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Nutzung von Natural Attenuation zur Reduktion der PAK-Belastung in heterogenen Porengrundwasserleitern

Entwicklung einer Handlungsempfehlung an einem Modellstandort in Bremen, Norddeutschland

Monitoring and control of polycyclic aromatic hydrocarbons by natural attenuation in heterogeneous aquifer systems

Development of recommendation in case of a typical PAH-contamination site in Northern Germany, Bremen

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Zusammenfassung

Heterogene Porengrundwasserleiter erschweren die Prognose des Fahnenverhaltens PAK-belasteter Grundwässer. An einem Modellstandort in Bremen wurde ein in der Praxis gut durchführbares Verfahren zur Prüfung der Nutzung natürlicher Selbstreinigungskräfte in nicht homogen durchströmten Aquiferen entwickelt. Der Ablauf wurde auf die typischen regionalen Aquiferverhältnisse abgestimmt und ermöglicht es, anhand einheitlicher Kriterien, eine Entscheidung für oder gegen die Nutzung von MNA ableiten zu können. Der Standort liegt im Beeinflussungsgebiet eines ehemaligen Fabrikgeländes und wird kontinuierlich durch ein Monitoringprogramm überwacht. Die Stationarität der Schadstofffahne und der Nachweis des stattfindenden Metabolismus sind eine Voraussetzung, um MNA als Maßnahme in Betracht zu ziehen. Mit statistischen Verfahren wurde gezeigt, dass die untersuchten Fahnenbereiche stationär sind. Durch Nachweis spezifischer Metaboliten konnte der anaerobe Abbau der Schadstoffe bestätigt werden. Zur Simulation wurde ein Transportmodell (MT3DMS) auf der Basis eines Strömungsmodells (MODFLOW) erstellt. Für Bereiche geringer Datendichte aber starker Heterogenität wurden in Abhängigkeit zur nächstliegenden Bohrung die jeweiligen hydraulischen Parameter simuliert.

Abstract

Aquifer heterogeneity complicates the prediction of plume behaviour. At a representative PAH-contaminated site, we developed a procedure to check the potential of monitored natural attenuation (MNA) in a heterogeneous aquifer with uniform mean velocity. The site is located in an urban district of the city of Bremen which is impacted by an abandoned industrial park. In order to apply MNA as a remediation option, it must be verified that the plume is stationary and that degradation is occurring. Statistical tests suggest that the plume has reached steady-state. Additionally, anaerobic degradation of the pollutants could be verified by detection of metabolites. We applied a numerical transport model (MT3DMS), based on a flow model (MODFLOW), to simulate and predict the behavior of the plume in the heterogeneous aquifer. For this propose, we simulate the hydraulic conductivity in areas of low data density as a function of surrounding boreholes.

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Danksagung

Die Studie wurde im Rahmen des von der Angewandten Umweltforschung Bremen (AUF) geförderten Forschungsprojektes FV224 mit dem Titel „Grundwassersanierungen in Bremen-PAK/BTEX – Methodenentwicklung zur Beurteilung von Natural Attenuation (NA) in heterogenen Porengrundwasserleitern“ erstellt. Wir danken den anonymen Gutachtern für die kritische und sehr hilfreiche Durchsicht.

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Authors and Affiliations

  1. Geologischer Dienst für Bremen, Leobener Str. 8, Marum, 28359, Bremen, Deutschland

    Katherina Seiter & Björn Panteleit

  2. Fachbereich Geowissenschaften, Fachgebiet Geochemie & Hydrogeologie, Universität Bremen, Klagenfurter Str. 4, 28359, Bremen, Deutschland

    Johannes Beienz, Maria Freundt, Robert Mohr & Kay Hamer

Authors
  1. Katherina Seiter
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  2. Björn Panteleit
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  3. Johannes Beienz
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  4. Maria Freundt
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  5. Robert Mohr
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  6. Kay Hamer
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Seiter, K., Panteleit, B., Beienz, J. et al. Nutzung von Natural Attenuation zur Reduktion der PAK-Belastung in heterogenen Porengrundwasserleitern. Grundwasser - Zeitschrift der Fachsektion Hydrogeologie 24, 129–144 (2019). https://doi.org/10.1007/s00767-019-00421-2

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