API src

Found 18 results.

Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)

Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.

Entwicklung eines Labortestverfahrens zur Bestimmung der Quellstärke (Schwerpunkt bilden die anorganischen Schadstoffe, besonders Schwermetalle) mit anschließender Transportmodellierung - Kurztitel Sickerwasserprognose

Pestizidtransport im Boden - Simulationsmodelle und Säulenversuche

Zur Beurteilung des Pestizideinsatzes unter verschiedenen landwirtschaftlichen und geooekologischen Bedingungen werden in zunehmendem Mass Simulationsmodelle eingesetzt. Mit solchen Modellen laesst sich der Transport von Pestiziden im Boden berechnen. In der vorliegenden Untersuchung wurden die drei Modelle GLEAMS, PRZM und LEACHM anhand von Laborsaeulenversuchen validiert und miteinander verglichen. Die drei Modelle verwenden unterschiedliche Methoden zur Berechnung der Bodenwasserbewegung (Stroemung) und zur Simulation des Transportes von geloesten Schadstoffen. Das Modell GLEAMS verwendet ein Speicherzellenmodell sowohl fuer die Simulation der Stroemung als auch des Transports. Im Modell PRZM wird die Stroemung ueber einen Speicherzellenansatz berechnet und der Transport durch numerische Loesung der Advektions-Dispersionsgleichung simuliert (Finite-Differenzen-Methode). In LEACHM werden sowohl Stroemung als auch Transport durch ein Finite-Differenzen-Verfahren geloest. Fuer die Saeulenversuche wurden vier unterschiedliche Bodenproben eingesetzt. Als Tracer wurden die beiden Herbizide Atrazin und Terbuthylazin sowie Bromid verwendet. Die Bodenproben stammen aus dem Versuchsfeld Horkheim noerdlich Stuttgart (Loesslehmboden) und dem Versuchfeld Ahlum bei Braunschweig (Loessboden). An jedem Standort wurden Proben aus dem Pflughorizont und dem darunterliegenden Horizont getrennt entnommen. Die Saeulenperkolationsversuche wurden in 30 cm langen Edelstahlsaeulen unter ungesaettigten, instationaeren bzw quasi-stationaeren Bedingungen durchgefuehrt. Alle Eingabeparameter, die fuer die Simulation der Saeulenversuche mit den drei Modellen noetig waren, wurden in Laboranalysen und Vorversuchen bestimmt. Der Dispersionskoeffizient des Bodens, die Adsorptionsstaerke und die Transformationsrate der Pestizide waren die fuer die Modellierung sensitivsten Parameter. Die Ergebnisse zeigen, dass unter Laborbedingungen mit allen drei Modellen eine vernuenftige Simulation des Wasserhaushaltes moeglich ist. Dagegen ergeben sich bei der Transportmodellierung zwischen den Modellen deutliche Unterschiede. Der Transport vom Bromid wurde mit LEACHM sehr genau simuliert, waehrend bei PRZM und vor allem bei GLEAMS starke numerische Dispersion auftrat. Fuer die Pestizide wurde die Peak-Zeit und die Peak-Konzentration von den drei Modellen mit einer Genauigkeit innerhalb eines Faktors 2 abgeschaetzt. Dies gilt auch fuer die gesamte, ueber eine Tiefe von etwa 25 cm hinaus perkolierende Pestizidmenge. Unter den drei Modellen schnitt das Modell GLEAMS wegen der hohen numerischen Dispersion und der Simplizitaet des zugrundeliegenden Konzepts deutlich schlechter ab als die Modelle PRZM und LEACHM. Die ...

Variabilitaet von stofftransportbestimmenden Bodenkennwerten im Feld

Bestimmung der Zufallsverteilung verschiedener Stofftransportparameter anhand von Saeulenversuchen. Auswertung gemessener Durchbruchskurven mit der Momenten-Methode und mit deterministischen Modellansaetzen. Berechnung der Feld-Durchbruchskurve aus den Einzelmessungen. Auswertung der Feld-Durchbruchskurve mit stochastischen Modellansaetzen.

Wirkung von Schwermetallen im Regenabfluss von Verkehrsflaechen bei der Versickerung ueber poroese Deckbelaege im Graduiertenkolleg 'Verbesserung des Wasserkreislaufs urbaner Gebiete zum Schutz von Boden und Grundwasser'

Poroese Flaechenbelaege im urbanen Bereich bieten die Moeglichkeit der Retention und der Vesickerung von Regenwasser ohne zusaetzlichen Flaechenbedarf. Der im Gegensatz zu Dach- und Hofflaechen hoehere Verschmutzungsgrad von Regenabfluessen von Verkehrsflaechen stellt bei der Versickerung eine Gefahr fuer Boden und Grundwasser dar. Die Reinigungsleistung von poroesen Verkehrsflaechenaufbauten ist weitgehend unbekannt. Ziel des Projektes ist es, den Rueckhalt und die Mobilisierung von Schwermetallen bei der Versickerung ueber poroese Belaege zu quantifizieren und den Einfluss auf die Schutzgueter Boden und Grundwasser abzuschaetzen. Mit Hilfe von Saeulenversuchen und Versuchen im halbtechnischen Massstab werden Modellrechnungen durchgefuehrt, die das Langzeitverhalten der Schwermetalle prognostizieren, um Empfehlungen fuer die Konstruktion und den Aufbau poroeser Flaechenbelaege zu geben.

Teilprojekt 7: Sulfatdynamik im Bereich der Grundwasseroberflaeche eines bewaldeten Einzugsgebietes^Teilprojekt 3: Prognosen und Vorsorgemassnahmen für die Grundwasserbewirtschaftung zur Steuerung der Wasserguete unter besonderer Beruecksichtig von Sulfat^Teilprojekt 4: Isotopenanalytische Bewertung des Sulfathaushaltes in landwirtschaftlich genutzten Wassergewinnungsgebieten^Wasserversorgung und Sulfatbelastung des Grundwassers unter land- und forstwirtschaftlich genutzten Flaechen^Teilprojekt 2: Hydrogeochemische Untersuchungen zu S-Quellen und zur Kinetik der Umsetzungsprozesse in GWL als Grundlage einer Prognose der Sulf..^Teilprojekt 5: Boden- und nutzungsbezogene Naehrstoffbilanzen und Erarbeitung von Strategien des Landbaus zur Minderung des Sulfataustrags in Grun..^Teilprojekt 6: Lysimeter- und Feldversuche zum Sulfateintrag ins Grundwasser - eine Grundlage zur Ableitung umweltgerechter Landbewirtschaftungsm.., Teilprojekt 1: Sulfatbelastung des Grundwassers am Beispiel der Torgauer Elbaue - Moeglichkeiten der Grundwasserbewirtschaftung

In vielen Wasserfassungen in Lockergesteinsgrundwasserleitern Deutschlands ist ein deutlicher Anstieg der Sulfatkonzentration im Rohwasser zu verzeichnen. Dieser ist selten auf eine einzelne Ursache zurueckfuehrbar, sondern meist ein Ergebnis der Wirkung eines Ursachenkomplexes unter Beteiligung verschiedener Sulfatquellen. In Wassergewinnungsstandorten in der Torgauer Elbaue und in der Norddeutschen Tiefebene werden Bilanzuntersuchungen durchgefuehrt, auf deren Grundlage eine Methodik zur Prognose des Sulfatgehaltes im Grundwasser und Konzepte fuer die Grundwasserbewirtschaftung erarbeitet werden. Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung einer Methodik fuer ein kostenguenstiges Monitoring und fuer die Prognose der Sulfatkonzentration im Grundwasser in landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebieten von Wasserwerken sowie die Ableitung von Bewirtschaftungsstrategien. Dies beinhaltet die Herausarbeitung von allgemeingueltigen Kriterien zur Unterscheidung der verschiedenen Sulfatquellen (direkt als Duengemittelbestandteil, indirekt ueber autotrophe Denitrifikation infolge Duengung, geogene Quellen, atmosphaerischer Eintrag, Altablagerungen u.a.) sowie die standortbezogene Quantifizierung des Eintrages. Dazu werden hydrogeochemische und isotopenchemische Untersuchungsmethoden an messtechnisch gut erschlossenen, repraesentativen, sulfatbelasteten Standorten in der saechsischen Elbaue bei Torgau und in der Norddeutschen Tiefebene bei Hamburg komplex angewandt und durch kontrollierte Batch-, Saeulen- und Lysimeterversuche untersetzt. Methoden aus verschiedenen Forschungsbereichen werden anwendungsorientiert zusammengefuehrt, unter Praxisbedingungen getestet und entsprechend weiterentwickelt. Im Ergebnis des Projektes soll ein Handbuch 'Sulfat im Grundwasser' vorliegen, welches eine Aktualisierung und Erweiterung der 1961 von MATTHESS vorgelegten Arbeit darstellt. Eine umfangreiche Ergaenzung soll insbesondere Untersuchungsmethoden, Monitoringstrategien, Massnahmen der Grundwasserbewirtschaftung sowie Fallstudien umfassen. Damit soll fuer Wasserversorger, Landwirte und Fachbehoerden eine zusammenfassende Darstellung der Kenntnisse und Untersuchungsergebnisse geschaffen werden, die eine eigenstaendige und moeglichst kostenguenstige Bewertung der Sulfatkonzentrationen am eigenen Standort unterstuetzt.

Abschaetzung der Emissionen aus Altablagerungen beim Grundwasserwiederanstieg infolge der Flutung von Tagebauen im Raum Hoyerswerda/Weisswasser anhand von Untersuchungen zur Schadstofffreisetzung und Bewertung des Transportverhaltens

In der Region zwischen Hoyerswerda und Weisswasser gibt es viele Altlasten, die bisher oberhalb des Grundwasserspiegels lagen. Mit der Einstellung des Braunkohlebergbaus und der schrittweisen Reduzierung der Wasserhaltung kommt es zu einem Grundwasserwiederanstieg. Es ist wuenschenswert, die Emissionen der Altlasten bereits abschaetzen zu koennen bevor das Grundwasser bis in die Altlasten angestiegen ist. Deshalb wurde am IGW ein Elutionsverfahren entwickelt, das insbesondere den sauren pH-Werten des ansteigenden Grundwassers gerecht wird. Die Eignung des Verfahrens fuer die Untersuchung dieser speziellen Altlasten soll anhand beispielhaft ausgewaehlter Altlasten ueberprueft werden. Um den Verbleib von Schadstoffen im Abstrom einer Altlast bei der Migration durch einen Grundwasserleiter oder Abraumkippenmaterial zu erforschen, werden Schuettel- und Saeulenversuche durchgefuehrt. Die Ergebnisse werden bei der Bewertung vergleichbarer Altablagerungen im Tagebaubereich helfen. Die Untersuchungen koennen ausserdem als Basis fuer den Aufbau von Transportmodellen dienen und ermoeglichen es, die Gefaehrdung fuer das Grundwasser der Region durch Altlasten abzuschaetzen.

Alternative Methoden zur Behandlung von Flutungsgewaessern

Wenn bei der Stillegung von Uranbergwerken substantielle Gehalte an Schwermetallen und Radionukliden im Grundwasser festzustellen sind, wird haeufig eine Wasserbehandlung notwendig, um die fuer den Vorfluter geforderten Einleiterwerte zu erreichen. Als Alternativen fuer den Bau kosten- und wartungsintensiver Reinigungsanlagen werden Methoden gesucht, die basierend auf Analogien zu natuerlichen Prozessen, eine weitgehend irreversible Fixierung der Schadstoffe ermoeglichen. Hierfuer kommt Schadstoffsorption bzw -faellung an natuerlichen und/oder natuerlich dotierten, mineralischen Verbindungen bzw durch die Fixierung bzw Faellung von im Wasser geloesten Schadstoffen an und in Pflanzenwurzeln in Frage. Aus Projekten zur Schadstoff-Fixierung in Deutschland und auch aus Forschungsprojekten in den USA und in Kanada liegen Ergebnisse zur Fixierung bzw Faellung von im Wasser geloesten, abbaubaren, organischen und anorganischen Schadstoffen aber auch zur Fixierung bzw Faellung von Schwermetall- und Radionuklidgehalten vor, deren Anwendbarkeit im Themenfeld Uranbergbaufolgelasten geprueft werden muss. Inwiefern eine Regenerierung der fuer die Fixierung bzw Faellung eingesetzten Materialien nach Erschoepfung der Bindungskapazitaet oder Verbrauch von Additiven erforderlic ist, muss jeweils verfahrensspezifisch abgeleitet werden. Zielstellung des Untersuchungsprogramms ist daher neben der Beurteilung der Verfahrenswirkung die Ermittlung von Parametern zur Prognose des Langzeitverhaltens. Inhaltliche Schwerpunkte sind hierbei die Entwicklung von Modellansaetzen zur Beschreibung der Schadstoff-Fixierung und der kuenftigen Wasserbeschaffenheit unter Beruecksichtigung von Umwandlungs- und Abbauprozessen.

Laboruntersuchungen zum Transport ausgewaehlter organischer Chemikalien in der ungesaettigten Bodenzone und deren Modellierung

Ziele: - Einfluss stationaerer und instationaerer (dynamischer) Fliessvorgaenge auf das Transportverhalten von Herbiziden ermitteln; - besondere Beruecksichtung findet die Bodenstruktur. Ergebnisse: - unter instationaerem Flussregime (resp. Starkregen) werden Stoffe rascher (bezogen auf kumulierten Abfluss) und unabhaengig von ihrer Sortierbarkeit verlagert; - in Einzelkorn-gelagerten Boeden ist dieses Verhalten weniger stark ausgepraegt.

Kinetik von Redoxvorgaengen ausgewaehlter Redoxpaare (As/III)/As(V), Cr(III)/Cr(VI) und ihrer Sorption unter kontrollierten geochemischen Randbedingungen in Grundwasserleitern

Das Transportverhalten von Chrom im Aquifer wird durch das vorherrschende Redoxmilieu gesteuert, da sich die stabilen Chromspezies Cr(III) und Cr(VI) in ihrer Loeslichkeit, dem Sorptionsverhalten und dem Redoxverhalten signifikant unterscheiden. Das toxische sechswertige Chrom ist unter oxischen Verhaeltnissen im neutralen pH-Bereich von Aquiferen die mobilere Spezies. Cr(VI) ist jedoch auch ein Oxidationsmittel, so dass potentielle Redoxreaktionen zur Beschreibung der Mobilitaet in anoxischen Aquiferen beruecksichtigt werden muessen. Ziel der Arbeit war die Untersuchung der Veraenderung des Redoxmilieus im Aquifer und des Chromattransportes unter verschiedenen geochemischen Randbedingungen im Grundwasser. Zur Abbildung naturnaher Verhaeltnisse wurden die Untersuchungen in Laborsaeulenversuchen durchgefuehrt. Im Rahmen der Arbeit war es darueberhinaus notwendig, eine Extraktionsmethode zur Bestimmung von sorbiertem Cr(VI) sowie eine speziesspezifische Analysenmethode zur Bestimmmung von geloestem Cr(III) und Cr(VI) zu entwickeln. Der Schwerpunkt der Untersuchung des sorptionslimitierten Transports in oxischen Systemen lag auf der Modellierung des Transports. Mit zwei unterschiedlichen eindimensionalen Modellen mit ratenlimitierter Sorption, in denen eine Sorptionskinetik erster bzw. zweiter Ordnung implementiert ist, wurden die Durchgangskurven aus verschiedenen Saeulenversuchen mit Cr(III) und Cr(VI)-Tracern simuliert.

1 2