Bachelorarbeit
Mobilisierung von Arsen unter Altablagerungen
Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Philipp Knobloch
Im Grundwasserabstrom von Altablagerungen (z. B. ältere, bereits lange geschlossene Hausmüll- oder Bauschuttdeponien) können erhöhte Konzentrationen an Arsen gemessen werden, obwohl keine wissentlich arsenhaltigen Abfälle abgelagert wurden. Die Arsenkonzentrationen im Grundwasser können dabei durchaus Werte erreichen, die weitere Untersuchungen oder ein weiteres Handeln erforderlich machen. Als Ursache für die Belastung wird eine Mobilisierung von Arsen durch die meist organikreichen und oftmals stark reduzierenden Sickerwässer vermutet. Unter reduzierenden Bedingungen lösen sich Eisen(oxyhydr)oxide auf und Arsen, welches bevorzugt an diese bindet, wird freigesetzt. Solche Arsen-haltigen Eisen(oxyhydr)oxide können sich dabei sowohl im Ablagerungsmaterial als auch im geogenen Untergrund befinden. Die hohen Organikgehalte im Sickerwasser beschleunigen die mikrobiell getriggerten Reduktionsprozesse und können die Mobilität des Arsens durch die Bildung von löslichen Komplexen beschleunigen. Weiterhin wird das Arsen selbst von der an die Oberflächen gebundenen fünfwertigen Form Arsenat in die meist mobilere dreiwertige Form Arsenit umgewandelt. Auch methylierte und thiolierte Arsenspezies können sich bilden. Im Bodenschutz- und Abfallrecht werden Bodenproben mit Hilfe eines Schüttel- oder Säuleneluats bewertet. Dieses wird jedoch unter komplett oxischen Bedingungen durchgeführt. Aufgrund der o. g. Prozesse ist davon auszugehen, dass die potenziell mobilisierbaren Arsenmengen und die resultierenden Arsenkonzentrationen mit den Standardverfahren in den Eluaten deutlich unterschätzt werden. Im Rahmen der Bachelorarbeit werden anoxische Inkubationsversuche an verschiedenen Materialien durchgeführt, die im Standard-Elutionsverfahren die entsprechenden Grenzwerte für Arsen einhalten (Prüfwert: 10 µg/L für As) und die somit aus bodenschutzrechtlicher Sicht als „unproblematisch“ anzusehen sind. Zu verschiedenen Zeitpunkten wird die Flüssigphase beprobt und untersucht, um so Aussagen über die tatsächlich mobilisierbaren Arsenmengen und die vorliegende Arsenspeziierung zu erhalten. Parallel werden die Redoxbedingungen und die gelösten Eisenkonzentrationen gemonitored, um Hinweise auf reduktive Auflösungsprozesse zu erhalten. Die Ausgangsmaterialien sowie der Feststoff nach Versuchsende werden ebenfalls näher charakterisiert (Gesamtgehalte Arsen und Eisen, Oxalat- und Dithionitextraktion sowie XRD zur Charakterisierung der Eisenminerale). Ziel ist es zu klären, ob nach bodenschutzrechtlichen Standards als „unproblematisch“ eingestufte Materialien bei Bedingungen, wie sie häufig in Altablagerungen anzutreffen sind, das Potenzial haben, bewertungsrelevante Mengen an Arsen freizusetzen. Die Ergebnisse des Projekts und die erarbeiteten Vorgehensweisen können künftig bei entsprechenden Praxisfällen zur Klärung der Arsenherkunft und zur Abschätzung der potenziell mobilisierbaren Arsenmengen herangezogen werden. Ähnliche Prozesse werden z. T. auch bei Verfüllungen und noch in Betrieb befindlichen Deponien beobachtet, so dass die Ergebnisse ggf. auch auf diese Bereiche übertragbar sind. Die Bachelorarbeit wird in Kooperation mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt (Referat 96: Altlasten, schädliche Bodenveränderungen, Sachverständige) durchgeführt.