Zur Sanierung der Chromatbelastung des Grundwassers wurde am Standort des Holzimprägnierungswerkes Willisau AG eine reaktive permeable Bohrpfahlreihe (PRB) installiert. Diese Sanierungsmethode wurde im Rahmen des BAFU-Umwelttechnologieprojekts UTF 31.05.00 entwickelt. Für die dreidimensionale Überwachung der Wirksamkeit der PRB wurde mit Unterstützung der Umwelttechnologieförderung ein tiefendifferenziertes Monitoringsystem entwickelt und installiert. Im Zustrom der PRB wurden zwei „Multi Port Sampling Systems“ (MPSS) mit je drei Probenahmefenstern installiert, im Abstrom wurden die MPSS bis auf den Grundwasserstauer niedergebracht und mit je fünf Probenahmefenstern eingerichtet. Weiter wurden zwei Bohrpfähle mit Probeentnahme-Systemen ausgerüstet, aus denen Grundwasser- und Feststoffproben entnommen und analysiert wurden. Aus der Untersuchung von reaktivem Material aus den Pfählen im Rahmen der Doktorarbeit von Bettina Flury vom Institut für Geologie an der Universität Bern ergaben sich Aussagen über die Standzeit der Massnahme.
Die Resultate der intensiven Beprobung mittels des tiefendifferenzierten Monitoringssystems während dreier Jahre können wie folgt zusammengefasst werden:
· Die Freisetzung des relevanten Schadstoffes Chromat aus dem wasserungesättigten Untergrund in das Grundwasser ist stark mit dem Ansteigen des Grundwasserspiegels im Frühjahr (Schneeschmelze, starke Niederschläge) korreliert. Je schneller der Grundwasserspiegel steigt und je länger der zeitliche Abstand zum letzten Grundwasseranstieg, desto grösser ist die Freisetzung. Bei sinkenden und tiefen Grundwasserspiegeln ist die Chromat-Belastung des Grundwasserspiegels gering oder nicht nachweisbar.
· Die vertikale Dispersion der Wasserinhaltsstoffe (Chromat und gelöstes Eisen aus der PRB) im Grundwasserträger ist gering, obwohl dieser aus lithologisch homogenen sandigen Kiesen besteht. Somit ergibt sich generell die Notwendigkeit bei der Untersuchung von Altlasten, dass durch Bohrungen keine vertikalen Verbindungen zwischen belasteten und unbelasteten Grundwasserschichten innerhalb eines Aquifers geschaffen werden.
· Im Abstrom der einfachen Pfahlreihe konnte öfters eine höhere Chromat-Konzentration gemessen werden als im Zustrom. Die Ursache dieser ungewöhnlichen Verhältnisse liegt wohl im Umstand, dass der Untergrund bezüglich Fliesspfaden anisotrope Eigenschaften aufweist. Es existieren somit präferentielle Fliesswege, und die einzelnen Messstellen im Untergrund repräsentieren den Aquifer nur punktuell („Nadelstiche“).
· Im obersten Filterintervall wurde der Sanierungszielwert von 0.01 mg CrVI/l zeitweise überschritten, im unteren Filterintervall war dies nicht der Fall. Die Wirksamkeit der PRB bezogen auf die Verminderung der Chromatfracht liegt bei 96%. Eine 100 %-ige Wirksamkeit wie unter Laborbedingungen ist in natürlichen Systemen, welche inhomogen sind, offene Systemgrenzen haben und sich im Ungleichgewicht befinden, wohl nicht zu realisieren. Aus diesem Grund schlagen wir eine Überprüfung des behördlich festgelegten Sanierungszieles vor.
· Die Konzentrationsabnahme von gelösten EisenII im Abstrom der PRB weist mit grosser Wahrscheinlichkeit auf eine erhöhte Zehrung des Eisens durch die Chromatreduktion hin (aufgrund erhöhter Chromatzufuhr). Nicht auszuschliessen ist jedoch auch eine Abnahme der Wirksamkeit der PRB über die Zeit. Die Untersuchungen an Proben des reaktiven Materials aus den Bohrpfählen haben zwar keine wesentlichen Veränderung des Eisen-Splitt-Gemisches ergeben. Es ist aber denkbar, dass an der Aussenseite der Bohrpfähle die Reaktionen, welche Eisen freisetzen und die Permeabilität verkleinern, grösser sind als bei den untersuchten Festproben aus dem Pfahlinnern. Hier besteht noch weiterer Abklärungsbedarf.
· Mit dem tiefendifferenzierten Montoringsystem war es möglich, die Wirksamkeit der permeablen reaktiven Bohrpfahlreihe in Raum und Zeit zu quantifizieren. Ohne eine Instrumentierung der Pfähle wäre es nicht möglich gewesen, mittels Festprobenuntersuchungen die langfristige Wirksamkeit der Sanierungsmethode abzuschätzen.
· Nachdem nun die Eigenschaften und die Wirksamkeit der als Pilotprojekt realisierten PRB bekannt sind, stellt sich die Frage, ob auch bei weiteren PRBs die relativ teuren MPSS zu installieren sind. Da die Beprobung der MPSS im Vergleich zu den üblicherweise verwendeten Piezometerbohrungen personal- und zeitintensiv ist – was vor allem in der Phase der Langzeitüberwachung zu Buche schlägt –, erscheint uns für Standardlösungen die MPSS unter dem Aspekt der Kostenoptimierung als suboptimal.
· Die Solexperts AG als Lieferfirma der MPSS ist sich der Problematik bewusst und hat mit technischen Veränderungen von weiter entwickelten Systemen auch die Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung, dem Einbau und bei der Beprobung der MPSS optimiert.
