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Grundstück
Untergrundverunreinigungen
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Grundstück
Untergrundverunreinigungen
Die gelösten natürlichen Inhaltsstoffe des Grundwassers stammen aus den durchflossenen Schichten. Die Inhaltsstoffe sind abhängig von den Gesteinseigenschaften und den physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wassers.
Die Grundwasserbeschaffenheit wird häufig durch anthropogene Einflüsse beeinträchtigt. Beeinträchtigungen der natürlichen Grundwasserqualität resultieren z.B. aus dem
Bei Verunreinigungen des Grundwassers ist meist der Boden oberhalb des Grundwasserspiegels ebenfalls kontaminiert. Nur selten (z.B. bei unterirdischen Tanks) gelangen Schadstoffe direkt in das Grundwasser, ohne vorher die Grundwasserdeckschicht passiert zu haben. Daher ist eine Grundwasserverunreinigung meist verknüpft mit einer Boden- bzw. Bodenluftverunreinigung.
Schadstoffe können in gasförmiger, in flüssiger oder in fester Form in den Untergrund gelangen. Die in den Untergrund gelangten Schadstoffe treten häufig in das Grundwasser über und breiten sich mit dem strömenden Wasser im Untergrund aus. Eine aus einer Untergrundverunreinigung herrührende Schadstoffahne kann sich daher mit dem abströmenden Grundwasser vom Schadenherd ausbreiten.
Ein Grundstückseigentümer kann daher für die Sanierung einer Grundwasserverunreinigung auf dem eigenen Grundstück, aber u.U. auch im Grundwasserabstrom des Grundstücks verantwortlich sein.
Auf Flächen auf denen langjährig mit Mineralölprodukten oder leichtflüchtigen Halogenkohlenwasserstoffe (LHKW) umgegangen wurde, ist die Gefahr einer Grundwasserverunreinigung aufgrund der stofflichen Eigenschaften der Schadstoffe hoch. Grundwasserverunreinigungen durch diese beiden Schadstoffgruppen werden daher in den nachfolgenden Kapiteln näher beschrieben.
Andere Schadstoffe (PAK, Schwermetalle u.a.) sind deutlich seltener an Grundwasserverunreinigungen beteiligt. Eine Ausnahme bilden Schadstoffe aus der Landwirtschaft, die zwar häufig im Grundwasser zu finden sind, aber nur in Ausnahmen zu sanierungsbedürftigen Verunreinigungen führen.
 
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Mineralölprodukte gelangen in der Regel als Flüssigkeit in den Untergrund. Versickernde Kraftstoffe oder Öle bewegen sich im Untergrund zunächst der Schwerkraft folgend, oft mit dem Sickerwasser, vorwiegend in vertikaler Richtung. Schichten mit einer geringeren Durchlässigkeit können die Flüssigkeit stauen und so zu einer horizontalen Ausbreitung führen. Die versickerte Flüssigkeit wird in den Poren des Bodens durch Kapillar- und Adsorptionskräfte in gewissem Umfang zurückgehalten. Bei der Versickerung von geringen Flüssigkeitsmengen wird im Boden die sog. Restsättigung erreicht und die Bewegung der flüssigen Phase hört praktisch auf, ohne das Grundwasser zu erreichen. Die leichtflüchtigen Bestandteile der flüssigen Phase (kurzkettige Aliphaten, aromatische Kohlenwasserstoffe) gehen teilweise in die Gasphase über, breiten sich als Gas im Untergrund weiter aus (Bodenluftverunreinigung) und können so das Grundwasser erreichen und beeinträchtigen. Weiterhin können wasserlösliche Bestandteile vom Sickerwasser aufgenommen werden und durch den Transport mit dem Sickerwasser zu einer Grundwasserverunreinigung führen. Ist die versickerte Flüssigkeitsmenge groß, so reicht das Rückhaltevermögen des Bodens häufig nicht aus, und die flüssige Schadstoffphase erreicht das Grundwasser. Da die meisten Mineralölprodukte eine geringere Dichte als Wasser aufweisen, bewegt sich die versickerte Flüssigkeit an der Grundwasseroberfläche (aufschwimmende Ölphase). Aus der aufschwimmenden Phase werden wiederum wasserlösliche Bestandteile gelöst und in gelöster Form mit dem Grundwasser abtransportiert, so daß sich die Schadstoffe über den eigentlichen Schadenherd hinaus ausbreiten können.
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Auch bei den LHKW (z.B. Tetrachlorethen, Trichlorethen, Methylenchlorid, Chloroform, Frigene) ist eine Ausbreitung im Untergrund als reine flüssige Phase, als Gasphase und in wässriger Lösung möglich. Aufgrund ihrer niedrigen Viskosität (LHKW sind bedeutend dünnflüssiger als Wasser) und höheren Dichte versickern LHKW sehr schnell im Untergrund. Ist die infiltrierte Schadstoffmenge kleiner als das Rückhaltevermögen des Bodens, so erreichen die versickerten LHKW das Grundwasser nicht in Phase. Eine Beeinträchtigung des Grundwassers geschieht in diesem Fall nur durch Gasdiffussion, Sickerwasser oder Grundwasserspiegelschwankungen. Aufgrund der geringen tolerierbaren Konzentrationen (abhängig u.a. von Grundwassernutzung 10 - ca. 100 µg/l) tritt aber auch in diesen Fällen oft Sanierungsbedarf ein.
Wenn die versickerte LHKW-Menge das Rückhaltevermögen der wasserungesättigten Bodenzone übersteigt, dringt die überschüssige Schadstoffmenge in die wassergesättigte Bodenzone ein, bis auch dort die Residualsättigung erreicht ist. Wird auch innerhalb des Grundwasserleiters das Rückhaltevermögen überschritten, dringt die LHKW-Phase aufgrund ihrer gegenüber Wasser höheren Dichte bis an die Basis des Grundwasserleiters vor. Über gering durchlässigen Schichten sammelt sich die LHKW-Phase in Mulden und Dellen und bildet Lachen und Pfützen.
Da LHKW in Wasser löslich sind, findet eine Ausbreitung der gelösten Schadstoffe mit dem strömenden Grundwasser statt. Aufgrund der relativ hohen Stabilität der LHKW-Verbindungen können sich die Schadstoffe von der Eintragstelle mit dem abströmenden Grundwasser über weite Strecken ausbreiten. Es bilden sich sog. Schadstoffahnen, die u.U. eine Gefährdung von Trinkwasserbrunnen nach sich ziehen. Ausgeprägte Schadstoffahnen sind von Stoffen wie Tetrachlorethen, Trichlorethen, 1.1.1-Trichlorethan und Chloroform bekannt. Auch bei geringen Grundwasserfließgeschwindigkeiten entstanden so bei z.B. in den 70-er Jahren eingetretenen Schäden oft kilometerlange Schadstoffahnen.
Bereits der einmalige Eintrag von z:B. einem Gebinde (100 - 300 kg) LHKW kann somit zu Sanierungskosten von mehreren 100.000 € führen.
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Aufgrund der in Deutschland überwiegenden Trinkwassergewinnung aus Grundwasser und der hohen gesundheitlichen Bedeutung der Trinkwasserqualität genießt der Schutz und die Sanierung des Grundwassers hohe Priorität.
Eine Untersuchung des Grundwassers wird daher dann erforderlich, wenn aufgrund bekannter Boden- oder Bodenluftverunreinigungen oder z.B. auffälliger Schadstoffgehalte im Grundwasser bei einer Baumaßnahme der konkrete Verdacht einer Grundwassergefährdung besteht.
In der Praxis werden für einzelne Schadstoffe / Schadstoffgruppen gestaffelte Prüfwerte und Sanierungswerte herangezogen, bei deren Überschreitung Grundwasseruntersuchungen oder Grundwassersanierung in der Regel von den zuständigen Behörden verlangt werden. Weitere Entscheidungskriterien wie Ausdehnung der Verunreinigung, Trinkwassergefährdung, Hintergrundbelastung und zu erwartender Schadstoffabbau finden ebenfalls Eingang in die Entscheidung.
Bestandteil einer solchen Untersuchung ist zunächst die Ermittlung und Abgrenzung der verursachenden Bodenverunreinigungen oder Bodenluftverunreinigungen.
Erhärtet sich bei diesen Untersuchungen der Verdacht einer Grundwassergefährdung, folgt als nächster Schritt in der Regel eine Grundwassererkundung am Schadenherd. Dazu werden Grundwassermeßstellen (Brunnen) errichtet, aus denen gepumpte Proben zur chemischen Analyse entnommen werden. Je nach Untergrundeigenschaften und Tiefe zum Grundwasser entstehen dadurch Kosten in Höhe von etwa 3000 - 10000 € je Brunnen. Bei Bestätigung einer Grundwasserbeeinträchtigung sind meit weitere Brunnen erforderlich, um die Grundwasserfließrichtung und die Ausbreitung der Kontamination zu bestimmen. In Einzelfällen können vorhandene Haus-, Betriebs- oder Gartenbrunnen genutzt werden.
Am Abschluß der Erkundungsphase steht die Entscheidung über den Sanierungsbedarf und ggf. die Art der Sanierung.
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Um Grundwasserverunreinigungen effektiv zu sanieren, ist zunächst die Schadenquelle ausfindig zu machen und zu beseitigen. Bei den zu ergreifenden Maßnahmen sollten daher folgende Ziele verfolgt werden:
Um Grundwasserverunreinigungen zu vermeiden, sind Maßnahmen zur Entfernung der in den Untergrund gelangten Schadstoffe zu ergreifen, bevor sie das Grundwasser erreichen (z. B. Aushub des kontaminierten Bodens oder Bodenluftabsaugung bei leichtflüchtigen Schadstoffen). Auch Maßnahmen, die einen Zutritt von Sickerwasser in kontaminierte Bodenzonen minimieren oder unterbinden (Oberflächenabdichtung), sind geeignet, um Grundwasserverunreinigungen zu vermeiden.
Sind flüssige Schadstoffe bis zum Grundwasser vorgedrungen, so sind zwei Fälle zu unterscheiden:
In beiden Fällen ist zunächst ein Abpumpen oder Abschöpfen der flüssigen Schadstoffphase über zu errichtende Brunnen erforderlich.
Bei LHKW in Phase wird der Sanierungsbrunnen bis in den Stauhorizont abgeteuft und mit einem Sumpfrohr versehen. Die Filterstrecke des Brunnens muß den Sohlbereich des Grundwasserleiters erfassen. Die dem Sumpfrohr zufließende Phase kann anschließend abgepumpt werden.
Bei Flüssigkeiten, die auf der Oberfläche des Grundwassers schwimmen, wird der Sanierungsbrunnen im Zentrum der Verschmutzung errichtet. Die Filterrohre müssen sowohl die grundwasserführende Schicht als auch die aufschwimmende Phase (auch bei Grundwasserschwankungen) erfassen. Durch eine tiefhängende Pumpe wird Grundwasser abgepumpt und ein Absenktrichter an der Grundwasseroberfläche erzeugt. Im gebildeten Absenktrichter fließt die aufschwimmende Phase zum Sanierungsbrunnen und kann dort je nach Menge der zufließenden Phase durch eine zweite Pumpe, einen Bandskimmer (Ölabschöpfvorrichtung) oder durch Passivsammler entfernt werden. Bei geringem Grundwasserflurabstand ist auch die Anlage von Schachtbrunnen oder Gräben möglich, um die aufschwimmende Flüssigkeit zu entfernen. Es ist allerdings zu berücksichtigen, daß eine flüssige Phase nicht vollständig durch Abpumpen beseitigt werden kann. Ab gewissen Sättigungsgraden ist eine Immobilität der organischen Flüssigkeiten gegeben und es wird nur noch Wasser mit gelösten oder emulgierten Schadstoffanteilen abgepumpt. Insgesamt ist beim direkten Abpumpen einer flüssigen Phase ein Zeitraum von 0,5 bis 1 Jahr zu kalkulieren, um den Schadstoff als Phase so weit zu reduzieren, daß er immobil ist.
Um gelöste Schadstoffe aus dem Grundwasser zu entfernen und einen Abstrom belasteten Grundwassers zu verhindern, werden häufig hydraulische Maßnahmen ergriffen, d.h. verunreinigtes Grundwasser wird über einen oder mehrere Brunnen abgepumpt, in einer Aufbereitungsanlage (Stripanlage, Aktivkohlefilter) gereinigt und wieder reinfiltiert, in einen Vorfluter oder die Kanalisation eingeleitet. Die Anzahl und Lage der Brunnen hängt vom Schadenumfang und der eingetretenen Schadstoffausbreitung ab. Die zur Reinigung des Grundwassers eingesetzten technischen Einrichtungen hängen von den chemisch-physikalischen Eigenschaften der Schadstoffe, den Schadstoffen und der zu reinigenden Wassermenge ab. Die bei hydraulischen Maßnahmen eingesetzten Verfahrenstechniken sollen sicherstellen, daß die gelösten Schadstoffe fixiert werden und die fixierten Schadstoffe anschließend wiederaufbereitet oder schadlos beseitigt werden. Zur Fixierung der Schadstoffe werden Adsorptionsmittel wie Akitivkohle oder Ionenaustauscher eingesetzt.
Durch hydraulische Maßnahmen ist die gezielte Beeinflussung der Grundwasserfließrichtung möglich. Bei der Entnahme von kontaminiertem Grundwasser entstehen Absenktrichter und Entnahmebereiche, die bei entsprechender Dimensionierung eine Verschmutzung des Grundwassers im Abstrombereich verhindern. Durch die Kombination von Entnahme- und Infiltrationsbrunnen wird die Nettogrundwasserentnahme begrenzt und die Durchströmungsgeschwindigkeit im Kontaminationsbereich erhöht. Hydraulische Sanierungsmaßnahmen können auch in Verbindung mit mikrobiologischen Verfahren eingesetzt werden. Hierbei werden durch Nährstoff- und Sauerstoffinjektionen die Milieubedingungen im Untergrund verbessert und die Abbauleistung der Bakterien erhöht. Die Sanierung erfolgt meist über einen Spülkreislauf, bei dem das entnommene Grundwasser vorgereinigt und nach der Nährstoffzugabe reinfiltriert wird. Einige Verfahren geben Mikroorganismenkulturen zu, die aus dem kontaminierten Bereich entnommen und im Labor unter standortahnlichen Bedingungen vermehrt wurden.
Ein neueres Verfahren, welches bei entsprechenden Untergrundeigenschaften zunehmend eingesetzt wird, sind reaktive Wände, die den Grundwasserleiter absperren und einen kontrollierten Durchfluß über Filtermedien oder Reaktionsmedien zulassen. Das die Wand durchströmende Grundwasser wird auf diese Weise abgereinigt; die Reinigungsleistung wird über Kontrollbrunnen überprüft.
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Die Kosten von hydraulischen Sanierungsmaßnahmen lassen sich nicht generell angeben, da sie u.a. von Schadenausdehnung, Schadstoff, Untergrundeigenschaften und Sanierungsziel abhängen.
Die anfallenden Kosten setzen sich aus den:
Da es sich bei Grundwassersanierungen meist um langwierige Maßnahmen handelt, übersteigen die Betriebskosten in der Regel alle anderen Kosten.
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Die vorstehenden Ausführungen gelten mit Einschränkungen auch bei Grundwasserhaltungen:
Dennoch kann die erforderliche Abreinigung kontaminierten Wassers bei einer Grundwasserhaltung zu erheblichen Kosten für die Installation und Vorhaltung der Anlage sowie Reinigungsmedien und Überwachung führen.
Sofern die Ursache der Grundwasserverunreinigung einer Wasserhaltung nicht bekannt ist, können Erkundungs- und Sanierungskosten sowie auch Baustillstände die Folge sein.
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