Der Einfluss von Kolloiden auf Wasserfluss und Stofftransport in Böden: Randaspekt oder Schlüsselprozess

• Antragsteller: Professor Dr. Kai Uwe Totsche
• Fachliche Zuordnung: Bodenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5439858

Bodenkolloide können die Wechselwirkung gelöster Stoffe mit der immobilen Festphase beeinflussen. Über die Prozesse der Sedimentation, Flockung, Filtration und Deposition ist auch eine Rückkoppelung in den Fluidtransport möglich. Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, mit dem Werkzeug der systematischen prognostischen Simulation wesentliche Aspekte der kolloidbeeinflussten Stoff- und Fluiddynamik qualitativ und quantitativ zu untersuchen. Im Einzelnen sollen (i) die Freisetzung/Festlegung von Bodenkolloiden unter Berücksichtigung der Grenzfläche Bodenluft-Bodenwasser, (ii) die Veränderung des Porenraumes und die sich daraus ergebende Kopplung in den Bodenwasserfluss, sowie (iii) die Veränderung der Oberflächeneigenschaften der Festphase und die sich daraus ergebende Kopplung in den Stofftransport untersucht werden. Die Haupthypothese dieses Antrages ist, dass diese in die Modellvorstellung aufgenommenen Kopplungen sich nicht nur qualitativ auswirken, sondern in quantitativ signifikanter Weise in praxisrelevanten Situationen. Die Modellierung führt unter deterministischer Beschreibung der physikochemischen Mechanismen und auf der Basis der Massen-, Impuls und Energiehaltung auf Systeme zeitabhängiger nichtlinearer partieller Differentialgleichungen. Um das Modell für die Fragestellungen operationell zu machen, muss durch numerische Verfahren approximiert und diese in ein Softwarewerkzeug umgesetzt werden. Für jede der zu erreichenden Komplexitätsstufen ist ein Vergleich mit bestehenden experimentellen Datensätzen durchzuführen. Insbesondere sollen diese Datensätze genutzt werden, um durch inverse Modellierung eine realistische Parametrisierung des Modells zu erreichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen