Handbuch Zur Erkundung Des Untergrundes Von Deponien Und Altlasten: Band 9: Quartäre Sedimente ALS Geologische Barrieren

ISBN-13: 9783642628498 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 499 str.

J. Rg Hammer; Jorg Hammer

Opis

Dieser Band gibt einen Uberblick zu den Vorkommen und Lagerungsverhaltnissen eiszeitlich gebildeter, quartarer Gesteine und fasst schwerpunktmassig Untersuchungsergebnisse zu ihren chemisch-mineralogischen Barriereeigenschaften zusammen. Ausfuhrlich werden Informationen zum Aufbau, zur Zusammensetzung und zum Schadstoffruckhaltepotenzial des geologischen Untergrundes der Deponie Ihlenberg (NW-Mecklenburg) vorgestellt. Die Notwendigkeit von detaillierten Kenntnissen des physikalisch-chemischen Milieus in den Sedimenten fur die Analyse und Bewertung des Schadstoff-ruckhaltevermogens geologischer Barrieren wird unterstrichen. Neben komprimierten Methoden-beschreibungen nehmen ausfuhrliche Interpretationen der Untersuchungsergebnisse und daraus abgeleitete Eignungskriterien sowie Handlungsempfehlungen fur die Durchfuhrung von Erkundungsarbeiten einen breiten Raum ein

Spis treści

1 Einleitung und Bearbeitungsziele.- 2 Quartärsedimente als Deponieuntergrund — Anforderungen und Eignungskriterien.- 2.1 Gesetzliche Forderungen an den Untergrund von Deponien.- 2.2 Geologische Barrieren als Bestandteil des Multibarrierenkonzeptes.- 2.3 Schadstoffrückhaltevermögen quartärer Sedimente.- 3 Fazies, Stratigraphie, Lagerungsverhältnisse, Verbreitung und Genese der Quartär-sedimente in Norddeutschland.- 3.1 Genese und Verbreitung der quartären Sedimente — regionaler Überblick.- 3.2 Mecklenburg-Vorpommern.- 3.3 Schleswig-Holstein.- 3.4 Niedersachsen.- 3.5 Brandenburg.- 4 Feldmethoden zur Untersuchung quartärer Deponie- und Altlastenuntergründe.- 4.1 Geologische Erkundung und Probenahme.- 4.1.1 Standortsuche und -erkundung mittels geologischer Kartierungsarbeiten.- 4.1.2 Bohrarbeiten.- 4.1.3 Ausbau von Grundwassermessstellen.- 4.1.4 Einbau von Vertikalelektroden für geophysikalische Messungen.- 4.1.5 Kerndokumentation, Probenahme und vor-Ort-Messungen.- 4.1.6 Beprobung und vor-Ort-Messungen an Grund- und Oberflächenwässern.- 4.1.7 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 4.2 Geophysikalische Erkundungsarbeiten.- 4.2.1 Strukturerkundung mittels geoelektrischer Widerstands-tomografie.- 4.2.1.1 Geoelektrische Widerstandstomografie — Grundlagen.- 4.2.1.2 Geoelektrische Oberflächenmessungen zur Vorerkundung von Bohrlokationen.- 4.2.1.3 Tomografie mittels Oberflächenmessungen im Bereich von Bohrlokationen.- 4.2.1.4 Tomografie unter Einsatz von Vertikalelektroden-systemen in Bohrungen.- 4.2.1.5 Spektrale Induzierte Polarisation — SIP.- 4.2.2 Messungen des spezifischen elektrischen Widerstandes mittels Soil Box.- 4.2.3 Bohrlochgeophysikalische Untersuchungen.- 4.2.3.1 Bohrlochgeophysik in quartären Sedimenten.- 4.2.3.2 Korrelation mit geochemisch-mineralogischen Daten.- 4.2.3.3 Ausbaukontrolle von Grundwassermessstellen.- 4.2.4 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 4.3 Geohydraulische Untersuchungen.- 4.3.1 Grundwasserstandsmessungen.- 4.3.2 Messungen der Grundwasserfließrichtungen und Filtergeschwindigkeiten mittels Einbohrlochmethode.- 4.3.3 Pumpversuche.- 4.3.4 Slug/Bail-Tests.- 4.3.5 Geophysikalisches Monitoring geohydraulischer Tests.- 4.3.6 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 5 Laborative Ermittlung der hydraulischen Barriereeigenschaften.- 5.1 Bestimmung von Kornverteilung, Porosität, Dichte und Wassergehalt der Sedimente.- 5.2 Analyse der hydraulischen Leitfähigkeiten von Sedimenten im Laborversuch.- 5.3 Berechnung von kf-Werten auf der Basis von Kornverteilungen.- 5.4 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 6 Geochemische Untersuchungen.- 6.1 Geochemische Analysen quartärer Sedimente.- 6.1.1 pH-Werte.- 6.1.2 Redoxpotenziale.- 6.1.3 Haupt- und Spurenelementchemismus von Quartär-sedimenten.- 6.1.4 Mikroanalytik mittels Rasterelektronenmikroskop.- 6.1.5 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 6.2 Hydrochemische und isotopenhydrologische Untersuchungen.- 6.2.1 Methodik, Umfang und Plausibilitätsprüfung der hydrochemischen Daten.- 6.2.2 Deskriptive Messgrößenstatistik.- 6.2.3 Chemische Zusammensetzung der Grund- und Ober-flächenwässer.- 6.2.4 Veränderungen des Grundwasserchemismus mit der Tiefe.- 6.2.5 Typisierung der Grundwässer.- 6.2.6 Isotopenhydrologische Untersuchungen.- 7 Bestimmung der mineralogischen Zusammensetzung von Sedimenten.- 7.1 Röntgenographische Phasenanalyse.- 7.2 Infrarotspektroskopie.- 7.3 Differenzthermoanalyse von Tonfraktionen.- 7.4 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- 8 Quantifizierung des Schadstoffrückhaltevermögens von Sedimenten mittels Kationen-austauschkapazitäten und Oberflächenladungen.- 8.l Notwendigkeit laborativer Bestimmungen des Schadstoffrückhaltevermögens geologischer Barrieren.- 8.2 Kationenaustauschkapazitäten quartärer Sedimente.- 8.3 Oberflächenladungen von Tonfraktionen.- 8.4 Methodenbewertung, Qualitätssicherung und Empfehlungen.- Sorptions- und Diffusionsuntersuchungen für die Bestimmung des Schadstoffrückhaltepotenzials geologischer Barrieren.- 9.1 Schadstofftransport und transportbestimmende Parameter — Grundlagen.- 9.1.1 Einflussfaktoren auf den Schadstofftransport.- 9.1.2 Lösungen der Transportgleichung.- 9.1.3 Grundlagen der Sorption.- 9.1.4 Grundlagen der Diffusion von Schadstoffen in porösem Material.- 9.2 Methodik der Sorptions- und Diffusionsuntersuchungen.- 9.2.1 Verwendete Materialien und Messung der Radioisotope.- 9.2.2 Durchführung der Sorptions- und Desorptionsversuche.- 9.2.2.1 Bestimmung der Sorptionskinetiken und Sorptionsisothermen.- 9.2.2.2 Sorptionsversuche bei verschiedenen pH -Werten.- 9.2.2.3 Sorptionsversuche bei kontrollierten Redoxbedingungen.- 9.2.3 Durchführung der Diffusionsversuche.- 9.2.3.1 Einlagerungsversuche.- 9.2.3.2 Diffusionsversuche in Anlehnung an die Halbzellen-Methode.- 9.3 Ergebnisse der Sorptions- und Desorptionsuntersuchungen.- 9.3.1 Sorptionsuntersuchungen mit 14C-?-HCH.- 9.3.2 Sorptionsuntersuchungen mit 14C-Tetrachlorethen.- 9.3.3 Sorptionsuntersuchungen mit 63Ni.- 9.3.4 Abschließende Betrachtung der Sorptionsuntersuchungen.- 9.4 Ergebnisse der Diffusionsversuche.- 9.4.1 Einlagerungsversuche (in-diffusion).- 9.4.2 Diffusionsversuche nach der Halbzellen-Methode.- 9.4.3 AbschließBende Diskussion der Diffusionsversuche.- 9.4.4 Gegenüberstellung der Diffusionsmethoden.- 10 Kolloidanalytik und physiko-chemische Effekte.- 10.1 Grundlagen.- 10.2 Probenahme und Verfahren zur Charakterisierung von Kolloiden.- 10.3 Bedeutung der Kolloide für den Schadstofftransport im Untergrund von Deponien und Altlasten.- 11 Fallstudie Deponie Ihlenberg (Mecklenburg-Vorpommern): Barriereeigenschaften des Deponieuntergrundes.- 11.1 Geologisch-hydrogeologische Situation im Umfeld der Deponie Ihlenberg.- 11.1.1 Geographische Position.- 11.1.2 Geologischer Autbau der Region Schönberg-Selmsdorf-Dassow.- 11.1.3 Lagerungsverhältnisse der Sedimente im Bereich des Ihlenberges.- 11.1.4 Messstellennetz und hydrogeologische Situation im Deponieumfeld.- 11.2 Hydraulische Barriereeigenschaften der Ihlenberg-Sedimente.- 11.2.1 Einflussfaktoren auf den wassergebundenen Stofftransport in Sedimenten.- 11.2.2 Abschätzung der konvektiven Transportgeschwindigkeiten im Untergrund der Deponie Ihlenberg.- 11.3 Tonminerale in den Sedimenten des Ihlenberges.- 11.3.1 Rolle der Tonminerale bei der Schadstoffretardation.- 11.3.2 Gehalte und Verteilung der Tonminerale in den Ihlenberger Sedimenttypen.- 11.4 Chemische Barriereeigenschaften der Ihlenberg-Sedimente.- 11.4.1 Einflüsse des chemischen Milieus auf die Fixierung und den Abbau von Schadstoffen.- 11.4.2 Lokale Hintergrundwerte und anthropogene Belastung der Sedimente.- 11.4.3 Geochemie der KomgroBenfraktionen.- 11.4.4 Bindungsformen und Mobilisierbarkeit von Elementen bzw. Schadstoffen.- 11.4.4.1 S4-Methode.- 11.4.4.2 Selektive chemische Extraktionsverfahren.- 11.4.5 Elementumverteilungen durch Bodenbildungsprozesse.- 11.4.6 Verockerungszonen als wirksame geochemische Barrieren.- Literatur.