Themenverbund 5
Rüstungsaltlasten
Neben 7 weiteren Themenverbünden (TV) untersucht der TV 5 "Rüstungsaltlasten" die Möglichkeiten und Wirkungen natürlicher Rückhalt- und Abbauprozesse an sprengstofftypischen Verbindungen auf drei Standorten (Stadtallendorf in Hessen, Elsnig in Sachsen und Clausthal-Zellerfeld in Niedersachsen). Durch zwei übergreifende Projekte sollen Probleme der Qualitätssicherung in der Analytik und Bilanzierung der Schadstoffausbreitung in Versuchen mit Modellsubstanzen gelöst werden. Ziel ist es, die Grundlagen zur Identifizierung und Bewertung der natürlichen Rückhalteprozesse sprengstofftypischer Verbindungen zu verbessern sowie die hierfür erforderliche Technik und Methodik zu ermitteln und zu standardisieren. Die Ergebnisse dieser Verbundforschung sollen in einen Branchenleitfaden münden, der den Behörden und Ingenieurbüros als Richtschnur für die Altlastenbearbeitung dienen soll. Vergleiche hierzu Abbildung 1:
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Abbildung 1: Struktur des Themenverbundes 5 "Rüstungsaltlasten"
Natural attenuation - Prozesse (NA) sind aufgrund ihrer Komplexität und der oft niedrigen Reaktionsraten schwer erfassbar, quantifizierbar und prognostizierbar. Für die Stoffgruppe der STV trifft das in besonderem Maße zu, da viele Reaktionsmöglichkeiten sowohl biotischer als auch abiotischer Art existieren und es zu entscheiden gilt, welcher Prozess dominierend ist. Die Grundlage dieser Entscheidung stellt letztendlich die Kenntnis des NA-Potentials an dem betrachteten Standort dar.
In der Abbildung 2 werden die drei verschiedenen geologischen Verhältnisse der Standortprojekte des TV 5 schematisch stark vereinfacht dargestellt, um sie in eine Modellbetrachtung einzubeziehen.
Abbildung 2: Vereinfachte schematische Darstellung der Untergrundverhältnisse der Standortprojekte des TV 5
Für die Standorte in Clausthal und Stadtallendorf ist ein Kluftgrundwasserleiter charakteristisch. Ein wesentlicher Unterschied besteht jedoch in der Morphologie beider Liegenschaften, die eine Grundwasserneubildung auf dem Standort Clausthal weitestgehend verhindert. Hier wurden im Wesentlichen nur Sickerwasserprozesse nachgewiesen, die nach einem Niederschlagsereignis entstehen und umgehend zu Tal in die Vorfluter gelangen. Am Standort Elsnig stellt sich die geologische Situation komplizierter dar. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wird an diesem Standort zur Vereinfachung nur ein als Porengrundwasserleiter ausgewiesener Bereich konkreter untersucht.
Diese drei sehr unterschiedlichen Standortcharakteristika verdeutlichen die komplizierte Problematik, um für den Rückhalt, den Transport und die Transformation von STV und Metaboliten ein Konzept für die Erarbeitung und den Einsatz von Simulationsmodellen zu konzipieren. Hinzu kommen die vielfältigen Transformationsmöglichkeiten der Nitroaromaten, deren Reaktionsprozesse und Reaktionsmechanismen noch nicht vollständig aufgeklärt sind.
Zur Ermittlung der geeigneten Anfangs- und Randbedingungen für die Simulation von Reaktionen im gesättigten und ungesättigten Bereich, dienen Labor, Technikum- und Felduntersuchungen an den ehemaligen Rüstungsstandorten Clausthal-Zellerfeld, Stadtallendorf und Torgau-Elsnig. Die nachfolgende Tabelle stellt die derzeit erwarteten Antworten aus den Standortuntersuchungen für eine Modellierung dar.
Tab. 1: Erwartete Beiträge aus den Standortuntersuchungen für die Modellierung des Transportes und der Wandlung von Nitroaromaten bei unterschiedlichen Standortbedingungen
| Standort | Fragestellung | Einsatzbereich | Antworten |
|---|---|---|---|
| Clausthal | Klärung der Anfangsbedingung Verhalten partikulär vorhandener und homogener NA-Kontamination | Ungesättigter Bereich TNT-belasteter Oberboden
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| Stadt- | Klärung von Rückhalt, Transport und ggfs. Wandlung von DNT, TNT und NT | Gesättigter Bereich Kluftgrundwasserleiter
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| Torgau/ Elsnig | Klärung von Transport und Transformation von DNT, NT, TNT, RDX und der polaren Verbindungen | Gesättigter Bereich Porengrundwasserleiter
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Hieraus wird deutlich, dass für das Forschungsvorhaben drei Standorte ausgewählt wurden, die anhand ihrer jeweiligen geologischen Untergrundverhältnisse und der spezifischen Schadstoffpalette eigene Fragestellungen für die Bearbeitung aufwerfen und daraus abgeleitet auch konkrete Antworten geben sollen. Der Themenverbund 5 strebt an, diese drei verschiedenen geologischen Standortmodelle zu kombinieren, mit den beiden übergreifenden Aufgabenstellungen Qualitätskontrolle und Analytik (TV 5.4) sowie Untersuchung mit Modellsubstanzen (TV 5.5) zu ergänzen und eine Gesamtaussage über das Verhalten von STV und seiner Metabolite in Boden und Grundwasser ansatzweise beschreiben zu können. Dieser Modellansatz erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit. Er versteht sich als erster Iterationsschritt der Betrachtung.