Biologische Prozesse in reaktiven Systemen mit elementarem Eisen und Tetrachlorethen

摘要

Die Reaktive Wand in Rheine wurde 1998 zur in-situ Sanierung von mit Tetrachlorethen (PCE) und cis-Dichlorethen (cDCE) kontaminiertem Grundwasser installiert. Zur Dechlorierung der chlorierten Ethene wurde elementares Eisen (Fe0) eingesetzt. Obwohl eine hohe Langzeitstabilität prognostiziert wurde, zeigte sich innerhalb kurzer Zeit eine nachlassende Dechlorierungsleistung des Eisens. Es wurde vermutet, dass neben der Bildung von mineralischen Präzipitaten mikrobiologische Effekte zu einer Verringerung der Langzeitstabilität führten. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass in der Fe0-Reaktiven Wand in Rheine denitrifizierende, sulfatreduzierende, acetogene und methanogene Bakterien vorkamen. Die Besiedlungsdichte war dabei abhängig von der Reaktivität der eingesetzten Eisensorte. Dechlorierende Bakterien konnten zwar teilweise nachgewiesen werden, aber diese setzten PCE zu ausschließlich cDCE um. Parallel durchgeführte Laboruntersuchungen mit einer PCE-dechlorierenden Mischkultur sollten Hinweise liefern, ob die Dechlorierungsleistung in der Reaktiven Wand durch eine Bioaugmentation verbessert werden konnte. Entsprechende Untersuchungen ergaben, dass durch die dechlorierende Mischkultur eine vollständige Umsetzung von PCE zu Ethen mit Wasserstoff oder Fe0 als Elektronendonator erfolgte. Mittels molekularbiologischer Untersuchungen konnten Dehalococcoides Spezies in der Mischkultur nachgewiesen werden. Ein Wachstum dieser Spezies erfolgte mit H2 oder Fe0 als Elektronendonator und PCE als Elektronenakzeptor. Praxisnahe Konzentrationen an Nitrat und Sulfat führten jedoch zu einer verzögerten Dechlorierung durch die dechlorierende Mischkultur. Eine starke pH-Abhängigkeit der biologischen Dechlorierung ergab, dass bei pH-Werten ab ca. 8 eine Anreicherung von cDCE, bei pH-Werten ab 9 nur noch eine abiotisch durch Fe0 induzierte Dechlorierung erreicht wurde. Um eine vollständige Dechlorierung von PCE zu Ethen zu gewährleisten, erwies sich eine Bioaugmentation der Reaktiven Wand in Rheine mit der dechlorierenden Mischkultur als nicht geeignet.