Das Projekt "Verhalten von Biopolymeren während der Uferfiltration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Problemstellung: In Berlin sowie an vielen anderen urbanen Standorten wird für die Trinkwassergewinnung Uferfiltrat eingesetzt. Im Gegensatz zu Grundwasser handelt es sich bei Uferfiltrat um Oberflächenwasser welches nach einer Untergrundpassage aus ufernahen Brunnen gefördert wird. Neben klassischen Filtereigenschaften weißt das Ufer als Filter auch eine hohe Dichte an verschiedenen Mikroorganismen auf. Aus Feldstudien geht hervor, dass die Reduktion bis hin zur vollständigen Entfernung von gelösten organischen Kohlenstoffen und zahlreichen Spurenstoffen auf mikrobielle Aktivität zurückzuführen ist. Die Abbau- bzw. Transformationsleistung wird dabei von zahlreichen Parametern wie Redoxbedingung, Temperatur oder zur Verfügung stehenden Substraten beeinflusst. Ein Substrat stellen dabei die Biopolymere dar, welche sich als eine Fraktion des gelösten organischen Kohlenstoffs überwiegend aus Proteinen und Polysacchariden zusammen setzten. Vorangegangene Arbeiten weisen auf einen Zusammenhang zwischen dem Abbau von Biopolymeren und einigen Spurenstoffen hin. Ähnlich der Biopolymere wird zum Beispiel das Röntgenkontrastmittel Iopromid als Vertreter der Spurenstoffe unmittelbar nach der Infiltration unabhängig von der Temperatur fast vollständig abgebaut bzw. transformiert. Detaillierte Kenntnisse über die im Ufer stattfindenden biologischen Prozesse liegen aber bisher nicht vor. Projektziel und Vorgehensweise: In Langzeitversuchen wird der Abbau von Biopolymeren genauer untersucht. Über mehrere Jahre kontinuierlich mit Oberflächenwasser durchströmte Sandsäulen dienen dabei als Modellsystem. Zunächst werden Hinweise für den Betrieb von Sandsäulen in Bezug auf das verwendete Füllmaterial und die damit verbundenen Einlaufzeiten aus den Langzeitversuchen ermittelt. Durch Variation der Temperatur, der Redoxbedingungen und des Füllmaterials kann deren Einfluss auf den Biopolymerabbau bestimmt werden. Um darüber hinaus Klarheit über einen möglichen Cometabolismus zwischen Iopromid und den Biopolymeren zu gewinnen wird der Spurenstoff mittels Massenspektrometrie detektiert. Neben den Abbauraten sollen auch neue Aufschlüsse über die Kinetik der zugrunde liegenden Bioreaktionen gewonnen werden. Zu diesem Zweck sind Kleinfilterkreislaufversuche mit verschiedenen Medien geplant. Diese werden so ausgelegt, dass die ersten 10 cm der Bodenpassage, also die Infiltrationszone simuliert werden kann. Um eine genaue Zuordnung zwischen Spurenstoff- und Biopolymerabbau zu gewährleisten ist weiterhin der Einsatz von künstlichen oder aufkonzentrierten Biopolymerlösungen angedacht.
Das Projekt "NASRI (Natural and Artificial Systems for Recharge and Infiltration) - Forschungsprogramm zur Uferfiltration und künstlichen Grundwasseranreicherung - Prozessuntersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Uferfiltration und Grundwasseranreicherung sind wichtige Behandlungsschritte für die Trinkwassergewinnung z.B. in Berlin. Das Projekt wurde initiiert um ein tiefergehendes Verständnis für das Verhalten von anthropogenen und natürlichen organischen Stoffen während der Uferfiltration zu erlangen. Ziel ist es, zusammen mit hydrogeologischen Modellen eine Erklärung des On-site Monitorings zu liefern und die Entwicklung von optimalen Design- und Betriebsparameter für die Standorte zu ermöglichen. Ein umfassendes Untersuchungsprogramm der Probennahmestellen Transekte Tegler See, Grundwasseranreicherung Tegel (GWA) und Transekte Wannsee startete im Mai 2002. Zusätzlich wurden Bodensäulensysteme zur Simulation eines typischen Uferfiltrationsstandorts entwickelt. In 2003 konzentrierte sich unsere Arbeitsgruppe auf die Fortsetzung der Felduntersuchungen, auf die Methodenentwicklung für die Einzelstoffanalyse und die Simulationsexperimente an den Bodensäulensystemen. Fortschritte konnten auf allen drei Gebieten gemacht werden. Das monatliche Monitoring der Feldstandorte umfasste DOC, UVA254/436, AOI, AOBr und LC OCD Messungen. Deutliche erhöhte Konzentrationen mehrerer abwasserverwandter Kontaminanten konnten im Sommer 2003 in den Oberflächenwässern nachgewiesen werden. Gründe waren der außergewöhnlich warme Sommer in Kombination mit sehr wenig Niederschlag. Zusätzlich wurde das Klärwerk Schönerlinde, welches in den Tegeler See einleitet, ausgebaut. Die AOI-Konzentration im Tegeler See stieg im Sommer auf bis zu 16 Mikro g/l. Die Einflüsse der höheren Oberflächenwasserkonzentration auf die Uferfiltration und die Grundwasseranreicherung wurden gemessen und werden ausgewertet. Bis jetzt hat sich gezeigt, dass die höheren AOI-Konzentrationen sich deutlich auf die Rohwasserkonzentration an der GWA ausgewirkt haben. Die Methodenentwicklung für die Einzelstoffanalyse von Sulfamethoxazole, Iopromide und Naphthalensulfonsäuren wurde im 05.2003 abgeschlossen und in das monatliche Analysenprogramm aufgenommen. Für die Analyse werden HPLC-MS/MS und HPLC-FLD genutzt. Damit konnte das spezielle Infiltrationsverhalten der Spurenstoffe getestet werden. Die dritte wichtige Aufgabenstellung war die Weiterführung der Bodensäulenexperimente. Ein 30-m-Aquifer mit einer Aufenthaltszeit von 30 Tagen wurde aufgebaut. In der ersten Phase wird er unter aeroben Bedingungen betrieben, um die GWA nachzubilden. Die Bodensäulen wurden hinsichtlich DOC, UVA, AOI, Charakterveränderung der Organik und hinsichtlich der Spurenstoffe untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Simulation der Feldbedingungen erfolgreich war und die Effizienz der Kontaminantenentfernung teilweise größer war als im Feld. Ein Serviceangebot an die anderen Forschergruppen die Säulenanlage für eigene Experimente zu nutzen wurde rege genutzt. Im 04.2003 wurde ein 2. Set von kleineren Bodensäulen an der TU Berlin installiert, um den Einfluss von unterschiedlichen Redoxbedingungen auf den Organikabbau zu testen.