KRINGEL, R. (B4.16), HOFFMANN, S., FISCHER, K., VIDAL, A., ENGESER, B., WEGENER, M. & WIESCHEMEYER, M.: Das Natural-Attenuation-Modell Hannover Südstadt – Ein Entscheidungsinstrument für den Vollzug

Im Rahmen des BMBF-Forschungsverbundes KORA wurde am Standort Hannover-Südstadt die ca. 2 km² ausgedehnte LHKW-Fahne intensiv untersucht, um Art und Umfang der natürlichen Schadstoffminderung zu ermitteln. Die gesicherte Primärquelle, sowie die davon abgelöste und überwiegend aus Trichlorethen-Metaboliten bestehende Fahne im tieferen Bereich des quartären, sandig-kiesigen Grundwasserleiters ist kennzeichnend für den dicht bebauten Standort. Ziel war es, der zuständigen Behörde ein Instrument für den weiteren Umgang mit dem Schadensfall bereitzustellen, welches das noch vorhandene Schadstoffinventar und die am Standort wirksamen Schadstoffminderungsprozesse berücksichtigt. Aus behördlicher Sicht ist hierbei zentral, ob mit einer weiteren Verlagerung der Schadstoffe zu rechnen ist und wann ohne zusätzliche Maßnahmen eine natürliche Schadstoffminderung bis auf Sanierungszielwerte zu erwarten wäre.

Ein dreijähriges, teufendifferenziertes Grundwasser-Monitoring in einem erweiterten Messnetz (Wasserstände, Kontaminanten, Metabolite und Elektronenakzeptoren), ergänzt durch geochemische Untersuchungen von Sedimentkernen bilden die Datenbasis. Sie dienen der Bestimmung des Ist-Zustandes der Belastung und der Aufklärung der hydrogeochemischen Verhältnisse im Grundwasserleiter. Bohrarchivdaten, eigene Bohraufschlüsse und innovative Scherwellenseismik wurden zur Entwicklung eines 3D Untergrundmodells herangezogen. Laborversuche mit dem Metaboliten cis-1,2-Dichlorethen in Säulen gefüllt mit Standortmaterial und deren Modellierung lieferten den Beleg für eine bedeutende Sorption trotz des niedrigen TOC-Gehaltes, der jedoch überwiegend von inkohlten Partikeln gestellt wird. Die Schadstoffretardation war deutlich höher ist als dies aus dem TOC-Gehalt abzuleiten ist. Die Desorption wird etwa zur Hälfte kinetisch bzw. durch ein thermodynamisches Gleichgewicht gesteuert. In der Fahne konnten räumlich differenzierte Milieubereiche ausgewiesen werden, denen unterschiedliche Abbauwege zugeordnet werden konnten. Unter Berücksichtigung der Altdaten wurde so ein in sich schlüssiges Prozessverständnis zur Ausbreitung und zum Abbau der Schadstoffe am Standort abgeleitet, bei dem dem Schadstoffrückhalt die zentrale Rolle für die weitere Entwicklung zukommt.

Im Konzeptmodell wird daher sowohl der oxidative als auch der reduktive Abbau zonenspezifisch berücksichtigt. Durch die Kopplung beider Prozesse ist die Verlagerung von Metaboliten innerhalb der Abbauzonen erfasst. Die Schadstofffreisetzung der unterschiedlichen Metaboliten erfolgt dabei durch kinetische Desorption gekoppelt mit einer Gleichgewichtsdesorption (two-site-model nach Van Genuchten,1982), wofür zwei Arten von Sorptionsplätzen im Sediment angenommen werden. Die Abbaurate in den Milieuzonen ist dabei deutlich höher als die Freisetzung von LHKW aus der Aquifermatrix. Die Halbwertzeit des LHKW-Abbaus liegt bei überschlägig 180 Tagen. Hierdurch ist die Beobachtung einer ortstabilen Fahne zu erklären, welche durch ein dynamisches Gleichgewicht zwischen Desorption und Abbau bei einer hohen Retardation von ungefähr 4 hervorgerufen wird. Das Konzeptmodel wird durch die oben genannten Labor-Untersuchungen bestätigt, wobei die LHKW-Sorption an inkohlten Partikeln des Grundwasserleiters eine große Bedeutung für das Gesamtkonzept einnimmt.

Die Modellrechnungen mit dem dreidimensionalen reaktiven spezies-spezifischen Schadstofftransportmodell belegen, dass auch in Zukunft von einer stationären Schadstoffverteilung auszugehen ist. Trotz insgesamt rückläufiger Gesamtgehalte im Grundwasserleiter infolge des natürlichen Schadstoffabbaus wird jedoch die Belastungssituation noch ca. 30 Jahre anhalten, weil die verbleibenden an der Matrix des Grundwasserleiters sorbierten Schadstoffe mit ca. 16 t deutlich über der im Grundwasser gelösten Menge liegen (ca. 2 t).

Das erstellte, detaillierte Modell steht der Behörde als fertiges Instrument zur Entscheidungsfindung und Planung zur Verfügung. Es ist beispielsweise für die Prognose der Entwicklung von Schadstoffbelastung bei veränderten hydraulischen Randbedingungen wie z.B. Wasserhaltungsmaßnahmen, Stauzieländerungen, etc. einzusetzen. Die stationäre Fahne und ihre lange, aber endlich prognostizierte Restdauer führen zur Empfehlung einer überwachtem, natürlichen Schadstoffminderung (MNA) als begründeter Handlungsoption für den Standort Hannover-Südstadt. Damit wurden die Zielsetzungen des Forschungsprojektes vollständig erreicht.