Problemstellung
Bis Mitte der siebziger Jahre war man davon überzeugt, dass das Grundwasser gegen anthropogene Verschmutzung ausreichend geschützt sei. Als in der Vergangenheit jedoch eine Vielzahl von Grundwasserverschmutzungen bekannt wurden, musste diese Auffassung revidiert werden.
Neben den bis dahin hauptsächlich als problematisch angesehenen Stoffgruppen der Schwermetalle, Mineralöle und Nitrate, wurde nun auch die Gefahr durch leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) erkannt.
Seit einigen Jahren treten vermehrt Verschmutzungen des Grundwassers durch CKW auf. Diese haben in der Industrie, dem Gewerbe und bei sonstigen Nutzern eine weite Verbreitung als Lösungsmittel erhalten.
Aufgrund der hohen Beweglichkeit in gelöster Form und der großen Persistenz im Aquifer, besitzen diese Stoffe ein hohes Gefährdungspotential. Der Grenzwert der Summe der organischen Chlorverbindungen in der Trinkwasserverordnung liegt bei 10 μg/l.
Im Bereich einer Chemischreinigung in Hungen (Kreis Gießen) wurde 1990 erstmals eine erhöhte Konzentration von CKW festgestellt. Weitere Untersuchungen im Jahr 1995 von Boden-, Bodenluft- und Grundwasserproben in der Umgebung der Chemischreinigung ergaben eine ausgeprägte Kontamination durch Tetrachlorethen.
In einer Entfernung von ca. 2 km vom Schadensfall befindet sich die Wassergewinnungsanlage Inheiden, die über ein weit verzweigtes Netz auch die Stadt Frankfurt mit Trinkwasser versorgt.
Da die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung am Standort der Chemischreinigung um ein Vielfaches überschritten werden und die zukünftige Entwicklung des Schadensfalls nicht eindeutig abzusehen ist, sind weitere Untersuchungen zur Ausbreitung der Schadstoffkontamination erforderlich.
Zielsetzung der Arbeit
Nach der Aufnahme der im Untersuchungsgebiet vorliegenden geologischen, hydrogeologischen und hydrologischen Verhältnisse sowie der Auswertung der Untersuchungen am Kontaminationsherd sollen unter Verwendung eines geeigneten numerischen Modells die Strömungsverhältnisse und Transportvorgänge im Untergrund nachgebildet werden.
Auf der Basis eines aus dem Untersuchungsgebiet entwickelten Strömungsmodells sollen die Auswirkungen von Veränderungen verschiedener Modellparameter auf die Strömungsverhältnisse, besonders im Hinblick auf die mögliche Gefährdung der Brunnen des Wasserversorgungsunternehmens abgeschätzt werden. Daraus soll der mögliche räumliche und zeitliche Verlauf der Schadstoffkontamination im Grundwasser ermittelt werden.
Ergebnisse
Zunächst erfolgte die Zusammenstellung theoretischer Hintergründe zu den CKW und der Beschreibung der Bewegungsmechanismen der Stoffe im Untergrund.
Danach wurde die Aufnahme der natürlichen Gegebenheiten im Untersuchungsgebiet und die Untersuchung des Standorts der Chemischreinigung durchgeführt. Hierbei zeigte sich, dass wesentliche Daten nicht oder nur unvollständig vorhanden waren.
Anschließend wurden die Grundlagen der numerischen Modelle erläutert und mit Hilfe der Daten des Untersuchungsgebiets ein geeignetes Modell für die numerische Berechnung ausgewählt. Bei der Diskussion zur Auswahl eines geeigneten Verfahrens wurde festgestellt, dass die numerische Modellierung des Untersuchungsgebiets nur unter sehr vereinfachenden Bedingungen durchgeführt werden kann.
Mit dem daraufhin verwendeten Grundwasserströmungsmodell ASM wurde ein Strömungs- und Transportmodell aufgebaut und anschließend auf variierte Modellparameter überprüft, um die Reaktionen des Grundwasserleiters und die möglichen Veränderungen der Schadstoffausbreitung zu erfassen.
Das Ergebnis der numerischen Berechnung zeigte, dass von einer Gefährdung der Wassergewinnungsanlage nicht ausgegangen werden kann, da die Strömungsverhältnisse den Transport im Kluftgrundwasserleiter vom Kontaminationsherd zu den Brunnen der Anlage nicht zulassen.
Stattdessen muss von einer Kontamination eines Brunnens im Hungener Raum ausgegangen werden.
Die Parametervariation zum Strömungs- und Transportverhalten erbrachte das gleiche Ergebnis.