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Lexikon der Geowissenschaften: Erkundung

Erkundung, 1) Angewandte Geologie: Die Erkundung hat vorrangig die Bewertung der Kontamination (Gefährdungspotential) sowie die Planung und Dimensionierung der geeigneten Beseitigungsmaßnahme zum Ziel. Nach der historischen Erkundung beinhaltet die technische Erkundung drei Stufen, die schrittweises Vorgehen veranlassen (orientierende, nähere und eingehende Erkundung). Der Umfang ergibt sich aus dem Gefährdungspotential und dem gefährdeten Schutzgut. Für die Kenntnis des geologischen Baues und der Grundwassersituation sind Daten über das weitere Umfeld und über ein genau abgrenzbares Schadensareal nötig. Die zur gewünschten Auflösung führende Intensität einer letzten eingehenden Erkundung wird auch durch die absehbare Sanierungsmethode bestimmt (z.B. Brunnendichte). Je genauer die hier gewonnenen Informationen sind, um so energiesparender, kürzer und kalkulierbarer ist die Sanierung. Zielvorgaben für die Erkundung von Altlasten (Altlastenerkundung) sind: a) Art der vorkommenden Schadstoffe und Schadstoffgemische (hydrochemische Erkundung), b) Kenntnis der geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse (hydrogeologische Erkundung und geophysikalische Erkundung), c) Kenntnis über die räumliche Schadstoffverteilung und den Stofftransport, d) Kenntnis des resultierenden Gefährdungspotentials (eingehende Erkundung), e) Wahl, Planung und Dimensionierung der Sicherungs- bzw. Sanierungstechnik, f) Abschätzung von Sanierungszeiten und -kosten.

a) Art der Schadstoffe und Schadstoffgemische: Mit der Detektion der Schadstoffe werden auch die Aggregatzustände und Stoffeigenschaften erkannt. Die relevanten Stoffeigenschaften sind u.a. Dichte, Wasserlöslichkeit, Dampfdruck, Mischbarkeit, Molekulargewicht, Oberflächenspannung, Polarität, Viskosität und Flüchtigkeit. In Zusammensicht der Stoffeigenschaften mit jenen des Untergrundes ergibt sich die Kenntnis über die Verteilung und den Transport der Schadstoffe.

b) geologische und hydrogeologische Verhältnisse: Zur Aufnahme der Untergrundverhältnisse gehören u.a. die allgemeine Kenntnis der geologischen Verhältnisse, Kenntnisse über ungesättigte Zone und Aquifer, das Fließfeld des Grundwassers, über Auswirkungen der Fließfelddynamik auf den Schadstofftransport und über anthropogen bedingte Auswirkungen auf Durchlässigkeiten.

c) Schadstoffverteilung und -transport: Die von den Chemikalien ausgehenden Überlegungen führen zur Bewertung von Transportprozessen in und zwischen den Kompartimenten Boden, Bodenluft, Sicker- und Grundwasser.

d) Gefährdungspotential: Die Kenntnis des Gefährdungspotentials ergibt sich aus Schadstoff, Stoffverteilung und Emissions- bzw. Immissionslage in Abhängigkeit vom gefährdeten Schutzgut. Über die Gefährdung werden die Intensität und die Dringlichkeit der Erkundung sowie nötige Sofort- und Schutzmaßnahmen vorgegeben. Bereits für die ersten technischen Erkundungen (Begehung, Sondierung, Schurf, Pumpversuch) können aufwendige Sicherheitsvorkehrungen nötig sein.

e) Wahl, Planung, und Dimensionierung der Sicherungs- bzw. Sanierungstechniken: Die Dimensionierung von Techniken und Verfahren erfolgt aufgrund der Erkundungsergebnisse und der Erkenntnisse aus Vor- und Anfahrversuchen. Die Ergebnisse der Erkundung werden mit jenen der Überwachung und Erfolgskontrolle verglichen. Die Erkundungstechniken sollten deswegen über eine ausreichende Dokumentation reproduzierbar sein. Diese Dokumentation beinhaltet auch Angaben über die Bedingungen während der Erkundung (Wetter, Bauzustand usw.). Zur Überwachung und Nachjustierung eines Sanierungsverfahrens sind speziell für dieses Verfahren angeordnete Meßstellen hilfreich. Dies kann bereits bei der Erkundung berücksichtigt werden (z.B. durch den Ausbau einer Sondierung zur permanenten Meßstelle oder zur tiefenhorizontierten Mehrfachmeßstelle).

f) Abschätzung von Sanierungszeiten: Da in den meisten Fällen die Ausbreitung von Schadstoffen über längere Zeiträume erfolgt ist, liegen die Stoffe z.T. gut sorbiert oder bereits weiträumig verfrachtet vor. Für die Desorption der Schadstoffe und deren Förderung aus dem Untergrund kann die Zeitreduktion nur über erhöhtes Energieaufkommen erzielt werden. Einsparungen lassen sich über den zeitlich und räumlich sehr gezielten Energieeinsatz erreichen. Die Abschätzung der Sanierungsdauer ändert sich mit dem Stand der Erkundung. Die zeitlichen Vorgaben vom Planer einer Baumaßnahme können durch eine Sanierung verändert werden. In vielen Fällen richtet sich auch der Sanierer nach engen zeitlichen Vorgaben (z. B. Umbau einer Tankstelle). Der Stofftransport kann meist nur durch Überlagerung unterschiedlicher Transportprozesse beschrieben werden. Zeit- oder ortsabhängige Voraussagen der Konzentrationsentwicklung sind deshalb über nichtlineare Funktionen zu beschreiben. Für Energie- und Ökobilanzen sowie als Basis vergleichender Kostenbetrachtungen sind Zeitangaben erforderlich. Dies ist bei In-situ-Maßnahmen meist schwierig und ist um so mehr Grund für detaillierte Erkundungsmaßnahmen. Bei Unfällen und Neuschäden sind die Erfolgsaussichten einer Sanierung um so günstiger, je schneller die Sanierungsmaßnahme begonnen wird. Die Wahl der geeigneten Sanierungstechnik bedarf der kurzfristigen vorhergehenden und fachtechnischen Bewertung der Schadenssituation.

Die technische Erkundung von Altlasten und Schadensfällen umfaßt i.d.R. die Erkundung des Gefahren- bzw. Schadensherdes und die Erkundung der betroffenen Schutzgüter. Die Erkundung des Gefahren- bzw. Schadensherdes kann direkt erfolgen oder indirekt über die betroffenen Schutzgüter. Im Hinblick auf das Schutzgut Grundwasser ist die entscheidende Beurteilungsgröße für den Gefahren- bzw. Schadensherd der Volumenstrom und die Schadstoffkonzentration des Sickerwassers bzw. Kontaktgrundwassers, das dem Grundwasser zugeführt wird. Die direkte Emissionserkundung (Gefahren- bzw. Schadensherderkundung) beinhaltet daher, je nach Möglichkeit des Einzelfalles, eine Untersuchung von Sickerwasser und/oder Kontaktgrundwasser. Daneben besteht die Möglichkeit des Laborversuches zur Sickerwasser- bzw. Kontaktgrundwasserprognose. Bedingt durch die heterogene Schadstoffverteilung im Boden bzw. im Altlagerungsgut, ist es erfahrungsgemäß schwierig, repräsentative Einzelproben zu gewinnen. Durch die Untersuchung eines Probenkollektivs kann ein Werteintervall angegeben werden. Anhand der Ergebnisse der direkten Emissionserkundung wird eine quantitative Bewertung der Gefährdung des Grundwassers möglich. Durch die Grundwassererkundung werden die hydrogeologischen Verhältnisse und die bereits eingetretene Schädigung des Grundwassers erfaßt. Zu erkundende Beurteilungsgrößen sind die Schadstoffkonzentration im Grundwasser und der durch die Emission beeinflußte Grundwasservolumenstrom. Anhand der Höhe der Grundwasserbelastung und einer Quantifizierung des Volumenstroms ist eine Rückrechnung auf Volumenstrom und Schadstoffkonzentration des Sicker- bzw. Kontaktgrundwassers aus dem Gefahren- bzw. Schadensherd möglich. Zwischen Altablagerungen, Altstandorten und Schadensfällen wird nicht unterschieden. Bei der Durchführung von Sofortmaßnahmen bei Schadensfällen ergeben sich aufgrund des Zeitbedarfes Abweichungen von der systematischen Vorgehensweise. 2) Lagerstättenkunde: alle Maßnahmen zum Aufsuchen (Prospektion) und Erschließen (Exploration) einer Lagerstätte mit dem Ziel der wirtschaftlichen Gewinnung eines Rohstoffes aus der Erdkruste. Die Erkundung erfolgt in abgestuften und aufeinander abgestimmten Schritten unter dem Einsatz unterschiedlicher auf den gesuchten Rohstoff hin ausgerichteter Methoden, wobei nach jedem Schritt geprüft wird, ob die gewonnenen Erkenntnisse den nächsten Schritt wirtschaftlich rechtfertigen. Zu den eingesetzten Methoden gehören die Auswertung älterer Unterlagen ("arm-chair geology"), Satelliten- und Luftbildauswertung, geologische Kartierung, der Einsatz verschiedener geophysikalischer und geochemischer Methoden (geochemische bzw. geophysikalische Prospektion), Aufschlußarbeiten mit Anlegen von Schürfen, Stollen und/oder Durchführen von Bohrungen bis zu Aufbereitungsversuchen und Versuchsbergwerk. Die Erkundung endet mit der Wirtschaftlichkeitsstudie (Feasibility-Studie), die aufgrund der nachgewiesenen Reserven und der vorhandenen oder zu schaffenden Infrastruktur gegebenenfalls die Aufnahme der entsprechenden Rohstoffgewinnung empfiehlt. [ME, HFl]

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