Hierzu zählen sowohl Sicherungs- als auch Dekontaminationsverfahren, wobei nach Ansicht des Sachverständigenrates für Umweltfragen (SRU) diese Verfahren als gleichrangig angesehen werden.

Die große technische Variationsbreite von Sicherungs- und Dekontaminationsverfahren läßt sich generell in folgende Kategorien aufteilen:

1. Beschränkungs- und Schutzmaßnahmen als administrative Maßnahmen,z.B. dieVerhängung von Nutzungsbeschränkungen.

2. Umlagerung, d.h. Auskofferung und Verbringung kontaminierten Materials auf eine geeignete Deponie.

3. Sicherung durch Unterbrechung der Kontaminationspfade zur Verhinderung des Schadstoffaustrags in ein Schutzgut.

4. Dekontamination durch Beseitigung oder Verringerung der Schadstoffmenge am Kontaminationspfad und im kontaminierten Umfeld

.

Aufgrund der stark standortspezifischen Charakteristik einer Altlast wird das zu wählende Sanierungsverfahren oder die Kombination von Sanierungsverfahren (Kombination von Sicherungs- und Dekontaminationsverfahren) im Sanierungsplan (vgl. HR SP) durch die vorangegangenen Untersuchungen und Machbarkeitsstudien eindeutig beschrieben und festgelegt.

Hierzu werden die Verfahren für alle standortrelevanten Gefahrenpfade und betroffenen Schutzgüter sowohl in ihrer Wirksamkeit in technischer Hinsicht als auch in ihren Auswirkungen auf die Umwelt und in ihrer rechtlichen Konsequenz eingehend geprüft und eine detaillierte Kostenermittlung durchgeführt. Unter der Berücksichtigung des Grundsatzes der Verhältnismäßigkeit, oder zu wählenden Sanierungsverfahren, kommt auch der Kostenwirksamkeitsbetrachtung Bedeutung bei. Nicht zu vernachlässigen und bereits in einem frühen Stadium der Altlastenuntersuchung zu berücksichtigen ist die Nachsorge bzw. Langzeitüberwachung vor allem bei der Durchführung von Sicherungsmaßnahmen.

 

Welche Sanierungsmaßnahmen stehen zur Verfügung?

Die Altlastensanierungsverfahren lassen sich unabhängig von ihrer Zuordnung zu Sicherungs- oder Dekontaminationsmaßnahmen je nach dem Ort ihrer Durchführung unterscheiden zwischen

• in-situ-Verfahren:

die Verfahren werden am Ort der Kontamination ohne Entnahme des Materials durchgeführt.

• on-site-Verfahren:

Verfahren, bei denen der kontaminierte Boden ausgegraben und an Ort und Stelle behandelt wird. Voraussetzung hierfür sind mobile Sanierungsanlagen.

• off-site-Verfahen:

Verfahren mit einer Entnahme des kontaminierten Materials und Behandlung in einer standortfernen Anlage (z.B. Bodenbehandlungszentrum).

Diese Einteilung gewinnt ihre Bedeutung durch die derzeitige Rechtslage, nach der kontaminierter Boden, der dem Bodenverband entnommen und vom Standort zu einer Sanierungsanlage verbracht wurde, dem Abfallrecht und den hiermit verbundenen Genehmigungen unterliegt.

 

Beschränkungs- und Schutzmaßnahmen

Die Beschränkungs- und Schutzmaßnahmen werden nur dann angesprochen bzw. behördlicherseits angeordnet, wenn es sich um eine akute Gefährdung handelt, die sofortiges Eingreifen notwendig macht. Somit sind hierunter erste vorläufige Maßnahmen zu verstehen, die nicht die folgenden Sanierungsmaßnahmen ersetzen können. Da es sich vielfach in diesen Fällen um bewohnte Altlasten handelt, reagieren die Betroffenen äußerst sensibel, so daß auch diese Sofortmaßnahmen wohldurchdacht sein müssen und das folgende Sanierungsziel deutlich dargestellt werden muß.

Beschränkungs- und Schutzmaßnahmen können zum Beispiel sein:

- Betretungsverbote,

- Einzäunungen,

- Untersagung von Grund- und Oberflächenwasserentnahme und -nutzung,

- Beschränkungen bei der Bereitstellung von Flächen für Baumaßnahmen.

 

Umlagerung

Die einfachste Maßnahme ist die Umlagerung kontaminierten Bodenmaterials, d.h. die Ausbaggerung und Verbringung des Materials auf eine geordnete Deponie. Als Altlastensanierungsmaßnahme sind Umlagerungen abzulehnen, da das Problem nicht gelöst wird, sondern nur örtlich und zeitlich verlagert wird. Günstigstenfalls kann man noch von einer Minimierung der Emissionsmöglichkeiten des kontaminierten Materials auf einer geeigneten Deponie sprechen.

Umlagerungen sind nur dann einzusetzen, wenn lokal engbegrenzte Schadstoffherde vom Standort entfernt werden müssen, so daß auf dem Gelände keine Restkontamination verbleibt.

 

Sicherungsmaßnahmen

Die Maßnahmen zur Sicherung von Altlasten sollen potentielle Ausbreitungswege der Kontamination aus dem Bodenkörper unterbinden. Das kontaminierte Material verbleibt am Ort der Altlast, Mobilität und Bioverfügbarkeit werden unterbunden oder auf ein akzeptables Maß minimiert. Hierzu zählen:

• passive hydraulische Maßnahmen:

Durch diese Maßnahmen wird der Emissionspfad Grundwasser unterbrochen durch Abpumpen von Grundwasser mit dem Ziel, durch das Absenken des Grundwasserspiegels oder Umlenken der Grundwasserstömung den Schadstoffaustrag aus der Altlast zu unterbinden. Dem Schadstoff wird das Transportmedium Grundwasser entzogen. Langfristiger Sanierungserfolg ist in den meisten Fällen nur in Kombination mit anderen Sicherungs- bzw. Dekontaminationsmaßnahmen zu erreichen.

• passive pneumatische Maßnahmen:

Die Fassung von schädlichen Gasen im Untergrund von Altlasten ohne aktive Absaugmaßnahmen soll das Eindringen von Gasphasen in unkontaminierte Bereiche der Altlast verhindern, z.B. die Anlage von Gasdrainagen und die gezielte Abführung von Methangas auf überbauten Altablagerungen, oder die Erfassung von Deponiegasen, die nachfolgend zur energetischen Nutzung verbrannt werden.

• bautechnische Sicherungsmaßnahmen

Der Einschluß von Kontaminationsmethoden einer Altlast durch bautechnische Maßnahmen sollen zum einen vertikale Schadstoffausbreitungen verhindern, zum anderen das Eindringen von z.B. Niederschlagswasser verhindern. Anwendung finden bautechnische Maßnahmen meist bei der Sanierung großvolumiger Altablagerungen.

Zu den bautechnischen Sicherungsmaßnahmen zählen:

• vertikale Abdichtungen (Dichtwandsysteme)

Aufgabe der vertikalen Abdichtungen ist die Umschließung von Kontaminationsquellen, um den weiteren Austritt in den Bodenverband oder das Grundwasser zu unterbinden.

Zu diesen Systemen zählen:

- Schlitzwände im Ein- und Zweiphasen-Verfahren

- Kontaminationswände

- überschnittene Bohrpfahlwände

- Injektionswände

- Gefrierwände.

Nach Odensaß und Polednik (1993) sind folgend Anforderungen an die vertikalen Abdichtungen zu stellen:

- Ausreichende Dichtigkeit unter Berücksichtigung der Art und der

Eigenschaften der eingekapselten Schadstoffe (diese können durch Veränderung der Quellfähigkeit und Verzögerung der Abbindefähigkeit der Dichtungsmassen oder durch Rekation mit den Dichtungsmassen die Dichtwirkung vermindern),

- Dauerbeständigkeit gegenüber Schadstoffangriffen und der Einwirkung

natürlicher Grundwasserinhaltsstoffe (z.B. hoher Sulfatgehalt),

- Kontrollierbarkeit und Reparierbarkeit,

- schnelle Verfügbarkeit zur Sicherung bei akuten Schadensfällen.

• Oberflächenabdichung

Vor allem bei der Sanierung von Altablagerungen aber zunehmend auch bei der Sanierung von Altstandorten finden Systeme der Oberflächenabdichtung ihre Anwendung.

Nach SRU (1989) erfüllt die Oberflächenabdichtung mehrfache Aufgaben:

- Fassung und Ableitung des Oberflächenwassers mit dem Ziel, durch

Verminderung des Einsickerns von Oberflächenwasser den Anfall von Stau- bzw. Sickerwasser mit der Auslaugung von Schadstoffen zu reduzieren.

- Verhinderung des Kapillaraufstiegs an die Erdoberfläche.

- Kontrolle der Flüssigkeitsbewegung im Untergrund.

- Kontrolle und Ableitung der im Untergrund gebildeten Gase, zur

Verhinderung unkontrollierten Austretens.

- Minimierung der Brandgefahr.

- Verhinderung von direkten Kontakten mit Schadstoffen an der Oberfläche.

- Verhinderung des Durchwachsens von Wurzeln durch das Abdecksystem

und Verhütung der Aufnahme von potentiell schädlichen Stoffen durch Pflanzen.

- Ermöglichung bzw. Unterstützung des Pflanzenwachstums.

- Verhinderung von Staubverwehung.

- Verbesserung der strukturellen Eigenschaften des Standortes.

- Sicherstellung bestehender oder geplanter Nutzungsformen.

- Verbesserung der ästhetischen Wirkung.

Generell sind je nach Anwendung und Aufgaben für den betrachteten Standort zu untersscheiden:

- mineralische Abdichtungen mit Tonen und flächigen Kiesdrainagen,

- mineralische Abdichtungen mit zusätzlicher Kunststoffdichtungsbahn.

In der Regel handelt es sich um komplexe Systeme, die neben der o.g. eigentlichen Dichtungsschicht aus Deckschicht, Gas- und Wasserdrainage, Ausgleichs- und Schutzschicht bestehen (vgl. TA Abfall).

Für die Sicherung von Altstandorten ist eine fallspezifische Anpassung möglich um zu einer wirtschaftlichen Weiter- bzw. Neunutzung des Standortes im Rahmen eines Flächenrecyclings zu kommen.

• Basisabdichtung

Die nachträgliche Basisabdichtung des Untergrundes für hochkontaminierte Standorte, vorwiegend Altablagerungen, ist aufgrund enormer technischer Probleme und extrem hoher Kosten bisher noch nicht zur Anwendung gekommen. Die zwei wesentlichen Verfahren der bergmännischen Unterfahrung durch überschnittene oder vorgepreßte Stollen und die Injektionsverfahren sind neben den o.g. technischen Problemen vor allem in Bezug auf ihre Langzeitwirksamkeit und deren Überwachung keine alternativen Lösungen.

• Immobilisierung

Bei Immobilisierungsverfahren werden mittels chemischer Reagenzien Schadstoffe durch Verfestigung in einer organischen oder anorganischen Matrix eingebunden. Ziel ist es, aus dem kontaminierten Boden ein umschlagbares, transportierbares und endlagerungsfähiges Material zu machen. In der Regel werden diese Verfahren dort eingesetzt, wo aus wirtschaftlichen und technischen Gründen Dekontaminationsverfahren nicht eingesetzt werden können. Der Verbleib der Immobilisate bzw. deren Verwendungsmöglichkeiten als Deponie-, Baugrund-, Trag-, Dichtungsschicht und ähnliches bleibt weiterhin die zentrale und ungelöste Frage bei der Beurteilung des Sanierungserfolges (SRU, 1995, Tz: 497).

 

 

Dekontaminationsverfahren

Die Dekontaminationsverfahren sollen die Gefahren, die von einer Altlast ausgehen, an der Quelle und im kontaminierten Umfeld möglichst vollständig und endgültig beheben (SRU, 1989, Tz: 539).

Zu diesen Verfahren zählen:

- aktive hydraulische und pneumatische Maßnahmen,

- thermische Verfahren,

- chemisch-physikalische Verfahren,

- (mikro) biologische Verfahren.

Ziel ist, das verunreinigte Material des Standorts in-situ, on-site oder off-site von möglichst allen Schadstoffen zu reinigen oder so weit abzureinigen, daß die Gefährdung von Menschen, und anderen Schutzgütern ausgeschlossen werden kann.

• aktive hydraulische Verfahren

Aktive hydraulische Verfahren werden zur Grundwassersanierung eingesetzt. Hierbei werden kontaminierte Grundwässer gefördert und behandelt, wenn die Schadstoffe in wässriger Lösung vorliegen bzw. wird mittels geeigneter Pumpen auf dem Grundwasser aufschwimmende oder unterlagernde Schadstoffe gefördert und anschließend behandelt.

Durch geeignete Anordnung von Entnahmebrunnen und -mengen ist der Grundwasserleiter gezielt zu beeinflussen; Änderung Grundwasserfließrichtung sowie Ausdehnung von Absenkungstrichtern und deren Einzugsgebiete. Bei einer entsprechenden Dimensionierung wird die Verschmutzung im Grundwasserabstrom verhindert. Das geförderte kontaminierte Grundwasser wird einer Reinigung unterzogen, z.B. in Stripverfahren, Neutralisationsanlagen oder über Aktivkohle.

In einigen Fällen werden Maßnahmen zur Stimulierung des biologischen Abbaus durchgeführt, z.B. durch Zugabe von Sauerstoff oder anderen Sauerstoffträgern (z.B. Nitrat). Das geförderte Wasser wird über Schluckbrunnen in den Grundwasserleiter infiltriert oder nach der Behandlung in den nächsten Vorfluter oder die Kanalisation eingeleitet. In der Praxis werden hydraulische Maßnahmen meist in Verbindung mit anderen Sanierungsverfahren angewandt.

Die Abschöpfung von Schadstoffen in Phase (nicht im Grundwasser gelösten Schadstoffen) auf der Grundwasseroberfläche erfolgt durch Skimmer, die den Schadstoff aufnehmen und an der Oberfläche durch Abstreifen oder Ausquetschen von ihm getrennt werden. Spezifisch schwerere Substanzen, die sich auf einer grundwasserstauenden Schicht ansammeln, werden durch Pumpen, meist in diskontinuierlichem Betrieb, separat gefördert. Die Anwendbarkeit und Beurteilung von Sanierungsfällen für Grundwasserschadensfälle und Altlasten werden ausführlich in den DVWK-Schriften 98 (1991) dargestellt.

 

• aktive pneumatische Verfahren

Zu diesen Verfahren zählen die Bodenluftabsaugung, die auf der Erzeugung von Unterdruck in der wasserungesättigten Bodenzone basiert. Flüchtige Schadstoffe werden mit der Bodenluftströmung zur Absaugstelle transportiert, aus dem Boden entfernt und über hochgeschaltete Reinigungsverfahren z.B. Aktivkohle entfernt. Anwendung findet die Bodenluftabsaugung für leichtflüchtige Schadstoffe wie Chlorkohlenwasserstoffe (CKW), Benzol-Toluol-Ethylbenzol-Xylole (BTEX), Benzinkohlenwasserstoffe und organische Lösungsmittel. Besondere Bedeutung für die Anwendbarkeit kommt auch dem Medium Boden zu, bei dem es sich um generell gut durchlässige sandig-kiesige bis schwachbindige Böden oder kluftige Untergrunde handeln muß.

Liegen leichtflüchtige Schadstoffe in der wassergesättigten Bodenzone vor, ist zusätzlich das in-situ-Strippen als Verfahren anzuwenden, bei dem zusätzlich Luft in den Grundwasserleiter eingepreßt wird. Die mit den Schadstoffen angereicherte Luft wird wie bei der Bodenluftabsaugung über Aktivkohle u.a. Anlagen gereinigt.

• thermische Verfahren

Die wirkungsvollsten Verfahren zur Zerstörung von organischen Bodenverunreinigungen stellen die thermischen Verfahren dar, die sich aus der Müllverbrennung ableiten. Im Gegensatz zur Müllverbrennung ist in den meisten Fällen der Heizwert kontaminierter Böden so gering, daß eine Stützfeuerung (Zugabe thermischer Energie) unerläßlich ist.

Je nach Verfahren geschieht dies ein- oder mehrstufig in Drehrohröfen oder strahlgeheizten Tunnelöfen. Durch Erhöhung der Temperatur auf 600 bis 900 Grad Celsius werden organische Schastoffe aus dem verunreinigten Boden ausgetrieben und unter Anwesenheit von Luftsauerstoff in die unkritischen Verbindungen CO₂ und H₂O umgesetzt.

Mit steigender Temperatur laufen folgende Prozesse ab:

- Ausdampfung und Verdampfung von Schadstoffen,

- pyrolytische Zersetzung (Verschwelung),

- oxidative Zersetzung (Verbrennung),

- Einbindung (z.B. Verglasung) in die Rückstände.

Da auch Schadgase, aber auch nicht vollkommen umgesetzte Schadstoffe oder kombinierte Verbindungen und Stäube freigesetzt werden, müssen umfangreiche Abluftreinigungsmaßnahmen deren Austritt in die Atmosphäre minimieren.

Sie bestehen in der Regel aus:

- Entstaubung,

- Hochtemperaturnachbrennung (990^oC-1 300^oC),

- Rauchgasreinigung.

Die Abgasreinigung muß so ausgelegt sein, daß die Grenzwerte der 17. BimSch-Verordnung eingehalten werden.

Mit thermischen Verfahren werden, je nach Schadstoff, Reinigungsleistungen erreicht von über 95 Prozent. Sie zählen aber wegen der hohen Investitions- und Betriebskosten (vor allem Energiekosten) zu den teureren Verfahren. Nachteilig ist auch, daß der Boden nach der Behandlung vollkommen ausgeglüht ist und durch geeignete Maßnahmen revitalisiert werden muß. Gegebenenfalls müssen Nutzungsbeschränkungen nach Wiedereinbau in Kauf genommen werden. Andererseits ist der mineralisierte Boden für verschiedene Baumaßnahmen gut geeignet.

• chemisch-physikalische Verfahren

Die chemisch-physikalischen Verfahren eignen sich für eine relativ große Bandbreite von Schadstoffen. Es handelt sich um Dekontaminationsmaßnahmen, mit denen Schadstoffe aus dem Boden ausgewaschen werden.

Generell lassen sich zwei Waschverfahren unterscheiden:

Im ersten Verfahren wird die Schadstofftrennung mit Wasser und Zuführung von mechanischer Energie erzeugt, um die Bindungskräfte des Schadstoffes am Bodenkorn zu überwinden durch:

- Hochdruck-Wasserstrahlrohre,

- Vibrationsschnecken,

- Attritionstrommeln u.a..

Im zweiten Verfahren werden verschiedene Hilfsstoffe wie z.B. Tenside, Dispergiermittel, Komplexbildner, Säuren und Laugen verwandt, um den Schadstoff während des Waschvorgangs vom Bodenkorn zu trennen.

Der gereinigte Boden wird dann in mehreren Stufen von dem verunreinigten Waschwasser getrennt. Die im Waschwasser gelöst oder in Partikelform vorliegenden Schadstoffe werden nun entfernt und liegen letztlich als hochbelasteter Schlamm (Sedimentfilterkuchen) vor.

Das Prozeßwasser wird in Kreislauf geführt und einer intensiven Abwasserreinigung unterzogen.

Bodenwaschverfahren sind geeignet zur Abtrennung folgender Schadstoffe:

Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW), Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW), Benzol-Toluol-Ethylbenzol-Xylole (BTEX), polychlorierte Biphenyle (PCB), Cyanide und mit Einschränkung für polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Dioxine, Furane und Schwermetalle.

Der Wirkungsgrad dieser Verfahren ist, besonders bei feinkörnigen Böden, unmittelbar von der Trenngrenze Boden-Waschwasser abhängig, da neben den Schadstoffen auch das feine Bodenkorn entsorgt werden muß.

 

• biologische Verfahren

Ziel der biologischen Verfahren ist der Abbau bzw. die Umwandlung organischer Schadstoffe in den eigenen Organismus. Biologischen Verfahren lassen sich sowohl in-situ als auch on-site und off-site anwenden. Mikroorganismen passen sich an unterschiedliche, vorwiegend organische Schadstoffe bei Vorhandensein eines ausreichenden Nährstoffangebotes relativ schnell an und bauen diese Schadstoffe zu unschädlichen Verbindungen ab.

In der Praxis zeigt sich, daß niedrige aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffverbindungen und leichtflüchtige aliphatische und alicyclische chlorierte Kohlenwasserstoffe prinzipiell gut abbaubar sind. Unter besonders günstigen Randbedingungen zeigen auch polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) und polychlorierte Biphenyle (PCB) einen mikrobiologischen Abbau, der jedoch langsamer abläuft.

Die vorliegenden Erfahrungen verdeutlichen, daß der mikrobiologische Abbau von Boden- bzw. Grundwasserschadstoffen in der Praxis gerade die off-site-Behandlung durch kontrollierte und optimierte Rahmenbedingungen bevorzugt wird.

Die Kontrolle des Reinigungs- bzw. Sanierungserfolgs bzw. die Überwachung und Klärung von Abbauvorgängen und Abbauprodukten (Metabolismenbildung) ist gerade bei in-situ-Behandlungen sehr problematisch.

Die biologische Behandlung kann jedoch bei Vorliegen günstiger Molekülstrukturen und Bodenverhältnissen, z.B. im Mietenverfahren, in Bodenbehandlungsanlagen eine kostengünstige Sanierungsvariante darstellen.

• Verfahrenskombinationen

Aufgrund der heutigen Erfahrungen mit den verschiedenen Sanierungsverfahren zeichnet sich ab, daß in zunehmendem Maße Kombinationen der einzelnen Verfahren zum Einsatz kommen werden. Denn Altlasten sind nicht unterschiedlichen Konzentrationen von Schadstoffen belastet. Es bedarf hier einer genauen Planung im Einzelfall, um im Hinblick auf eine Kostenminimierung den geeigneten Verfahrensmix festzustellen.

Gerade bei der Sanierung kontaminierter Altstandorte kann es sinnvoll sein, sowohl Sicherungs- als auch Dekontaminationsmaßnahmen anzuwenden, um den Standort für eine wirtschaftliche Folgenutzung ökologischer als auch in ökonomischer Hinsicht interessant zu machen.

 

Literaturangaben

• SRU (1989): Altlasten - Sondergutachten, Dezember 1989.--- Der Rat von Sachverständigen für Umweltfragen; Metzler-Poeschel, Stuttgart
• SRU (1995): Altlasten II - Sondergutachten, Februar 1995.-- Der Rat von Sachverständigen für Umweltfragen, Metzler-Poeschel, Stuttgart
• Odensaß, M. & Polednik, J.(1993): Sanierungsverfahren für Altlasten, Übersicht zum Stand der Technik -- Landesamt für Wasser und Abfall, NRW
• DVWK (1991) [ Hrsg.] : Sanierungsverfahren für Grundwasserschadensfälle und Altlasten - Anwendbarkeit und Beurteilung ----Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V. Band 98, Parey, Hamburg
• Sander, P., Tremmel, G., & Troge, A. [ Hrsg.] : Praxishandbuch Abfall/Altlasten -- Deutscher Wirtschaftsdienst, Köln