Zusammenfassung der Masterarbeit:
Der Niederschlagswasserabfluss viel befahrener Straßenoberflächen ist durch eine hohe Schadstoff-Konzentration, wie z.B. Schwermetalle und Kohlenwasserstoffe sowie in den Wintermonaten durch hohe Streusalz-Konzentrationen stark belastet. Regenrückhaltebecken (RRB) entlang von Autobahnen dienen unter anderem zum Schutz nachgeschalteter Vorfluter (z.B. Flüsse und Bäche) vor hydraulischer Überlastung und der Beeinträchtigung der Gewässergüte durch die oben genannten Schadstoffe, sowie der Vermeidung kritischer Salz-Konzentrationen im Ablauf des RRB.
Im Rahmen der Masterarbeit wurde eine Messkampagne für ein RRB entlang der Autobahn A8 (München – Augsburg) in der Nähe von Odelzhausen erarbeitet und im Zeitraum vom 04. November 2014 bis 19. Januar 2015 durchgeführt sowie eine autarke Durchfluss- und Regenmessstation installiert.
Anhand der Sedimentproben aus dem RRB wurden Untersuchungen zum Einfluss von Streusalz, Natriumchlorid (NaCl), Calciumchlorid (CaCl2) und unterschiedlichen pH-Werten auf den Sedimentationsprozess und somit auf die Reinigungsleistung von Regenbecken durchgeführt. Bei einer schnelleren Sedimentation steigt die Reinigungsleistung der Regenbecken. Mit einer Videokamera wurden die Sedimentationsversuche im Labor aufgezeichnet und ausgewertet. In verschiedenen Untersuchungen im Bereich von Hafenbecken wird der Einfluss der Salinität auf den Sedimentationsprozess behandelt (Portela et al. 2013; Sutherland et al. 2014) und wird in dieser Arbeit im Bereich von RRB entlang von Autobahnen erarbeitet.
Ein positiver Einfluss der Salze auf die Bildung von größeren Flocken bzw. Partikeln und somit einer höheren Sedimentationsgeschwindigkeit nach Stokes, von u.a. Feinstpartikeln (< 63 μm) die als Transportmatrix für nahezu alle Schadstoffe agieren und schlecht sedimentierbar sind (Ball et al. 1998), konnte in der Masterarbeit nachgewiesen werden. Es stellte sich heraus, dass zweiwertige Salze und insbesondere ein saurer pH-Bereich für die schnellsten Absetzgeschwindigkeiten sorgten. Im alkalischen pH-Bereich konnte eine Konzentrationsfront mit Geschwindigkeiten von ca. 0,011 mm/s (pH 10) bzw. 0,015 mm/s (pH 11) gemessen werden.
Neben den mit der Videokamera aufgezeichneten Sedimentationsversuchen wurden an der Universität der Bundeswehr München die Wasser- und Sedimentproben des RRB mittels einer optischen Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) analysiert. Die Sedimentproben wurden zusätzlich mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) bezüglich der Oberflächenstruktur und einem Rheometer, zur Messung der Viskosität, auf den Einfluss von Streusalz hin untersucht. Zudem wurden die Proben hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung mittels Laser-Streulichtspektrometer analysiert.