Die Ascorbinsäure wird erfindungsgemäß vorteilhaft in situ mit den kontaminierten Böden gemischt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Gefährdungen, die mit einigen im Stand der Technik verwendeten Zusätzen verbunden sind (z. B. mit Wasserstoffperoxid, Schwefelsäure, Eisen(II)sulfat, ungelöschtem Kalk, Hydrazin), vermieden. Das einzige Additiv, das beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandt wird, nämlich die Ascorbinsäure, bringt bei Anwendung gemäß den Sicherheitsinstruktionen des Herstellers keinerlei gesundheitliche oder umweltmäßige Risiken mit sich und insbesondere keine Risiken für mit Sanierungsarbeiten befaßte Arbeiter, Anwohner und/oder andere Arbeiter in der näheren und/oder weiteren Umgebung, da die Ascorbinsäure für den Menschen praktisch keine potentielle Toxizität aufweist. Im Gegenteil hat Ascorbinsäure eine große Bedeutung für die menschliche Gesundheit hinsichtlich der Vermeidung von Skorbut und wird als nützlicher Ergänzungsstoff für Nahrungsmittel eingesetzt.

Es wird angenommen, daß die beim erfindungsgemäßen Verfahren stattfindenden Reduktionsreaktionen durch die nachstehende chemische Gleichung beschrieben werden können, bei der Ascorbinsäure verbraucht und Dehydroascorbat gebildet und gleichzeitig das Chromation zum dreiwertigen Zustand in Form von Chromhydroxid reduziert wird, also zu einer unlöslichen Verbindung, die keiner Reoxidation unterliegt:



CrO₄² + 2H⁺ + 1,5C₆H₈O₆ → Cr(OH)₃ + 1,5C₆H₆O₆ + H₂O (1)

Obgleich anzunehmen ist, daß diese Beziehung repräsentativ ist und den prinzipiellen Mechanismus für die Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) durch Ascorbinsäure darstellt, besteht die Möglichkeit, daß andere chemische Reaktionen gleichzeitig und möglicherweise mit von dieser Reaktion verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeiten ablaufen. Wie aus der nachstehenden Beschreibung hervorgeht, läßt der Umstand, daß Überschußmengen gegenüber den oben definierten stöchiometrischen Mengen in realen Systemen erforderlich sind, vermuten, daß andere Reaktionen, und möglicherweise konkurrierende Reaktionen, ebenfalls beteiligt sind. Unabhängig davon beträgt die stöchiometrische Menge an Ascorbinsäure, die erforderlich ist, um 1 g Cr(VI) zu Cr(III) in Form von unlöslichem Chromhydroxid zu reduzieren, bezogen auf die obige Gleichung (1) als Bezugsgleichung, 5,1 g.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht der erste Schritt bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, die Cr(VI)-Konzentration repräsentativer Proben der zu behandelnden Böden zu messen. Dies kann durch Anwendung des Standardverfahrens der alkalischen Extraktion und der Analysenprozedur, wie von Vitale et al.¹² beschrieben, geschehen. Es ist ferner auch wichtig, Hilfsparameter, wie die Gesamtchromkonzentration, den pH-Wert und das Redoxpotential E_h, zu messen, wie von James et al.¹⁵ diskutiert wurde, was dazu beiträgt, den veränderten Redoxzustand (verstärkt reduzierender Zustand) des behandelten Materials im Vergleich zum unbehandelten Material zu bestätigen.

Bezogen auf die ermittelte Konzentration an Cr(VI) kann die stöchiometrische Menge Ascorbinsäure, die erforderlich ist, um Cr(VI) in dieser Konzentration zu reduzieren, nach Gleichung (I) berechnet werden. Zusätzlich werden einige Vielfache der stöchiometrischen Menge, typischerweise im Bereich der zweifachen bis neunfachen Menge, berechnet. Die Ermittlung der stöchiometrischen Menge und der darauf bezogenen Vielfachen dient dazu, den Dosiermengenbereich für die Ascorbinsäure zu ermitteln, innerhalb dessen die Cr(VI)- kontaminierten Materialien zu testen sind. Wie aus den nachstehenden Beispielen hervorgeht, variiert die Wirksamkeit unterschiedlicher Dosiermengen mit der Probe. Dies ist aus mehreren Gründen auch zu erwarten: (1) Materialien, von denen die Proben genommen werden, sind selbst dann, wenn sie von der gleichen Stelle stammen, nicht homogen; (2) die Proben stellen komplexe organische und anorganische Gemische von Cr(VI)-kontaminierten Materialien dar; (3) Art und Herkunft der Cr(VI)-kontaminierten Materialien variieren innerhalb weiter Bereiche.

So führt beispielsweise, wie oben diskutiert wurde, die Chromiterzaufarbeitung zu CEAR mit unterschiedlicher Teilchengröße, unterschiedlicher Alkalinität und unterschiedlicher physikalischer wie auch chemischer Zusammensetzung. So wurde festgestellt, daß typischerweise stöchiometrische Vielfache vom 2-Fachen bis zum 7,5-Fachen günstig und ausreichend sind, um den Bereich der untersuchten Materialien abzudecken. Es ist jedoch klar, daß ein Fachmann, der die Erfindung anwendet, Umstände erkennt, unter denen ein weiterer Bereich von stöchiometrischen Vielfachen angewandt werden sollte.

Die stöchiometrische Dosiermenge sowie Vielfache davon werden anschließend zu repräsentativen unbehandelten Proben des Cr(VI)-belasteten Materials zugegeben und ausreichend mit ihm vermischt. Ferner wird eine Kontrollprobe (ohne Ascorbinsäure) zur Grundlinienmessung verwendet. Drei Hauptmessungen werden an den behandelten Materialien in Abhängigkeit von der Zeit nach dem Mischen vorgenommen, nämlich die Messung der Cr(VI)-Konzentration, die Messung des Redoxpotentials E_h und die Messung des pH-Werts. Diese drei Messungen können verwendet werden, um folgende Bestimmungen durchzuführen: (1) ob eine ausreichende Verringerung der Cr(VI)-Konzentration bei einem gegebenen Material erzielt wurde, sowie, (2) ob die Konzentration des durch Reduktion erhaltenen Cr(III) wahrscheinlich zeitlich erhalten bleibt.

Beim chemischen Reduktionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung müssen, wie aus Beobachtungsergebnissen hervorgeht, folgende Vorgänge stattfinden: die Ascorbinsäure, die sich in Lösung befindet, dringt in die Poren und in die Zwischenräume zwischen den Bodenpartikeln ein und verteilt sich darin und reduziert Cr(VI) zu Cr(III). Wenn die Ascorbinsäure in einer Dosiermenge angewandt wird, die einen ausreichenden Überschuß gegenüber der theoretischen Menge darstellt, wird die angestrebte Cr(VI)-Reduktion erzielt. Das erwünschte Niveau der Verringerung der Konzentration an Cr(VI) hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, zu denen, inter alia, der Ort, an dem sich die kontaminierten Materialien befinden, die Möglichkeit, daß Menschen damit in Kontakt kommen, sowie die zum Anwendungszeitpunkt geltenden Umweltvorschriften und Sanierungskriterien gehören. Ein derartiges Kriterium für die Reduktion ist in den Vereinigten Staaten die von der US-Umweltbehörde USEPA aufgestellte Bodenauswahlrichtlinie ('Soil screening guideline') von 1996, die auf in den USA als 'Superfund'-Orte bezeichnete Stellen anwendbar ist, an denen Cr(VI)-kontaminierte Böden, die sich in Wohnbereichen befinden, saniert werden sollen. Nach dieser Richtlinie gilt eine maximale Bodenkonzentration von 270 mg Cr(VI)/kg, bezogen auf die Exposition durch Inhalation¹⁷.

Unter Bezug auf die Ergebnisse der Tests zur Behandelbarkeit repräsentativer Proben, wie oben beschrieben, wird eine Dosiermenge (Vielfaches der stöchiometrischen Menge) ausgewählt, die zu der gewünschten Verringerung der Cr(VI)- Konzentration führt. Die Ascorbinsäure wird als wäßrige Lösung oder übersättigte Aufschlämmung in situ oder ex situ unter ausreichendem chemischem und mechanischem Mischen angewandt, um eine Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) in den Böden zu erzielen. In Abhängigkeit von der Zielsetzung der Verringerung der Konzentration für einen gegebenen kontaminierten Ort und von dem Ansprechen der Böden auf die Ascorbinsäurebehandlung können geeignete stöchiometrische Vielfache aufgrund der Testergebnisse ausgewählt werden, um die Konzentration an Cr(VI) über einen kurzen oder langen Zeitraum zu verringern. Größere Vielfache der Ascorbinsäuremenge führen typischerweise zu einer schnelleren Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) als kleinere Vielfache, jedoch sind mit der Anwendung größerer Mengen an Ascorbinsäure höhere Kosten verbunden. Wenn die angestrebte Verringerung der Cr(VI)-Konzentration für einen längeren und akzeptablen Zeitraum mit einem kleineren Vielfachen der stöchiometrischen Menge erzielt werden kann, kann es aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft sein, das kleinere Vielfache auszuwählen. Bei einer solchen Auswahl sollten ferner auch die anderen Kostenanteile berücksichtigt werden, die mit der Lieferung und dem Mischen der Ascorbinsäure mit den zu behandelnden Böden verbunden sind. Die Ascorbinsäurelösung oder Ascorbinsäureaufschlämmung kann den Böden zugesetzt und gleichzeitig damit vermischt werden; es ist jedoch auch möglich, die Zugabe zuerst vorzunehmen und anschließend zu mischen. Das Mischverfahren und die Dauer des Mischens hängen hauptsächlich vom Feuchtigkeitsgehalt, der Viskosität, dem Kohäsionsvermögen und anderen Eigenschaften der Böden ab, welche die Wirksamkeit der ausgewählten Vorrichtung, die Ascorbinsäure ausreichend mit dem Cr(VI)- belasteten Material zu mischen, beeinflussen. Wie oben angegeben, sind Mischverfahren und Vorrichtungen dem Fachmann auf dem Gebiet der Bodensanierung geläufig; hierzu gehören, unter anderem, in größeren Bodentiefen arbeitende Mischvorrichtungen oder landwirtschaftliche Geräte, die zum Mischen relativ oberflächennaher Bodenbereiche verwendet werden. Von den behandelten Böden können Proben gesammelt und analysiert werden, um festzustellen, ob die Behandlungsziele auch erreicht wurden.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch unter Verwendung der Ascorbinsäure in trockener Form durchgeführt werden, wenn sich im Boden ausreichend natürliche Feuchtigkeit befindet, Niederschläge häufig und ausreichend sind oder Feuchtigkeit separat in die Böden eingebracht werden kann, um die Auflösung der Ascorbinsäure und ihre Verteilung in die Poren innerhalb der Matrix der Böden hinein zu unterstützen. Wenn die Ascorbinsäure in trockener Form (z. B. in Form eines Pulvers) verwendet wird, kann sie zur Behandlung der Oberfläche sowie oberflächennaher Bereiche von Böden bei einer oder mehreren Anwendungen herangezogen werden (z. B. bis zu einer Tiefe von wenigen Metern unterhalb der Bodenoberfläche), wobei die oben beschriebenen Ergebnisse zur Behandelbarkeit als Hilfe bei der Auswahl der Dosiermenge herangezogen werden. Die Ascorbinsäure wird unter Verwendung einer oder mehrerer geeigneter, im Stand der Technik wohlbekannter Mischvorrichtungen für geringe Bodentiefen in die Böden eingemischt, beispielsweise mit einer Egge, einer Scheibenegge, einem Pflug, einer Fräse oder anderen Geräten, wie sie typischerweise für die Bodenbearbeitung in der Landwirtschaft verwendet werden.

Die zu behandelnden Böden sollten während oder unmittelbar nach der Zugabe der Ascorbinsäure damit vermischt werden, um maximalen Nutzeffekt bei der Feldanwendung zu erzielen. Die Verwendung eines Erdbohrers mit Hohlwelle und Mischblättern ermöglicht das Einbringen bzw. Einspritzen von Ascorbinsäure in einer wäßrigen Lösung oder in Form einer Aufschlämmung direkt in die Böden, wobei gleichzeitig das Mischen mit den Böden stattfindet. Dies stellt ein besonders wirksames Verfahren zur Behandlung von Böden dar, die sich in einer Tiefe von mehr als etwa 60 cm bis 1 m befinden; dieses Verfahren kann zur Behandlung von Cr(VI)-belasteten Böden, Schlämmen, Sedimenten, Ablagerungen und dergl. in Tiefen bis zu etwa 15 m oder mehr unter der Bodenoberfläche herangezogen werden, sofern nicht Hindernisse, Gesteinseinschlüsse im Boden oder andere Bedingungen vorliegen, welche das Mischvermögen der ausgewählten Vorrichtung begrenzen.

Wenn es aus logistischen oder technischen oder anderen Gründen vorteilhaft ist, Cr(VI) enthaltende Böden zur Behandlung mit Ascorbinsäure aus dem Untergrund oder Erddeponien oder anderen Ablagerungsstätten zu entnehmen, können zum Einbringen und Einmischen der Ascorbinsäüre herkömmliche Vorrichtungen verwendet werden (z. B. Bagger, Fördereinrichtungen, Systeme zur Lagerung/Zufuhr von Chemikalien, Mischbehälter sowie Erdbewegüngsfahrzeuge), die dem Fachmann auf dem Gebiet der Behandlung kontaminierter Böden/Materialien geläufig sind.

Ein weiterer ausgeprägter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es bei Umgebungstemperaturen durchgeführt werden kann, die typischerweise bei Cr(VI)- belasteten Böden vorliegen. Da die Bodentemperaturen im allgemeinen zwischen Temperaturen etwas unterhalb des Gefrierpunkts (0°C) und mehr als 30°C in der Nähe der Bodenoberfläche sowie relativ nahe an etwa 13°C unterhalb der Frostlinie liegen, differiert die Geschwindigkeit der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration, die sich bei Labortests bei Standardtemperatur und Standarddruck ergibt, etwas unter Feldbedingungen. Es ist anzunehmen, daß die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturverringerung um 10°C jeweils auf etwa die Hälfte verringert wird, wobei Umgekehrtes für eine Erhöhung der Bodentemperatur gilt. Dies bedeutet beispielsweise, daß eine bestimmte Verringerung der Konzentration an Cr(VI), die innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls im Labor erzielt wird, unter Feldbedingungen unterhalb der Frostlinie länger dauern kann. Wenn gefrorene Böden behandelt werden sollen, kann es beispielsweise erforderlich sein, zusätzliche Ascorbinsäure einzumischen und/oder Wärme anzuwenden, um die angestrebte Verringerung der Cr(VI)-Konzentration innerhalb einer akzeptablen Zeitspanne zu erzielen. Derartige Modifizierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen im Bereich des fachmännischen Könnens auf dem Gebiet der Bodenbehandlung und Bodensanierung. Unter solchen Umständen können geeignete vorgeschaltete Tests im Rahmen der vorliegenden Erfindung günstig sein, um geeignete Bedingungen zur Anwendung des Verfahrens zu ermitteln.

Es wurde festgestellt, daß Ascorbinsäure im Vergleich zu mehr als einem Dutzend anderer organischer Verbindungen mit verschiedenen funktionellen Gruppen, zu denen Essigsäure, Citronensäure, Milchsäure, Oxalsäure, Mandelsäure, Salicylsäure und substituierte Phenole gehören, erheblich bessere Reduktionseigenschaften (in Bezug auf die Wirksamkeit und Geschwindigkeit der Cr(VI)-Reduktion in Cr(VI)- belasteten Böden/Materialien) aufweist. Aus der Molekülstruktur und der chemischen Erfahrung konnte erwartet werden, daß Ascorbinsäure als Reduktionsmittel wirkt. Die außergewöhnliche Schnelligkeit und die größere Effektivität, mit der Ascorbinsäure im Vergleich zu anderen organischen Substanzen in Cr(VI)-belasteten Böden/Materialien Cr(VI) zu Cr(III) reduziert, war außerordentlich überraschend. Ergebnisse vergleichender Laboruntersuchungen an einigen unterschiedlichen Cr(VI)-belasteten Böden von Stellen mit unterschiedlichen örtlichen Charakteristika, die innerhalb eines weiten Bereichs variierende Cr(VI)-Konzentrationen enthielten, zeigen, daß Ascorbinsäure zu einer erheblich größeren prozentualen Verringerung der Cr(VI)-Konzentration führt, als dies mit Essigsäure oder Citronensäure der Fall ist. Essigsäure und Citronensäure führten zu einer weniger als 55%igen Verringerung der Cr(VI)-Konzentration im Vergleich zu einer etwa 88- bis 99,9%igen Verringerung bei Verwendung von Ascorbinsäure bei gleichen Dosiermengen bei der Behandlung. Darüber hinaus wurden diese Ergebnisse bei Verwendung von Ascorbinsäure in nur wenigen Stunden erzielt. Dies ist ebenfalls außerordentlich schnell im Vergleich zu dem Zeitraum von vielen Monaten, die bei den im Stand der Technik beschriebenen biologischen Sanierungsverfahren erforderlich sind, um eine vergleichbare Verringerung der Cr(VI)-Konzentration zu erzielen.

Die Geschwindigkeit der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration durch Ascorbinsäure erwies sich ferner auch als unerwarteterweise erheblich größer als die von Deng und Stone¹⁸ angegebenen Geschwindigkeiten, die für die Verwendung zahlreicher organischer Verbindungen zur Behandlung zur Verringerung der Cr(VI)-Konzentrationen in wäßrigen Lösungen, die etwa 1 mg Cr(VI)/l in Gegenwart oder Abwesenheit von Oxidoberflächen (TiO₂) enthielten, angegeben wurden. Die Untersuchungen von Deng und Stone bezogen sich auf 16 niedermolekulare organische Verbindungen (zu denen Ascorbinsäure nicht gehörte) in sechs funktionellen Gruppen (α-Hydroxycarbonsäuren, ihre Ester, α-Ketosäuren, Oxalsäure, Benzaldehyd und Phenolverbindungen), von denen keine in Abwesenheit von Oxidoberflächen zu einer signifikanten Verringerung der Cr(VI)-Konzentration führte. Von Deng und Stone wurde ferner festgestellt, daß in Gegenwart von Oxidoberflächen die Verringerung der Cr(VI)-Konzentration in Zeiträumen von etwa 5,5 bis 8 Tagen typischerweise 15 bis 80% betrug. Lediglich zwei der Verbindungen, 4-Methoxyphenol und Mandelsäure, führten zu einer mehr als 80%igen Verringerung der Cr(VI)-Konzentration (97 und 94% während etwa 35 bzw. 54 h). Aus dem Stand der Technik war daher auch kein entfernter Hinweis darauf zu gewinnen, daß Ascorbinsäure bei Cr(VI)-belasteten Böden und Abfallmaterialien zu derartig dramatischen Reduktionsergebnissen führen würde.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezug auf die Figuren näher erläutert.

Die Fig. 1A bis 1E, die sich auf die Proben A bis E beziehen, zeigen die Abhängigkeit der Cr(VI)-Konzentration von der Zeit für die Behandlung mit Ascorbinsäure bei unterschiedlichen Dosiermengen.

Es wurden Laboruntersuchungen durchgeführt, um die Wirksamkeit der Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) bei einer Vielzahl verschiedener Cr(VI)-belasteter Böden zu ermitteln. Zwei andere übliche organische Säuren, Essigsäure und Citronensäure, wurden als Vergleichssubstanzen untersucht. Bei den Tests wurden Proben von 50 g (Aliquote) von unterschiedlichen CEAR-belasteten Böden verwendet, die mäßige bis hohe Konzentrationen an Cr(VI) aufwiesen. Die von jedem Probenort gewonnenen 50 g-Aliquote wurden mit unterschiedlichen Mengen Ascorbinsäure (0,55 g/ml in entionisiertem Wasser) versetzt und 30 s bei Raumtemperatur manuell kräftig gemischt. Für die Untersuchungen mit Essigsäure oder Citronensäure wurden geringere Säurepegel und kleinere Probennahmeintervalle als bei Ascorbinsäure angewandt, obgleich sämtliche Aliquote in gleicher Weise gemischt wurden. Nach dem anfänglichen Mischen sowie für die restliche Testdauer wurden die Proben bei 25°C der Umgebungsluft ausgesetzt, jedoch nicht nochmals gemischt. Ausreichende Mengen an Kontrollproben (unbehandelte Proben) und behandelten Proben wurden hergestellt, um das Sammeln und die Analyse individueller Aliquote bei verschiedenen Zeitintervallen bis zu mindestens 28 Tagen für jede Probenquelle zu ermöglichen. Bei jedem Zeitintervall wurden das Redoxpotential E_h und der pH-Wert mit geeichten Meßvorrichtungen gemessen, und die Gesamtkonzentration an Cr(VI) wurde unter Anwendung der SW-846-Verfahren 3060A/7196A^19,20 gemessen. Die E_h-Daten beziehen sich auf den Redoxzustand einer Probe, wobei verringerte E_h-Werte in einer mit Ascorbinsäure behandelten Probe im Vergleich zur unbehandelten Probe zeigen, daß die Bedingungen in der behandelten Probe eher für eine Cr(VI)-Reduktion förderlich sind als in der unbehandelten Probe. In das Versuchsprotokoll wurden ferner Qualitätskontrollproben, einschließlich Doppelproben und Labor-Leerversuchen, aufgenommen, um nachzuweisen, daß die Testergebnisse die wesentlichen Erfordernisse hinsichtlich der Akzeptanz der Datenqualität erfüllten.

Die nachstehenden Beispiele erläutern die Anwendbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens bei CEAR-belasteten Böden, in denen Cr(VI) innerhalb eines weiten Konzentrationsbereichs vorliegt. Die Proben wurden an unterschiedlichen Stellen an Orten gewonnen, die als Cr(VI)-kontaminiert identifiziert worden waren. Bei den CEAR-belasteten Böden war bekannt oder zu unterstellen, daß sie an den betreffenden Orten zusammen mit nicht identifizierten Verfüllmaterialien unbekannten Ursprungs abgelagert worden waren. Zu den fünf diskutierten Proben lagen keine weiteren allgemeinen Eigenschaften vor. Auf der Basis zuvor entnommener Proben und der Testerfahrung mit der betreffenden Art eines nichthomogenen, Cr(VI)-kontaminierten Materials, das zum Testen des erfindungsgemäßen Verfahrens herangezogen worden war, wurden zu den gleichen Zeitintervallen, zu denen die ascorbinsäurebehandelten Proben zur Analyse gewonnen worden waren, zahlreiche Kontroll-Aliquote (ohne Zusatz von Ascorbinsäure gesammelt und auf ihre Cr(VI)-Konzentration analysiert. Da, wie zu erwarten war, die Proben nicht homogen waren und für die verschiedenen Aliquote variierende Cr(VI)-Konzentrationen ergaben, wurde das arithmetische Mittel der mehreren Kontrollproben verwendet, um die prozentuale Verringerung der Cr(VI)- Konzentration bei jedem stöchiometrischen Vielfachen zu berechnen, obgleich in den nachstehenden Tabellen lediglich die mit der 7,5fachen stöchiometrischen Menge erzielten prozentualen Verringerungen der Cr(VI)-Konzentration in verschiedenen Zeitintervallen aufgeführt sind.

Das oben beschriebene Protokoll wurde auf einen CEAR- belasteten Boden (als "Probe A" bezeichnet) angewandt, der über den Testzeitraum einen mittleren Gehalt von 4.060 mg Cr(VI)/kg aufwies. Die unbehandelte Probe (Kontrollprobe) ergab einen anfänglichen pH-Wert von 12,1 und ein anfängliches Redoxpotential (E_h) von 533 mV. Die Testergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt.

Die Tabelle zeigt die Vielfachen der stöchiometrischen Ascorbinsäuremenge (0, 2,0, 3,5, 5,0 und 7,5), die auf die verschiedenen Aliquote der Probe A angewandt wurden, sowie die Cr(VI)-Konzentrationen, den pH-Wert und das Redoxpotential E_h als Ergebnisse des Kontrollversuchs (Vielfaches 0) und der mit Ascorbinsäure behandelten Proben bei steigenden Zeitintervallen nach dem anfänglichen Mischen (Zeit 0). Der arimethische Mittelwert der Kontrollproben ist links unten an der Tabelle angegeben; er wurde zur Berechnung der angegebenen Prozentwerte der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration herangezogen. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß für Probe A die 7,5fache stöchiometrische Menge zu einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentrationen der Bodenmatrix um etwa 99% innerhalb der ersten Stunde führte; ferner ist ersichtlich, daß die 7,5fache stöchiometrische Menge zu einer mehr als 99%igen Verringerung der Konzentration an Cr(VI) nach 720 h (30d) bei Umgebungsbedingungen führte. Bei der 7,5fachen stöchiometrischen Menge fiel der pH-Wert nach dem Zusatz der Ascorbinsäure von 12,1 auf den niedrigen Wert von 8,7 merklich ab. Nach 24 h war der pH-Wert auf 9,7 angestiegen; der Anstieg setzte sich in einer Steigerung auf 10,5 nach 720 h fort. Dieses Verhalten wird dem stark alkalischen Zustand der Probe zugeschrieben. Für die 7,5fache stöchiometrische Menge ergab sich bei dem stark oxidierten Zustand der Kontrollprobe (unbehandelte Probe), die ein Redoxpotential E_h von 533 mV aufwies, ein wesentlicher Abfall durch Zugabe von Ascorbinsäure auf einen E_h-Wert von 195 mV innerhalb der ersten Stunde nach der Behandlung. Der E_h-Wert fiel ferner während des Testzeitraums von 720 h allmählich weiter auf 128 mV ab. Aus den Daten ist ersichtlich, daß der Abfall des E_h-Werts mit der Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) unmittelbar nach Zugabe und Einmischen der Ascorbinsäure einherging. Die stetige Verringerung von E_h zeigt ferner, daß das behandelte Material in einem reduzierten Zustand verblieb, d. h., in einem für Oxidationsreaktionen, die im Boden auftreten und zur Bildung von Cr(VI) führen könnten, ungünstigen Zustand.

Bei Vielfachen der stöchiometrischen Menge von weniger als 7,5X war die Geschwindigkeit der Verringerung der Cr(VI)- Konzentration nicht so schnell (vgl. die Fig. 1A bis 1E für 0 bis 24 h) und auch nicht so wirksam wie beim 7,5fachen Wert (vgl. Tabelle 1, Spalten 2,0, 3,5 und 5,0). Zur Erläuterung sei angeführt, daß der zweifache stöchiometrische Wert lediglich zu einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration in 24 h, 168 h (7d) und 720 h (30d) von 66%, 89% bzw. 98% führte. Die Cr(VI)-Konzentrationen für sämtliche Vielfache der stöchiometrischen Menge, die nach 720 h bestimmt wurden, ergaben Werte von 138 mg Cr(VI)/kg oder weniger, was einer mindestens 96,6%igen Verringerung entspricht.

Die Ergebnisse der Behandlung der Probe A mit Essigsäure und Citronensäure gehen aus Tabelle 2 hervor. Tabelle 2 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Essigsäure oder Citronensäure Probe A

Die Ergebnisse von Tabelle 2 zeigen, daß diese beiden organischen Säuren hinsichtlich der Verringerung der Cr(VI)- Konzentration signifikant weniger wirksam sind als Ascorbinsäure bei gleichen zur Behandlung angewandten Dosiermengen. Eine Verringerung von weniger als 52% wurde 6d nach der Behandlung erzielt; die behandelten Proben zeigten dementsprechend nach dem Zusatz von Essigsäure oder Citronensäure noch einen oxidierenden Zustand an (hohe E_h- Werte)

Das oben beschriebene Protokoll wurde auf einen CEAR-belasteten Boden (als "Probe B" bezeichnet) angewandt, der während der Testdauer einen Mittelwert der Chromkonzentration von 314 mg Cr(IV)/kg aufwies. Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.

Die unbehandelte Probe (Kontrollprobe) ergab einen anfänglichen pH-Wert von 10,5 und ein anfängliches Redoxpotential E_h von 409 mV, was anzeigt, daß die Probe stark alkalisch war und sich in einem oxidierten Zustand befand. Innerhalb 1 h nach der Behandlung führte die Anwendung der 7,5fachen stöchiometrischen Menge an Ascorbinsäure zu einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration in Probe B von etwa 89%, wobei der pH-Wert auf 6,7 und das Redoxpotential E_h auf 190 mV abfielen. Der pH-Wert stieg während 672 h (4 Wochen) leicht auf Werte unter 9 an, während der E_h-Wert im Bereich von etwa 110 bis 180 mV verblieb. Die Cr(VI)-Konzentration fiel ferner weiter auf etwa 2 mg Cr(VI)/kg ab, was eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von mehr als 99% bedeutet.

Bei kleineren Vielfachen der stöchiometrischen Menge war die Reaktionsgeschwindigkeit der Verringerung der Cr(VI)- Konzentration nicht so schnell oder so wirksam wie bei der maximalen angewandten Dosiermenge. So ergab die zweifache stöchiometrische Menge innerhalb von 48 h, 168 h und 672 h eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von etwa 74%, 81% bzw. 84%. Bei sämtlichen Vielfachen der stöchiometrischen Menge ergaben die nach 672 h gewonnenen Proben jedoch eine Chromkonzentration von höchstens 50 mg Cr(VI)/kg, was einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von mindestens 84% entspricht.

Die Ergebnisse der Behandlung von Probe B mit Essigsäure und Citronensäure, die in Tabelle 4 aufgeführt sind, zeigen, daß diese beiden organischen Säuren 144 h nach der Behandlung bei Anwendung gleicher Dosiermengen zur Behandlung wie im Fall von Ascorbinsäure praktisch keine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration ergaben; im Einklang damit ergab sich, die behandelten Proben nach der Zugabe von Essigsäure oder Citronensäure weiterhin in einem stark oxidierenden Zustand verblieben. Tabelle 4 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Essigsäure oder Citronensäure Probe B

Die negativen Werte (Erhöhung der Konzentrationen) in der Tabelle zeigen möglicherweise Veränderungen an, die mit der Probennahme aus nichthomogenen Materialien zusammenhängen.

Das oben beschriebene Protokoll wurde auf einen CEAR- belasteten Boden (als "Probe C" bezeichnet) angewandt, der während der Testdauer einen Mittelwert der Chromkonzentration von 3980 mg Cr(VI)/kg aufwies. Die unbehandelte Probe (Kontrollprobe) ergab einen anfänglichen pH-Wert von 11,8 und einen anfänglichen Wert des Redoxpotentials E_h von 516 mV, was anzeigt, daß die Probe stark alkalisch war und sich in einem oxidierten Zustand befand. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefaßt.

Innerhalb 1 h nach der Ascorbinsäurezugabe und dem Mischen ergab sich für die 7,5fache stöchiometrische Menge eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von mehr als 99,9%. Der pH-Wert war in die Nähe des Neutralpunkts auf 7,1 abgefallen, das Redoxpotential E_h auf 175 mV verringert. Nach 816 h (34d) zeigte die behandelte Probe eine pH- Erhöhung von mehr als zwei pH-Einheiten, was dem stark alkalischen Zustand der anfänglichen Probe zuzuschreiben ist. Während der gleichen Zeitdauer wurden Cr(VI)-Konzentrationen im Bereich von 1 bis 56 mg/kg gemessen, was einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von mehr als 98% entspricht. Diese Daten zeigen, zusammen mit der pH- Erhöhung, daß eine allmähliche Auslaugung von Cr(VI) aus den inneren Poren der Bodenmatrix weiterging. Das Redoxpotential E_h war allerdings nach 816 h weiter auf 80 mV gefallen, was bestätigt, daß die Probe mehr als einen Monat nach der Behandlung weiterhin in einem reduzierenden Zustand verblieb.

Bei kleineren Vielfachen der stöchiometrischen Menge war die Verringerung der Cr(VI)-Konzentration nicht so schnell oder so wirksam wie bei der maximalen angewandten Dosiermenge. So ergab die zweifache stöchiometrische Menge innerhalb von 24 h, 432 h und 816 h eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von etwa 60%, 80% bzw. 82%.

Die Ergebnisse, die bei der Behandlung von Probe C mit Essigsäure und Citronensäure erhalten wurden, sind in Tabelle 6 aufgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß diese beiden organischen Säuren hinsichtlich der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration bei gleichen Dosiermengen bei der Behandlung wesentlich weniger wirksam sind als Ascorbinsäure. Tabelle 6 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Essigsäure oder Citronensäure Probe C

144 h nach Behandlung unter Anwendung der 7,5fachen stöchiometrischen Menge ergab sich eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration im Bereich von lediglich 33 bis 55%; im Einklang damit ergab sich, daß die mit Essigsäure oder Citronensäure behandelten Proben nach der Behandlung weiterhin in einem stark oxidierenden Zustand (hoher E_h-Wert) verblieben.

Das oben beschriebene Protokoll wurde auf einen CEAR- belasteten Boden (als "Probe D" bezeichnet) angewandt, der während der Testdauer einen Mittelwert der Chromkonzentration von 336 mg Cr(VI)/kg aufwies. Die unbehandelte Probe (Kontrollprobe) wies einen anfänglichen pH-Wert von 9,8 und ein anfängliches Redoxpotential E_h von 573 mV auf, was anzeigt, daß diese Probe stark alkalisch war und in einem oxidierenden Zustand vorlag. Die Testergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengefaßt. Tabelle 7 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Ascorbinsäure Probe D

Innerhalb von 1 h nach Zugabe der Ascorbinsäure und Mischen ergab sich für die 7,5fache stöchiometrische Menge eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von etwa 80%. Der pH-Wert war auf 7,8, das Redoxpotential E_h auf 240 mV abgefallen. Im Verlauf von 1.032 h (43d) zeigte die mit der höchsten Dosiermenge an Ascorbinsäure behandelte Probe eine allmähliche Erhöhung des pH-Werts auf etwa 8,5. Während der gleichen Zeitdauer lag im Einklang damit die Cr(VI)-Konzentration im Bereich von 39 bis 69 mg/kg, was einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von 79 bis 88% entspricht. Der E_h-Wert blieb 408 h (17d) im Bereich von etwa 160 bis 260 mV.

Bei kleineren Vielfachen der stöchiometrischen Menge war die Reaktionsgeschwindigkeit bei der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration nicht so hoch oder so wirksam wie bei der maximalen angewandten Dosiermenge. So ergab die zwei- zweifache stöchiometrische Menge innerhalb von 24 h, 192 h (8d) und 1.032 h eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von etwa 73%, 72% bzw. 62%.

Die Ergebnisse, die mit Probe D bei Verwendung von Essigsäure und Citronensäure erhalten wurden, gehen aus Tabelle 8 hervor; sie zeigen, daß diese beiden organischen Säuren 144 h nach der Behandlung bei gleichen Dosiermengen bei der Behandlung wie im Fall der Ascorbinsäure praktisch keine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration ergaben. Tabelle 8 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Essigsäure oder Citronensäure Probe D

Die negativen Werte (erhöhte Konzentrationen) von Tabelle 8 spiegeln wahrscheinlich Veränderungen wider, die mit der Probennahme bei nichthomogenen Materialien zusammenhängen. Die E_h-Werte der mit Essigsäure oder Citronensäure behandelten Proben waren wesentlich höher als bei mit Ascorbinsäure behandelten Proben und verblieben in einem stark oxidierenden Bereich.

Das oben beschriebene Protokoll wurde auf einen CEAP-belasteten Boden (als "Probe E" bezeichnet) angewandt, der während der Testdauer einen Mittelwert der Chromkonzentration von 940 mg Cr(VI)/kg aufwies. Die Testergebnisse sind in Tabelle 9 zusammengefaßt.

Innerhalb von 1 h nach Zugabe der Ascorbinsäure und Mischen ergab sich für die 7,5fache stöchiometrische Menge eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von mehr als 90%. Der pH-Wert war auf 8,3, das Redoxpotential E_h auf 112 mV gefallen. Im Verlauf von 672 h (28d) zeigte die behandelte Probe eine pH-Steigerung von fast zwei pH-Einheiten, was dem stark alkalischen Zustand der anfänglichen Probe zugeschrieben wird. Während der gleichen Zeitdauer wurden Cr(VI)-Konzentrationen von 40 bis 88 mg/kg gemessen, was einer Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von bis zu 95% entspricht. Das Redoxpotential E_h verblieb innerhalb der Zeitdauer von 672 h im Bereich von etwa 110 bis 190 mV.

Bei kleineren Vielfachen der stöchiometrischen Menge war die Reaktionsgeschwindigkeit bei Verringerung der Cr(VI)- Konzentration nicht so hoch oder so wirksam wie bei der maximalen angewandten Dosiermenge. So ergab die zweifache stöchiometrische Menge innerhalb von 24 h, 168 h und 672 h eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration von etwa 80%, 87% bzw. 92%. Sämtliche behandelten Proben enthielten jedoch 672 h nach der Ascorbinsäurebehandlung eine Chromkonzentration ≤ 78 mg Cr(VI)/kg (Verringerung um 91%).

Die Ergebnisse der Behandlung von Probe E mit Essigsäure und Citronensäure sind in Tabelle 10 zusammengestellt; sie zeigt, daß diese beiden organischen Säuren bei der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration bei gleichen Dosiermengen bei der Behandlung wesentlich weniger wirksam sind als Ascorbinsäure. Tabelle 10 Behandlung Cr(VI)-belasteter Böden mit Essigsäure oder Citronensäure Probe E

144 h nach der Behandlung wurde eine Verringerung der Cr(VI)-Konzentration im Bereich von etwa 9 bis 27% erzielt; die behandelten Proben zeigten im Vergleich zu den mit Ascorbinsäure behandelten Proben weiterhin signifikant höhere E_h-Werte.

Die Fig. 1A bis 1E, die sich auf die Proben A bis E beziehen, zeigen die in den obigen Tabellen enthaltenen Daten in graphischer Farm für die Cr(VI)-belasteten Proben A bis E. Dabei sind lediglich die Daten der ersten 24 h dargestellt, da innerhalb dieses Zeitraums die größte prozentuale Verringerung eintrat. Es ist klar ersichtlich, daß größere Zusatzmengen an Ascorbinsäure zur Probe (höhere Vielfache der stöchiometrischen Menge/Dosiermengen) zu kleineren Cr(VI)-Konzentrationen in der behandelten Probe führen. Die vorliegenden Unterschiede bei den resultierenden Cr(VI)-Konzentrationen für die unterschiedlichen Dosiermengen hängen von der Art/Zusammensetzung der Probe ab. Dementsprechend ist ein Bereich der Verringerung der Konzentration an Cr(VI) von mehr als 80% für Probe D bis auf mehr als 99,9% für Probe C bei der höchsten angewandten Ascorbinsäure-Dosiermenge (7,5fache stöchiometrische Menge) zu ersehen. Die Fig. 1A bis 1E und die Tabellen 1, 3, 5, 7 und 9 zeigen ebenfalls, daß während längerer Zeiträume prozentuale Verringungen der Cr(VI)-Konzentration ähnlich denen, die mit der 7,5fachen stöchiometrischen Menge erzielt wurden (> 90%) bei kleineren Dosiermengen zur Behandlung bei allen Proben außer Probe D erzielt werden konnten (83%).

Die Fig. 1A bis 1E zeigen ferner, daß die Geschwindigkeit der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration innerhalb der ersten Stunde nicht nur hoch und für jede der verschiedenen Proben im wesentlichen gleich war, sondern auch, daß sie von der Dosiermenge unabhängig war, wie aus den ähnlichen Anfangssteigungen der Kurven innerhalb der ersten Stunde für die unterschiedlichen Vielfachen der stöchiometrischen Menge hervorgeht. Für sämtliche Proben trat die stärkste Verringerung der Cr(VI)-Konzentration (z. B. 65 bis 85% und 90 bis 99,9%) bei der 3,5fachen bzw. 7,5fachen stöchiometrischen Menge) und die stärkste Abnahme des Redoxpotentials E_h (mehr als 200 mV) im wesentlichen unmittelbar nach der Zugabe der Ascorbinsäure und dem Mischen (innerhalb der ersten Stunde) auf. Die Tabellen 1, 3, 5, 7 und 9 zeigen ferner, daß der pH-Wert anfänglich nach dem Mischen stark abfiel, wobei der pH-Abfall größenordnungsmäßig für größere Dosiermengen an Ascorbinsäure stärker war als für kleinere Dosiermengen.

Der pH-Wert stieg dann während Tagen und Wochen stetig an. Der End-pH-Wert war im allgemeinen kleiner als der anfängliche pH-Wert oder gleich dem anfänglichen pH-Wert, obgleich hier wiederum eine gewisse Abhängigkeit von der Anwendung von Vielfachen der stöchiometrischen Menge ersichtlich ist. Die allmähliche pH-Steigerung nach dem abrupten anfänglichen Abfallen unmittelbar nach der Ascorbinsäurebehandlung ist wahrscheinlich durch Auslaugung von vorhandener Alkalinität aus inneren Poren des Probenmaterials mit abnehmender Geschwindigkeit bedingt. Während der gleichen Zeitdauer verblieb das Redoxpotential E_h typischerweise in dem Bereich, in den es zugleich mit der anfänglichen Verringerung der Cr(VI)-Konzentration verringert worden war. Diese Daten zeigen, daß eine ausreichende Menge an Ascorbinsäure in die Materialmatrix der Proben eingebracht worden war, so daß die reduzierenden Bedingungen während einer langen Zeit nach der Behandlung fortbestanden.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Verringerung der Cr(VI)-Konzentration in komplexen Böden auf akzeptierbare Niveaus muß die Ascorbinsäure in geeigneter Weise mit den Böden gemischt werden, um einen Kontakt der gelösten Ascorbinsäure mit dem vorliegenden Cr(VI) zu erzielen: 1) auf der Oberfläche der Böden; 2) innerhalb eines kleinen Tiefenbereichs in den Böden; 3) innerhalb der. Zwischenräume und Poren der Cr(VI)-belasteten Böden und 4) in der zugehörigen wäßrigen Umgebung.

Wie aus den obigen Beispielen ersichtlich ist, ist allerdings kein spezielles Brechen, Sieben, Zerreiben, Mahlen oder die Anwendung eines anderen mechanischen Verfahrens erforderlich. Das flüssige Medium (Wasser), in dem die Ascorbinsäure gelöst oder in geeigneter Weise suspendiert ist, befördert die. Ascorbinsäure in die Materialien hinein. Dieser Transport ist tatsächlich so wirksam, daß der größte Teil des Cr(VI) bereits innerhalb einer Stunde nach dem Mischen reduziert wird. Da die physikalische Zusammensetzung (z. B. Dichte/Kompaktheit) von mit Cr(VI) kontaminierten Böden innerhalb eines weiten Bereichs variiert, ist ein einziges Mischprotokoll nicht für alle vorkommenden Situationen praktisch anwendbar. Den Fachleuten auf dem Gebiet der Umweltsanierung sind jedoch Mischverfahren geläufig, und geeignete Mischprotokolle für verschiedene Zusammensetzungen von Böden können ohne weiteres für einen gegebenen Boden leicht ermittelt werden.

Einer der besonders wichtigen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Verfahren selbst, ganz im Gegensatz zu anderen Verfahren nach dem Stand der Technik, keinerlei Einschränkungen hinsichtlich der Mischverfahren mit sich bringt. Die Reduktion von Cr(VI) durch Ascorbinsäure ist so wirksam, daß das erfindungsgemäße Verfahren in situ zur Behandlung kontaminierter Böden herangezogen werden kann, ohne daß die Böden von der Stelle, an der sie sich befinden, entfernt werden müssen. Auf der Basis von Versuchsergebnissen und des bodenchemischen Wissens ist zu erwarten, daß das durch Reduktion von Cr(VI) gebildete, resultierende Cr(III) in typischen Bodenumgebungen thermodynamisch stabil ist und unter den meisten Umweltbedingungen, unter denen Cr(VI)-belastete Böden eine Sanierung erfordern, nicht zu Cr(VI) rückoxidiert wird.

Da die Ascorbinsäure in Wasser löslich ist, kann das Verfahren in situ auf Böden angewandt werden, die folgende Eigenschaften aufweisen: 1) nicht an Wasser gesättigt und oberhalb des Grundwassers befindlich; 2) konstant wassergesättigt unterhalb der Obergrenze des Grundwasserspiegels oder 3) sowohl nichtgesättigt als auch gesättigt gleichzeitig in der Bodensäule vorliegend. Im Fall der gesättigten Böden muß eine ausreichende Menge an Ascorbinsäure zugegeben werden, um die Konzentration an Cr(VI) sowohl im Boden als auch im angrenzenden Grundwasser zu verringern. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch nicht mehr erforderlich, die Böden zur Ex- situ-Behandlung auszubaggern, was ein Wiederverbringen der behandelten Böden in den Untergrund oder eine Deponie erfordern würde, woraus sie entnommen wurden, oder das Verbringen an eine andere Stelle. Die Ex-situ-Behandlung ist jedoch ebenfalls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, wobei dann die Böden nach dem Ausbaggern mit Ascorbinsäure behandelt und danach wieder in das Gelände verbracht werden, aus dem sie entnommen wurden.

Die vorliegende Erfindung beruht ferner auf der Erkenntnis, daß, im Gegensatz zu den Verfahren nach dem Stand der Technik, eine chemische Reduktion von Cr(VI)-belasteten Böden erzielt werden kann, ohne daß folgende Maßnahmen erforderlich sind: 1) Auslaugung oder Extraktion des Cr(VI) aus den Böden/Materialien und Behandlung des in der Auslaugungsflüssigkeit enthaltenen Cr(VI); 2) Modifizierung des pH-Werts der Cr(VI)-belasteten Böden oder des damit in Verbindung stehenden Porenwassers durch Behandlung mit Säuren oder Basen zur Erzeugung geeigneter Reaktionsbedingungen für Reduktionsmittel oder zur Erzeugung geeigneter Bedingungen für die Vermehrung von Bakterien oder (3) der Zusatz von Bakterien oder Bakterien enthaltendem Material, Nährstoffen oder zusätzlichem organischem Material in die Böden.

Eine der wichtigen mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Feststellungen ist, daß bei der Zugabe von Ascorbinsäure zu alkalischen Cr(VI)-belasteten Böden, wie oben erläutert, nur minimale Mengen an Gas erzeugt werden. Wenn allerdings zu Proben des gleichen Materials eine Mineralsäure zugegeben wurde, wurden erhebliche Gasmengen erzeugt und eine ausgeprägte Erhöhung der Bodentemperatur festgestellt. Die Freisetzung von Gas erfolgte wahrscheinlich aufgrund der ausreichenden Absenkung des pH-Werts der Böden, um die Freisetzung von Kohlendioxidgas gegenüber der Lösung von Hydrogencarbonat zu begünstigen. Wenn die dem Stand der Technik entsprechenden Mineralsäureverfahren auf derartige stark alkalische Cr(VI)-belastete Böden/Matrialien unter Feldbedingungen angewandt werden sollen, begrenzt die Erzeugung signifikanter Gasmengen mit großer Wahrscheinlichkeit die Menge an Reduktionsmittel, das in situ mit den Böden/Materialien gemischt werden kann; dementsprechend wird auch das Ausmaß der erzielten Cr(VI)- Reduktion begrenzt. Wenn sich das Gas ggf. verteilt, wäre es erforderlich, die Behandlung anschließend zu wiederholen. Das Problem der Bildung von überschüssigem Gas wird durch Verwendung von Ascorbinsäure minimiert; dementsprechend werden Aufwand und Zeit, die zur Behandlung erforderlich sind, im Vergleich zur Anwendung von Mineralsäureverfahren zur Reduktion von Cr(VI) zu Cr(III) in stark alkalischen Cr(VI)-belasteten Böden/Materialien signifikant verringert.

Der Vergleich der mit Ascorbinsäure erhaltenen Ergebnisse mit den unter Verwendung von Essigsäure und Citronensäure erhaltenen Ergebnissen (Tabellen 2, 4, 6, 8 und 10) für jede der fünf untersuchten Proben zeigt klar, daß die Verringerung der Cr(VI)-Konzentration bei Verwendung von Ascorbinsäure erheblich wirksamer war als mit vergleichbaren Behandlungsmengen an Essigsäure oder Citronensäure. Ebenso zeigt die Gesamtheit der Behandlungsergebnisse, daß Ascorbinsäure bei der Verringerung der Konzentration an Cr(VI) erheblich wirksamer ist (höhere prozentuale Verringerung) und zugleich erheblich schneller reagiert als sämtliche organischen Verbindungen, die von Deng und Stone¹⁸ untersucht wurden.

Wie aus den Daten der Fig. 1A bis 1E für unterschiedliche eingesetzte Böden hervorgeht, führten die gleichen Vielfachen der stöchiometrischen Menge zu unterschiedlichen Verringerungen der Cr(VI)-Konzentration, wobei jedoch in sämtlichen Fällen die prozentuale Verringerung sehr signifikant war. Es ist klar, daß Unterschiede in der Bodenzusammensetzung, wie oben beschrieben, ihr Ansprechen auf die Behandlung etwas beeinflussen. Diese Daten zeigen die Bedeutung der Durchführung von vorherigen Tests, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung angegeben, an Proben von Böden, die für den betreffenden Ort repräsentativ sind, um die geeignete Dosiermenge zu ermitteln, die erforderlich ist, um einen erwünschten Grad der Verringerung der Cr(VI)-Konzentration und ein erwünschtes Niveau der Reaktionsgeschwindigkeit für jedes Ausgangsmaterial zu erzielen. Literaturliste 1. Sax, N. I and Lewis, R. J., Sr. eds. 1993. Hawley's Condensed Chemical Dictionary, 13th edn., Van Nostrand Reinhold, New York, p. 101.

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