Integration, Analyse und interaktive Visualisierung von Daten für das Risikomanagement großräumig kontaminierter Standorte

Abstract

Um konkrete Handlungsempfehlungen für Entscheidungen zu geben, welche die zukünftige Landnutzung im Umfeld von großräumig kontaminiertem Grundwasser betreffen, ist eine human- und ökotoxikologische Risikoabschätzung erforderlich. Die Verfahrensweise bei einer solchen Risikoabschätzung nach den Verfahren der US-Umweltbehörde EPA wird beschrieben und erklärt. Es wird diskutiert, inwiefern das Verfahren und die Software Anwendung in Deutschland finden können. Die Komplexität einer solchen Risikoabschätzung erwächst aus der Vielzahl der beteiligten Parameter und Modelle, die dafür zu betrachten sind. Angefangen bei der Untergrundgeologie, bestehend aus einer großen Menge heterogen aufgebauter Volumenkörper unterschiedlicher Durchlässigkeit und dem sich darin einstellenden Strömungsregime, über Landnutzungsdaten, gesetzliche Vorgaben zu Qualitätszielen bis hin zu toxikologischen und Expositionsparametern werden unterschiedliche Wissensdomänen berührt. Diese Daten sollen in einer gekoppelten Darstellung dem Bearbeiter zur Verfügung gestellt werden, um ein umfassendes Prozeßverständnis zu gewinnen. Die Bearbeitung der Punkt-Meß-Daten umfasst die statistische Untersuchung und Regionalisierung mittels (geostatistischer) Interpolation, ihre Speicherung in Datenbanken sowie Analyse und Visualisierung in interaktiven, 3-dimensionalen Darstellungen.Am Beispiel der großräumigen Grundwasserkontamination im ehemaligen Chemiedreieck von Bitterfeld-Wolfen wird dargestellt, wie die Vorgehensweise bei der human- und ökotoxikologischen Risikoabschätzung ist und wie die bisher verwendeten separaten Software-Bestandteile diese unterstützen. Es wird ein System vorgestellt, welches die web-gestützte Zusammenarbeit zur Entscheidungsunterstützung bei der risikobasierten Beurteilung kontaminierter Standorte ermöglicht. Es integriert Geoinformationssysteme (GIS), Datenbanken und Anwendungen in ein Content Management Framework, welches als Applikationsserver dient. Schliesslich wird gezeigt, auf welche Weise der Arbeitsablauf durch Integration der Ausgangsdaten, Analysen und Ergebnisse in den Applikationsserver optimiert wird. Das Resultat ist eine vereinfachte und beschleunigte Bearbeitung bei der entscheidungsrelevanten Aufbereitung der komplexen Ausgangsdaten für ein besseres Gesamtverständnis der Risikosituation, die durch den vorgegebenen Workflow qualitätsgesichert ist.

In order to give sound advice for sustainable future land use in the surroundings of large scale groundwater contamination ecological and human health risk assessment are required. The process according to US EPA is discussed as well as the applicablility to german setups. The complexity of such a risk assessment arises from the multitude of parameters and models involved. Underground geology, comprised of a large number of heterogeneous volumetric bodies of differing permeability and the resulting flow regime, land use data, juridical numbers as well as toxicological and exposition parameters have to be included. These data must be available to those working on the assessment in order to give them a comprehensive understanding of the coupled processes involved. Data manipulation comprises statistical analyses and (geostatistical) interpolation, storage in and querying from databases and analysis and visualization in interactive 3-dimensional model presentations.An exemplary risk assessment study in the context of human health and ecological risk assessment at the large scale groundwater contamination site of Bitterfeld-Wolfen is shown that uses the traditionally employed proprietary software tools. A system is presented, which comprises a geo information system (GIS) and spatial databases in a content management system framework with a web-based interface that can be used as a collaborative decision support system. This study forms the basis to demonstrate how an integration of these tools into an application server which runs in a content management system framework can streamline and optimize the workflow for the preparation of decision relevant risk assessment reports.