DFG: Echtzeitvorhersage Nitrattransport

Entwicklung von Datenassimilationstechniken für reaktive Stofftransportprozesse: Echtzeitvorhersage der Nitratausbreitung in porösen Medien

Nitrat ist aufgrund des massiven Einsatzes von Düngemitteln in der Landwirtschaft und der Einleitung von Abwässern in Flüsse ein Hauptschadstoff in vielen Grundwasserleitern, Bächen und Seen. Nitrat erreicht das Grundwasser entweder durch Infiltration durch den Boden, durch Oberflächenabfluss in Bäche und Seen oder durch Migration durch die hyporheische Zone.

Die Reduktion von Nitrat durch Denitrifikation ist die einzige Möglichkeit zur natürlichen Nitratentfernung aus dem Grundwasser, da unlösliche Nitratminerale, die ausgefällt werden könnten, nicht existieren und Nitratsorption ebenfalls nicht in nennenswerten Mengen auftritt. Da hohe Nitratkonzentrationen im Grundwasser die Qualität des Trinkwassers beeinträchtigen, ist das Verständnis der Denitrifikationsprozesse unerlässlich, um die Auswirkungen der Nitratverschmutzung zu begrenzen.

In dem Projekt wird zum ersten Mal der Ensemble-Kalman-Filters auf ein reaktives Transportproblem angewandt, um eine verbesserte Beobachtungs- und Vorhersagemethodik für die Überwachung des Transports und Abbaus von Nitrat in flachen Grundwassersystemen bereitzustellen.

Die Experimente sollen die heterotrophe und autolithotrophe Nitratreduktion untersuchen, da das Verständnis, die Überwachung und die Vorhersage dieser biogeochemischen Prozesse von hoher Relevanz sind, um die Nitratmigration und die Verschmutzung von Grundwasserleitern zu begrenzen.