Schadstoffe Im Grundwasser: Band 4: Schadstofftransport und Schadstoffabbau bei der Uferfiltration am Beispiel des Untersuchungsgebietes ’Bockinger Wiesen’ im Neckartal bei Heilbronn

362 Pages·1996·4.79 MB·German

by  Heinz Hötzl

Deutsche
Forschsugnegmeinschaft
Schadstoffe
imG rundwears
Ban4d
Forschungsbericht
Deutsche
Forschungsgemeinschaft
Schadstoifmf e
Grundwasser
Band 4
VCHV erlagsgesemlblHsD.c- h6a91f4W te5 inhe(iBmu ndesreDpeuubtlsikc h1lan9d9)6,
©
Vertri:e b
VCH,P ostf1a01ch61 1D,- 9645W1e inhe(iBmu ndesrepublik Deutschland)
Schewiz:VC H,P ostfCaHc-h4,0 B2a0s el (Schweiz)
UnitKeidn gduonmd I rla:Vn CdH( UKLt)d .8,W elilngtCoonu rCta,m bridge
CBl 1HZ (England)
USAu ndC ana:dV aCH,3 337 tAhv enuNee,w Y orkN,Y 10001
Japa:nV CHE,i koBwu ild1i0n-gH,9o n g1oc- homBeu,nky o-ku,T oky1o1 (3J apan)
ISB3N- 527731-6-28 ISS0N0 70-3982
Deutsche
Forschungsgemeinschaft
Schadstoffe
imG rundwasser
Ban4d
SchadstoffutnrdaS ncshpaodrsattb obfafu
bei Udfeerr filatmrB aetiisodpnei esl
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BarbaRreai chert
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DeutscFhoesr chusnggemeinschaft
Gesäcfhtss:tK eenlnldeeyaelel4 0D,-5 3157B onn
Postarnis:fcD th-53107B onn
Telef:o( n0228 8)8 5-1
Telefax(:02 28)8 852777
E-Mai(lX.: 40S0 )p:o tsmastPe rd,f gA, d40C0 ,d e
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Autonr,He erausguenbdeV err lafgü dri Riec htigvkoeniA tn gabeHniw,ne isen
undR atschlsäogweifneü erve ntueDlrluec kfekhelienHrea ftung.
DieD eutsche Bi-bClIiEPoi·tnhheeki tsaufnahme
Schadstofifme G rundwasserD eutsFocrhsec hugnegmseinsc-haft.
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Weinhe;i mBa(sSeclh zw);eC iambri;dN geewY orkN,Y ;T oky:oV CH.
NE:D eutsFcohres chumnegisngsechaft
Bd. Sc4h,a tdosfftranspSocrhta dsutnodf bfeadibe bUraf ue rfiltraamB teiiosnp dieesl
Untersuchung"sBgöekbciinegWteieress e ni"m N eckartbaelHi e ilbrohnrns vgo.n
I
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Gedrucakutsf ä urefruenidce hml orgferbelie icPhatpeime r.
AllRee chitnes, besodniddeee rUreb ersetiznau nndge Srper achveonr,b ehaKletienn .
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Alrli ghrtess erv(eidn clutdhionsogeft ranslianto itohnel ra nguaNgoep sar)t.o ft his
boomka yb er eprodiunca enydf or-mb yp hootprintmiincgr,o foiralm n,yo ther means
-nort ransmiotrtt readn slianttaeo d m achlianneg uwaigteh out written permission
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Prinitnet dh Fee deRraelp ubolfGi cem rany
Inhalt
Vorwort
. . . . . . . . . . XII.I . . . . . . . . . .
Testfe.l,dB öckinWgieers en" . . . . .
1 HeinHz ötzWle,rn erK äßB,a rbaRreai echrt
1.1 GeoolgiscAhuefrb adue s Untergrundes 1
BarbaRreaih cerTth,e oS imon
1.2 HydrgoeologisCchhaer akteris.i er.u ng. . 5
1.2.1B eschreidbeunrGg r undwasser.le .i te.r . 5
RandoRlauls hc,B arbaRreaih certT,h eoS imon,
FreidriDc.hS woboda
1.2.2H ydarulisKcehnen dat-eGnr oßppuvmresuch 10
.
RandoRlauls hc,T heoS imon
1.2.2V.er1sc uhsdurchführung 10
1.2.2A.us2w retung. . . 11
. . . .
1.3 HydrloogisRcahhem enbedingu.n ge.n . . .1 6
.
GeorgJ enstch
1.3.1B ilanzimeirtHu inlgdf eerkl i matologiDsactheenn 17
1.3.2B ilanziuenrtueBnregr ücksichdtiegruun ngge sättigten
Zone. . . . . 19
1.3.3S chlußfolge.r ungen. 22
. . . .
1.4 BrunnenufnedGl rd undwassermeßstellennet2z3
HeinHzö tzWle,rn erK äßB,a rbaRreai echrt
1.5 Versuchs-plTaynps ituati-oBneepnr ogbsurnhythmus
-Probennah.m e . . . . . . . 2.7 . . . . . .
.
HeinHzö tzWle,rn erK äßB,a rbaRreai cehrt
V
Inhalt
Hydrochemiscuhned i sotopenhydrologCihsacrhaek terisie-
2
. . . . . 3 0
rungd esT estfeldes
2.1 Allgemcehienmei Psacrhaem eter 30
2.1.1G rundwass.e rt.y p.e n . . . 3 0
2.1.1T.y1p isiaenhraundndeg ar l lgemPeairnaemne ter 30
BarbaRreaih cerHte,i nHzö t,zW lernerK ä.ß
2.1.1T.y2p isierudnegSs p aunrheannedl ementgeha3l4t s
HarladP uhcelZts,ot lB erner
2.1.2E influßdbeeUrrf eeircfhi l.t ra.t i.o n . 35
BarbaRreai cehrtH,e inHzö tzWle,rn erK ä.ß
2.1.3E intürbaedgri u en gesäZtotnieg te 40
GeorgJ entschH,e inHzö tzZls,ot lB erner,H aralPdu chelt
2.2 Umweltis.o to.p e. . . . . . 48. . . . . . .
2.2.1D eute(r2iHuT)mr, i teiHuu)mn Sda uer-1s8et 8oof)f 48
HerbierMto ser,We rneRra uerBatr,b aRreaih cert,
WillbialSdt hilcePr,et eTrri mborn
2.2.2S chwef(eöl3-4.3S 4) . . . . . . .5 0 . . . . . . . . .
HaralPdu cheZlsotl,Bt e rner
2.3 Bilanzdieevrre urnsgc hiMeidsecnheunn gskomponenten
deGsr undwaismKs eiesrasq uaiudffee Brra scihse mischer
unids otodpreonlhoygAinsaclhye.sr e n. . . 5.4 .
PjotrMea lozsewski,i bHeeMrarts erH,a ralPdu hcelt,
WernerR auretB,a rbaRreai cheWriltl,i bSatilhcdl er,
PeteTrri mbron
2.3.1M ischungsg.l ei.c h.u ng. . . . 5.4 . . . . .
2.3.2I nkdaito.r en. . . . . . . . 55. . . . . . . .
2.3.3A bschädtezUruf negr fitletiarluadeste aGnna nglindieern
180-Geh.a lt.e . . . . . . 5.6 . . . . . . . . .
2.3.4B erechdneuMrni gs chwassiendr eaBnnr tueninHle en
unFd m iHti ldfeeKr o nzentratiovnesrmsicthtieeldwee-rte
neIrn dika.t or.e n . . . . . . 58. . . . . . . . .
2.3.5B erechdneuUrnf ge rfiltlräantdgaesIns nt feiillter ations-
profviolmNs e ckzaurmB runnHe mniH ti lvfoeKn o nzen­
trationsmi"titdeelaIwlneedrrit"ke ant. o r.e n . .6 0 . .
2.3.6B erechvnouMnni gs chwasseirmBa rnutnenHie mlnie tn
Hilefien Keorr relatiomnisMtri etcthenluawnnegor rtgean­
niscIhnehra lts.s to.f f.e . . . . 61. . . . . . .
RaumzeitlicVhaer iatiaouns gewähltPearr ametedre r
3
Normalwasrscehemiuen d der Umweltisotiondp eire
. . . . . . .. . . .6 7
Infiltrationsst.r ecke
. .
3.1 ChemisVcehreä nddeerUsuf negr fbieldtier Uran ttse r­
grundpa.s sa.g e. . .. .. . .. . .. 67.
. .
VI
Inhalt
3.1.1I fniltrationsbe. di.n g.u ng.e n. . 67
.
BarbaRreai cehrtH,e inHzö tzWle,rn erK äß
3.1.1S.a1i sounnardle eg ioSncahlwea nkungen 68
3.1.1M.i2l ineduikiatuonrRdee na ktionsmechanism8e3n
3.1.1M.i2l.i1e uind.i ka.t o.r en. . 83
3.1.1R.e2a.k2t ionsme.c ha.n is.m en 85
3.1.1Z.u2s.a3m menfBaeswseerntduen g 91
3.1.2E xfiltrhaätlitonnissvseer 91
AstriAdr theHne,i nHzö tzGle,o rJgen stch
3.1.3H ochwassere.r ei.g n.i ss. e . . . 9. 7
AstrAirdt ehnH,e inHzö tzGle,o rgJ enstch
3.1.4W echseElxnu-dneId n tfrialtionsverhältni1s0s1e
AstrAirdt heHne,i nHzö tzl
3.2 Verhaalutsegne wUämhwletletri ismoU tfoeprefu inltterra t
Berücksidceherti ingzuenTlgyn pesni tua.t io.n e.1n 0 5
3.2.11 8u0n-3dH -GehiamUl fteer fwiälhrternbadet s timmter
hydrologTiyspcshietru a.t .i o.n en. . . 1. 05.
WillibaSltdi chPleetr,eT rri mbornH,e ribeMrots er,
WerneRrau ert
3.2.1E.i1n lei.t .u n..g .. .. . .. .. . . . 105
3.2.118.02-u n3dH -GehdaeKlrot mep onentUefne rdfeisl tr1a0ts6
3.2.1N.e2c.k1a. r . .. . . .. .... 106
3.2.1H.a2n.g2w aismNs oerrd deenTs e stfe.l d.e s . . 1.0 8 . .
3.2.1G.r2u.n3d waausdsse emMr u schel.k a.l k . . .1 08. . .
3.2.1D.e3zr e itVleirclhdaeeu 1r8f 0 -GehialmGt reu ndwaausfse r
deSrt rezcwiksec hNeenc kuanrBd r unnHe .n . . .1 0.8
3.2.1D.a4As b schadleBtrre unn n(eWne chvsoeInln filtzrua tion
Exfiltirnsa etiinWoeinrr) k uanudgfi 1e8 u0n-3dH -Gehalte
imG rundwaausdfse eSrrt rezcwksiec hNeenc kuanrd
BrunnHe n. . . . . . . . 1.1 6 . . . . . . . . . .
3.2.1H.o5c hwasseriemrN eeicgkinaniir hs rsWeeir r kuanudgfi e
180-GeihmGa rlutned waausdfse eSrrt rezcwksiec hen
NeckuanrBd r unnHe n. . . . . . . . . .1 .2 .0 .
3.2.2V erhavlotSnec nh wefelbiesuion ttoepresnc hiedlichen
Typsitua.t i.o ne.n . . . . . .1 21. . . . . . .
HaralPdu cheZlsotl,Bt e rner
4 TransportparamedteesrU ferfiltrats 130
PjotrMea loszsekwiB,a rbaRreai cehrt
4.1 MathematKiosnczheepst 130
4.1.11 80-Geh.a l.te . . . 131
4.1.2A bsichztulgiecgheT breancee r 133
VII
Inhalt
4.2 SystemcharaikmtH eirnibslaiiuSecftrk ou fnfgt ransportvor-
gäng.e . . . 134
4.2.118 0-Gehalte 134
4.2.2R eaktTirvaec er 139
4.3 TrarchdeyrologUinstcehres uczhuuBrne gweenr vtounn g
Schadstofftran.s po.r tv.o r.g än.g e1n.47 . . . . .
NumerischMeo dellberechnunzguernB eschreibudnegr
5
Strömungsverhältunnids dseer H erkunfdte rB runnen-
. . .. . .. . 149
wässer .
MattbiVaogst B,r unHoe rlring
5.1 Einlei.t un.g . . . 149
. . .
5.2 DurchfüuhnrVdue nrgld aeuArfr beiten 150
5.3 Struönmgsmod.e l.l . . . 151
5.3.1R andbedin.g un.g e.n . . 154
5.3.2S tatioSntärröemsu ngsmodell 157
5.3.3I nstatSitornuöänmrgessm odell 159
5.3.4I nstatSiiomnuälrdaeet Gsir oonß pvuemrpsuchs 159
5.4 Wämretransplo rtmodel 164
5.4.1R andbedin.g un.g en 165
5.4.2S imulationsergebnisse 166
5.5 ErgneibsdseeVr a lidideerSsut nrgö mungsmmiHotid leflel s
voTnr ansportv.o rg.ä ng.e n. . .. .. 1.6. 9 .
.
5.6 BilanzdieeHrre urnkgud neBfrrt u nnenwässer 170
MikrobiologisCchhaer akterlsiedreusnU gf erfiltrattons­
6
172
system.sB. ö ckingeWri esen"
6.1 Mikrobio.l og.i e. . . . 172
6.1.1M ikrobidoelBroo gdieen matrix 172
UdoA ltmeiFealr,uB ocheRme,ni harStcw hesifurth
6.1.1M.e1t hiokud ndV ersuchsdur.c hf.ü hrung 172
6.1.1P.r1o.b1e nnahme . .. ... ... .. . . 17.2 .
6.1.1B.e1s.t2i mmmiuknrgo biolPoagriasmcehteerr 173
6.1.1E.r2g neipsdseeqr u alituantdqi uvaennt iBtaaktitveerni en­
bestimmu.n ge.n . . . . . .1 7.5 . . .
6.1.1M.i2k.r1o bidoelrsoe gzieenN teecrnks aedim.e nt.s . 17.5 .
6.1.1M.i2k.r2o bidoelso gBioed ens . . . . 17.7 . . . . . . . .
6.1.1E.i3n fvlouMnßi lieuparaaudmfie Beto edrenn mikrob1i8o0l ogie
VIII
Inhalt
6.1.2B aktedreigree ns ätZtoing.et en. . . . . 18.1 . . . . .
Udo AltmPeauileB r,oh cem,S tefSachnn eidr,e
ReinahrStc hweuirstfh
6.1.2M.e1t hoddeiPrkr obennuanhAdm uef arbeviotnu ng
Wasserpr.o be.n . . . . . . 18.2 . . . . . .
6.1.2B.e2s timsmtuonfgf wechselpGhryuspipoelno g.i1 s8c2h er
6.1.2E.r3g ebdneiBrsa sket erienbeismtN iemcmkuanrgweans ser
unidn d egre sätZtoinget en 183
6.1.3S chlußfol.g e.r. u n.g e.n . .. . . . 1.8 8
6.2 Vriolo.g i.e . . . . . . . . 19.1 . . . . .
TilmanH ahnR,o lRfe gmealnnM,o nikLaum pp,
Despai TnouginaidoKuo,n rdaB oztenhart
6.2.1E inulnegi t 191
6.2.2M ethod.en.. . . .. . . 192
6.2.2T.e1s tfelder 192
6.2.2P.r2o bennuanhAdmu ef bereitung 192
6.2.2U.n3t ersuchungsparameter 193
6.2.3E rgebn.i s..s . e . . . . . 193
6.2.3,..1B öckiWniegseern. " . . . . 193
6.2.3W.a2s sergewinnHuennggssaennl age 198
6.2.3T.r3i nkwaisnsneurnggeswbgeeTibüb iientg en 199
6.2.4D iskus.s i.o n . . . . . . .1 9.9 . . . .
6.2.4V.o1r komumneVdne rhavlotPneh na gene nutnedr alen
Vrieinm U ferfi.l t.r. a t. . 199
6.2.4U.m2w elthygienische Betrachtu2n0g1
6.2.4A.u3s bl.ic..k . .. .. .. 201
Verteiluunmgw eltrleevantSepru renstoifmf Tee stfeld
1
,.BöckinWgieers en"u nterB erücksichtigduenreg i nzelnen
Typsituatione.n . . 203
7.1 OrganiSsucbhset a.n ze.n . . 203
7.1.1S ummenpar.a me. te.r . . . 203
Hellumht SimonH,o rsKtu ßmaul
7.1.1G.e1l öosrtgearn giesbcuhn dKeonhelre n(sDtOoCf)f 204
7.1.1A.d2s orbioerrgbaangrieesb cuhn dHeanleo g(eAnOeX ) 207
7.1.1A.ds3o rbieorrbgaarneiS scchhwee felver(bAiOnSd)u 2n1g1e n
7.1.1P.h4e nuonladen ionenTaekntsiivdee 213
GeorJgen stch
7.1.1E.i4n.l1e i.t un.g . . . . . . 213
7.1.1W.a4s.s2e rdampPfhfelnüoclhet ige 213
7.1.1T.e4n.s3i. d e . . . . . . . . 216
7.1.1S.c4h.l4u ßfol.g er.u n.g en. . 217
7.1.2O rganisEcihnez elsubstanzen 218
Hellumht SimonH,o rsKtu ßmaul
IX