Investigations on the behavior of bulk organics and trace organic compounds in a temperated soil column system are reported. Objective of the research was to assess the importance of temperature for the degradation of bulk and trace organics. The analysis of the bulk organic behavior showed a fast mineralization of easy degradable organic carbon in the first few centimeters of the columns, which does not seem to be temperature-dependent. Along the further infiltration path an influence of the different temperatures on the bioactivity was clearly visible. However, a significant increase of mineralization potential of bulk organic compounds with increasing temperature was shown. The monitoring of the single organic pollutants Iopromide, Sulfamethoxazole and naphthalenedisulfonic acids showed that temperature has an influence on the degradation behavior of the monitored compounds. In most cases higher temperatures increased the mineralization potential.

Eine Forschungsgruppe derTechnischen Universität Berlin beschäftigt sich mit dem Verhalten von gelöstem organischen Kohlenstoff, DOC und organischen Einzelstoffen beider Uferfiltration. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl oxische als auch anoxisch/anaerobe Infiltrationsbedingungen zu einem ähnlich niedrigen DOC führen können. Unter oxischen Verhältnissen ist zur Mineralisierung des bioverfügbaren DOC (BDOC) nur eine einmonatige Bodenpassage notwendig, während es unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen aufgrund der langsameren Abbauklnetik bis zu sechs Monate dauern kann. Bezüglich der Spurenstoffe konnte gezeigt werden, dass das Röntgenkontrastmittel lopromid in allen Felduntersuchr./ngen schnell entfernt wurde. Das Antibiotikum Sulfamethoxazol wurde unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen effektiver entfernt (bis zu 80%), während unter oxischen Bedingungen maximal 50% der Ausgangskonzentration abgebaut wurden. Zusammenfassend kann die Uferfiltration als eine durchaus sehr.wirksame Stufe zur Entfernung von Organika bewertet werden.

Im Oktober 2006 wurde das NASRI (Natural and Artificial Systems for Recharge and Infiltration) Projekt, ein Vorhaben der Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH, endgültig mit einer öffentlichen Präsentation der wichtigsten Ergebnisse abgeschlossen. In fast vier Jahren interdisziplinäre Forschungstätigkeit untersuchten mehr als 40 Wissenschaftler aus mehreren Berliner Universitäten und dem Umweltbundesland, gemeinsam mit den Berliner Wasserbetrieben die Prozesse während der Uferfiltration und künstlichen Grundwasseranreicherung. Es war ein Hauptziel des Projektes ein umfassendes Prozessverständnis zu entwickeln, um so die nachhaltige Nutzung der Uferfiltration und künstlichen Grundwasseranreicherung unter Berücksichtigung zukünftiger Anforderungen und Bedrohungen langfristig sicherzustellen.

More than two years of monitoring data from a bank filtration site in Berlin, Germany, and a long retention soil column system (30 m) were analyzed to study the influence of redox conditions on the degradation of bulk organics. Dissolved organic carbon (DOC), UV-absorption at 254 nm (UVA254) and liquid chromatography with online carbon detection (LC-OCD) was employed to receive qualitative and quantitative information about the fate of different fractions of DOC. It was found that the kinetics of DOC-degradation depend significantly on the dominant redox conditions during infiltration. A faster mineralization of biodegradable DOC was observed during oxic soil passage (~1 month). Anoxic infiltration led to a comparable residual DOC-concentration, but 3-6 months were required for complete removal of biodegradable DOC (BDOC). LC-OCD measurements revealed that the fraction of polysaccharides (PS) is removed very fast during infiltration in the field. Under strictly anoxic conditions the PS were more stable. The fractions of humic substances, building blocks and low molecular weight acids were degraded partially, independently from the redox potential, while the change in aromaticity of the residual DOC was influenced by the dominant redox conditions.

Investigations on the behaviour of different trace organic compounds at a bank filtration site at Lake Wannsee in the city of Berlin, Germany are reported. More than two years of monitoring for the bulk parameter differentiated adsorbable organic halogens (AOX) revealed a more efficient degradation of adsorbable organic iodine (AOI) and adsorbable organic bromine (AOBr) under anoxic/anaerobic conditions. 64% of AOI were removed under reducing condition, whereas under oxic conditions only ~35% were dehalogenated. One year of monitoring of the single organic pollutants Iopromide (X-ray contrast agent), Sulfamethoxazole (bacteriostatica) and naphthalenesulfonic acid (industrial chemical) showed that the redox conditions have a strong influence on the degradation behaviour of some of the monitored compounds. Iopromide was efficiently removed under oxic conditions, but no evidence for a dehalogenation under oxic conditions was found. Sulfamethoxazole showed a better removal under anoxic/anaerobic conditions (97% in 0.5 month retention time). Oxic infiltration only led to a removal of 62%, even with longer retention times of 2.8 months. The very stable 1.5-naphthalenesulfonic acid was not removed under either redox conditions.

Die TU-Forschungsgruppe beschäftigt sich mit dem Verhalten von DOC und organischen Einzelstoffen bei der Uferfiltration. Die Forschung soll Einblick in die Vielzahl von Einflussfaktoren geben, die das Verhalten der Organik in der Bodenpassage beeinflussen. Unterschiedliche Redoxverhältnisse, Aufenthaltszeiten und Bodenbeschaffenheiten beeinflussen den Abbau der Organik. Die Forschung im Rahmen des NASRIProjektes konzentrierte sich in der ersten Phase auf ein umfangreiches Feldmonitoring, welches im Zeitraum Mai 2002August 2005 durchgeführt wurde. Dazu wurden drei Feldstandorte in Berlin ausgewählt, an welchen ein deutlicher Einfluss von behandeltem Abwasser auf das Oberflächenwasser vorliegt. Zusätzlich wurde eine Vielzahl von Experimenten an Bodensäulenanlagen durchgeführt. Neben einem 30 mBodensäulensystem in Berlin- Marienfelde, wurden eine redoxgeregelte Bodensäulenanlage und eine temperaturgeregelte Bodensäulenanlage für die Untersuchungen aufgebaut. Die Feldund Bodensäulenproben wurden mittels DOC, SAK, LC-OCD, differenziertem AOX und Spurenstoffanalytik (HPLC-FLD und HPLC-MS/MS) untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass sowohl oxische als auch anoxisch/anaerobe Infiltrationsbedingungen zu einem ähnlich niedrigen DOC führen können. Unter oxischen Verhältnissen ist zur Mineralisierung des BDOC nur eine einmonatige Bodenpassage notwendig, während es unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen aufgrund der langsameren Abbaukinetik bis zu 6 Monate dauern kann. Die Ergebnisse der DOCFraktionierung mittels LC-OCD zeigten, dass die Fraktion der Polysaccharide unter allen Bedingungen sehr schnell abgebaut wurde. Dagegen wurde für die anderen Fraktionen (Huminstoffe, Building Blocks etc.) nur eine partielle Entfernung beobachtet. Bezüglich der Spurenstoffe konnte gezeigt werden, dass das Röntgenkontrastmittel Iopromid in allen Felduntersuchungen schnell entfernt wurde. In den Bodensäulenexperimenten zeigte sich, dass die Entfernung durch Metabolisierung und nicht durch Mineralisierung zustande kam. Das Antibiotikum Sulfamethoxazole wurde unter anoxisch/anaeroben Verhältnissen effektiver entfernt (bis zu 80%), während unter oxischen Bedingungen maximal 50% der Ausgangskonzentration abgebaut wurden.

Bank filtration and artificial recharge provide an important drinking water source to the city of Berlin. Due to the practice of water recycling through a semi-closed urban water cycle, the introduction of effluent organic matter (EfOM) and persistent trace organic pollutants in the drinking water is of potential concern. In the work reported herein, the research objectives are to study the removal of bulk and trace organics at bank filtration and artificial recharge sites and to assess important factors of influence for the Berlin area. The monthly analytical program is comprised of dissolved organic carbon (DOC), UV absorbance (UVA254), liquid chromatography with organic carbon detection (LC-OCD), differentiated adsorbable organic halogens (AOX) and single organic compound analysis of a few model compounds. More than 1 year of monitoring was conducted on observation wells located along the flowpaths of the infiltrating water at two field sites that have different characteristics regarding redox conditions, travel time, and travel distance. Two transects are highlighted: one associated with a bank filtration site dominated by anoxic/anaerobic conditions with a travel time of up to 4–5 months, and another with an artificial recharge site dominated by aerobic conditions with a travel time of up to 50 days. It was found that redox conditions and travel time significantly influence the DOC degradation kinetics and the efficiency of AOX and trace compound removal.

Investigations on the behavior of different bulk organics and trace organic compounds at a bank filtration site at Lake Tegel in Berlin, Germany, and in a long retention soil column system are reported. Objective of the research was to assess important factors of influence for the degradation of bulk and trace organics. More than two years of monitoring for the bulk parameter DOC proved that the redox conditions significantly influence the DOC-degradation kinetic but not necessarily the residual concentration. LC-OCD measurements confirmed that the change in character is comparable for aerobic and anoxic/anaerobic infiltration. Only the fraction of polysaccharides shows a better removal under aerobic conditions. Furthermore, adsorbable organic iodine (AOI) measurements revealed a more efficient degradation of AOI and AOBr under anoxic/anaerobic conditions. The monitoring of the single organic pollutants Iopromide, Sulfamethoxazole and naphthalenedisulfonic acids showed that the redox conditions have an influence on the degradation behavior of some of the monitored compounds. Iopromide was efficiently removed at all times, but no evidence for a dehalogenation under oxic conditions was found. Sulfamethoxazole showed a better removal under anoxic/anaerobic conditions. The very stable 1.5naphthalenesulfonic acid was not removed under either redox conditions.