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Durch die Sauerstoff zehrende Wirkung des Eisens stellen sich im Aquifer anaerobe Bedingungen ein. Durch die Wasserstoffbildung wird zusätzlich ein reduzierendes Milieu geschaffen, das den mikrobiologischen Abbau von LCKWs über die reduktive Dechlorierung ermöglichen kann. Die Größe von Nano-Eisen-Partikeln liegt bei durchschnittlich 70 nm. Dieser extrem kleine Durchmesser begründet die Vorteile von Nano-Eisen-Partikeln im Vergleich zum Granular-Eisen der Eisenwände: flexible Einsatzmöglichkeiten und eine um den Faktor 100 höhere Reaktivität. Die Reaktionsgeschwindigkeit von Nano-Eisen-Partikeln ist im Vergleich zu mikrobiologischen Verfahren extrem hoch. Und sie lässt sich über die Masse des eingesetzten Eisens direkt steuern. (Typische Halbwertszeiten für Umweltschadstoffe in kontaminierten Grundwässern lassen sich aus den Fallbeispielen ableiten.) Nano-Eisen-Partikel lassen sich als Suspension in Wasser zubereiten. Das Material wird vom Hersteller in Fässern als ca. 20%ige Suspension geliefert, die vor Ort auf die projektspezifisch zu berechnende Konzentration verdünnt wird. Die Konzentration der Eisensuspension richtet sich nach der vorhandenen Schadstoffmasse, dem oxidativen und hydrogeologischen Umfeld des Sanierungsraumes sowie der angestrebten Sanierungszeit. Die verdünnte Suspension wird in Abhängigkeit von der Durchlässigkeit der Boden-/Aquifermatrix entweder über Brunnen oder mittels Manschettenrohrverfahren eingebracht. Aufgrund ihrer Größe können die Nano-Partikel mit dem Wasser in kleinste Porenräume vordringen. Die Reichweite der Injektion wird in der Regel auf ca. 3 m ausgelegt. In Abhängigkeit von dem chemischen Umfeld reduziert sich die Reaktionsfähigkeit des Eisens nach einigen Monaten. |
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Die Wirksamkeit der Maßnahme lässt sich über ein Monitoring vorhandener Messstellen überprüfen. Empfohlene zusätzliche Informationen:
Die Eignung des Verfahrens im Einzelfall sollte mit einen Laborversuch demonstriert werden,
bei dem sich bereits der Einfluss hydrochemischer Faktoren beurteilen lässt.
Für die optimale Kalkulation von Eisenkonzentration und -menge, die die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens stark beeinflussen,
ist die Durchführung eines Feldversuches sinnvoll. Dieser Test erlaubt einen Einblick in die Einflüsse von Aquifermatrix und
hydrogeologischer Faktoren. |
Leistungsmöglichkeiten und Einsatzgrenzen:
Das Verfahren kann sowohl in der ungesättigten als auch in der gesättigten Zone von Poren- und Kluftgrundwasserleitern eingesetzt werden.
Das behandelbare Schadstoffspektrum ist weit und umfasst leicht- und schwerflüchtige halogenierte organische Schadstoffe
(LHKW, chlorierte Aromaten, organisch chlorierte Pestizide), Nitroaromaten, Perchlorate sowie
Schwermetalle (Cr(VI), Cd, Pb, Ni, Hg, As etc.) Entwicklungsstand:Es ist bereits heute Stand der Technik, Eisenwände zum Schadstoffabbau im Grundwasser einzusetzen.
Die Abbaumechanismen der üblichen Schadstoffe sind bekannt. Großprojekte mit Nano-Eisen wurden in Japan und den USA erfolgreich durchgeführt.
In Deutschland liegen erste Erfahrungen aus Feldversuchen vor. Erreichbarkeit von Sanierungszielen:
Die bisherigen Anwendungen haben gezeigt, dass mit diesem Verfahren - bei entsprechendem
Eintrag von Nano-Eisen - übliche Sanierungsziele (z.B. Emissionen oder Prüfwerte am Ort der Beurteilung)
für LHKW sowie Schwermetalle erreicht werden. Reststoffbehandlung/Abfälle:Zu entsorgende Abfälle fallen lediglich bei Bohrarbeiten für Injektions- oder Monitoringbrunnen an,
sofern diese eingerichtet werden müssen. |
Umweltverträglichkeit:Eisen wird bei vielen technischen Anwendungen (Stahlbrunnen, Spundwände, Pfählungen usw.) als Metall in das Grundwasser eingebracht.
Eisen ist in Form von Oxiden und Sulfiden in vielen Böden natürlich vorhanden.
Insofern können der Eiseneintrag und seine Umwandlung in diese Mineralien als unproblematisch angesehen werden.
Im Einflussbereich der Injektionsstelle ist kurzzeitig eine Erhöhung des pH-Werts in Abhängigkeit von der Pufferkapazität
des Aquifers sowie eine deutliche Verringerung des Redoxpotentials zu erwarten. |
Gesundheit- und Arbeitsschutz:Nano-Eisen-Lösungen müssen unterhalb von 35°C und außerhalb der Reichweite von Zündquellen gelagert werden. Eine Zusammenlagerung mit Oxidationsmitteln ist zu vermeiden. Genehmigungen:Wasserrechtliche Erlaubnis (Beachtung landes-und kommunalrechtlicher Vorschriften) Geschätzter Zeitaufwand:Aufgrund der hohen Reaktivität der Nano-Eisen-Partikel erfolgt eine Schadstoffreduzierung innerhalb von wenigen Tagen bis einigen Monaten. Zeitplan:
Vorteile:
Nachteile:
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