Natuurlijke afbraak, uitgangspunten voor het ontwerp, beoordeling haalbaarheid 3

Om de toepasbaarheid van MNA te toetsen wordt doorgaans een gefaseerde aanpak gehanteerd. Wanneer uit de screening en demonstratie fasen blijkt dat MNA en kansrijke aanpak is, wordt verder gegaan met het maken van een toekomstverwachting, waarna vervolgens tot de daadwerkelijke implementatie kan worden overgegaan.

Fase 3: Toekomstverwachting (modellering)

In deze fase wordt een extrapolatie van de huidige situatie naar de toekomst gemaakt. Vragen die hiermee beantwoord moeten worden zijn:

• binnen welke termijn kunnen de saneringsdoelstellingen bereikt worden? Is deze termijn redelijk in vergelijking met meer actieve varianten?
• zal de vastgestelde natuurlijke afbraak blijven optreden of zijn er mogelijke beperkingen? Beperkingen kunnen bijvoorbeeld zijn een tekort aan elektronendonoren of -acceptoren, tekort aan nutriënten en ophoping van afbraakproducten.

Om dit te kunnen doen is een modelberekening noodzakelijk. Deze kan eenvoudig van aard zijn, bijvoorbeeld met een spreadsheet, maar ook complexer met uitgebreide hydrologische stoftransportmodellen. De keuze voor een type modellering is afhankelijk van de vragen die beantwoord dienen te worden en afhankelijk van de complexiteit van de verontreinigingssituatie. Onderstaande tabel geeft een niet uitputtende lijst van veel voor NA gebruikte programma’s. Grotere adviesbureaus en aannemers hebben vaak eigen programma’s ontwikkeld die gelijkwaardig aan één van de programma’s in de tabel zijn. Voor een uitgebreid overzicht van een aantal van deze beschikbare modellen zie de EPA modellen website.

Voor een betrouwbare modellering is een bepaalde set aan basisgegevens nodig die informatie geven over het gedrag van de verontreiniging en daarmee de verontreinigende stoffen. Belangrijk daarbij zijn de verspreiding in stromingsrichting van het grondwater en in de diepte, de afbraaksnelheid en de verhouding tussen afbraaksnelheid en transport. Ook de duurzaamheid van de processen dient in beschouwing te worden genomen.

Naast de gebruikelijke eisen aan een goede hydrologische stoftransportmodellering is het voor een betrouwbare goede voorspelling van natuurlijke afbraak met name van belang dat de afbraaksnelheid goed wordt beschouwd. In de praktijk is gebleken dat verontreinigingsconcentraties in de bodem vaak via een soort eerste orde kinetiek afnemen. Daarom wordt de afbraak van verontreinigingen meestal vaak via eerste orde kinetiek beschreven. Dit is een aanname die vooral bij oxidatieve afbraak (BTEX, PAK, minerale olie, etc) meestal niet correct is en kan leiden tot een onderschatting van de saneringsduur. Bij deze vorm van afbraak is vrijwel altijd de beschikbaarheid van elektronen acceptoren de limiterende factor. De afbraak kan dan beschreven worden via Michaelis-Menten kinetiek op basis van de concentratie aan elektronen acceptor (zuurstof, nitraat, sulfaat). Omdat in het bijzonder aërobe afbraak een snel proces is ten opzichte van de overige bodemprocessen, kan als een eenvoudigere benadering voor deze vorm van afbraak worden uitgaan van instantane omzetting wanneer de verontreiniging in contact komt met zuurstof. In principe geldt Michaelis-Menten kinetiek ook voor oxidatieve afbraak onder ijzerreducerende condities en voor reductieve afbraak. Deze vormen van afbraak worden echter doorgaans beschreven via eerste orde kinetiek, omdat hierbij de limiterende factoren niet eenvoudig te bepalen zijn.

Voor CKW geldt dat eerste orde kinetiek een redelijke benadering vormt. Als uitgangspunt voor de afbraakconstanten kunnen de in de literatuur vermelde waarden worden gebruikt. Echter, de range hiervan is zeer groot en het uitvoeren van een gevoeligheidsanalyse voor deze parameter wordt sterk aanbevolen. Bij CKW kan de afbraaksnelheid relatief betrouwbaar worden geschat uit de gemeten veldgegevens door de voortgang van de stapsgewijze dechlorering (bv. Per  Tri  Cis  VC  etheen) over het verloop van bron naar pluim te fitten.

Voor het betrouwbaar voorspellen van de natuurlijke vastlegging van zware metalen is vrijwel altijd een geochemische modellering noodzakelijk.

Fase 4: Implementatie

De implementatie van MNA bestaat in principe uit het volgen van de aanwezige verontreinigingen, de geochemische en hydrogeologische parameters en het toetsen van de resultaten aan vooraf gestelde eisen. Evenals bij een actieve sanering dient een saneringsplan te worden opgesteld dat een monitoringsplan en een terugvalscenario moet bevatten.

Een goed opgezet monitoringssysteem voor MNA leidt tot een database met trendgegevens van de relevante parameters over tijd en ruimte. Het laat ook toe om wijzigingen te noteren in de achtergrondkwaliteit en stroming van het grondwater. Het monitoringsplan dient de volgende doelstellingen te hebben:

1. het aantonen dat MNA verloopt zoals voorspeld;
2. identificeren van alle toxische producten die eventueel worden gevormd;
3. controleren of de pluim zich al dan niet uitbreidt;
4. verzekeren dat er geen kwetsbare objecten worden bedreigd;
5. ontdekken van nieuwe lozingen of veranderingen in milieuomstandigheden die de effectiviteit van MNA in het gedrang kunnen brengen;
6. verifiëren van het bereiken van de saneringsdoelstellingen.

Op basis van de bovenstaande doelstellingen kan onderscheid worden gemaakt tussen procesmonitoring (doestelling 1) en controlemonitoring (doelstellingen 2–6).

Procesmonitoring wordt gedaan om de betrouwbaarheid van het conceptuele model en de modelvoorspelling te toetsen. De inrichting van deze monitoring is grotendeels zaak van het betrokken adviesbureau. Het meetprogramma is altijd locatiespecifiek. Het opgestelde conceptuele model van de verontreiniging dient als basis te worden gebruikt voor de inrichting van het meetnet. De omvang van het vereiste monitoringsprogramma zal afhankelijk zijn van de complexiteit van de verontreiniging en van de aard en omvang van de onzekerheden die er zijn met betrekking tot het conceptuele model. Een intensievere karakterisering van de locatie bij de aanvang kan deze onzekerheid verkleinen, waardoor de monitoringsactiviteiten bij de implementatie van MNA kunnen worden beperkt. Uit theoretisch oogpunt is het aan te bevelen om een groot aantal punten met een lage frequentie te onderzoeken.

Controle monitoring wordt uitgevoerd om aan te tonen dat de verontreiniging aan door het bevoegde gezag gestelde eisen voldoet. Dit deel van de monitoring zal sterker bepaald worden door het bevoegde gezag en er zal frequenter op een beperkt aantal punten worden gemeten bijvoorbeeld in het front van de pluim en tussen de verontreiniging en een eventueel kwetsbaar object.

Bij het opstarten van een lange termijn monitoring moet een monstername- en analyseplan worden opgesteld waarin minimaal de volgende zaken worden vastgelegd:

• de locatie van de observatiepunten;
• de frequentie van monstername;
• de te bepalen parameters en de manier van bemonstering;
• de lengte van de monitoringsperiode;
• de interpretatie van de monitoringsresultaten;
• een fall-back scenario voor het geval MNA niet aan de gestelde eisen voldoet.

De interpretatie van de resultaten is het lastigste deel van het monitoringsplan. Het plan dient vooraf duidelijk te beschrijven hoe de gegevens worden geïnterpreteerd en wat de bijbehorende consequenties zijn. Daarin moet ruimte zijn voor de variatie die binnen de waarnemingen kan optreden.