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Vorwort
6
Inhaltsverzeichnis
8
1 Technische Geochemie – Konzepte und Praxis
14
1.1 Ingenieurgeochemie – Einführung
18
1.1.1 Fachliche Grundlagen der Ingenieurgeochemie
20
1.1.2 Definitionen und Fallbeispiele
21
1.2 Geochemie im Leitbild „Nachhaltigkeit“
24
1.2.1 Kapazitätsgrenzen für Stoffflüsse
24
1.2.2 Gekoppelte geochemische Systemfaktoren
28
1.2.3 Geochemische Barrieren-Konzepte
38
1.2.4 Leitbild „Endlagerqualität“
48
1.2.5 Geowissenschaften und nachhaltige Abfallwirtschaft
52
1.3 Umweltchemie – Technologische Aspekte
56
1.3.1 Umweltchemische Konzepte
57
1.3.2 Umweltchemikalien und Stoffdynamik
68
1.3.3 Schadstoffquellen und Belastungspfade
74
1.3.4 Medienübergreifende Schadstoffflüsse
79
1.4 Umweltgeochemie – Grundlagen und Anwendungen
82
1.4.1 Globale und regionale Stoffflüsse
82
1.4.2 Untersuchung mobilisierender Einflussfaktoren
93
1.4.3 Natürliche Demobilisierung von Schadstoffen
103
1.4.4 Chemische Bewertung kontaminierter Feststoffe
108
1.5 Ingenieurgeochemie und Abfallwirtschaft
112
1.5.1 Abfallvermeidung bei der Rohstoffgewinnung
112
1.5.2 Langzeitstabilisierung von Abfall
122
1.5.3 Ingenieurgeochemisches Handlungskonzept
137
Literatur
146
2 Natürlicher Abbau und Rückhalt von Schadstoffen
164
2.1 Rückhalt/Sorption organischer Schadstoffe im Untergrund (Grundlagen)
164
2.1.1 Sorptionsmechanismen und -isothermen
164
2.1.2 Einfluss des natürlichen organischen Materials auf die Sorption
172
2.1.3 „Partitioning“ in natürlichem organischem Material
176
2.1.4 Sorption in heterogenen Materialien
180
2.1.5 Adsorption organischer Verbindungen durch Aktivkohlen
183
2.1.6 Sorptionskinetik
184
2.2 Stofftransport im Grundwasser Advektion/Retardation, Dispersion, Abbau
191
2.2.1 Advektion und Retardation
191
2.2.2 Dispersion und Verdünnung
192
2.2.3 Schadstoffabbau: Stationäre Fahnen
200
2.2.4 Transportvermittlung: Kosolventen/DOC/Kolloide/Partikel
204
2.3 Schadstoff-Freisetzung (Desorptionskinetik, Lösungskinetik)
205
2.3.1 Stoffübergang zwischen mobiler und immobiler Phase
206
2.3.2 Lösungskinetik feinverteilter residualer Phasen
210
2.3.3 Löslichkeit und Lösungskinetik
214
2.3.4 Schadstofflösung aus „Pools“
223
2.3.5 Schadstoff-Freisetzung durch diffusionslimitierte Desorption
227
2.3.6 Rückdiffusion aus Geringleitern (Ton- und Kohlelagen)
231
2.4 Zeitskalen im Schadensherd und Natural Attenuation
234
2.4.1 Zeitskalen der Lösung residualer Flüssigphasen
234
2.4.2 Diffusionslimitierte Desorption
237
2.4.3 Wirkung von Lösungsvermittlern zur beschleunigten Sanierung von Schadensherden
241
2.4.4 Fazit: „Natural Attenuation“ im Schadensherd
244
Literatur
247
3 Ingenieurgeochemie im Boden- und Gewässerschutz– Praxisbeispiele und rechtlicher Rahmen
256
3.1 Sickerwasserprognose für anorganische Schadstoffe
268
3.1.1 Anforderungen nach Bundes-Bodenschutzverordnung
268
3.1.2 Materialuntersuchung
271
3.1.3 Ergänzende Verfahren
283
3.2 Langzeitverhalten von Deponien
286
3.2.1 Regelungen und Maßnahmen zur Emissionsminderung
287
3.2.2 Langzeitverhalten von organischen Deponien
292
3.2.3 Ablagerung von thermisch behandelten Abfällen
296
3.3 Geochemische In-situ-Stabilisierung von Bergbaualtlasten
311
3.3.1 Grundlagen der Sauerwasserbildung
311
3.3.2 Prognose der Sickerwasserqualität
315
3.3.3 Technologien und Behandlungsmethoden für Sauerwässer bei der Ablagerung von Bergematerialien und Tailings
318
3.3.4 Verwahrung von Untertagebergwerken und Tagebauen
326
3.3.5 Entwicklung umfassender Sanierungsstrategien –Das Fallbeispiel WISMUT
329
3.4 Gewässersedimente und Baggergut
343
3.4.1 Integrierte Prozessstudien
344
3.4.2 Problemlösungen für Überflutungssedimente
351
3.4.3 Subaquatische Lagerung
356
3.4.4 Capping – Aktive Barriere-Systeme
360
3.4.5 Strategien für ein integriertes Sedimentmanagement
370
3.5 Sedimente und WRRL – Fallstudien Rhein und Elbe
374
3.5.1 Forschungsinitiativen zum integrierten Sedimentmanagement
374
3.5.2 Erfassung von partikelgebundenen Schadstoffbelastungen
376
3.5.3 Qualitätssicherung bei der Untersuchung von Sedimentproben
380
3.5.4 Konzept der Sedimentstudien von Rhein und Elbe
393
2.5.5 Ausgewählte Ergebnisse der Rheinstudie – POR III
397
3.5.6 Ausgewählte Ergebnisse der Elbestudie – HPA
401
3.6 Integrierte Untersuchungen in Böden, Grundwässern, Sedimenten und Flüssen: Anwendungen vom EU ProjektAquaTerra
406
3.6.1 Einleitung
406
3.6.2 Zeitlich integrierende Messmethoden aus den Unterprojekten FLUX und BIOGEOCHEM
408
3.6.3 Konzeptionelles Modell der Schadstofffrachten
416
3.6.4 Modellierungen des Systems
417
3.6.5 Verbindungen von AquaTerra zu anderen Initiativen
418
Literatur
420
4 Materialien
450
4.1 Ausgewählte Ergebnisse aus dem BMBF-Verbundprojekt SiWaP
450
4.1.1 Einleitung
450
4.1.2 „Quellterm“ – experimentelle Befunde
451
4.1.3 „Transportterm“ – experimentelle Befunde
459
4.1.4 Aktuelle Aktivitäten zur Gefährdungsabschätzung und Verwertung
461
4.1.5 Zitierte Literatur
462
4.2 Durchströmte Reinigungswände – Verbund „RUBIN“
464
4.2.1 Übersicht zum Stand des BMBF-Förderschwerpunktes RUBIN
464
4.2.2 Wissenschaftlich-technische Fragestellungen
466
4.2.3 Durchströmte Reinigungswände in Deutschland und Österreich
469
4.2.4 Zitierte Literatur
470
Sachverzeichnis
472
Verzeichnis der Dateien auf der beigefügten CD
484
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