DE3604168A1 - Verfahren und vorrichtung zum sanieren von insbesondere mit schwermetallen verseuchtem erdboden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sanieren von insbesondere mit Schwermetallen verseuchtem Erdboden, bei welchem in den Erdboden eine Sanierungslösung injiziert wird. Außerdem betrifft die Erfindung eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens dienende fahrbare Vorrichtung zum Injizieren von Flüssigkeiten in den Erdboden.

Es bereits verschiedentlich darauf hingewiesen worden, daß eine wesentliche Ursache des Waldsterbens in Schwermetallen vorliegt, die sich im Erdboden angereichert haben. Ferner ist es bereits bekannt, daß von Schwermetallionen die Wirkung der Enzyme stark herabgesetzt oder vollständig blockiert wird, welche zu den biochemisch wichtigsten Substanzen gehören und insbesondere als Katalysatoren für die Startreaktion des Eiweißzerfalles unerläßlich sind. Ohne Eiweißzerfall aber kann es nicht zur natürlichen Humusbildung kommen. Es ist daher wichtig, zur Entgiftung von mit Schwermetallen verseuchtem Boden die freien und die im Komplex mit Enzymen gebundenen Metallinonen zu lösen und die dann freien Metallionen dauerhaft in bodenunschädliche Komplexbindungen überzuführen, damit sie ihre nachteilige Wirkung auf die Enzyme nicht ausüben können. Dies kann mit Hilfe von bestimmten Radikalen, beispielsweise Silikatradikalen erreicht werden, an deren freien Valenzen freie Metallionen angelagert werden können.

Damit ein solches Binden der Schwermetalle durch Einbringen entsprechender Compoundierungsmittel in den Erdboden auf künstlichem Wege erreicht werden kann, muß zunächst die Löslichkeit der Metallionen herbeigeführt werden. Dies kann durch Absenken des pH-Wertes des Erdbodens unter pH3 durch Zugabe von stark saurem Dünger erreicht werden. Eine derart starke pH-Wertabsenkung stellt jedoch einen groben Eingriff dar, der zum Abtöten der im Erdboden vorhandenen Mikroorganismen (Viren, Bakterien u. dgl.) und Makroorganismen (Würmer, Käfer, u. dgl.) führt, die andererseits für einen funktionierenden Humus- bzw. Mutterboden notwendig sind. Eine Ganzflächenentgiftung des Erdbodens würde deshalb zwar dazu führen, daß die schädigenden enzymblockierenden Schwermetalle unschädlich gemacht sind, gleichzeitig aber wäre der behandelte Erdboden gleichwohl tot, weil im Bereich der pH-Wertabsenkung die Mikro- und Makroorganismen in ihm vernichtet sind.

Hier hilft die Erfindung ab.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, durch Injizieren der Sanierungslösung aus Düngemittel zur pH-Wertabsenkung und Compoundierungsmittel zum komplexen Binden der Schwermetallionen in Form von Silikatkomplexen im Erdboden diesen zu entgiften und gleichwohl zu erreichen, daß sich in dem behandelten Erdboden auf natürlichem Wege die erforderliche Population der Mikro- und Makroorganismen wiedereinfinden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sanierungslösung zunächst nur in im Abstand voneinanderliegende Bodenstreifen injiziert wird und die dazwischenliegenden Bodenstreifen zur dortigen Aufrechterhaltung der Population der Mikro- und Makroorganismen zunächst unbehandelt belassen werden und daß die behandelten Bodenstreifen dauerhaft markiert werden und die zunächst unbehandelt belassenen Bodenstreifen durch Injizierung der Sanierungslösung erst nach dem Wiedervorliegen der Population der Mikro- und Makroorganismen in den zuerst behandelten Bodenstreifen behandelt werden.

Durch die Erfindung gelingt daher eine wirksame Entgiftung des Erdbodens, ohne daß gleichzeitig eine flächendeckende Vernichtung der Mikro- und Makroorganismen erfolgt. Wenn beispielsweise die nachträgliche Entgiftung der zunächst unbehandelt belassenen Bodenstreifen erst 8 bis 10 Jahre später als die Behandlung der anderen Bodenstreifen erfolgt, haben die in den zunächst unbehandelten Bodenstreifen verbleibenden Mikro- und Makroorganismen hinreichend Zeit, in den Erdboden der zuerst behandelten Bodenstreifen einzudiffundieren bzw. einzuwandern, so daß dann die Behandlung der zunächst unbehandelt gebliebenen Bodenstreifen ohne Nachteil nachgeholt werden kann. Die in dem Erdboden der zuerst behandelten Bodenstreifen eindiffundierten bzw. eingewanderten Mikro- bzw. Makroorganismen finden dort aufgrund der vorangegangenen Entgiftung günstige Entwicklungsbedingungen vor, sobald dort der abgesenkte pH-Wert auf natürliche oder künstliche Weise wieder angestiegen ist.

Es wird davon ausgegangen, daß die Breite der zunächst behandelten Bodenstreifen im Bereich von 1 m liegen sollte und die Breite der zunächst unbehandelt belassenen Bodenstreifen 1 bis 2 m betragen soll. Hierauf ist jedoch die Erfindung nicht beschränkt. Welche Breite im Einzelfall günstig ist, ist nicht zuletzt abhängig von der Art des Erdbodens.

Das Markieren der zuerst behandelten Bodenstreifen ist wesentlich, damit bei der nachträglichen Behandlung der anderen Bodenstreifen nach mehreren Jahren noch die richtige Lage dieser anderen Bodenstreifen bestimmt werden kann. Die Markierungen sind daher nach Art und Dauerhaftigkeit entsprechend auszuwählen. Da das erfindungsgemäße Verfahren sich besonders zur Sanierung von früherem Waldboden eignet, erfolgt das Markieren der zuerst behandelten Bodenstreifen vorzugsweise durch deren Einzelbepflanzung mit Forstpflanzen. Wenn diese zum Beispiel in einer Reihe in der Mitte der Bodenstreifen gepflanzt werden, kann man aufgrund deren bekannten Breite die Lage der zunächst unbehandelten Bodenstreifen sicher bestimmen.

Bei der nachträglichen Entgiftung der zunächst unbehandelten Bodenstreifen kann die erste Pflanzung auf den zuerst behandelten Bodenstreifen verbleiben, wenn sie nicht schon zu groß geworden ist. Wenn die erste Pflanzung verbleiben kann, braucht zwischen den Pflanzreihen nur die Sanierungslösung injiziert zu werden, ohne daß gleichzeitig neu gepflanzt wird. Wenn jedoch die erste Pflanzung aufgrund der bereits erreichten Baumhöhe abgetrieben werden muß, erfolgt die nachträgliche Entgiftung der Zwischenstreifen gleichzeitig mit einer Neubepflanzung auch dieser Zwischenstreifen. Hierbei dienen die von der Erstbepflanzung zurückgebliebenen Baumstöcke als Markierung für das Durchführen der Restentgiftung.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Injizieren einer Sanierungslösung, um eine wirksameEntgiftung des Erdbodens unterhalb der Bodenoberfläche zu erreichen. Vorzugsweise wird diese Behandlung des Erdbodens durch Aufstreuen von Düngemitteln und Compoundierungsmittel auf die Bodenoberfläche ergänzt, da dort je nach Wettersituation ebenfalls noch freie und komplexgebundene Metallionen vorhanden sind, die dann beim nächsten Regen ebenfalls gebunden werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Injizieren von Flüssigkeiten in den Erdboden dient insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenngleich sie nicht darauf beschränkt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens einen am Vorrichtungsgestelle angelenkten Schneidarm auf, der mittels eines Hydraulikantriebes in den Erdboden einschwenkbar ist und an dem Flüssigkeits-Injektionsöffnungen ausgebildet sind, die über eine Hochdruckpumpe an einen Flüssigkeits-Vorratsbehäler angeschlossen sind. Vorzugsweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mehrere solcher Schneidarme auf. Nach dem Einschwenken in den Erdboden wird aus den Injektionsöffnungen die Flüssigkeit unter einem hohen Druck, zum Beispiel 150 bar, in den Erdboden bis zu einer Bodentiefe von 10 bis 50 oder sogar 100 cm injiziert, je nachdem, wie dick die Humusschicht ist. Der hohe Druck wird vorzugsweise durch einen Saug-Druckzylinder erzeugt, der von der Arbeitshydraulik der Trägermaschine angetrieben wird. Durch stufenlose hydraulische Steuerung des Hochdruckes läßt dieser sich an die jeweilige Art und das Gefüge des Erdbodens anpassen, so daß eine gleichmäßige Verteilung der Entgiftungsflüssigkeit im Erdboden über die vorbestimmte Breite des zu behandelnden Bodenstreifens und den gesamten Humusbereich hin erreicht wird. Außerdem werden durch den hohen Druck die Injektionsöffnungen des Schneidarmes freigehalten, die vorzugsweise an der in Fahrtrichtung hinteren (nachlaufenden) Seite des Schneidarmes angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße fahrbare Vorrichtung kann selbstfahrend oder als Anhänger ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise als Anbaugerät an einen Schlepper ausgeführt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Vorrichtung eine Breite aufweisen, welche derjenigen der behandelten Bodenstreifen entspricht, so daß diese in einem einzigen Durchgang der Vorrichtung behandelt werden können.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Forstpflanzvorrichtung mit einem in den Erdboden eindringenden Pflanzarm ausgebildet, zu dessen beiden Seiten je ein Schneidarm mit den Injektionsöffnungen angeordnet ist. Dadurch kann gleichzeitig mit der erfindungsgemäßen Behandlung der Bodenstreifen deren Markieren durch Einzelbepflanzung mit Forstpflanzen durchgeführt werden.

Eine Forstpflanzvorrichtung mit hydraulisch betätigtem Pflanzarm, in den eine zu pflanzende Forstpflanze eingelegt wird und der dann in den Erdboden zum Setzen der Forstpflanze eingeschwenkt wird, ist aus der DE-PS 35 17 932 an sich bekannt. Diese bekannte Vorrichtung weist außerdem im Abstand vor dem Schneidarm eine Düngemittel-Austragsvorrichtung zum Austragen von körnigem Material auf, so daß es möglich ist, durch Aufstreuen des Granulats auf die Bodenoberfläche eine Rekultivierung von vergifteten Böden durch Einbringen entsprechender Gegenmittel und ein gleichzeitiges Aufpflanzen durchzuführen. Vorzugsweise weist auch die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich eine solche Austragsvorrichtung auf, damit die erfindungsgemäße Bodenbehandlung durch Injizieren der Sanierungslösung in den Erdboden in oben erwähnter Weise durch Aufstreuen des Entgiftungsmittels auf die Bodenoberfläche ergänzt werden kann.

Zu weiteren Einzelheiten der Forstpflanzvorrichtung wird auf die DE-PS 31 17 932 Bezug genommen.

In bevorzugter Weiterbildung der erfindungsgemäß zum Injizieren der Sanierungslösung in den Erdboden ausgestalteten Forstpflanzvorrichtung weist auch der Pflanzarm an die Hochdruckpumpe anschließbare zusätzliche Injektionsöffnungen auf. Dadurch läßt sich eine gleichmäßigere Verteilung der Sanierungslösung im Erdboden im Bereich zwischen den beiden Schneidarmen erreichen. Durch eine manuelle oder selbsttätige Steuerung kann sichergestellt werden, daß die Injektionsflüssigkeit nur ausgespritzt wird oder werden kann, wenn die Injektionsöffnungen sich unterhalb der Bodenoberfläche befinden. Eine ähnliche Steuerung bzw. Ein- und Abschaltautomatik ist vorzugsweise auch für die Injektionsöffnungen jedes Schneidarmes gesondert vorgesehen. Da für die hydraulischen Antriebe der Schneidarme und des Pflanzarmes jeweils eine Überlastsicherung vorgesehen ist, so daß diese Arme jeweils einzeln undurchdringbaren Hindernissen im Erdboden durch Aufwärtsschwenken ausweichen können, wobei wenigstens ein Teil der Injektionsöffnungen über der Bodenoberfläche freilieg, wird durch die Ein- und Abschaltautomatik ein unabsichtliches Ausspritzen der Injektionsflüssigkeit oberhalb der Bodenoberfläche verhindert. Diese Ein- und Abschaltautomatik kann zum Beispiel in je einem Sicherheitsventil für jeden der Arme bestehen, welches in Abhängigkeit von der Stellung des jeweiligen Armes oder dessen Hydraulikzylinders gesteuert ist.

Die Schneidarme und der Pflanzarm sind vorzugsweise leicht auswechselbar an der Vorrichtung angebracht, damit sie je nach der Bodentiefe des Mutterbodens des zu behandelnden Erdbodens gegen solche anderer Eindringtiefe ausgewechselt werden können.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen der Vorrichtung erläutert, die schematisch aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung in Form eines Anbaugerätes, Fig. 2 die Seitenansicht eines Schneidarmes der Vorrichtung aus Fig. 1, Fig. 3 den Schnitt entsprechend der Schnittlinie in Fig. 2 und Fig. 4 den Querschnitt einer anderen Ausführungsform des Pflanzarmes der Vorrichtung aus Fig. 1.

Die aus Fig. 1 ersichtliche Vorrichtung ist als Schlepperanbaugerät ausgeführt und dient gleichzeitig zum Pflanzen von Forstpflanzen, dem Injizieren einer Sanierungsflüssigkeit in den Erdboden und dem Aufstreuen eines Gemisches aus einem Düngemittel und einem Sanierungsmittel auf die Oberfläche des Erdbodens. Das rahmenförmige Vorrichtungsgestell 1 ist mit Dreipunkt- Kupplungszapfen zum frei auskragenden Kuppeln der Vorrichtung an ein Schlepperfahzeug versehen. Das Hydrauliksystem der Vorrichtung wird mit hydraulischen Druckleitungen über hydraulische Steckkupplungen 3 an das Hydrauliksystem des Schleppers angeschlossen.

Die Bestandteile des Forstpflanzvorrichtungsteils sind der Pflanzenvorratsbehälter 13, der hydraulisch abschwenkbare Pflanzarm 14, dessen hydraulischer Antriebszylinder 17 sowie die Andruckrollen 18, von denen nach der Pflanzung der entstandene Pflanzspalt und das aufgelockerte Erdreich wieder angedrückt wird. Die Betätigungen des Pflanzarmes 14 werden von der Bedienungsperson, die auf einem Sitz 15 auf dem Vorrichtungsgestell 1 sitzt, über ein Fußpedal 16 gesteuert.

Beidseitig des Pflanzarmes 14 ist am Vorrichtungsgestell 1 jeweils ein Schneidarm angelenkt, der mittels eines Hydraulikantriebs 21 in den Erdboden einschwenkbar ist. In Fig. 1 ist die abgeschwenkte Stellung des einen Schneidarmes 20 dargestellt. Der Schneidarm 20 weist in Fig. 1 nicht gezeigte Flüssigkeits-Injektionsöffnungen auf, die über eine Hochdruckpumpe 23 an einen Flüssigkeits-Vorratsbehälter 24 angeschlossen sind. Am vorderen Ende des Vorrichtungsgestells 1 ist ein Vorratsbehälter 4 für einen körnigen Feststoff angeordnet. Der Vorratsbehälter 4 mündet über eine Dosiervorrichtung 6 in eine nach unten weisende, als umgekehrter Trichter mit innerem Breitwurfkegel ausgeführte Ausgabeöffnung 11 zum Aufstreuen des körnigen Materials auf die Oberfläche des Erdbodens.

Aus den Fig. 2 und 3 ist in Seitenansicht und im Querschnitt eine Ausführungsform des Schneidarmes 20 gezeigt.Im Inneren des Schneidarmes 20 erstreckt sich in diesem ein am Ende geschlossenes Zuführrohr 27, welches über den Verbindungsschlauch 26 an die Hochdruckpumpe 23 aus Fig. 1 angeschlossen ist. An der in Fahrtrichtung hinteren Seite des Schneidarmes 20 mündet das Zuführrohr 27 in drei Reihen länglicher Injektionsöffnungen 22, durch welche hindurch die über den Verbindungsschlauch 26 zugeführte Sanierungslösung in den Erdboden unter hohem Druck injiziert wird, wenn der Schneidarm 20 sich in der in Fig. 2 dargestellten abgeschwenkten Stellung befindet.

Aus Fig. 4 ist eine Ausführungsform eines Pflanzarmes 14 ersichtlich, an dessen beide Außenseiten, durch Abweisplatten 28 abgedeckt, je ein am Ende geschlossenes Zuführrohr 29 angeordnet ist, an dessen in Fahrtrichtung der Vorrichtung hinteren Seite zwei Reihen von länglichen Injektionsöffnungen 25 ausgebildet sind. Die Zuführrohre 29 mit den zusätzlichen Injektionsöffnungen 25 am Pflanzarm 14 sind ebenfalls an die Hochdruckpumpe und den Vorratsbehälter angeschlossen, so daß auch durch die Injektionsöffnungen 25 die Sanierungslösung beidseitig des Pflanzarmes 14 in den Erdboden injiziert werden kann, solange der Pflanzarm in den Erdboden eingedrungen ist.

Claims (5)

1. Verfahren zum Sanieren von insbesondere mit Schwermetallen verseuchtem Erdboden, bei welchem in den Erdboden eine Sanierungslösung injiziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Sanierungslösung zunächst nur in im Abstand voneinander liegende Bodenstreifen injiziert wird und die dazwischenliegenden Bodenstreifen zur dortigen Aufrechterhaltung der Population der Mikro- und Makroorganismen zunächst unbehandelt belassen werden und daß die behandelten Bodenstreifen dauerhaft markiert werden und die zunächst unbehandelt belassenen Bodenstreifen durch Injizierung der Sanierungslösung erst nach dem Wiedervorliegen der Population der Mikro- und Makroorganismen in den zuerst behandelten Bodenstreifen behandelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Markieren der zuerst behandelten Bodenstreifen durch Einzelbepflanzung derselben mit Forstpflanzen erfolgt.

3. Fahrbare Vorrichtung zum Injizieren von Flüssigkeiten in den Erdboden, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen am Vorrichtungsgestell angelenkten Schneidarm (20), der in den Erdboden mittels eines Hydraulikantriebs (21) einschwenkbar ist und an dem Flüssigkeits-Injektionsöffnungen (22) ausgebildet sind, die über eine Hochdruckpumpe (23) an einen Flüssigkeits-Vorratsbehälter (24) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Ausbildung als Forstpflanzvorrichtung mit einem in den Erdboden eindringenden Pflanzarm (14), zu dessen beiden Seiten je ein Schneidarm (20) mit den Injektionsöffnungen (22) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflanzarm (14) an die Hochdruckpumpe anschließbare zusätzliche Injektionsöffnungen (25) aufweist.