Hydrogeologie
Hydrogeologie

DFG: Echtzeitvorhersage Nitrattransport

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

Figure 1. Nitratabbau in Aquiferen

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.

Methoden

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.

Laborexperimente

Figure 2. Laborexperimente zur hochgradig kontrollierten Beobachtung des Nitratabbaus in porösen Medien

Projektdetails

Projektkoordination

TU Berlin
Projektleitung: Prof. Dr. Irina Engelhardt
Dr. Márk Somogyvári
MsC Dustin Knabe
PhD Student: N.N.

Nationale Projektpartner

Prof. Dr. Martin Kaupenjohann, Department of Soil Science, TU Berlin

Internationale Projektpartner

Prof. Dr. Monica Riva, Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano, Italy
Prof. Dr. Alberto Guadagnini, Department of Civil and Environmental Engineering, Politecnico di Milano, Italy
Dr. Glenn Hammond, Pacific Northwest National Laboratory, U.S.A.

Das Projekt wird gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Förderzeitraum: 2021-2024