Effektive Schadstoffquellgeometrien und ihre Auswirkungen auf maximale Fahnenlängen (ESTIMATE)

Description: Aufgrund der geringen Löslichkeit und biologischen Abbaubarkeit zeichnen sich Dense non-aqueous phase liquid (DNAPL)- Kontaminationen dadurch aus, persistent im Untergrund zu sein. Da DNAPLs zudem eine große Gefährdung für Umwelt und Gesundheit sind, ist für kontaminierte Standorte eine belastbare Bewertung nötig. Bisherige Studien (Feld-, Laborexperimente, analytische / numerische Modelle) beschreiben die Ausbreitung, den Transport und die beteiligten Reaktionen der Kontaminanten im Untergrund. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Quellgeometrie (QG) der Schadstoffzone einen signifikanten Einfluss auf die stationäre Fahnenlänge hat, welche als relevanter Parameter zur Bewertung herangezogen wird. Bisher konnte jedoch nicht ausreichend dargestellt werden, welche Relevanz verschiedene Einflüsse (d.h. Aquifereigenschaften und externe Stressoren, wie die Grundwasserneubildung) auf die finale QG haben. Es werden daher mehr Informationen über die Zusammenhänge zwischen QG und den genannten Einflüssen benötigt. Komplexe QGs sind lediglich für einzelne Szenarien gültig, wobei ihre Genese von einer Vielzahl von Prozessen beeinflusst wird. Jedoch wird aufgrund zeitlicher Restriktionen und einer begrenzten Datenverfügbarkeit bei analytischen und numerischen Berechnungen oftmals nur eine vereinfachte Geometrie implementiert. Es werden daher effektive QGs benötigt, welche Informationen kondensieren und von den Untergrundeigenschaften und externen Stressoren bestimmt sind. Diese effektiven QGs können dann dazu benutzt werden, die finale Fahnenlänge mit vergleichbarer Genauigkeit, wie unter Verwendung von komplexen Geometrien, zu prognostizieren. Die Unkenntnis über die Relevanz der genannten Einflüsse auf die QG wird aktuell als die größte Unsicherheit bei der adäquaten Prognose von Schadstoffausbreitungen angesehen. Daher soll in diesem Projekt der Einfluss von Aquifereigenschaften und externen Stressoren auf die Quellarchitektur bestimmt werden. Damit werden sich, unter Beachtung der genannten Einflüsse, komplexe in effektive QGs überführen lassen. Dazu soll eine Kombination von Laborexperimenten und numerischen Simulationen genutzt werden. Zentrale wissenschaftliche Zielstellungen sind: (i) Verbesserung des Verständnisses über die finale Ausbreitung von komplexen Schadstoff-QGs, (ii) Quantifizierung des Einflusses externer Stressoren und standortspezifischer Charakteristika auf komplexe QGs, (iii) Ableitung effektiver aus komplexen Geometrien, sowie (iv) Erarbeitung eines funktionalen Zusammenhangs zwischen externen Stressoren, sowie standortspezifischen Charakteristika und effektiven QGs, welche in analytischen und numerischen Werkzeugen Verwendung finden können. Basierend auf einer Kombination aus Modellen für die Ausbreitung der Fahnenlänge und der Quellcharakterisierung, wird eine verbesserte Beschreibung der QGs es ermöglichen, maximale Schadstofffahnenlängen genauer abzuschätzen und DNAPL-Sanierungsmethoden zu unterstützen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Grundwasserneubildung ? Altlast ? Belastungsfaktor ? Biologische Abbaubarkeit ? Grundwasserverunreinigung ? Hydrogeologie ? Korrelationsanalyse ? Schmutzstoff ? Szenario ? Persistenter Stoff ? Ausbreitungsmodell ? Abbaubarkeit ? Bewertungsverfahren ? Grundwasserkörper ? Grundwasserleiter ? Kondensation ? Löslichkeit ? Mathematisches Modell ? Numerisches Verfahren ? Prognosemodell ? Quantitative Analyse ? Schadstoffabbau ? Schadstoffausbreitung ? Simulationsmodell ? Studie ? Laborversuch ? Untergrund ? Verunreinigung ? Standortbedingung ? Sanierung ? Ausbreitungsvorgang ? Schadstoffquelle ? Schadstoffverhalten ? Umwelt und Gesundheit ? Hydrologie ? Maximale Schadstofffahnenlänge ? Verweilzeit ? Quellgeometrie ? Ungelöste Stoffe ? Dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) ?

Region: Sachsen

Bounding boxes: 10.40664° .. 10.40664° x 49.29433° .. 49.29433°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH (Mitwirkende)
• Indian Institute of Technology (Mitwirkende)
• Technische Universität Dresden, Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Grundwasserwirtschaft (Mitwirkende)
• Technische Universität Dresden, Institut für Grundwasserwirtschaft, Juniorprofessur für Schadstoffhydrologie (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• University Austin (Mitwirkende)
• University Urbana (Mitwirkende)

Time ranges: 2017-01-01 - 2021-01-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Effective contaminant source geometries and their implications for final plume extension (ESTIMATE)
  Description: Dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) contaminants have been found to persist in groundwater bodies for several decades due to their very low solubility in water as well as biodegradation properties. A proper risk assessment of each contaminant site is required as DNAPLs additionally pose a tremendous environmental and health hazard. Up to now, numerous investigations (field studies, laboratory experiments, analytical and numerical modelling) were carried out in order to characterise sub-surface contaminant migration, transport within plumes, and governing reactive processes. Source zone architecture is found to have significant influence on steady-state plume extension, which is the critical assessment property. However, the relevance of different impacts (i.e. aquifer properties, external stresses) with respect to the final state of a source zone could not sufficiently be clarified and quantified. Hence, more information on geometric measures of a contaminant source and its major dependency on impacts are required. Complex source geometries are valid for a single scenario only, and depend on a large number of processes. However, in analytical or numerical analyses, source geometry is mostly incorporated very rudimentarily as simple geometrical structures due to time and data limitations. Therefore, straightforward effective source geometries that condense information, and emerge from sub-surface properties and external stresses are required for an improved prediction of contaminant plumes. Effective source geometries could be used to predict final plume lengths with same accuracy as complex source geometries. We consider this as the currently most critical knowledge gap that restricts our ability to adequately predict contaminant plume lengths. Therefore, we want to characterise the influence of aquifer properties and external stresses on DNAPL source zone architecture which will allow us to derive transformation techniques to convert complex to effective source geometries under consideration of impacts. To achieve this, we will utilize a combination of laboratory-scale experiments, and numerical modelling. Our main research challenges are to (i) enhance the understanding of the final extent of complex DNAPL source zone architectures, (ii) quantify the influence of external stresses and site-specific characteristics on the final extent of complex source zones, (iii) derive effective source geometries from complex source geometries, and (iv) provide a functional relationship of external stresses and site-specific characteristics to acquire effective source geometries for the use in analytical or numerical assessment tools. Based on a combination of a plume length model and a source characterisation model, we hypothesise that improved description of source geometries will yield better estimations of maximum plume length and, therefore, much better opportunities for DNAPL remediation techniques. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1079401

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Aktiv

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