Kurzfassung
Die diffusive Schadstofffreisetzung aus unterirdischen Bauwerksteilen sowie aus verfestigten Abfall- und Recyclingmaterialien kann über längere Zeiträume betrachtet zu einem nicht unerheblichen Schadstoffeintrag in das Sicker- oder Grundwasser führen. Anhand eines modifizierten Trogversuchs wurden für eine Bauschuttprobe, sandiges Altlastmaterial und Teerasphaltgranulate diffusive PAK-Frachten (F) unter maximalen Konzentrationsgradienten aus erstellten Prüfkörpern bestimmt. Über ein Parameter-Fitting wurde der scheinbare Diffusionskoeffizient (D a ) bei unterschiedlichen Temperaturen ermittelt und mit einer Arrhenius-Gleichung die Aktivierungsenergie (∆E a ) der Phenanthren-Freisetzung bestimmt. Ein Absinken der Temperatur um 10 °C bewirkt in etwa eine Halbierung der maximalen Frachten. D a und ∆E a stellen somit bei gegebener Schadstoffbeladung Konstanten dar und ermöglichen eine Berechnung des Schadstoffaustrags aus größeren Verfestigungskörpern bei Temperaturen unter Feldbedingungen. Die Ableitung der Konzentration (C w ) im Abstrombereich ist abhängig vom betrachteten Zeitraum, der Fließgeschwindigkeit des Grundwassers, dem Mittelungsvolumen und dem Verwitterungsgrad des Betonkörpers.
Abstract
Diffusive contaminant fluxes from subsurface construction materials as well as from solidified waste and recycled materials (e. g. demolition waste) can lead to significant long-term input of contaminants into seepage water or groundwater. Demolition waste, sandy soil material and asphalt granulates were solidified and investigated in a modified tank diffusion test to determine the PAH fluxes (F) under maximum concentration gradients. Using a parameter fitting routine, the apparent diffusion coefficients (D a ) were determined. Fluxes (F) were determined at different temperatures and evaluated using the Arrhenius relationship to determine the activation energy (∆E a ). A temperature decrease of 10 °C typically decreases the contaminant fluxes by 50 %. D a and ∆E a are constants for given contaminant loadings and can be determined easily with the modified batch diffusion experiment. D a and ∆E a allow the calculation of contaminant releases for real case subsurface structures at given temperatures. Average concentrations in groundwater depend on time period, flow velocity, and averaged water volume.
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Danksagung
Die Untersuchungen wurden alle im Rahmen des BMBF-Forschungsverbundes Sickerwasserprognose im Teilprojekt „Unterscheidung Gleichgewicht/Nichtgleichgewicht in Säulenversuchen zur Elution organischer Schadstoffe: Materialuntersuchungen und Modellentwicklung“ (02WP 0081) durchgeführt. Die Autoren danken daher dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die bereitgestellten Finanzmittel und der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) für die Bereitstellung der beiden Referenzmaterialien.
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Henzler, R., Grathwohl, P. Release of PAHs from solidified recycled construction materials and solid waste. Grundwasser 12, 292–300 (2007). https://doi.org/10.1007/s00767-007-0046-5
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