BGR Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe

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Ergebnisse aus der Projektbearbeitung

1. Steckbrief der 1995 sanierten Schadstoffquelle

Kennzeichen der LCKW-Fahne in Hannover-Südstadt ist a. die Ablösung von der ehemaligen Quelle (1995 saniert) und
b. eine NW-SE-Erstreckung des Konzentrationsmaximums, die sich im 45°-Winkel zum heutigen, weitgehend stationären und EW-ausgerichteten Grundwasserströmungsfeld befindet (Abbildung 5).

Luftaufnahme des seit 1995 durch Schlitzwand und Wasserhaltung / Schadstoffrückgewinnung gesicherten SchadensherdesAbb. 4: Luftaufnahme des Schadensherdes Quelle: Region Hannover / DB

Phänomen der stationären Fahne in Hannover-Südstadt – Startpunkt für die Standort-HypothesenAbb. 5: Phänomen der stationären Fahne Quelle: BGR / LBEG

2. Entwicklung des Grundwasserschadensfalls und Zunahme der Überwachung

Die Entwicklung des Grundwasserschadensfalles ist neben der Schadensentwicklung an der Quelle stark durch Grundwasserhaltungsmaßnahmen beeinflusst worden, die im Zuge des U-Bahnbaus erforderlich wurden. U-Bahnbaumaßnahmen an zwei Strecken im Projektgebiet beeinflussten die natürlichen Fließbedingungen sowohl in der Richtung als auch in der Fließgeschwindigkeit. Zu Zeiten einer ungesicherten Quelle traten teilweise extreme Absenkungen auf, bei der erhebliche Anteile des Grundwasserleiters ungesättigt vorlagen (Abbildung 6).

Der Bau der U-Bahn bedingte Wasserhaltung mit teilweise extremen Absenkungen des GrundwasserspiegelsAbb. 6: U-Bahnbaubedingte Wasserhaltung Quelle: BGR / LBEG

Während der U-Bahn Baumaßnahmen wechselte mehrfach Focus und Stärke der AbsenkungAbb. 7: Differenzenplan aus GW-ständen von 1987 Quelle: BGR / LBEG

Substanzspezifische Grundwasseruntersuchungen beginnen in den Achtzigern, Vinylchlorid kommt als Untersuchungsparameter 1987 hinzuAbb. 8: Spezifische Grundwasseruntersuchungen Quelle: BGR / LBEG

3. Konsolidierung des Meßnetzes

Standardausbau für eine Messstellengruppe mit Beispielsprofil des ungespannten GrundwasserleitersAbb. 9: Messstellenausbau Quelle: BGR / LBEG

Neubau einer Messnetz-Gruppe bestehend aus flacher, mitteltiefer und tiefer Messstelle im Zentrum der Stadt Hannover durch das LBEGAbb. 10: Neubau einer Messnetz-Gruppe Quelle: BGR / LBEG

Statistische Kennzahlen zum Umfang des Messstellenbaus im Projekt bis 2005Abb. 11: Umfang des Messstellenbaus Quelle: BGR / LBEG

Grundwassermessstellen im Bestand und neue MessstellengruppenAbb. 12: Grundwassermessstellen im Bestand Quelle: BGR / LBEG

4. Grundwassermonitoring

Entnahme einer Grundwasser-Teilprobe aus dem Pumpenstrom für die C1-C6-AnalytikAbb. 13: Grundwasserprobenahme Quelle: BGR / LBEG

Bestimmung von Ruhewasserspiegel und Kontrolle der Teufe mit dem LichtlotAbb. 14: Wasserspiegelmessung Quelle: BGR / LBEG

5. Grundwasseranalytik

Analyse des gesamten anorganischen Kohlenstoffs / TIC (total inorganic carbon) aus Grundwasser-Teilproben.Abb. 15: Analyse des Kohlenstoffs Quelle: BGR / LBEG

Die anorganische und organsiche Analyik unterlag einer aufwändigen Qualitätssicherung u. a. mit Mehrfachbestimmungen und LaborstandardsAbb. 16: Qualitätssicherung bei der Analyik Quelle: BGR / LBEG

6. Monitoringergebnisse

Gelöste Fe-Konzentration im Messnetz der Südstadt 2006 mit oxidierten Zonen (mittelblau)Abb. 17: Gelöste Eisen-Konzentration Quelle: BGR / LBEG

Belastung mit dem Abbauprodukt Vinylchlorid im Messnetz der Südstadt 2006Abb. 18: Vinylchlorid-Belastung Quelle: BGR / LBEG

Belastung mit dem Abbauprodukt Cis-1,2-Dichlorethen (cDCE) im Messnetz der Südstadt 2006.Abb. 19: Cis-1,2-Dichlorethen-Belastung Quelle: BGR / LBEG

Synopse des GrundwassermonitoringsAbb. 20: Synopse des Grundwassermonitorings Quelle: BGR / LBEG

Kenntnisstand AbbauvoraussetzungenAbb. 21: Kenntnisstand Abbauvoraussetzungen Quelle: BGR / LBEG

7. Datensynthese Monitoring und Stoffinventarisierung

Erste Bilanzierung im Rahmen einer Praktikumsarbeit Abb. 22: Erste Bilanzierung Quelle: BGR / LBEG

Auswertung der interpolierten 3D-Raster mit raster_interpol (univariate Statistik frei wählbarer Konzentrationsklassen)Abb. 23: Auswertung 3D-Raster Quelle: BGR / LBEG

Interpolation der Konzentrationen in eine dreidimensionale Voxel-VerteilungAbb. 24: Interpolation der Konzentrationen Quelle: BGR / LBEG

8. Standortthesen

Früh in der Projektbearbeitung wurden sogenannte Standortthesen formuliert, die den in Hannover-Südstadt vorliegenden Befund – die beobachtete Stabilität der Schadstofffahne – erklären sollten. Die zielgerichtete Bearbeitung dieser Thesen mit maßgeschneiderten Untersuchungen diente dazu, die fachlichen Grundlagen für ein realistisches Standortmodell zu ermitteln.

9. Sorption im Grundwasserleiter

Die lithologische Ansprache des Bohrgutes legte rasch nahe, dass der Grundwasserleiter nicht einfach als chemisch inerter Porengrundwasserleiter aufzufassen sein konnte (Abbildung 26). Nachfolgende Untersuchungen an Kornkomponenten und Analysen an ausgelesenen Körnern bestätigten, dass z. B. der organische Kohlenstoffgehalt zwar sehr niedrig war, es sich dabei aber nahezu ausschließlich um (Stein-)Kohlepartikel (Abbildung 27) in der Sandfraktion handelte. Auch andere Nebenkomponenten wiesen eine z. T. erhebliche innere Oberfläche auf.

Der ungespannte glazifluviatile Grundwasserleiter im Untergrund der Südstadt von HannoverAbb. 25: Der Grundwasserleiter Quelle: Mull & Partner

Tonsteinstücke, Kohlepartikel und weitere reaktive Minerale sind Neben- und Spurenbestandteile des quartären, sandigen GrundwasserleitersAbb. 26: Bestandteile des Grundwasserleiters Quelle: BGR / LBEG

Elektronenmikroskopische Aufnahme eines Kohlepartikels (Steinkohle) aus der Sandfraktion des GrundwasserleitersAbb. 27: Kohlepartikel aus der Sandfraktion Quelle: BGR / LBEG

Der Median aller TOC-Gehalte des Grundwasserleiters liegt bei 0,075 Gew.%Abb. 28: Der Median aller TOC-Gehalte Quelle: BGR / LBEG

Mittel- bis Grobsande aus Bohrungen am Standort wurden für Säulenversuche zur Sorption eingesetztAbb. 29: Säulenversuche Quelle: BGR / LBEG

Auswertung SäulenversucheAbb. 30: Auswertung Säulenversuche Quelle: BGR / LBEG

10. Quartäre Rinne

Es wurde vermutet, dass eine zunächst nur durch wenige Bohrpunkte belegte quartäre Rinne als Falle für Phase vom Schadensherd (vor dessen Sanierung) gewirkt haben könnte, da die Rinne an die Quelle angrenzt. Ein solchermaßen belasteter Sedimentkörper könnte eine lang anhaltend liefernde weitere Quelle darstellen.

Standort-These 1: Aktive Quellen in Phase oder in residualer Sättigung, vor allem im Bereich einer quartären Rinnenstruktur speisen die weitgehend unbewegliche SchadstofffahneAbb. 31: Standort-These 1 Quelle: BGR / LBEG

Nächtliche geophysikalische Messungen in der SüdstadtAbb. 32: Geophysikalische Messungen Quelle: BGR / LBEG

Detaillierte Erkundung der quartären RinneAbb. 33: Erkundung der quartären Rinne Quelle: BGR / LBEG

11. Weitere Schadstoffquellen

Das Vorhandensein weiterer Schadstoffquellen kann nicht ausgeschlossen werdenAbb. 34: Mögliche weitere Schadstoffquellen Quelle: BGR / LBEG



12. Geochemische Zonierung und Prozessmodell

3D-Verteilungen von Cis-1,2-Dichlorethen (gelb) und Vinylchlorid (blau)bb. 35: 3D-Verteilungen von cDCE und VC Quelle: BGR / LBEG

Wesentliche Abbauprozesse am Standort aufgrund der geochemischen Milieus und MetabolitenverteilungenAbb. 36: Wesentliche Abbauprozesse am Standort Quelle: BGR / LBEG

13. Ergebnisse des Teilprojekts 2

Schematischer EW-Schnitt mit den Prozessen, die das Verhalten der LCKW-Fahne in Hannover-Südstadt kontrollierenAbb. 37: Schematischer EW-Schnitt Quelle: BGR / LBEG



14. Modellprognose für den Standort

Die Modellierung des reaktiven Stofftransports wurde vom Ingenieurbüro Mull & Partner GmbH (seit 2009 M&P Geonova) im Auftrag der Region Hannover durchgeführt. Die Ergebnisse sind im BMBF-Abschlussbericht der Landeshauptstadt und Region Hannover dokumentiert.

Abstraktion des hydrogeologischen Normalprofils in ein hydraulisches MehrschichtenmodellAbb. 38: Abstraktion des hydrogeologischen Normalprofils Quelle: Mull & Partner / Region Hannover

3D-Parametermodell aus LBEG-BohrdatenbankAbb. 39: 3D-Parametermodell Quelle: Mull & Partner / Region Hannover

Berechnung des reaktiven Stofftransports auf Grundlage des ProjektmonitoringsAbb. 40: Berechnung des reaktiven Stofftransports Quelle: Mull & Partner / Region Hannover

15. Weiteres Vorgehen der Region

Im Anschluss an das Standortprojekt wurde von der Region Hannover auf Grundlage der Projektergebnisse das Konzept eines Monitorings beauftragt. Dieses Monitoring wurde seit Projektende in den Jahren 2008 und 2009 im Auftrag der Region durchgeführt. Bestandteil der Vergabe war die rigorose Einhaltung der messstellenspezifischen Probenentnahmebedingungen. Die Fremdvergabe der Analytikleistungen konnte durch Kontrollanalytik der BGR abgesichert werden. Das Monitoring 2009 wurde am gesamten Messnetz "Status-Monitoring" durchgeführt. Wesentliche Prognoseergebnisse aus dem Standortprojekt konnten dabei bestätigt werden. Es waren jedoch auch lokale Abweichungen zu beobachten.


Kontakt

    
Dr. Robert Kringel
Tel.: +49-(0)511-643-2452
Fax: +49-(0)511-643-3664

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