Oberbodensanierung eines Rüstungsaltstandortes in Leverkusen (Waldsiedlung)

1. Allgemeines

In Leverkusen-Schlebusch betrieb die ehemalige Carbonit AG im Bereich der heutigen Waldsiedlung zwischen 1887 und 1926 eine Fabrik zur Herstellung ziviler und militärischer Sprengstoffe. Seit 1934 wird das ca. 80 ha große ehem. Werksgelände als Wohngebiet genutzt. Das heutige Wohngebiet besteht im Wesentlichen aus einer offenen Einfamilienhausbebauung und umfaßt ca. 980 Einzelgrundstücke.

In 1990 erfolgte im Auftrag der Stadt Leverkusen durch die Planungsgesellschaft Boden und Umwelt mbH (PGBU) in 34117 Kassel eine beprobungslose Erstbewertung des Standortes mittels historisch-deskriptiver Methoden. Auf der Basis der Ergebnisse der Erstbewertung führte die PGBU in 1991/92 mittels Ausdehnung der historischen Recherche und gezielter Untersuchungen in potentiellen Kontaminationsschwerpunkten eine Gefährdungsabschätzung für den Standort durch, die die historisch-deskriptiv ermittelten Kontaminationsschwerpunkte analytisch bestätigte. Für das Untersuchungsgebiet wurde ein sanierungsbedürftiges Kontaminationspotential ausgewiesen.

Im Zeitraum 1993 bis 1997 wurde im Auftrag des Abfallentsorgungs- und Altlastensanierungsverbandes (AAV) Nordrhein-Westfalen vom Ingenieurbüro Dr. Tillmanns & Partner GmbH in 50126 Bergheim eine umfassende Sanierungsuntersuchung durchgeführt. Die Belastungssituation für das gesamte Areal und die Möglichkeiten zur Durchführung von Sanierungsmassnahmen wurden dabei systematisch untersucht.

Ausweislich der Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen wurden im Bereich und Umfeld ehemaliger Produktionsstätten Böden mit Verunreinigun-gen durch sprengstofftypische Verbindungen (insb. DNT, TNT), polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK), sowie Blei, Arsen und Quecksilber festgestellt.

Grundsätzlich wurde eine Gefährdung des Menschen in Abhängigkeit von den stoffspezifischen Eigenschaften bei einer Aufnahme der Schadstoffe

•  über den Verdauungstrakt (insb. orale Aufnahme von Bodenpartikeln bei Kleinkindern sowie Verzehr von Nutzpflanzen),

•  über die Haut bei direktem Kontakt, oder

•  über die Atemwege durch Einatmen von Stäuben

festgestellt.

Da durch die vorzugsweise in den oberflächennahen Bodenschichten festge-stellten Belastungen gesundheitliche Gefährdungen für die Bewohner nicht auszuschließen sind, wurden im Zeitraum 1998 bis 2001 auf 53 als belastet ausgewiesenen Grundstücken (mit Einverständnis der Grundstückseigner) Sa-nierungsmaßnahmen zum Schutz der Anwohner durchgeführt.

2. Sanierungsuntersuchung

2.1 Probenahmestrategie

Ausgehend von den Ergebnissen der Erstbewertung/Gefährdungsabschätzung wurde das ehemalige Betriebsgelände der Carbonit AG in produktionstechnisch genutzte A-Bereiche (Bodenverunreinigungen sind wahrscheinlich) und weitgehend ungenutzte B-Bereiche (Bodenverunreinigungen sind unwahrscheinlich) eingeteilt. Die zwischen den A- und B-Bereichen gelegenen Abschnitte wurden gemäß ihrer Lage und Zuordnung zu Produktionsanlagen oder Lagerbereichen in einen A-Ergänzungsbereich (AE-Bereich) und einen B-Ergänzungsbereich (BE-Bereich) gegliedert.

Da im B-Bereich gemäß den Befunden der Voruntersuchungen (Erstbewertung/ Gefährdungsabschätzung, diverse Baugrunduntersuchungen und Wertermittlungen) nicht mit nennenswerten Kontaminationen zu rechnen war, wurden zur Verifizierung dieser Annahme ca. 25 % der B-Bereichsgrundstücke in die Un-tersuchungen einbezogen. Demgegenüber wurde der A-Bereich nahezu flächendeckend untersucht. Die Untersuchungsdichte im AE-Bereich lag bei ca. 80 %, im BE-Bereich bei ca. 50 % des Grundstückbestandes.

Im Rahmen der Sanierungsuntersuchung wurden auf insgesamt 610 Grundstü-cken Bodenuntersuchungen durchgeführt.

Zur Erkundung der Belastungssituation, insbesondere im Hinblick auf die Exposition der Grundstücksbewohner, wurden flächendeckende bzw. flächenreprä-sentative Oberbodenmischproben mittels Pürkhauerbohrstock entnommen. Zur Entnahme von Oberbodenproben wurden unversiegelte Grundstücksteilflächen in so genannte Oberbodenentnahmebereiche (OB) unterteilt. Die Grösse dieser Entnahmebereiche variierte in Abhängigkeit der örtlichen Verhältnisse zwischen ca. 60 und 100 m2. Entsprechend der Flächengrösse der Entnahmebereiche wurde die Beprobung mittels jeweils 15-25 Einstichen mit dem Pürkhauer-bohrstock bis 1 m unter OKG vorgenommen. Für jeden Entnahmebereich wur-de das Probenmaterial aus den Tiefenbereichen 0,0-0,3 m, 0,3-0,6 m und 0,6-1,0 m zu Mischproben zusammengefaßt. Insgesamt wurden im Rahmen der Sanierungsuntersuchung aus ca. 1.600 Oberbodenentnahmebereichen über 5.000 Bodenmischproben entnommen.

Zur Erkundung der Untergrundverhältnisse im Bereich ehemaliger betrieblicher Einrichtungen der Carbonit AG sowie zur Erkundung von Auffüllungsböden (Zusammensetzung, Mächtigkeit) wurden im Rahmen der Sanierungsuntersuchung ferner ca. 800 Rammkernsondierungen (RKS) abgeteuft.

2.2 Untergrundverhältnisse und Belastungssituation

Der unmittelbare Untergrund im Untersuchungsgebiet wird vornehmlich von bis zu 8,8 m mächtigen Auffüllungsböden gebildet. Die durchschnittliche Auffüllungsmächtigkeit liegt bei 1,0-1,5 m. Grössere Auffüllungmächtigkeiten sind vermutlich durch die Verfüllung ehemaliger Unterkellerungen und/oder von Explosionskratern bedingt.

Die Auffüllungsböden bestehen aus sandigem Bodenaushub mit unterschiedli-chen Anteilen an Bauschutt sowie untergeordnet Schlacken und Aschen. Einige Sondierungen mußten aufgrund von Bohrhindernissen abgebrochen werden. Die festgestellten Bohrhindernisse weisen auf grössere Bauschuttanteile bzw. Fundamentreste im Untergrund hin.

Das Liegende der Auffüllungen bilden geringmächtige Dünensande, die im südwestlichen Untersuchungsgebiet zunächst von pleistozänen Mittelterrassen-sedimenten (Mächtigkeit: 1 - 4 m) und nachfolgend von den schluffig-sandigen Sedimenten der devonischen Verwitterungszone unterlagert werden. Im nordöstlichen Untersuchungsgebiet steht hingegen die devonische Verwitterungszone, abgesehen von lokal erbohrten, geringmächtigen pleistozänen Fließerden, unmittelbar im Liegenden der Dünensande an.

Die Ergebnisse der chemischen Untersuchungen bestätigten weitgehend die Befunde der Gefährdungsabschätzung. So wurden vornehmlich im A- bzw. AE-Bereich Böden mit Verunreinigungen durch sprengstofftypische Verbindungen (DNT, TNT mit ihren Isomeren und Abbauprodukten), polycyclische aromati-sche Kohlenwasserstoffe (PAK), sowie Blei, Arsen und Quecksilber festgestellt.

Zur Bewertung der ermittelten Schadstoffgehalte im Hinblick auf eine Sanierungserfordernis wurden auf der Grundlage der vom Forschungs- und Beratungsinstitut Gefahrstoffe (FoBiG) in Freiburg durchgeführten toxikologischen Bewertung in Abstimmung mit den an der Sanierungsmassnahme beteiligten Gremien vorläufige  gefahrenbezogene Massnahmenschwellenwerte abgeleitet.

Die Massnahmenschwellenwerte wurden für den flächenrepräsentativ untersuchten Oberboden (Entnahmebereich 0,0-0,3 m) abgeleitet. Unbeschadet dessen wurden jedoch auch massive Belastungen im unterlagernden Bereich (0,3-0,6 m) in die Bewertung unterstützend einbezogen.

Auf Grundlage des damaligen Bewertungsstandes (Massnahmenschwellenwerte) wurde für Teilflächen auf insgesamt 62 Grundstücken in der Waldsiedlung ein Sanierungsbedarf festgestellt.

2.3 Machbarkeitsstudie

Bereits im Rahmen der für den ehem. Werksbereich der Carbonit AG durchgeführten Gefährdungsabschätzung wurde das ca. 3000 m2 grosse öffentliche Spielplatzgelände an der Saarstrasse als belastet erkannt und daraufhin unverzüglich gesperrt. Im Rahmen der Sanierungsuntersuchung wurden die Belastungen im Bereich des Spielplatzgeländes mittels umfangreicher weiterer Bodenuntersuchungen (163 RKS im 5-m Bohrraster, Entnahme von Oberbodenmischproben aus 14 Entnahmebereichen) überprüft und eingegrenzt.

Als standorttypisch wurden in diesem Bereich (ehem. TNT-Waschhaus sowie TNT-Granulierung) Bodenkontaminationen mit Nitroaromaten, Blei und untergeordnet PAK ermittelt.

Zur Entwicklung und Erprobung eines Sanierungskonzeptes für die Rüstungsaltlast Waldsiedlung wurde im Frühjahr 1996 der öffentliche Spielplatz an der Saarstraße exemplarisch saniert. Die Sanierung erfolgte mittels Bodenaustausch bis 1 m unter OKG. Für die Entsorgung des Bodenaushubs standen je nach Belastungsgrad verschiedene Entsorgungswege (Thermik, Mikrobiologie, Bodenwäsche, Deponierung) zur Verfügung.

Die im Rahmen der Machbarkeitsstudie gewonnenen Erkenntnisse sind nachfolgend zusammengestellt:

• Die aufwendige Detailerkundung der Belastungssituation des tieferen Untergrundes mittels Rammkernsondierungen (RKS) hat sich nicht bewährt. So wurden im Zuge des Aushubs lokal massive TNT-Belastungen (sog. TNT-Nester) festgestellt, die aufgrund ihrer kleinräumigen Ausbildung selbst mittels eines 5 m-Erkundungsrasters nicht erfasst wurden. Demgegenüber liefern die bis 1 m unter OKG durchgeführten Bohrstocksondierungen aufgrund der höheren Sondierdichte (ca. 2 m-Raster) deutlich bessere Ergebnisse;
• Die Zuordnung der Aushubmassen zu Entsorgungwegen auf Grundlage eines 5 m-Bohrrasters hat sich angesichts der nicht erfassten Schadstoffnester nicht bewährt;
• Die Fixierung von Aushubtiefen (hier 1 m u. OKG) erwies sich als nicht sinnvoll, da auf diese Weise grössere Mengen an lokal auftretenden massiven Sprengstoffresten im Boden verbleiben würden, obwohl der erforderliche Mehraufwand zur Aufnahme nur gering wäre;
• Der Einsatz von Förderbändern zur Sichtung sowie zum Transport der Aushubmassen im Baustellenbereich bot mehrere Vorteile:
  1. kontinuierliche Kontrolle des Aushubmaterials auf seine Zusammensetzung und evtl. auftretende Fremdbestandteile,
  2. einfache Separation von TNT-Partikeln,
  3. Verringerung des Baustellenverkehrs sowie
  4. Transport des Aushubmaterials auch über Hindernisse (Zäune, Garagen etc.) bis zur Verladestelle;
• Die Separation von makroskopischen TNT-Partikeln und deren Lösung in Aceton hat sich als praktikabel erwiesen. Auf diese Weise konnte gewährleistet werden, dass der Transport des Bodenaushubs nicht gemäss den Vorschriften der Gefahrstoffverordnung (GGVS) und des Sprengstoffgesetzes (SprengG) erfolgen musste;

• Ausweislich der sanierungsbegleitend durchgeführten, beweissichernden Untersuchungen konnte durch die ergriffenen Emissionsschutzmaßnahmen wie Abdeckung der Aushubbereiche und Einrichtung von Befeuchtungsanlagen (insb. im Bereich von Aufgabetrichtern/Förderbändern) eine durch Staubauswehung mögliche Schadstofffreisetzung wirksam unterbunden werden

3. Sanierungskonzept Privatgrundstücke

Das Sanierungskonzept sollte die gefahrlose Nutzung der Grundstücke durch die Anwohner sicherstellen. Entsprechend war der Kontakt mit den belasteten Böden und somit die davon ausgehende Gefährdung zu unterbinden.

Analog zur Machbarkeitsstudie wurde als generelle Methode zur Gefahrenabwehr die Sanierung mittels Bodenaustausch gewählt. Die belastungsabhängige Sanierungstiefe reicht dabei von 0,5 bis 1,0 m unter Geländeoberkante. Tieferreichende Belastungen sollten nur dort weiter verfolgt und aufgenommen werden, wo sie aufgrund von Auffälligkeiten (Farbe, Struktur) als solche zu erkennen sind. Dies betrifft vor allem Funde von massiven Sprengstoffresten in so genannten Sprengstoffnestern.

Bei einem 1 m tiefen Bodenaustausch ist die Wirksamkeit der Sanierungsmaßnahme in Bezug auf den Schutz des Menschen sichergestellt.

Wesentlicher Bestandteil der im Rahmen des Bodenaushubs angewandten Technik ist der vorgeschriebene Transport aller Aushubmassen über ein Sichtungsförderband. Durch die optische Kontrolle des Materials auf dem Förderband kann die Separation makroskopischer TNT-Partikel sichergestellt werden.

Separierte TNT-Partikel werden sofort nach Auffinden vor Ort in Aceton gelöst. Die Nitroaromaten-Aceton-Lösung (max. Sprengstoffkonzentration: 10 %) wird anschließend mit einem mineralischen Bindemittel aufgenommen und in geeigneten Gebinden zur Entsorgung (Thermik) abgefahren.

Aufgrund der beengten Platz- und Zufahrtsverhältnisse auf den Sanierungsgrundstücken sowie zur Reduzierung des Fahrzeugverkehrs innerhalb der Bauabschnitte erfolgt der Transport des Aushubmaterials ausschließlich mittels Förderbändern. Durch den Einsatz der Förderbänder können im Bereich der angrenzenden Straßenabschnitte stationäre Ladezonen eingerichtet werden. Ferner werden auf diese Weise die baustellentypischen Emissionen (Lärm, Staub, Abgas) im Vergleich zu alternativen Transporttechniken (z.B. Radlader) deutlich gemindert.

Die ausgehobenen Böden werden bereits bei Beladung der Transportfahrzeuge chargenweise mischbeprobt, in ein genehmigtes Zwischenlager abgefahren und dort nach Chargen getrennt eingelagert. Nach Vorliegen der chargenbezogenen Untersuchungsergebnisse erfolgt die Abfuhr zu den entsprechenden Entsorgungsstellen.

Die Wiederverfüllung der Aushubbereiche erfolgt standardmässig bis 0,2 m u. OKG mit einem sauberen Sand-Kies-Gemisch (Bergkies/Füllkies). Der Restaufbau erfolgt mit Mutterboden. In Pflanzbereichen (Beete, Bäume und Sträucher) ist der Füllboden bis 0,4 m u. OKG einzubauen, um einen erhöhten Mutterbodenauftrag zu ermöglichen.

Im Anschluß an die Bodenaustauscharbeiten erfolgt die Wiederherstellung der mittels Bodenaustausch sanierten Flächen. Die im Rahmen der Wiederherstellung durchzuführenden Arbeiten umfassen neben der Wiederbepflanzung die Wiederherstellung der gärtnerischen Einrichtungen wie Pflaster- und Plattenbeläge im Bereich von Wegen, Terrassen und Freisitzen sowie die Erstellung von Grenzzäunen und sonstigen Garteneinrichtungen.

Zum Schutz aller an der Maßnahme beteiligten Personen sowie der Anwohner wird während der Aushubarbeiten der jeweilige Bauabschnitt in einen Schwarz- und einen Weiß-Bereich unterteilt. Hierbei umfasst der Schwarz-Bereich den gesamten Bereich der zu sanierenden Grundstücksteilflächen. Dieser wird mittels Bauzaun vom Weiß-Bereich abgetrennt.

Der Zugang vom Weiß- zum Schwarz-Bereich erfolgt jeweils durch eine dreigeteilte mobile Personenschleuse (Schwarz-Weiß-Anlage) mit integrierter Toilette und Waschgelegenheit. Am schwarzseitigen Eingang der Personenschleuse wird eine Stiefelreinigungsanlage installiert.

Für alle Personen im Schwarzbereich ist zusätzlich zu der allgemeinen Sicherheitsausrüstung (Bauhelm, Bausicherheitsschuhe) folgende persönliche Schutzausrüstung vorgeschrieben:

• Einweg-Schutzkleidung, atmungsaktiv und chemikalienbeständig;
• Schutzhandschuhe, chemikalienbeständig;
• Feinstaubmaske (Halbmaske, Filterstufe P 2), arbeitstäglich zu wechseln.

Für evtl. auftretende deutliche Geruchsemissionen werden gebläseunterstützte Vollmasken mit A1B1-P3-Filtern vorgehalten. Die in den jeweiligen Bauabschnitten eingesetzten Bagger waren mit einer immissionsgeschützten Fahrerkabine (Staubfilter und Aktivkohlefilter-Anlage) ausgestattet.

Während der Aushubarbeiten sind arbeitstäglich Gesamtstaubmessungen im Bereich größtmöglicher Staubentwicklung durchzuführen.

4. Sanierungsablauf

Die Sanierung der als belastet eingestuften Grundstücke erfolgte prioritätsbezogen in mehreren Sanierungsphasen (siehe nachfolgende Tabelle). Infolge von 1. Sanierungsverweigerungen seitens der Eigentümer, 2. Aktualisierung der Massnahmenschwellenwerte, 3. gezielten Nachuntersuchungen und 4. gemäß Zuschussrichtlinie nicht förderungsfähigen Grundstücken reduzierte sich die Grundstücksanzahl im Vergleich zu den zunächst als belastet eingestuften 62 Grundstücken auf 53 Grundstücke.

Zur Berücksichtigung grundstücksspezifischer Besonderheiten wurde für jedes zu sanierende Grundstück ein detaillierter Sanierungsplan entwickelt.

Um eine ordnungsgemässe Wiederherstellung der Grundstücke nach Abschluss des Bodenaustauschs zu gewährleisten, wurde vor Beginn der Massnahme der ursprüngliche Zustand des Grundstücks erfasst und dokumentiert. Hierzu wurde für die einzelnen Grundstücke eine Detailvermessung durchgeführt sowie der Pflanzenbestand aufgenommen und in grundstücksbezogenen Bestandslisten und -plänen dargestellt. In den Bestandslisten wurden außerdem alle Einzeleinrichtungen wie Gewächshäuser, Gartenteiche, Kompostmulden u.ä. erfasst.

Grundsätzlich bildete der in den Bestandslisten sowie in Vermessungs- und Bestandsplänen dokumentierte "Ursprungszustand" der Sanierungsareale die Grundlage für die Wiederherstellung der Grundstücke.

In Gesprächen mit den betroffenen Grundstückseigentümern wurden die durchzuführenden Sanierungsmaßnahmen sowie die Wiederherstellung der Sanierungsareale erörtert. Die Ergebnisse dieser Abstimmungsgespräche wurden in Form von Wiederherstellungsplänen, Neubepflanzungslisten etc. dokumentiert. Sie waren Bestandteil der öffentlich-rechtlichen Verträge zwischen der Stadt Leverkusen und den Grundstückseigentümern.

Grundsätzlich lassen sich die im Rahmen der Sanierungsmaßnahme auf den Sanierungsgrundstücken durchgeführten Arbeiten in folgende Teilschritte unterteilen:

• Rodung und Räumung der Sanierungsareale,
• Aushub des kontaminierten Bodenmaterials,
• Verfüllung der Baugruben,
• Wiederherstellung einschließlich Bepflanzung.

Eine Zusammenstellung der im Rahmen der Sanierungsmaßnahme Waldsiedlung durchgeführten Arbeiten zeigt die nachfolgende Tabelle.

5. Ergebnisse/Beobachtungen

Wie bereits im Rahmen der Sanierungsuntersuchung/Machbarkeitsstudie festgestellt werden musste, erfordert die Erfassung der im Bereich der Waldsiedlung (aufgrund der Nutzungsgeschichte) zu erwartenden Schadstoffe einen erheblichen Erkundungsaufwand (Þ hohe Probenahmedichte). Gemäss den im Rahmen der Aushubarbeiten gemachten Beobachtungen ist dies vor allem darin begründet, dass bei Feststoffen keine quasi-homogene Schadstoffverteilungen – wie etwa bei flüssigen Schadstoffen – vorliegen.

Die Sanierung eines bewohnten Standortes stellt darüber hinaus besondere Ansprüche an die zum Einsatz kommende Sanierungstechnik. Wesentliche Kriterien sind hierbei:

• die beengten Platzverhältnisse,
• die z.T. verstreute Lage der Sanierungsbereiche,
• die erschwerte Zugänglichkeit zu einzelnen Sanierungsbereichen,
• die unmittelbar an Wohnbebauung grenzenden Aushubbereiche,
• der besonders sensible Emissionschutz (Lärm, Staub, Abgase), sowie
• die Reduzierung von Beeinträchtigungen (auch zeitlich) der betroffenen Eigentümer/Bewohner sowie der Nachbarschaft.

Der Einsatz von Kleingeräten (Minibagger) erwies sich nicht zuletzt aufgrund der beengten Verhältnisse in den Hausgärten als sehr sinnvoll. Der Einsatz von Förderbändern zum Transport des kontaminierten Bodenmaterials vom Aushubbereich zu den stationären Verladestellen im Bereich der angrenzenden Straßenabschnitte hat sich in allen Sanierungsphasen bewährt. Zum einen wurde auf diese Weise eine kontinuierliche Sichtung des Aushubmaterials zur Separation makroskopischer TNT-Partikel gewährleistet, zum anderen ermöglichten sie den Abtransport von Aushubmaterial aus isoliert liegenden, schwer zugänglichen Aushubbereichen. Nicht zuletzt wurde durch den Einsatz der Förderbandtechnik gegenüber dem Einsatz von Radladern oder ähnlichen Fahrzeugen eine Minderung der baustellentypischen Gesamtemissionen (Lärm, Staub, Abgase) in der Aushubphase erreicht. Durch den gezielten Einsatz technischer Maßnahmen (insb. Sprühnebel) konnten auch bei trocken-warmer Witterung (Phase 4) während der Aushubphasen aus emissionstechnischer Sicht relevante Staubbelastungen mit einer möglichen Schadstofffreisetzung wirksam unterbunden werden. Bezüglich des Abtransportes des Bodenaushubs erwies sich insbesondere angesichts der beengten Standortverhältnisse sowie der flexiblen Handhabung der Einsatz von Containern (Absetzmulden und Abrollcontainer) als sinnvoll.

In allen Sanierungsphasen wurde beobachtet, dass insbesondere die Qualität der Wiederherstellungsarbeiten im Hinblick auf die Akzeptanz der Anwohner den entscheidenden Aspekt der Gesamtmaßnahme darstellt. Diesbezüglich erwies sich vor allem die intensivierte Abstimmung der Einzelmaßnahmen mit den Grundstückseigentümern im Vorfeld der Sanierung als sehr wichtig.

Grundsätzlich stellt die intensive Betreuung der unmittelbar und mittelbar betroffenen Bürger eine ganz wesentliche Aufgabe im Rahmen der Sanierungsplanung und -durchführung dar.

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