Die hydrogeologische Profiltypenkarte der ungesättigten Zone ist in digitaler Form vorhanden. Untersucht wurde die ungesättigte Zone (Sickerwasserpassage) bis zum Hauptgrundwasserleiter. Ein Schema definiert 10 charakteristische Profiltypen, die in ihrer flächenhaften Verbreitung dargestellt sind. Es wird zwischen Grundwasserleiter (Sand, Kies) und Grundwassergeringleiter (Geschiebelehm, Geschiebemergel, Beckenton usw.) unterschieden. Als Grundwasserniveau dienten die niedrigen Wasserstände aus dem Trockenjahr 1996.
Ziel ist dabei unter anderem, eine Datenbasis für die Modellierung des Schadstoffabbaus und der Schadstoffausbreitung zu schaffen, die in ein sechstes Teilprojekt einfließt. Dieses wird von Mitarbeitern der Professoren Knabner und Rüde bearbeitet und befasst sich standortübergreifend mit der mathematischen Modellierung von Transport-, Rückhalte- und Abbauprozessen mittels moderner und effizienter Verfahren. Für die numerische Simulation wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das belastbare Risikoeinschätzungen liefern soll. Aufgrund der anspruchsvollen Struktur der Probleme - Systeme von gekoppelten, nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen - werden auch Techniken der Höchstleistungssimulation eingebracht. An jedem untersuchten Standort soll das Verständnis der im Untergrund ablaufenden Prozesse so vertieft werden, dass nicht nur der momentane Zustand beschrieben werden kann, sondern auch langfristige Prognosen möglich sind. Angesichts von rund 13300 altlastverdächtigen Flächen in Bayern ist es von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung, neben der Entwicklung von kostengünstigen und praxisorientierten Technologien zur Altlastensanierung die natürlichen Selbstreinigungskräfte der Umwelt zu nutzen. Um angemessen handeln zu können, brauchen Behörden und andere Entscheidungsträger eine zuverlässige Antwort auf die Frage: Wie groß ist das natürliche Potenzial eines Altlastenstandortes, sich selbst zu reinigen?
Die Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung beschreibt flächenhaft das natürliche Potential gegenüber einer Grundwassergefährdung durch das Eindringen von Schadstoffen von der Erdoberfläche durch den Boden und den tieferen Bereich der ungesättigten Zone bis zum Erreichen der Grundwasseroberfläche aus Sicht der geologisch-hydrogeologischen Naturraumausstattung. Unter Grundwasserüberdeckung werden dabei der Boden und der Gesteinskörper über dem obersten zusammenhängenden und für eine Grundwassergewinnung potenziell nutzbaren Grundwasserstockwerk verstanden (DIN 4049). Die vorliegende quantifizierende Methodik folgt einem zwischen den staatlichen Geologischen Diensten der Bundesrepublik Deutschland abgestimmten Konzept, welches sich den zunehmenden Interessenskonflikten im Zusammenhang mit der Nutzung natürlicher Ressourcen aus Sicht der angewandten Geowissenschaften stellt.
Auf dem etwa 3 ha großen Gelände im Bezirk Pankow, Ortsteil Prenzlauer Berg, wird seit über 65 Jahren ein Standort der metallverarbeitenden Industrie als Zulieferer der Automobilbranche betrieben. Vor 1989 wurden Lösemittel in Form von LHKW im VEB Berliner Vergaser- und Filterwerke zum Zwecke der Entfettung sowie der Farbgebung in größerem Umfang eingesetzt. Nach 1989 wurden Teile des Firmengeländes in ihrer Nutzungsform geändert. Durch die Errichtung von Handels- und Dienstleistungseinrichtungen (Baumarkt, Supermarkt, Elektromarkt, Ärztehäuser und div. Geschäfte) sowie von Büroneubauten hat sich eine intensive Nutzung der Flächen innerhalb des zentrumsnahen Bereiches ergeben. Die industrielle Fertigung von Zulieferteilen für die Autoindustrie sowie die gewerbliche Nutzung in Teilbereichen auf dem Gelände des Werkes befinden sich dabei in unmittelbarer Nachbarschaft zu dicht angrenzenden Wohngebäuden mit Kindertagesstätten, Sport-, Spiel- und Grünanlagen. Durch den Umgang mit Lösemitteln entstanden Handhabungsverluste, welche zur Schädigung vor allem der Bodenluft sowie des Grundwassers führten. Im Zeitraum zwischen 1991 und 1997 erfolgten umfangreiche Untersuchungen in den beiden genannten Kompartimenten zum Zwecke der Gefährdungsabschätzung und Sanierungsvorbereitung. Dabei wurden verschiedene Schadenszentren mit folgenden Schadstoffbelastungen (überwiegend Perchlorethen) ermittelt: Parallel zu den Sanierungsplanungen wurde im Rahmen der Errichtung der Großmärkte und Bürogebäude kontaminierter Boden bei dem Bau einer Tiefgarage ausgehoben und ordnungsgemäß entsorgt. Baubegleitend erfolgte in diesen Bereichen eine Bodenluftsanierung.. Die Fachplanungen haben zunächst eine Kombination aus Bodenluft- und Grundwassersanierung mit einem geplanten Sanierungszeitraum von ca. vier bis sechs Jahren vorgesehen. Die Bodenluftreinigung wurde mit 5 Vertikalbrunnen sowie einem Horizontalbrunnen im Zeitraum 1999-2001 betrieben, wobei in der ersten Sanierungsphase mit einer Lösemittelrückgewinnungsanlage gearbeitet wurde. Insgesamt wurden ca. 1,5 t Lösemittel aus der ungesättigten Bodenzone entfernt. Die Anlage zur Grundwasserreinigung (Inbetriebnahme 2001) förderte aus drei Brunnen im Hauptgrundwasserleiter und zwei Brunnen im Zwischengrundwasserleiter. Bei einem Gesamtdurchsatz der Reinigungsanlage im Bereich von 10-17 m³/h und der Reinigung über Wasseraktivkohle wurden in rund vier Jahren ca. 380 kg LCKW aus dem Grundwasser entfernt. Der Hauptgrundwasserleiter wurde bis Ende 2004 erfolgreich abgereinigt. Für den Zwischengrundwasserleiter wies die Pump & Treat-Maßnahme jedoch bedingt durch die komplizierten geologischen Verhältnisse, die geringen hydraulischen Durchlässigkeiten, die diffuse Schadstoffverteilung sowie die Bestandsbebauung kein akzeptables Aufwand/Nutzen-Verhältnis auf. Auch für den Einsatz alternativer und innovativer Grundwasser-Reinigungsverfahren im Zwischengrundwasserleiter lagen nach Prüfung im Rahmen einer Machbarkeitsstudie keine geeigneten Randbedingungen vor. Die laufende Grundwasser-Sanierungsmaßnahme wurde daher im Jahr 2005 auch für den Zwischengrundwasserleiter beendet. Fortlaufende Monitoring-Kampagnen belegen, dass die im Zwischengrundwasserleiter verbliebenen Schadstoffe weiterhin in den darunter liegenden Hauptgrundwasserleiter emittieren. Bis 2014 waren die Schadstoffgehalte im Hauptgrundwasserleiter wieder auf >1.000 bis >10.000 µg/l LCKW angestiegen. Nachweisbar hat sich bislang keine Schadstofffahne ausgebildet – bis heute liegen keine Verunreinigungen außerhalb des Grundstücks vor. Um diesen Status Quo zu erhalten, wurde in 2014 eine erneute hydraulische Abreinigung des Hauptgrundwasserleiters veranlasst. Nach dem Bau von drei zusätzlichen Entnahmebrunnen konnte die neu errichtete Grundwasserreinigungsanlage im Dezember 2014 den Regelbetrieb aufnehmen. Ein weiterer Entnahmebrunnen wurde im Dezember 2017 eingebunden. Auf der Basis von Adsorption an Wasseraktivkohle wurden bei einem Gesamtdurchsatz der Reinigungsanlage von ca. 12 m³/h bis April 2019 ca. 270 kg LCKW aus dem Grundwasser entfernt. Damit konnte ein Großteil des LCKW-Inventars aus dem Hauptgrundwasserleiter entfernt werden. Eine vollständige Abreinigung ist aufgrund der Schadstoffnachlieferung aus dem Zwischengrundwasserleiter limitiert. Die Sanierungsmaßnahme wird voraussichtlich im 3. Quartal 2019 beendet. Da unverändert kein Zugriff auf die Schadstoffquellen im Zwischengrundwasserleiter besteht, ist unmittelbar im Anschluss die Umsetzung einer dauerhaften hydraulischen Sicherungsmaßnahme vorgesehen. Ziel dieser Maßnahme ist die Abstromsicherung entlang der Grundstückgrenze. Die Gesamtkosten für die Umsetzung der Maßnahmen werden auf ca. 2,4 Mio. € geschätzt.
Die Aufforstung von ehemals ackerbaulich genutzten Flächen in den Grundwasser-Einzugsgebieten des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) wird als eine Maßnahme gesehen, die Emissionen aus der ackerbaulichen Bodennutzung dauerhaft zu vermindern. Dies betrifft vor allem Stickstoff in der Form von Nitrat aber auch die Hauptnährstoffe Phosphor und Kalium und die Begleitionen Chlorid und Sulfat. Bei der Anpflanzung von jungen Baumbeständen besteht anfangs nur eine geringer Stickstoffbedarf. Die Stickstoffvorräte des Bodens würden somit noch mehrere Jahre mit ihrem mobilisierten Nitratmengen das Grundwasser belasten. Deshalb muß gleichzeitig, neben der Anpflanzung der Baumbestände, ein Unterwuchs angepflanzt werden, der den überschüssigen Stickstoff des ehemaligen Ackerbodens verwertet. Zu dieser Vorgehensweise hatte sich der OOWV vor einigen Jahren bei der Umwandlung von Ackerflächen entschlossen. Ziel des Projektes ist es, in Sinne einer Erfolgskontrolle, die Entwicklung der Qualität des Sickerwassers unter den aufgeforsteten Flächen zu untersuchen. Dabei soll der Zustand der ungesättigten Zone bis in den Bereich des Kapillarsaumes berücksichtigt werden. Verschiedene Maßnahmen zur Vermeidung von negativen Entwicklungen, wie z.B. Aushagerung vor der Aufforstung oder Kalkung, werden diskutiert.
Es ist das primäre Ziel dieses Projektes, Prozesse an der Schnittstelle zwischen Boden und Atmosphäre und deren Einfluss auf die ungesättigte Bodenzone zu analysieren, sowie die Theorie derartigen nicht-isothermen, mehrphasen und mehrkomponenten Prozesse zu verbessern. Hierbei liegt der Hauptfokus auf dem Einfluss von Oberflächenrauheiten und Heterogenitäten auf das Austauschverhalten. Das übergeordnete Ziel ist es, neue und validierte physikalische und mathematische Modelle zu entwickeln. Diese Modelle sollen mithilfe von umfassenden experimentellen und numerischen Analysen auf verschiedenen örtlichen und zeitlichen Skalen erstellt werden. Das Projekt hat vier Hauptziele:1. Hochauflösende Laborexperimente sollen auf verschiedenen Skalen (0,25-8m) durchgeführt werden, um neuartige Datenreihen zu erstellen, die aktuell nicht verfügbar sind. Dazu werden Experimente in einem Boden-Atmosphären Windkanal, dem Einzigen seiner Art, durchgeführt in denen die Eigenschaften der freien Strömung, der Bodenoberfläche und des Bodens variiert werden.2. Auf der Intermediate Skala werden Freifeldversuche unter dynamischen Randbedingungen durchgeführt um (i) die theoretischen Beschreibungen unter dem Einfluss von natürliche Heterogenitäten (z.B. Aggregaten) zu testen (ii) den Einfluss von tagesgang-abhängigen Triebkräften (z.B. Windgeschwindigkeit) zu analysieren und (iiI) zu untersuchen wie die Heterogenitäten am besten auf unterschiedlichen Skalen integriert werden können und wie diese die Austauschprozesse beeinflussen.3. Mit Hilfe dieser experimentellen Daten werden detaillierte numerische Simulationen auf der Darcy Skala (wenn notwendig mit der Forchheimer Erweiterung) benutzt, um zu analysieren ob es notwendig ist, die freie Strömung und deren Grenzschichteffekte für Masse, Impuls und Energie in aktuelle Modelle zu integrieren.4. Die Theorie für Massen-, Impuls- und Energieaustauschprozesse zwischen der Atmosphäre und dem Boden soll verbessert werden. Das beinhaltet Verdunstung, Kondensation, Strahlung und Transport von Komponenten, wie flüchtigen Komponenten in der Gasphase (VOC) oder stabilen Wasserisotopen, unter der Berücksichtigung unterschiedlicher Materialgrenzflächen. In einem zweiten Schritt sollen vereinfachte Modelle mit effektiven Parametern, basierend auf der integralen Betrachtung von Strömungs- und Transportprozessen, entwickelt, erweitert und getestet werden. Diese Modelle sollen die Effekte auf den unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Skalen wiedergeben.
Projekt P5 hat die Zielstellung, das Bodenkompartiment im voll gekoppelten Modell eines Wassereinzugsgebiets, das in der Datenassimilationsplattform der Forschergruppe verwendet wird, möglichst gut abzubilden. Weiterhin soll die Bedeutung des Bodenkompartiments in multivariater Datenassimilation soll untersucht werden. In Phase I wurde die ungesättigte Zone auf relativ kleinen Längenskalen und als entkoppeltes System betrachtet. In Phase II wird die Rolle der ungesättigten Zone im voll gekoppelten System betrachtet. Insbesondere soll die Kopplung zu Fließgewässern, Grundwasserleitern und der Landoberfläche untersucht werden. Das Projekt beschäftigt sich mit der Frage der Darstellung des Bodenkompartiments angesichts der Problematik, dass sich Beobachtungsvolumina von den Gitterzellen des Modells unterscheiden und dass die Bodeneigenschaften und die Landnutzung im Modell geglättet dargestellt werden. Neben anderer Fragen die sich mit im Modell nicht abgebildeter Struktur beschäftigen, soll untersucht werden, wie Strömung in Hängen im Modell gut abgebildet werden können, für die die Topographie im Modell geglättet wird. Neben der Abbildung des Bodenkompartiments im Datenassimilationsmodell ist ein weiterer Schwerpunkt die Untersuchung der Frage, wie Beobachtungen im Boden Modellvorhersagen in anderen Kompartimenten verbessern können und wie Beobachtungen in anderen Kompartimenten Modellvorhersagen von Zustandsvariablen und Flüssen im Boden verbessern können. Dies soll anhand multivariater Datenassimilation in Kollaboration mit den Projektpartnern untersucht werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 185 |
| Kommune | 1 |
| Land | 66 |
| Wissenschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
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| License | Count |
|---|---|
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| Language | Count |
|---|---|
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|---|---|
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| Boden | 251 |
| Lebewesen und Lebensräume | 197 |
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| Weitere | 251 |