Teerpompen onderzoek Griftpark

Aanleiding en doel In het Griftpark in Utrecht zijn de bodem en het grondwater ernstig vervuild door de voormalige gasfabriek, die er tussen 1860 en 1960 stond. De vervuiling bestaat vooral uit pure teer en opgeloste stoffen. In de jaren negentig is de verontreiniging geïsoleerd met schermwanden, afdekking en grondwaterzuivering. Uit onderzoek blijkt dat bacteriën in de bodem de teeraromaten in het grondwater langzaam maar actief afbreken, waardoor het risico op verspreiding kleiner wordt. Teerpompen is een techniek die succesvol wordt toegepast bij de voormalige vetgasfabriek in Amersfoort. Op deze locatie is sprake van sterk verontreinigde bodem en grondwater door lozing van olie en teer in de bodem in de eerste helft van de vorige eeuw. In de huidige situatie worden mogelijke risico’s op verspreiding weggenomen door het benutten van biologische afbraak, het plaatsen van een bioscherm en het zoveel mogelijk verwijderen van mobiel puur product door middel van teerpompen. Het doel van dit onderzoek is om inzicht te krijgen in de haalbaarheid van het toepassen van de techniek teerpompen in het Griftpark. Hiervoor moeten een aantal vragen beantwoord worden om deze inschatting te kunnen doen. Om de kans op succes van het teerpompen goed in te kunnen schatten is naast informatie over omvang, distributie in de bodem en gedrag ook inzicht nodig in de fysische eigenschappen van de aanwezige mobiele teer. Belangrijke parameters zijn met name de viscositeit en het soortelijke gewicht. Deze gegevens maken het mogelijk te bepalen of teerpompen hier een mogelijk effectieve techniek kan zijn. Daarnaast is het belangrijk te beoordelen in welke mate, na het oppompen van de mobiele fractie, de achtergebleven residuaire teer nog aromaten afgeeft aan het grondwater en of deze worden afgebroken. Dit onderzoek richt zich op de aanwezigheid, de eigenschappen, en het gedrag van pure fase teer in het Griftpark in Utrecht. Deze studie onderzoekt die aanwezigheid en mobiliteit van teer in het Griftpark door middel van veldwerk, historisch onderzoek, modellering, en laboratoriumonderzoek. Het laboratoriumonderzoek onderzoekt hoe de teer draineert uit kolommen met grof en fijn sediment uit het Griftpark, en hoe aromaten uit de pure fase oplossen in het grondwater en onder anaerobe omstandigheden microbiologisch kunnen afbreken. Aanwezigheid en mobiliteit van teer Uit onttrekkingsput B22 is teer opgepompt van een diepte van 45 m-mv. . De teer kan in put B22 terecht zijn gekomen vanuit een ondiepe laag en via de put naar een diepte van 45 m-mv zijn gezakt, of de teer is in de put beland vanuit een diepe laag, net boven de kleilaag op ca. 50 m -mv diepte. De bemonsterde teer blijkt relatief stroperig, hydrofoob en heeft een hoge dichtheid (1,0910 kg/L bij 15°C). De in dit onderzoek bepaalde fysische eigenschappen zijn gebruikt voor twee-fase modellering. De modellering laat zien dat de fysische eigenschappen van de teer in het Griftpark geschikt zijn voor oppompbaarheid. De dichtheid en viscositeit zijn hoger dan bij de teer aangetroffen bij de vetgasfabriek in Amersfoort. Modellering van beide type teer laat zien dat deze verschillen kunnen leiden tot een trager verloop van het teerpompen met een grotere opbrengst in het Griftpark ten opzichte van de vetgasfabriek in Amersfoort. Historisch onderzoek gevolgd door UVOST sonderingen laat zien dat er puur product teer van mogelijk enkele meters dik aanwezig is op de kleilaag die het eerste en tweede watervoerende pakket van elkaar scheidt. De samenstelling laat zien dat de teer die is aangetroffen op ca. 45 m -mv voor 20% uit mono- en di-cyclische aromatische koolwaterstoffen bestaat, waarvan naftaleen en andere di-cyclische aromaten in de hoogste concentraties aanwezig zijn. Het is aannemelijk dat ca. 80% van de teer grotendeels uit zwaardere polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) bestaat, maar deze zijn niet detecteerbaar met de gebruikte analysemethode. Een partitietest bij 12°C toont aan dat maximaal 28,6 mg/L van de gedetecteerde mono- en di-cyclische aromatische verbindingen in het grondwater oplost. De verdelingscoëfficiënten van individuele stoffen zijn bepaald en kunnen worden gebruikt voor toekomstige grondwatermodellering en risicobeoordeling. De resultaten bevestigen dat het in 2018 bemonsterde grondwater van bronpomp B22 verzadigd is met teeraromaten. Drainage-experimenten en residuaire teer Door middel van kolomproeven met zand en grondwater uit het Griftpark zijn de drainage-eigenschappen van teer onderzocht. In grof zand stroomde water langzamer en teer sneller dan in fijn zand. Dit betekent dat teer zich vooral door grovere zand- en grindlagen in de bodem kan verplaatsen. Na drainage bleef op gewichtsbasis 2,1 ± 0,6% residuaire teer achter in grof zand en 7,1 ± 1,8% in fijn zand, wat aangeeft dat teer minder goed uit het fijne sediment verwijderd kan worden. De residuaire teer kan echter nog steeds teeraromaten aan het grondwater afgeven, wat een verhoogde opgeloste verontreiniging kan veroorzaken. Anaerobe afbraak van teeraromaten De anaerobe afbraak van acht opgeloste teeraromaten is onderzocht in duplo batches met grondwater dat in 2018 is bemonsterd bij bronpomp B22 in het Griftpark. Onder methanogene omstandigheden (zonder toevoeging van elektronenacceptoren) varieerden de kortste halfwaardetijden van individuele aromaten in de duplo’s van 4 tot 12 jaar. De toevoeging van ijzer(III)hydroxide of nitraat stimuleerde alleen de afbraak van ethylbenzeen, terwijl de andere aromaten minder goed afbraken. Het creëren van sulfaat-reducerende omstandigheden in de batches stimuleerde de afbraak van alle aromaten. De kortste halfwaardetijden lagen in de range van 0,6 tot 2,9 jaar. Naftaleen brak het snelste af, met een halfwaardetijd van 0,6 jaar. Dit is relevant omdat veel sulfaat in het grondwater van het Griftpark aanwezig is, dat kan bijdragen aan natuurlijke afbraakprocessen die de verspreiding van teeraromaten in het grondwater beperken. Conclusies en adviezen Uit het onderzoek naar de aanwezigheid en eigenschappen van teer in het Griftpark blijkt dat deze verontreiniging zich als pure fase kan verplaatsen, wat duidt op mobiliteit. UVOST-sonderingen hebben aangetoond dat zich op de kleilaag tussen het eerste en tweede watervoerende pakket een aanzienlijke hoeveelheid puur product teer bevindt, mogelijk enkele meters dik. Dit vormt een bron voor verdere oplossing van verontreiniging in het grondwater. Daarnaast is er een risico op verticale migratie van puur product door de kleilaag richting het tweede watervoerende pakket. De fysisch-chemische analyse bevestigt dat het type teer geschikt is voor mechanische verwijdering, zoals oppompen. Drainage-experimenten tonen aan dat de efficiëntie van verwijdering sterk afhankelijk is van de korrelgrootte van het sediment; grof zand blijkt het meest geschikt voor snelle extractie. Hoewel verwijdering mogelijk is, blijft residuaire teer achter in de bodem, wat kan leiden tot een verhoogde oplosflux van aromatische verbindingen naar het grondwater. Onder anaerobe omstandigheden treedt biodegradatie op, voornamelijk via sulfaatreducerende processen. De resultaten van dit onderzoek worden gebruikt voor de modellering ten behoeve van monitoring in het Bestparc Fase 3 project om nazorg in te richten.