7.1 Gesamtverhalten des Modells

Die Referenzläufe können die Ergebnisse der 35 unabhängigen Schadensfälle tendenziell abbilden. Auf exakte Fits wurde verzichtet, da keine ausreichenden Daten zur Differenzierung der Sanierungsparameter vorlagen. Das Erreichen der Halbwertzeit dauert bei einer Anfangskonzentration von 10 g/kg TS 110 Tage und damit dreieinhalb Wochen länger als bei MKW(0) = 4 g/kg TS. Es ist zu erwarten, dass bei höheren Werten eine Enzymsättigung erreicht wird, bei der die Abbaurate nicht mehr gesteigert werden kann. Dies trifft dann ein, wenn die Bakterienpopulation ihre maximale Biomasse erreicht hat. Zusätzliche Kontaminationen wirken dann unter Umständen toxisch (Lotter 1995). Bei niedrigeren Konzentrationen hingegen nimmt die Abbaurate immer mehr ab, weil durch Sorptions- oder Sequestrierungsprozesse zu wenig Substrat verfügbar ist. Die Kontrolle des Abbaus in den Simulationen lässt sich in zwei Phasen einteilen, die je nach Kontaminationshöhe verschieden stark ausgeprägt sein können. Zu Beginn der Sanierung ist der Abbau von Dieselöl durch die Verfügbarkeit von Sauerstoff limitiert. Der Bereich mit Abbauaktivität ist dann auf einen Gürtel an der Mietenoberfläche beschränkt. Bei höheren MKW-Konzentrationen ist diese Zone schmaler. Das liegt daran, dass in dem Bereich ohne O2-Limitierung eine hohe mikrobielle Aktivität zu verzeichnen ist, die den Sauerstoff zehrt. O2 kann dann nicht mehr in tiefere Bereiche der Miete vordringen. Entsprechend ist bei niedrigeren Kontaminationen ein quantitativ geringerer Abbau pro Zelle zu verzeichnen und Sauerstoff kann tiefer in die Miete diffundieren. In beiden Fällen werden mit der Zeit mehr Bereiche in der Kompostmiete gut mit O2 versorgt.

Die zweite Phase des Abbaus beginnt, wenn die Biodegradation nicht mehr durch die Sauerstoffverfügbarkeit limitiert ist. In allen Poren ist dann genügend O2 vorhanden, um den Abbau des verfügbaren Dieselöls aufrecht zu erhalten. Jetzt dominiert die Substratkinetik, bzw. die Bioverfügbarkeit, die Abbaugeschwindigkeit.

Hupe et al. (1998)  haben bei Abbauexperimenten in durchlüfteten Bioreaktoren die Sauerstofflimitierung untersucht. Sie konnten nachweisen, dass in den ersten Wochen der Biodegradation O2 den Abbau limitiert, indem sie den Sauerstoffpartialdruck in der einströmenden Luft variierten. In der ersten Versuchsphase steigerte sich der Abbau bei höherem O2-Anteil. Später spielte dieser Faktor kaum noch eine Rolle, und selbst bei geringen Partialdrücken (1 Vol.%) war immer genug Sauerstoff vorhanden, um den Abbau zu gewährleisten. Nun kontrollierte die Bioverfügbarkeit die Biodegradation. Ob diese Resultate auf Mietensanierungen übertragbar sind, kann erst geklärt werden, wenn die entsprechenden Versuchsserien durchgeführt werden. Allerdings ist es eher wahrscheinlich, dass in Systemen mit intermediärem Maßstab, wie es das TERRAFERM-Verfahren darstellt, die Sauerstofflimitierung eine noch ausgeprägtere Rolle spielt, weil sie zum einen größer sind und zum anderen das Sanierungsmilieu nicht so optimiert werden kann wie in Bioreaktoren. Bei In Situ-Sanierungen ist der mikrobielle Abbau von Kohlenwasserstoffen auf einen schmalen, gut durchlüfteten Bereich an der Oberfläche beschränkt. Tiefere Schichten werden gar nicht mit Sauerstoff versorgt, weil neben den MKW-Abbauern auch andere Organismen den Sauerstoff an der Oberfläche verbrauchen und das Porenluftvolumen insgesamt geringer ist. Das ist sicherlich einer der Hauptgründe dafür, dass der Abbau bei In Situ-Sanierungen erheblich niedriger ist als unter Laborbedingungen [Sturman et al., 1995].

Das Verhalten des Modells bei Variation der Parameter ist stabil. Bei kleinen Veränderungen der Parameter kommt es in keinem Fall zu sprunghaften Abweichungen in den Ergebnissen. Natürlich ist das Modellverhalten unterschiedlich empfindlich gegenüber Änderungen der einzelnen Variablen. Diese werden im Folgenden gesondert diskutiert.