Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt

Redox-Sensitivität und Langzeit-Persistenz abwasserbürtiger organischer Spurenkontaminanten im Grundwasser

Projektbeschreibung

Die zunehmende Verschmutzung der aquatischen Umwelt mit einer Vielzahl organischer Spurenstoffe, wie z.B. pharmazeutischer Rückstände, ist ein Problem globalen Ausmaßes. Erste Studien zeigten, dass es notwendig ist, das Verhalten und die Elimination (bzw. Persistenz) organischer Spurenstoffe mit den hydraulischen und hydrochemischen Bedingungen im Grundwasser zu korrelieren, um die die Elimination kontrollierenden Schlüsselparameter zu identifizieren.

Im Rahmen des Projekts wird das Verhalten abwasserbürtiger organischer Spurenstoffe im Grundwasser untersucht, wobei der Schwerpunkt der Untersuchungen auf dem redox-sensitiven Abbau und der Langzeit-Persistenz der Substanzen liegt. In einem “Redox-Screening“, für das kontaminiertes Grundwasser unter jeweils anoxischen und oxischen Bedingungen inkubiert wird, werden zunächst diejenigen Substanzen identifiziert, die eine Redox-Sensitivität zeigen. Im Anschluss daran wird die Redox-Sensitivität der identifizierten Verbindungen mit Hilfe von Säulenversuchen unter variablen Redoxbedingungen geprüft. Die Laborversuche werden von Felduntersuchungen begleitet, die eine umfangreiche Datierung und Beprobung der Kontaminationsfahnen ehemaliger Rieselfelder beinhalten. Die Ergebnisse liefern Hinweise auf die Langzeit-Persistenz abwasserbürtiger organischer Spurenstoffe unter definierten hydrochemischen Bedingungen.

Im Anschluss werden die anhand von Labor- und Felduntersuchungen gewonnenen konzeptionellen Modelle durch reaktive Transportmodellierungsansätze bestätigt, mit deren Hilfe auch Abbauraten unter verschiedenen Redoxbedingungen gewonnen werden.

Kooperationspartner

Berliner Wasserbetriebe

Finanzierung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Projekt Ma 3274 5-1

Projektlaufzeit

2010- 2013

Bearbeiterinnen/Doktorandinnen

Victoria Burke: "Redox-sensitivity and long-term persistence of pharmaceutical residues in groundwater"
Aline Henzler: "Reactive transport modeling of the behavior of redox-sensitive wastewater-bound organic trace compounds in groundwater"
Thi Thuy Hang Nham: "Field scale reactive transport modelling of organic trace compounds in groundwater"

Publikationen

Burke, V., Greskowiak, J., Asmuß, T., Bremermann, R., Massmann, G. (2014). Temperature dependent redox zonation and attenuation of wastewater-derived organic micropollutants in the hyporheic zone. Science of the Total Environm. 482–483: 53–61.

Burke, V., Dünnbier, U., Massmann, G. (2013). The effect of aeration on the removal of wastewater derived pharmaceutical residues from groundwater – a laboratory study. Water Sci. and Technol. 67(3): 658–666

Burke, V., Treumann, S., Duennbier, U., Greskowiak, J., Massmann, G. (2013): Sorption behavior of 20 wastewater originated micropollutants in groundwater - Column experiments with pharmaceutical residues and industrial agents, J. Cont. Hydrol., 154, 29-41

Burke, V., Richter, D., Hass, u., Duennbier, U., Greskowiak, J., Massmann, G. (2014): Redox dependent removal of 27 organic trace pollutants – Compilation of results from tank aeration experiments. Environm. Earth Sci. 71(8): 3685-3695.

Hass, U., Dünnbier, U., Massmann, G. (2012). Occurrence of psychoactive compounds and their metabolites in groundwater down gradient of a decommissioned sewage farm in Berlin (Germany). Environm. Sci. and Poll. Res. 19(6): 2096-2106

Henzler, A., Greskowiak, J., Massmann, G. (2016), Seasonality of temperatures and redox zonations during bank filtration – A modeling approach, Journal of Hydrology, 535: 282-292

Henzler, A.F., Greskowiak J., Massmann, G. (2014): Modeling the fate of organic micropollutants during river bank filtration (Berlin, Germany), J. Cont. Hydrol., 156, 78-92