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Identifizierung und Quantifizierung natürlicher Abbauprozesse in einem mit Chlorethenen kontaminierten Grundwasserleiter

Identification and quantification of natural degradation processes in an aquifer contaminated with chlorinated ethenes

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Kurzfassung

Im Umfeld einer Säureharzdeponie, aus der neben Mineralölkohlenwasserstoffen (MKW) auch leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (LCKW) austreten, wurden Natural Attenuation (NA)-Prozesse untersucht. Der hohe Metabolisierungsgrad der Chlorethene im Abstrombereich der Deponie weist auf reduktive Dechlorierungsprozesse hin, die durch geochemische Untersuchungen und eine reaktive Transportmodellierung quantifiziert wurden. Das Redoxmilieu als wichtiger Steuerungsparameter der Abbauprozesse wurde durch konservative und innovative Methoden untersucht. Der kontaminierte Buntsandstein-Grundwasserleiter ist im Umfeld der Deponie in mindestens zwei Grundwasserstockwerke unterteilt, von denen hauptsächlich das obere kontaminiert ist. Die hohen Stoffumsetzungsraten im stark reduzierten unmittelbaren Abstrombereich der Deponie führen dazu, dass über 90% des aus der Deponie austretenden Tetrachlorethens (PCE) und Trichlorethens (TCE) durch reduktive Dechlorierung abgebaut werden, sodass Cis-Dichlorethen (Cis-DCE) im vorliegenden LCKW-Spektrum dominiert. Auf der weiteren Transportstrecke werden aufgrund der zunehmend oxischen Verhältnisse wahrscheinlich aerobe Abbauprozesse dominieren, mit deren Hilfe die niedriger chlorierten Ethene abgebaut werden können. Jedoch führt die ständige Nachlieferung von PCE und TCE aus der Deponie dazu, dass allein NA-Prozesse in absehbarer Zukunft vermutlich nicht zu einem Rückgang der Kontamination führen werden. In Kombination mit einer Quellensanierung könnte MNA aber für ein Fahnenmanagement in Frage kommen.

Abstract

This article discusses the results of an investigation into natural attenuation processes at a former landfill which is leaching aliphatic hydrocarbons and chlorinated ethenes. The high degree of metabolisation of the chlorinated ethenes downstream of the landfill indicates the occurrence of reductive dechlorination, which was quantified by geochemical investigations and reactive transport modelling. In the vicinity of the deposit, the contaminated Buntsandsteinaquifer is divided into at least two subaquifers, the upper one of which is the most highly contaminated. Directly downstream of the landfill, the redox-environment is highly reduced, allowing reductive degradation processes to continue. The high transformation rates in this area lead to a conversion of more than 90% of the Perchloroethene (PCE) and Trichloroethene (TCE) leached from the landfill and leaves Cis-Dichloroethene (Cis-DCE) as the main contaminant found in the subsurface. Further downstream, the redox-environment becomes increasingly oxidised where (cometabolic) aerobic degradation processes will probably dominate, which will especially degrade the less chlorinated ethenes. Over the short term, however, the continuous delivery of PCE and TCE from the landfill will prevent the retreat of the contamination in the subsurface by natural attenuation alone. Nevertheless, in combination with source control measures, natural attenuation could be an alternative strategy for plume management.

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Marczinek, ., Schäfer, . & Peiffer, S. Identifizierung und Quantifizierung natürlicher Abbauprozesse in einem mit Chlorethenen kontaminierten Grundwasserleiter. Grundwasser 11, 207–216 (2006). https://doi.org/10.1007/s00767-006-0146-7

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