Inleiding & Situering

Op de locatie Botermarkt 2 is sprake van een historische bodem- en grondwaterverontreiniging met vluchtige gechloreerde organische stoffen (VOCl), afkomstig van een voormalige droogkuisactiviteit.

Het veldonderzoek werd bemoeilijkt door externe factoren: voor drie aangrenzende panden werd geen toelating verkregen voor het plaatsen van peilbuizen of het uitvoeren van boringen. Tevens was de voorste kelder van het bronpand ontoegankelijk; enkel de achterliggende kelder kon onderzocht worden. Dit brengt onzekerheden met zich mee voor de exacte horizontale en verticale afperking van de vlek.

In de onderzochte zones werd geen vrije fase (NAPL) aangetroffen. Uit hydrogeologisch onderzoek blijkt dat de grondwaterstroming noordwestelijk gericht is. Op circa $250\text{ m}$ afwaarts van het brongebied bevindt zich een beschermd natuurgebied. Hoewel ecotoxicologische risico's momenteel niet zijn vastgesteld, zijn er wel significante humaan-toxicologische risico's en is er sprake van een ernstig verspreidingsrisico.

Het terrein ligt in een dichtbebouwde, historisch waardevolle omgeving (beschermd erfgoed/stadsgezicht). Het pand staat leeg, maar er zijn verkoopplannen waarbij een herbestemming met handelsfunctie op het gelijkvloers/eerste verdieping voorzien is. De verontreinigingspluim reikt reeds tot onder aanpalende actieve handelszaken.

Gegevens van de onderzoekslocatie en verontreiniging

• Gemiddelde grondwaterstand: $4\text{ m-mv}$
• Porositeit ($n$): $0{,}35$
• Luchtporositeit onverzadigde zone ($\theta_a$): $0{,}10$
• Kleigehalte: $11{,}4%$
• Organische stof ($OM$): $0{,}6%$
• Hydraulische gradiënt ($i$): $0{,}006\text{ m/m}$
• Hydraulische doorlatendheid op $5{,}0 - 5{,}5\text{ m-mv}$: $K = 3{,}399 \times 10^{-3}\text{ cm/s}$
• Residuele verzadigingsgraad: $0{,}01$
• Stofconstanten ($K_{oc}$, Henry-constante $H$) voor PER, TRI, cDCE en VC
• Omvang verontreinigde kern in verzadigde zone: $A = 62\text{ m}^2$, dikte = $2\text{ m}$
• Aanvullende gegevens over stratigrafie, doorlatendheid en heterogeniteiten van de bodemlagen waren verstrekt in bijgevoegde tabellen.

Vragen

Vraag 1

Stel twee saneringsplannen voor die een haalbare oplossing vormen voor de beschreven verontreinigingssituatie. Hou hierbij rekening met de volgende criteria:

• Aard, gedrag en voorkomen van de aanwezige verontreinigingen;
• Eigenschappen van de ondergrond;
• Praktisch-technische haalbaarheid in functie van de omgevingssituatie en de opgegeven nabestemming van het terrein;
• Tijdsduur en kostprijs van de voorgestelde technieken;
• Duurzaamheid van de saneringsoplossing.

Geef een afzonderlijke bespreking en motivatie voor elk van de twee voorgestelde saneringsvarianten – die elk kunnen bestaan uit een combinatie van verschillende saneringstechnieken – waarbij elk van de bovenstaande criteria expliciet aan bod komt.

Duid voor beide saneringsvarianten op de plannen aan waar en hoe je de saneringsacties voorziet. Zorg ervoor dat je aanduiding voor een suggestie voor locaties van implementatie overeenkomt met de uitvoeringsvorm van de voorgestelde saneringstechniek(en), bv. voor een aantal onttrekkingsfilters voor grondwateronttrekking duid je een aantal puntlocaties aan. Je mag naar keuze gebruik maken van een of meerdere plannen in bijlage. Zorg voor een duidelijke legende.

Geef aan naar welke saneringsvariant je finale voorkeur uitgaat en motiveer.

Vraag 2

A.

• Bereken de vuilvracht van tetrachlooretheen (PER) in de verzadigde zone voor elk bodemcompartiment.
• Geef twee verschillende methoden om de verdelingscoëfficiënt tussen de vaste en vloeibare fase te bepalen en voer de berekening uit.
• Wat is het conceptuele verschil tussen beide methoden? Licht kort toe.

B.

• Hoe lang duurt het vooraleer de verontreiniging het natuurreservaat ($250\text{ m}$ verderop) bereikt?
• Is de berekende tijdsduur realistisch in de praktijk? Motiveer je antwoord.

C.

• Is bodemluchtextractie (BLE) een geschikte techniek voor deze specifieke verontreinigingssituatie? Licht kort toe.
• Men stelt voor om 7 onttrekkingsfilters te plaatsen met een gezamenlijk debiet van $150\text{ m}^3/\text{h}$ om de onverzadigde zone te saneren. Bereken de onderdruk ter hoogte van een onttrekkingsfilter via de theoretische benadering van Cooper-Jacob (neem vormparameter gelijk aan 3).
• Hoe kan men de totale saneringsduur van bodemluchtextractie bepalen? Leg dit conceptueel uit (berekening is niet vereist).

Theorie: (10/20)

Casus:
Verontreiniging met minerale olie en BTEX, waarbij nog ondergrondse tanks aanwezig zijn in de bodem. De parking van een winkelcentrum wordt heraangelegd. De verontreiniging bevindt zich verdeeld over drie kernen en reikt deels tot onder de bestaande gebouwen (deze mogen niet gesloopt worden).
De ondergrond bestaat uit een zandbodem met klei-heterogeniteiten ($K = 0{,}3\text{ m/d}$). Er zijn twee kaarten gegeven met de verontreinigingscontouren in respectievelijk de onverzadigde en verzadigde zone, aangevuld met uitgebreide tabellen met bodem- en stofeigenschappen.

• Beantwoord de vragen A, B en C conform het stramien uit de colleges (saneringsvarianten, intekening op de kaarten en onderbouwde voorkeurskeuze).

Oefeningen:

1. Bereken de totale vuilvracht van benzeen in de verzadigde zone. Maak hierbij zelf een beargumenteerde aanname voor een worst-case concentratie.
2. Bodemluchtextractie (BLE): Gegeven zijn curves van $C_t$ en $C_w$ in functie van de verversingscyclus. Bereken de benodigde saneringsduur tot de concentratie gedaald is tot onder de BSN-waarde.
3. Juist / Fout vragen: a. Gegeven is een volumeverhouding $V_{NAPL} / V_{bodem} = 11%$.
   Stelling: Hieruit kunnen we afleiden dat de NAPL niet mobiel is.

b. Gegeven is een risico-evaluatie met berekende waarden voor $RI$, $CI$ en $ExCR$, waarbij alle berekende parameters onder de respectievelijke drempelwaarden liggen.
Stelling: Hieruit leiden we eenduidig af dat er geen humaan-toxicologisch risico aanwezig is.

Theorie:

Casus:
Er is sprake van een historische bodem- en grondwaterverontreiniging met minerale olie en BTEX. Vroeger stond hier een tankstation en nadien een garagebedrijf. Momenteel bevindt zich op het terrein een winkelcentrum met voorgelegen parking en een straat. Naast het winkelcentrum staan twee gebouwen die gesloopt zullen worden om plaats te maken voor groenzones. De parking wordt eveneens heraangelegd.

In de ondergrond bevinden zich nog enkele ondergrondse tanks die aanleiding hebben gegeven tot drijflagen. Deze drijflagen strekken zich deels uit onder het winkelcentrum.

Bijlagen bij de casus:

• Twee A3-kaarten met de situatie van het winkelcentrum en de omgeving:
  • Kaart 1: Verontreiniging in het vaste deel van de aarde met peilbuislocaties, analyseresultaten en aanduiding van de BSN- en richtwaardecontouren.
  • Kaart 2: Grondwaterverontreiniging met concentraties en verontreinigingspluimen.
• Geologische en bodemkundige opbouw: 3 bodemlagen (toplaag van groen-bruin fijn tot grof zand, kleilaag op $> 40\text{ m-mv}$; de bovenste 2 lagen zijn watervoerend en goed doorlatend).
• Karakteristieken van de ondergrond:
  • Doorlatendheid $K$ (vrij groot)
  • Grondwatergradiënt $i = 0{,}063\text{ m/m}$
  • Porositeit $n = 30%$
  • Gemiddelde grondwaterstand: $2{,}3\text{ m-mv}$
  • Kleigehalte: $14{,}4%$
  • Organische stof (OS)
  • Waterverzadigingsgraad in de onverzadigde zone: $S_w = 50%$
• Oppervlaktetabel van de verontreinigingszones (oppervlakte per tanklocatie in functie van overschrijding van de BSN).
• Stofeigenschappen van xyleen, benzeen en naftaleen ($\rho$, $MW$, $\log K_{oc}$, BSN-waarden voor vaste deel en grondwater, etc.).

1. Geef een afzonderlijke bespreking en motivatie voor elk van de twee voorgestelde saneringsvarianten – die elk kunnen bestaan uit een combinatie van verschillende saneringstechnieken – waarbij elk van de 5 onderstaande criteria expliciet aan bod komt:
   • Aard, gedrag en voorkomen van de aanwezige verontreinigingen;
   • Eigenschappen van de ondergrond;
   • Praktisch-technische haalbaarheid in functie van de omgevingssituatie en de opgegeven nabestemming van het terrein;
   • Tijdsduur en kostprijs van de voorgestelde technieken;
   • Duurzaamheid van de saneringsoplossing.
2. Duid voor beide saneringsvarianten op de plannen aan waar en hoe je de saneringsacties voorziet. Zorg ervoor dat je aanduiding voor een suggestie voor locatie van implementatie overeenkomt met de uitvoeringsvorm van de voorgestelde saneringstechniek(en), bv. voor een aantal onttrekkingsfilters voor grondwateronttrekking duid je een aantal puntlocaties aan. Je mag naar keuze gebruik maken van een of meerdere plannen in bijlage. Zorg voor een duidelijke legende.
3. Geef aan naar welke saneringsvariant je finale voorkeur uitgaat en motiveer.

Oefeningen:

1. Bepaal de totale vuilvracht voor naftaleen in de onverzadigde fase. Bespreek deze vuilvracht ook afzonderlijk per aanwezige fase.
2. Gegeven zijn twee dalende curves met op de y-as de concentratie van xyleen en op de x-as het aantal verversingscycli. Bereken hoe lang het duurt totdat het xyleengehalte onder de BSN-waarde ($11\text{ mg/kg DS}$) daalt.
3. Juist / Fout vragen: a. Als je kijkt naar de meetgegevens van B20 en P21 in het vaste deel van de aarde, dan kan je concluderen dat beide peilpunten een gelijkaardige concentratie zullen vertonen in de opgeloste fase. (Op de kaart vertoonden beide punten gelijkaardige concentraties in het vaste deel van de aarde).
   b. Als je weet dat de NAPL een volumefractie $< 7%$ heeft, dan weet je dat deze NAPL niet mobiel is.
   c. Gegeven is een tabel met de meest kritische risico-indices: $RI > 1$, $ExCR > 10^{-5}$, $pRI > 1$ en $CI > 1$. Voor de beschouwde stof waren $ExCR$ en $pRI$ niet berekend, de overige berekende waarden lagen onder de $1$.
   Stelling: Op basis van deze gegevens kan je besluiten dat er geen humaan-toxicologisch risico is, aangezien de kritische humaan-toxicologische waarde en de kritische limiet beide onder de 1 liggen.