel
6
4
Vorflut Neckartal
2
0
1.1984
1985
1986
1987
1988
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Werte vom 1.1.1984 bis 31.12.2009 Tetrachlorethen
Trichlorethen
MineralHeilquellen
Unterkeuper
Oberer Muschelkalk
28.06.2012
1989
MAGPlan – Begleitgruppe -- Prozessverständnis
2001
2002
2003
2004
2005
20
5
- Mombachquelle -
Summensignal
Was steuert den Austrag
Interpretation komplex
•Konzentrationsänderungen, •Änderungen Einzelspezies
Geochemische/physikalische Vorgänge 1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
Werte vom 1.1.1984 bis 31.12.2009 Tetrachlorethen
Trichlorethen
MineralHeilquellen
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
•Am Herd, •In der Fahne
2008
2009
Beeinflussung durch Sanierungsmaßnahmen Hydraulische Effekte
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Markierungsversuche Oberer Muschelkalk Tripel-Porosität
Matrix als Speicher
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LCKW-Eintragsbereiche Fokussierung auf relevante Eintragsstellen, Schadensfallcharakterisierung (Steckbriefe).
806 LCKW-Verdachtsflächen (mit B), von denen 101 untersucht wurden 28.06.2012
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Schadensfallcharakterisierung • Geologisch-hydrogeologischer Überblick, • Schadenshistorie, • Anzahl, Lage der Herde (Anfangskonzentrationen, aktuelle Konzentrationen), • Stoffspezies, • Hinweise auf stoffmindernde Prozesse, • Schadstoffausbreitung, Fahnengeometrie, Bodenluftabsaugstellen
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• Stand der Sanierung, Entfrachtung,
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Fahnengeometrie: LCKW im Abstrom Fahnenlänge (bestimmender Faktor ?)
Isotope / Umwelttracer
Anthropogene Spurenstoffe
Verknüpfung mit Hydraulik
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Eintragsmechanismen - Tiefenverlagerung
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Stockwerksverbindende Tiefbrunnen (ku, mo) 21 Brunnen besondere wasserwirtschaftlicher Sensibilität (heute verschlossen bzw. baulich saniert). Vertikalverlagerung (ohne Betrieb): Seit 1960: 2,5 Tonnen
Betrieb: Gesamtaustrag seit 1960: 1,85 Tonnen LCKW, allein 1,7 Tonnen gehen auf Dinkelacker zurück. Graphik: WOLFF, AfU
28.06.2012
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Prozessverständnis 1. Schritt: Grundwasserbeschaffenheit Vollwertiges räumliches und zeitliches Bild der Stoffverteilung und Kenntnis der ablaufenden Prozesse. Verteilungs- bzw. Verlaufsmuster erkennen • Verdünnen • Abbau • Vertikale Kommunikation mit anderen Stockwerk 28.06.2012
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Interpretation von Schadstoffmustern Gesamtkonzentrationen Auftreten und Verteilung von Einzelspezies
28.06.2012
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Projekt OLES AfU/UW
Spurensuche Wie kann ich Spur verfolgen ?
Spur legen oder Spur aufgreifen ? Markierungsmittel ?
Natur markiert sich selbst !
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Zusätzliche Informationen: Schadstoffisotopie Cl
o/oo
Cl
C
C
Cl
Cl
PCE
Primäre Isotopensignaturen Abhängig von Produktionstechniken und -zeit d13C (o/oo) -50
-40
-30
-20
-10
0
+10
PCE/TCE vor 1950 PCE/TCE 1950 - 1970 PCE/TCE nach 1970 28.06.2012
>> Herdsignaturen
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Abbau bedingt Isotopen-Fraktionierung und markiert dadurch die LCKW-Spezies
Unter anaeroben Bedingungen
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Milieucharakterisierung Redoxindikatoren: • Sauerstoff, • Redoxpotential • Nitrat
Sauerstoff, gelöst (mg/l)
Alle Grundwasserleiter 5
0 0
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10 Nitrat (mg/l)
20
Milieucharakterisierung: Nitratverteilung
Dunkelrote Mergel
Unterkeuper
Oberer Muschelkalk
Flächige Konzentrationsverteilung durch Abbau bestimmt Oben: aerob, aber kleinräumige Reduktionszonen, Unten: weitgehend anaerob.
Schadstofffahnen durchströmen unterschiedliche Milieuzonen (unterschiedliche Abbaumechanismen). Mischung von Signaturen aus aerobem und anaerobem Abbau in tieferen Stockwerken. MAGPlan – Begleitgruppe -- Prozessverständnis 28.06.2012
Konzentration Nitrat (mg/l)
Konzentrationsminderung: Abbau vs. Verdünnung
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Aquiferdiagnose Hydraul. Eigenschaften, räumliche Verteilung 10.
Spitzberg / BoSS-Consult
Absenkung (m)
10.
Doppelporosität Matrix reagiert T = 3E-08 m²/s S = 1E-01
Druckdaten
1.
Ableitung Radiale Strömung in Kluftzone T = 2E-04 m²/s S = 4E-04
0.1 1.
10.
100.
1000.
Zeit (sec) 28.06.2012
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1.0E+4
1.0E+5
1.0E+6
