HIP-pilot stabiele eindsituatie grondwaterverontreiniging met VOCl’s 1

HIP-pilot stabiele eindsituatie grondwaterverontreiniging met VOCl’s 1

Beschrijving

Aan de Asterweg in Amsterdam is in de jaren ’70 de bodem en het grondwater verontreinigd geraakt met VOCl’s gedurende de toenmalige bedrijfsactiviteiten. Daarbij is puur product in de vorm van zaklagen in het hele bodemprofiel tot aan het eerste watervoerende pakket terecht gekomen. Door BioSoil is tussen 1999 en 2007 een ontgraving en biologische grondwatersanering uitgevoerd om de VOCl’s in opgeloste vorm en in de pure fase te verwijderen. Bij de sanering is grondwater onttrokken, gezuiverd en geloosd. Het verontreinigde grondwater is bij de sanering afgepompt, waarna het weer geïnfiltreerd is. Daarbij is elektronendonor toegevoegd (koolstofbron) om de geochemische omstandigheden in de bodem sterk gereduceerd te krijgen en zodoende de natuurlijke afbraak van VOCl’s te bespoedigen.  Na afronding van de werkzaamheden bleken de saneringsdoelstellingen niet behaald te zijn. Hoewel de concentraties VOCl’s tijdens de sanering sterk gedaald waren, zijn deze na het stopzetten van de sanering weer sterk gestegen. Het vermoeden bestaat dat nalevering optreedt uit sterk adsorberende slechtdoorlatende  klei/veenlagen en uit resterende zaklagen (pure fase), waardoor de gesaneerde lagen weer worden besmet. De vraag is of de optredende nalevering van de VOCl-verontreinigingen acceptabel is en dat gesproken kan worden van een stabiele eindsituatie. Het doel van de pilot is een onderzoeksmethode te demonstreren, waarmee kan worden onderbouwd of de optredende nalevering na de sanering, al dan niet het bereiken van een stabiele eindsituatie doorkruist. In onderhavige HIP pilot is getracht om met geavanceerde onderzoeksmethoden de problematiek goed in beeld te brengen en te komen tot een oplossingsstrategie, waarbij het bereiken van een stabiele eindsituatie als uitgangspunt dient.

Onderzoeksdoel

Het demonstreren van een methode om het bereiken van een stabiele eindsituatie te onderzoeken.

Studiegebied

De onderzoekslocatie is gelegen op een industrtieterrein en is grotendeels bebouwd. De bodem is gelaagd.

Methoden

Vanwege de complexe bodemopbouw, verontreinigingsituatie en grondwaterstromingssysteem, is het lastig om de nalevering eenduidig in beeld te brengen. Dit vergt een onderzoeksstrategie waarmee kan worden ontrafeld hoe de processen in de ondergrond op elkaar inwerken. Gekozen is voor een combinatie van modellering en monitoring van de processen in de ondergrond.

Met monitoring over een periode van circa 1,5 jaar na de sanering zijn trends in de verontreinigingssituatie bepaald. Verder is de voortgang van de natuurlijk afbraak processen gevolgd door te letten op de dechlorering, redoxcondities en elektronendonor. Hiermee is vastgesteld of gestimuleerde biologische afbraak een eindoplossing biedt voor de sanering van de locatie.

De simulatie is uitgevoerd door middel van een numeriek grondwater- en stoftransportmodel (respectievelijk Modflow en RT3D), waarmee de samenhang en onderlinge beïnvloeding van de processen goed kan worden verkend. Door de resultaten van de monitoring (periode van 1,5 jaar en pompproef) te vergelijken met de modelresultaten is de dynamiek van de nalevering onder verschillende omstandigheden in beeld gebracht en kon het model worden gekalibreerd. Als het model in staat is verschillende situaties goed te simuleren, dan vergroot dit de betrouwbaarheid van het model en dus van de modeluitkomsten.

Ook is een kortdurende pompproef uitgevoerd van twee weken, waarbij intensief is gemonitord. Het doel daarvan was enerzijds om specifieke modelparameters vast te stellen en anderzijds te achterhalen hoe de verontreiniging zich gedraagt in het grondwater. Aan de hand hiervan is meer inzicht verkregen in hoe de verontreiniging aanwezig is in de bodem. Dit is gebruikt om het model te ijken en daarmee de betrouwbaarheid en voorspellende waarde van het model te verhogen.

Resultaten

Grondwaterstroming

In de natuurlijke situatie treedt er alleen verticale stroming (infiltratie) op in de tussenzandlagen, waardoor er ook een verticale gradiënt in de concentraties van verontreinigingen ontstaat. In het eerste watervoerende pakket is de stromingsrichting vooral horizontaal. Eventuele verspreiding van de opgeloste grondwaterverontreinigingen tot buiten het terrein zal per definitie via het eerste watervoerende pakket verlopen.

Grondwater dat nu naar het eerste watervoerende pakket afstroomt, zal binnen 10 jaar de terreingrens overschrijden. Opgeloste verontreinigingen worden in principe vertraagd door adsorptie, maar die is in het eerste watervoerende pakket zeer gering. De reistijden bedragen circa 10 jaar voor CIS en VC, circa 15 jaar voor TRI en circa 25 jaar voor PER.  

Nalevering

Er treedt nalevering op uit de klei/veenlagen van VOCl’s in concentraties tot ver boven de interventiewaardes naar de 2eHolocene tussenzandlaag en vermoedelijk ook naar het eerste watervoerende pakket. Ook de 1e tussenzandlaag wordt waarschijnlijk besmet met VOCl’s door nalevering uit de bovenste klei/veenlaag. Er zijn tevens aanwijzingen dat er nog een resterende zaklaag in de top van de kleilaag in de 1e tussenzandlaag aanwezig is. Het een en ander blijkt uit het optreden van een ‘rebound’ gedurende circa 1,5 jaar na afronding van de sanering in 2007 en na de pompproef, die zich zowel in het verloop van de gemeten als de berekende concentraties manifesteert. Uit de modellering blijkt dat de nalevering nog decennia lang zal optreden, voordat de concentraties zonder verdere ingrepen tot acceptabele waardes zijn gedaald.

Afbraak van de verontreiniging

In het kerngebied is geen consistente trend te zien in het verloop van de VOCl-concentratie en de dechloreringsgraad. De concentraties zijn ver boven de interventiewaardes. De afbraak van VOCl’s vindt wel plaats in de deklaag, maar wordt waarschijnlijk gelimiteerd door de beperkte hoeveelheid geschikt elektronendonor. Op basis van DOC-concentraties (meer dan 20 mg/l) wordt verwacht dat over het algemeen voldoende elektronendonor aanwezig is in de Holocene deklaag. Daarentegen is de concentratie waterstof in het grondwater betrekkelijk laag, wat er op duidt dat er weinig afbraak optreedt. 

In het eerste watervoerend pakket zijn de redoxomstandigheden gunstiger. De gemeten concentraties VOCl zijn in het eerste watervoerende pakket beduidend lager dan in de tussenzandlagen, maar dit hangt samen met het feit dat de monitoringspeilbuizen (die in feite systeemfilters betreffen van het grondwatersaneringssysteem) zeer lange filters hebben en er dus een mengsel wordt bemonsterd van ‘schoon’ en verontreinigd water. Het lijkt erop dat de afbraak van VOCl’s wordt gelimiteerd door een gebrek aan elektronendonor. Slechts bij een van de drie peilbuizen met filters in dit pakket is sprake van een toenemende dechloreringsgraad, die gekoppeld is aan een afname van de concentratie VOCl’s tot beneden de detectielimiet. Ter plaatse van de overige peilbuizen in het eerste watervoerende pakket is geen stijging van de dechloreringsgraad aangetoond.

Conclusies en aanbevelingen

Hoewel natuurlijke afbraak van VOCl’s optreedt in alle lagen, blijkt de nalevering uit de klei/veenlagen en zaklagen in het kerngebied nog decennia lang te groot te zijn om de verontreinigingen af te breken tot acceptabele concentraties. Naar het eerste watervoerende pakket zal dan ook nog een tijd lang VOCl-concentraties vermoedelijk tot boven de interventiewaarde kunnen afstromen. Gezien de betrekkelijk snelle horizontale stroming in het eerste watervoerende pakket, bestaat er een actueel risico dat verontreinigingen in concentraties boven de interventiewaardes zich tot buiten de terreingrens kunnen verplaatsen en het grondwater op aanpalende terreinen besmetten. Er is op basis van de nalevering in de tussenzandlagen dus geen sprake van een stabiele eindsituatie. Opgemerkt wordt dat de risico’s voor het eerste watervoerende pakket zijn gebaseerd op metingen uit slechts één meetpunt in het eerste watervoerende pakket. De omvang van de restverontreiniging in het eerste watervoerende pakket is niet bekend. Bij het overwegen van een strategie om alsnog een stabiele eindsituatie te bereiken dient bedacht te worden dat traditionele saneringsmaatregelen zoals pump&treat in de tussenzandlagen alleen een tijdelijk effect hebben, waarna door nalevering de concentraties weer sterk doen dalen tot het voorafgaande niveau. Een meer duurzame aanpak lijkt het stimuleren van de biologische afbraak door middel van de toediening van elektronendonor in de bronzone en stroomafwaarts daarvan in zowel de 2e tussenzandlaag en het 1e watervoerende pakket. Wel dient een strategie voor een eventuele restverontreiniging in het eerste watervoerende pakket te worden uitgewerkt.

Het succes van de eerder gehanteerde saneringsaanpak (pump&treat in combinatie met gestimuleerde biologische afbraak door toevoegen van een elektronendonor) kan beter worden ingeschat als rekening wordt gehouden met de volgende aandachtspunten:

  • Voorafgaand aan het ontwerpen van een grondwatersanering, dient er een gedegen inzicht te zijn in de verspreidingspaden van verontreinigingen en de potentiële nalevering uit klei/veenlagen (opstellen van een conceptueel model van de locatie). Verder helpt het als de maatvoering altijd in meters ten opzichte van NAPwordt gerapporteerd. Saneringslocaties worden namelijk in de regel herontwikkeld, waarbij het maaiveld vrijwel altijd verandert.
  • Het wordt aangeraden om systeemfilters van de grondwatersanering niet door meerdere doorlatende lagen te plaatsen. Indien dit wel gebeurt is het enerzijds lastig om de sanering in afzonderlijke lagen te sturen. Anderzijds is ongewenste verspreiding van verontreinigingen mogelijk door het weglekken van zaklagen via de filters. Ook kan ongecontroleerde onttrekking uit diepere lagen ervoor zorgen dat verontreinigingen hoger in het bodemprofiel versneld neerwaarts worden getrokken.
  • Ook monitoringsfilters dienen geheel in afzonderlijke lagen te worden geplaatst, zodat een eenduidige analyse mogelijk is van de processen in de ondergrond. Bovendien wordt aanbevolen om het filtertraject van monitoringsfilters klein te houden om zoveel mogelijk te voorkomen dat bij monsterneming een grondwatermengsel wordt genomen.
  • Waterstofmetingen zouden moeten worden uitgevoerd in peilbuizen en niet in grondwater dat wordt bemonsterd via een leidingennetwerk.

Toegevoegde rapporten:
hip stabieleindsituatie1

Gerelateerde technieken en cases
2017-10-21T18:43:28+00:00