Effektive Schadstoffquellgeometrien und ihre Auswirkungen auf maximale Fahnenlängen - ESTIMATE

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Dietrich; Professor Dr. Rudolf Liedl, seit 4/2020
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 383453752

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.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien, USA
• Kooperationspartner: Professor Dr. B.R. Chahar; Professor Dr.-Ing. Olaf Kolditz; Professor Dr. Albert J Valocchi; Professor Dr. Charles J. Werth, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr. Marc Walther, bis 3/2020