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M A G P l a n - A b s c h l u s s k o n f e r e n z2 .- 3 . J u l i 2 0 1 5 | H a u s d e r W i r t s c h a f t | S t u t t g a r t
Milieukartierung
Uli Schollenberger, BoSS Consult GmbH
zur Modellierung des Biologischen Abbaus
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https://clu-in.org/techfocus/default.focus/sec/Bioremediation/cat/Anaerobic_Bioremediation_%28Direct%29/
Redoxbereiche nach Bradley & Chapelle (2010)
Milieukartierung
Geochemisches Milieu (Redoxmilieu)
http://www.toondoo.com/cartoon/4927663
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Redox-/Abbaubereiche nach Bradley & Chapelle (2010)
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LCKW-Zusammensetzung
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Parameter Einheit Messwert Redoxzone
O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob
NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion
NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion
Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion
Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion
SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion
Eh mV
≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280
aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
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Parameter Einheit Messwert Redoxzone
O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob
NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion
NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion
Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion
Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion
SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion
Eh mV
≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280
aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
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Parameter Einheit Messwert Redoxzone
O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob
NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion
NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion
Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion
Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion
SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion
Eh mV
≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280
aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
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Parameter Einheit Messwert Redoxzone
O2 mg/l ≥ 0,5 bis 1,0 aerob
NO3 mg/l ≤ 2 Nitratreduktion
NH4 mg/l ≥ 0,3 Nitratreduktion
Mn mg/l ≥ 0,2 bis 0,5 Manganreduktion
Fe mg/l ≥ 1,5 bis 150 Eisenreduktion
SO4 mg/l ≤ 0,5 Sulfatreduktion
Eh mV
≥ 400300 bis 600220 bis 500180 bis 400100 bis -200-150 bis -280
aerobNitratreduktionManganreduktionEisenreduktionSulfatreduktionMethanogenese
Einstufung redoxspezifischer Parameter (LfW-Merkblatt Nr. 3.8/3)
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Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)
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LCKW-Zusammensetzung
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Ölschaden
anaerob
aerob
aerob
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anaerob
aerob
aerob
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Stabile Kohlenstoffisotope
Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)
(R)Standard
(R)Sample
δ13C [‰] = 1000 · - 1
R = (13C/12C)
Hydroisotop 2007
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13C 12C
Edukt
TCE
Stabile Kohlenstoffisotope
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13C 12C
Edukt
Abbau → Fraktionierung
(Abbau-)Produkt
TCE cDCE
Stabile Kohlenstoffisotope
CO2
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Stabile Kohlenstoffisotope
Standard: VPDB (Vienna Pee Dee Belemnite)
(R)Standard
(R)Sample
δ13C [‰] = 1000 · - 1
R = (13C/12C)
Hydroisotop 2007
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Reduktiv-anaerober Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar
PCE, TCE, (cDCE, VC)
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
TCE, cDCE, VC
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC
cDCE, VC
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Kriterien für die Auskartierung von Abbauzonen
• Reduktiv-anaerober Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil > 30 Mol-% VC nachweisbar
• Oxidativ-aerober Abbau NO3 > 1 mg/l 13C > -20 ‰ (cDCE und/oder TCE) 13C < -20 ‰ PCE
• Oxidativ-anaerober (postoxischer) Abbau NO3 < 1 mg/l cDCE-Anteil < 1 Mol-% (< 30 Mol-%) 13CcDCE > -20 ‰ und kein VC
TCE, cDCE, VC
oxidativ: cDCE, VC(reduktiv: PCE, TCE)
PCE, TCE, (cDCE, VC)
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Nitratverteilung Gipskeuper (Bochinger Horizont)
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Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)
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Milieukarte Gipskeuper (Bochinger Horizont)
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Milieukarte Unterkeuper
MKW-/BTEX-Schadensfälle
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Milieukarte Oberer Muschelkalk
MKW-/BTEX-Schadensfälle
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Fazit
• Redoxindikatoren nicht im wünschenswerten Umfang vorhanden. Eh, 02, N03, Fe, Mn, S04, CH4 nur selten vollständig bestimmt. Messwerte bei Eh und 02 zudem häufig unsicher. S04 aufgrund geogener Überprägung meist nicht aussagekräftig.
• N03 relativ häufig gemessen und robust. → Grundlage der Milieukarten.
• Kartierung der Abbauverhältnisse unter Verwendung zusätzlicher Informationen (LCKW-Zusammensetzung, δ13C-Signaturen, Feedback aus reaktivem Transportmodell).
• Ungenauigkeiten im Detail unvermeidlich (Datendichte, Mikronischen, wechselnde Milieuverhältnisse usw.).
• Modellierung auf Grundlage der Karten führt i.d.R. dennoch zu einer guten Nachbildung gemessener Werte.