GGU-CONTAM-RW: Relevante Mechanismen für den Schadstofftransport

Fünf wichtige Mechanismen beschreiben den Schadstofftransport im Grundwasser und müssen bei der Ausbreitungssimulation als Ausgangsgrößen eingegeben werden:

• Konvektion
  bedeutet die Verfrachtung des Schadstoffes in Richtung und mit der Abstandsgeschwindigkeit der Grundwasserströmung. Dieser Transportmechanismus ist bei einem fließenden System meist der dominanteste, wird jedoch von den anderen überlagert und beeinflusst. Mathematisch geht dieser Mechanismus in Form der Abstandsgeschwindigkeiten ux und uy in die Differentialgleichung ein.

• Dispersion
  beinhaltet die lokale Abweichung von der mittleren Fließgeschwindigkeit. Man unterscheidet die korngerüstbedingte Dispersion, die u.a. die Umlenkung der Strömung durch das Korngerüst beschreibt, und die Makrodispersion, die bei der Beschreibung weiträumiger Schadstoffausbreitungen z.B. durch Sandlinsen und Schichtungen dominiert. Dieser Mechanismus wird von den mathematischen Größen longitudinale (in Fließrichtung) Dispersivität _L (m) und transversale (quer zur Fließrichtung) Dispersivität _T (m) beschrieben.

• Diffusion
  Dieser Transport wird durch das Konzentrationsgefälle bestimmt. Er wirkt sich meist nur in Systemen mit äußerst geringer Geschwindigkeit aus. Der Diffusionskoeffizient Dm in Wasser von 10°C liegt bei 10^-9 m/s².

• Adsorption
  beschreibt den Rückhalt des Schadstoffes durch Anlagerung an das Korngerüst und wird mit Hilfe der Sorptionskonstante Sorp (-) ausgedrückt. Die Sorptionskonstante ist das Produkt aus Korndichte und Adsorptionskoeffizient. Durch die Adsorption erfährt die Schadstoffausbreitung eine Verzögerung.

• Abbau
  Infolge physikalischer, chemischer und biologischer Umsetzungsprozesse werden Schadstoffe aus dem Grundwasser eliminiert. Diesen Vorgang beschreibt die Zerfallskonstante (l/s).

Aus diesen Größen ergibt sich eine Massenbilanz und eine raum- und zeitabhängige Differentialgleichung, die berechenbar ist:

Massenbilanz:

Zunahme der gelösten Schadstoffmasse =

Nettoeintrag durch Konvektion

+ Nettoeintrag durch Diffusion und Dispersion

+ Eintrag aus Schadstoffquellen

- Entnahme durch Brunnen

- Verluste durch Abbaureaktionen

- Adsorption an der Kornmatrix