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Bestimmung von Redoxzonen in einem mineralölbelasteten Grundwasserleiter

  • Rudolf Huth1Email author,
  • Rainer Hartmann1,
  • Michaela Kiesel1,
  • Wilhelm Pyka1 und
  • Annette Stallauer1
Umweltwissenschaften und Schadstoff-ForschungBridging Science and Regulation at the Regional and European Level200416:160400239

https://doi.org/10.1065/uwsf2004.08.084

Eingegangen: 15. Dezember 2003

Angenommen: 19. August 2004

Publiziert: 1. Dezember 2004

Zusammenfassung

Ziel und Absicht

Ziel dieser Untersuchung ist es, in einem Grundwasserleirer mit einer Mineralölkohlenwasserstoff-Verunreinigung die Ausbildung der folgenden charakteristischen Redoxzonierung in der Schadstofffahne der Kontamination zu ermitteln und grafisch darzustellen: Methanogene Bedingungen, Sulfatreduktion, Eisen(III)-Reduktion, Mangan(IV)-Reduktion, Nitratreduktion, aerobe Bedingungen. Damit sollen Hinweise auf Art und Ausmaß mikrobiologischer Abbauprozesse schnell und einfach erhalten werden, die im Zuge der Altlastenbearbeitung durch Einsatz von Natural Attenuation (NA) essentiell sind.

Methoden

Hierzu werden Zustrom, Zentrum und Abstrom des Schadensherdes im Hinblick auf Änderungen der Parameter Redoxpotenzial, Sauerstoff-, Nitrat-, Sulfat-, Eisen(II)-, Mangan(II)-, Hydrogencarbonat- und Calciumkonzentration untersucht. Die Ergebnisse werden sodann in einer Abfolge von lokalen Darstellungen in Form von Strahlendiagrammen verdeutlicht.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Für den Abbau von Kohlenwasserstoffen werden Mikroorganismen immer den Elektronenakzeptor benutzen, bei dem sie durch die entsprechenden Redoxreaktionen den maximalen Energiegewinn erzielen. Das bedeuter, solange Sauerstoff verfügbar ist, wird dieser genutzt. Nach dessen Erschöpfung tritt Nitrat an seine Stelle, was über Nitrit zur Bildung von Stickstoff oder Ammonium führt. Als nächstes können Mangan(IV) und Eisen(III) Spezies, die nur gering wasserlöslich sind und sich hauptsächlich in der Festphase befinden, als Elektronenakzeptoren dienen. Dies führt zu löslichen Mangan(II) und Eisen(II) Verbindungen im Grundwasser. Bevor schließlich methanogene Bedingungen eintreten, wird Sulfat zum geeigneten Elektronenakzeptor, wodurch Schwefelwasserstoff gebildet wird.

Die unterschiedlichen Prozesse der Mineralisierung von Kohlenwasserstoffen führen zur Produktion von CO2 und damit zu einer Erhöhung von HCO 3 im Grundwasser, wodurch das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschoben wird. Dies bedeutet die Bildung von löslichem Ca(HCO3)2 aus unlöslichem CaCO3 und damit eine Erhöhung der Gehalte von Ca2+ im Grundwasser. Der Abbau der Kohlenwasserstoffe durch Mikroorganismen führt somit zu einer charakteristischen Redoxzonierung und zur Änderung sekundärer Parameter wie Ca2+ und HCO 3 .

Empfehlungen und Ausblick

Verfolgt man die zeitlichen und räumlichen Veränderungen einiger charakteristischer Grundwasserparameter, bietet sich eine einfache Möglichkeit, das vorhandene Potenzial des mikrobiologischen Abbaus einer Grundwasserverunreinigung im Hinblick auf Natural Attenuation (NA)-Prozesse abzuschätzen.

Schlagwörter

Elektronenakzeptor Grundwasser Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht mikrobieller Abbau Mineralisierung Mineralölkohlenwasserstoff-Verunreinigung Natürliche Selbstreinigung Redoxzonierung Schadstofffahne

Notes