Die wissenschaftlichen Ziele des gesamten Forschungsvorhabens bestehen neben dem Schwerpunkt zur Klimaentwicklung im Quartär, u.a. auch in neuen Erkenntnissen zur tektonischen Entwicklung des nördlichen Oberrheingrabens, zu Liefergebieten der Sande und Kiese und zur zeitlichen Stellung der abgelagerten Sedimente. Das Heidelberger Becken ist für diese Untersuchungen besonders gut geeignet, da die hier erwarteten hoch aufgelösten Sedimente in einer Schlüsselregion liegen, die das alpine mit dem nordischen Vereisungsgebiet verbindet. Die gewonnenen Erkenntnisse werden auch wichtige Hinweise zu angewandten Fragestellungen im Bereich der Grundwassererkundung und Geothermie geben.
Das Verfahren der Oberflächen Nuklear Magnetischen Resonanz (SNMR-Surface Nuclear Magnetic Resonance) ist relativ neu und wird zur Grundwassererkundung und zu verbesserten Charakterisierung des Aquifers eingesetzt. Als bisher einzige Messmethode erlaubt es die direkte Bestimmung des Wassergehaltes sowie der Porengröße des Aquifers im Untergrund. In SNMR Untersuchungen wurde in erster Näherung der Untergrund als Isolator angenommen. Neuerdings ist die Theorie dahingehend erweitert worden, dass die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes vollständig zur Berechnung des SNMR Signals berücksichtigt werden kann. Es wird ein komplexes SNMR Signal gemessen, wobei die elektrische Leitfähigkeit sich insbesondere auf die Phase auswirkt, die aber bisher nicht in der Auswertung berücksichtigt wurde. Durch eine Inversion von Amplitude und Phase soll neben dem Wassergehalt die elektrische Leitfähigkeit des Untergrundes aus den Messdaten ermittelt werden. Des weiteren sollen Modellierungen mehrdimensionaler Leitfähigkeitsstrukturen diese Effekte abschätzen und evtl. Korrekturmöglichkeiten liefern. Die numerischen Untersuchungen werden überprüft an geologisch bekannten Untergrundverhältnissen von Teststandorten. Bisher teils widersprüchliche Messungen sollen mit der erweiterten Modellierung und Inversion nochmals analysiert werden und so wird zu einer verbesserten Interpretation beigetragen.
Vorhabensziel: In einem Verbundvorhaben der Firmen Blm, Antares und den Instituten IZFP, IBMT und LIAG soll eine für die Grundwassererkundung, -erschließung und -gewinnung geeignete H-NMR-Bohrlochsonde entwickelt, hergestellt und erprobt werden. Arbeitsplan: Die Arbeiten der Blm konzentrieren sich dabei auf die Schwerpunkte Applikation, Test und Interpretation. Es ist ein Konzept für das Design der Sonde zu entwerfen. Dabei sind neben den physikalischen Randbedingungen (Spacing/Eindringtiefe, Frequenz, Feldstärke) auch Probleme, die das zukünftige Handling (Gewicht, Durchmesser, Länge), die Robustheit (Schutz vor mechanischen Beschädigungen im Bohrloch) und die Wartungsarmut (z.B. Problem Metallabrieb) zu berücksichtigen. Bei der Komponentenentwicklung wirkt die Blm bei der Entwicklung/Auswahl entsprechender synthetischer und natürlicher Prüfkörper mit. In einem weiteren Arbeitsschritt sind Technologien und Vorrichtungen für den Umgang und den Transport der Sonde zu entwickeln und zu bauen. Entsprechende Labortest mit der fertig gestellten Sonde sind ebenfalls vorzusehen. Der Schwerpunkt der Arbeiten von Blm liegt aber bei der Datenakquisition (Anpassung /Erprobung Hardware und Software), der Datenbearbeitung (Software), Entwicklung einer Kalibriertechnologie und der Ausführung von Testmessungen unter realen Bedingungen einschließlich paralleler vergleichender Laboruntersuchungen. Die Auswertung/Plausibilitätsprüfung der Messungen ist ebenfalls Bestanteil der Arbeiten.
Quartäre Talaquifere haben eine große Bedeutung für die Wasserversorgung vieler Ballungsräume. Sie sind aber gleichzeitig aufgrund ihrer Lage bzw. ihre Nähe zu Industrieanlagen meist kontaminationsgefährdet oder bereits kontaminiert. Da eine detaillierte hydrogeologische Erkundung in diesen sehr heterogenen Systemen ausgesprochen schwierig ist und somit (Schadstoff-) Transportberechnungen aufgrund der Parameterunsicherheit mit großer Ungenauigkeit behaftet sind, besteht ein erheblicher Forschungsbedarf mit dem Ziel, das Verständnis über die hydraulisch-hydrogeochemische Parameterverteilung in quartären Talquiferen systematisch zu verbessern. Der in diesem Antrag verfolgte Ansatz basiert darauf, daß ein verbessertes Verständnis der Hydrogeologie und der Erkundungsmöglichkeiten von quartären Talaquiferen durch ein verbessertes Verständnis der Aquifergenese und damit verbunden der Geometrie und Variabilität der sediment-geologischen Architekturelemente erreicht werden soll. Nachdem in den bisherigen Arbeiten besonders Kieskörper des Ablagerungsmilieus 'braided rivers' untersucht wurden, sollen nun die dabei entwickelten Methoden und Techniken angewandt werden, um auch Kieskörper des Ablagerungsmilieus grobklastischer 'meandering rivers' systematisch zu charakterisieren. Zu diesem Zweck soll das Aquifer-Analog-Konzept verwendet werden. Um letztendlich die Einsetzbarkeit der im Aquifer-Analog gewonnenen Erkenntnisse für die Charakterisierung eines realen Aquifers (gesättigter Bereich) bewerten zu können, soll in diesem Projekt ebenfalls eine Validierung der entwickelten Erkundungsmethodik erfolgen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
An der Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS) soll am 30. und 31. März 2004 das Symposium Vor-Ort-Analytik - Feldmesstechnik für die Erkundung von Altstandorten durchge-führt werden. Ziel dieser Veranstaltung ist, über den Stand der Technik mobiler Feldmesstechniken, deren Anwendungsbereiche und -grenzen, deren Einsatzmöglichkeiten aufgrund der rechtlichen Vorgaben, d.h. im Rahmen der BBodSchV, sowie aufgrund des Bedarfs an einer schnellen Vor-Ort-Messtechnik im Rahmen des Flächenrecycling zu informieren.
Die Vorteile des ergänzenden Einsatzes von schnellen Vor-Ort-Erkundungsmethoden im Rahmen der Altstandorterkundung ist inzwischen vielfach bekannt. Ein umfangreicher Einsatz solcher Techniken ist dennoch nicht zu erkennen. Das liegt an fehlenden Informationen über geeignete Techniken sowie deren Einsatzstrategie, an unzureichend qualifizierten Vor-Ort-Messgeräten und an fehlenden Vorschriften für die Nutzung von Vor-Ort-Analytik. Bei der orientierenden Erkundung wird derzeit die Vor-Ort-Analytik laut BBodSchV entsprechend Anhang 1, Punkt 2.1 für die Festlegung von Probenahmestellen empfohlen. Um zukünftig vorhandene und kommerziell verfügbare Techniken zielgerichtet einsetzten zu können, informiert das Symposium über Einsatzstrategien, rechtliche Grundlagen, Stand der Technik und notwendige Qualitätssicherungsmaßnahmen als Voraussetzung für die Anerkennung der Ergebnisse durch die Behörde. Langfristig soll erreicht werden, dass die Möglichkeiten der Vor-Ort-Analytik auch über die Vor-erkundung hinaus Anwendung finden. Mit der Information über erfolgreiche Einsatzbeispiele soll die Akzeptanz neuer Vor-Ort-Messtechniken auf Seiten der Behörde und der Anwender gefördert werden.
Mit dem Symposium sollen Ingenieurbüros, Besitzer kontaminierter Flächen, die Umweltverwaltung und Forschergruppen angesprochen werden. Es sollen Forscher, Hersteller, Anwender und Vertreter aus Genehmigungsbehörden zusammengebracht und ein breites Diskussionsforum über Verfahren zur Vor-Ort-Analytik eröffnet werden. Das Symposium wird von den Projektteilnehmern des DBU- Projektverbundes High-Tech-Methoden zur Untergrundsondierung genutzt, um die Arbeiten und Ergebnisse des Projektverbundes einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Neben den Aktivitäten in Deutschland sollen auch die Erfahrungen und Stand der Technik in anderen europäischen Ländern sowie die Aktivitäten in den USA vorgestellt werden.
Fazit:
Insgesamt war das 3 Symposium Vor-Ort-Analytik ein sehr großer Erfolg mit einer großen Resonanz bei Fachleuten aus der Altlastenbearbeitung. Neben der englischsprachigen Veranstaltung Field Screening Europe ist das Symposium die einzige deutschsprachige Veranstaltung in dieser Größe zu dem immer wichtiger werdenden Thema bei der Bearbeitung von Altstandorten sowie in der Umweltanalytik. Das Symposium Vor-Ort-Analytik soll auch weiterhin an der Uni Stuttgart im 2-jährigen Rhythmus stattfinden.