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Herkunft und Bilanzierung des Eintrags des Benzinzusatzes Methyl-tert-butylether (MTBE) und seinen Abbauprodukten in Grundwasser mittels multikompartimenteller Modellierung

Volltext

Beschreibung

Ziele des Projekts sind die Identifizierung und Quantifizierung der Eintragspfade und die Bestimmung der MTBE-Massenflüsse zwischen Umweltkompartimenten. Die Resultate der Modellierung werden zu einem Vergleich verschiedener diskutierter MTBE-Alternativen verwendet.

Im Rahmen des ersten Projektabschnitts wurde eine Literaturdatenbank über Methyl-tert-butylether (MTBE) aufgebaut. Die Datenbank umfasst Berichte, Monographien, wissenschaftliche Veröffentlichungen und andere Informationen zu den Themenbereichen Regelwerke, Risk Assessment und Sanierungstechnologien sowie Links zu relevanten Datenquellen im Internet. Weiterhin wurden experimentelle und abgeschätzte Daten zu den wichtigsten physikalisch-chemischen Eigenschaften, Reaktions- und Abbauraten von MTBE, den Hauptabbauprodukten von MTBE, tert-Butylalkohl (TBA) und tert-Butylformiat (TBF) sowie für einige MTBE-Substitutionsprodukte wie Ethyl-tert-butylether (ETBE), tert-Amyl-methylether (TAME) und Diisopropylether (DIPE) in einer weiteren Datenbank zusammengestellt.

Da die Temperaturabhängigkeit der Luft-Wasser-Verteilung von großer Bedeutung für die Modellierungsergebnisse ist, wurde dieser Parameter in Laborexperimenten für MTBE sowie seine Abbau- und Substitutionsprodukte bestimmt.

In der zweiten Phase des Projektes wurde das Umweltverhalten von Methyl-tert-butylether (MTBE) im regionalen Maßstab untersucht. Für ein Modellgebiet in Baden-Württemberg, dessen geologische Struktur im wesentlichen durch quartäre Kiese und Sande des Oberrhein-Grabens gebildet wird, wurde ein stationäres multikompartimentelles Transportmodell entwickelt. Verkehrsbedingte MTBE-Emissionen wurden auf Basis von Daten zum Kraftstoffverbrauch und zur Verkehrsintensität abgeschätzt. Zusätzlich wurden Emissionsfaktoren herangezogen, um verschiedene Freisetzungsprozesse während der Kraftstoffproduktion und des Kraftstoffgebrauchs zu quantifizieren. Zur Abschätzung des Eintrags von MTBE in das Grundwasser wurden die aus den Emissionen resultierenden MTBE-Konzentrationen im Bodenwasser berechnet und mit einem Modell zur Grundwasserneubildung verknüpft.

Zur Berücksichtigung von Emissionen aus Produktions- bzw. Verarbeitungsprozessen der im betrachteten Modellgebiet vorhandenen Raffinerien wurde das "European Union System for the Evaluation of Substances (EUSES)" genutzt.

Das Verhalten der relevanten MTBE-Abbauprodukte, tert-Butylalkohol (TBA) und tert-Butylformiat (TBF), wurde mit einem Multispecies-Modell untersucht, in das vier Umweltkompartimente integriert wurden. In einem Szenario mit gleichem advektiven Ein- und Austrag von MTBE in der betrachteten Region können die abgeschätzten TBF-Konzentrationen in der Atmosphäre mehr als dreifach größer als die von MTBE werden. Die erwarteten TBA-Konzentrationen in der Atmosphäre sind um drei Größenordungen geringer als die von MTBE.

Das entwickelte stationäre Multikompartiment-Modell wurde genutzt, um das Umweltverhalten von MTBE mit dem der möglichen Alternativprodukte Ethyl-tert-butylether (ETBE), tert-Amylmetylether (TAME) sowie Diisopropylether (DIPE) zu vergleichen. Im Ergebnis hat sich gezeigt, dass alle untersuchten Kraftstoffadditive mit Ausnahme von DIPE ein ähnliches Umweltverhalten aufweisen.

Mit einer Sensitivitätsanalyse konnte gezeigt werden, dass das verwendete Modell gegenüber den Parametern, die zur Charakterisierung des Kompartiments Atmosphäre in der Modellregion verwendet wurden, am sensitivsten reagiert. Unter den stoffspezifischen Parametern hatte die Luft-Wasser-Verteilungskonstante (Henry-Konstante), deren Temperaturabhängigkeit in der ersten Phase des Projekts ermittelt wurde, den größten Einfluss auf die Modellierungsergebnisse.

Während des Projekts sind bereits zwei wissenschaftliche Veröffentlichung erschienen (ARP UND SCHMIDT, 2004; ARP ET AL., 2005, siehe Anhang), eine weitere mit den Ergebnissen der regionalen Stoffflussmodellierung befindet sich in Vorbereitung. Auf den beiden ersten europäischen Konferenzen zu MTBE 2003 in Dresden und 2004 in Barcelona wurden Projektergebnisse vorgestellt (Kurzfassungen siehe Anhang), Ende Mai 2005 wurde außerdem in Zusammenarbeit mit dem UFZ Leipzig-Halle eine Fortbildungsveranstaltung für Behörden und Ingenieurbüros zur MTBE-Problematik durchgeführt (s. Anhang).

Metadaten

TitelHerkunft und Bilanzierung des Eintrags des Benzinzusatzes Methyl-tert-butylether (MTBE) und seinen Abbauprodukten in Grundwasser mittels multikompartimenteller Modellierung 
Stand 2005 
Seitenzahl133 
Förderkennzeichen BWR22001

 

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