Hydrogeologie
Hydrogeologie

Reaktive Transportmodellierung

Transport und Biodegradation von organischen Schadstoffen in der hyporheischen Zone

Die Grenzzone zwischen Fließgewässern und angrenzenden Grundwasserleitern (hyporheische Zone) ist von außerordentlicher ökologischer und chemischer Relevanz für die Qualität von Trinkwasser in Regionen mit intensiver urbaner und landwirtschaftlicher Nutzung.

Mittels kontrollierter Feldexperimente und reaktiver Transportmodellierung wurden für die hyporheische Zone a) optimale natürliche (Temperatur und stabile Wasserisotope) und b) anthropogene (Acesulfame) Tracer untersucht.

Es konnte die transiente Dynamik des Fluss- und Grundwasser-austausches und die Redox-Zonierung über verschiedene Hoch- und Niedrigwasserzyklen simuliert werden und für das Röntgenkontrastmittel Iomeprol der redoxsensitive Abbau als co-metabolischer Prozess identifiziert werden.

gefördert durch das BMU

Partikulärer Transport von organischen Schadstoffen (Co-Transport von DOM und Sulfonamiden) sowie Nanopartikeln (Ag Nanopartikel) in variabel gesättigten Böden

Kolloide und Nanopartikel werden unterschiedlich transportiert in Böden unter variablen hydrogeochemischen Bedingungen aufgrund ihrer einzigartigen physikochemischen Eigenschaften. Die Advektions-Dispersions-Gleichung kann ihr komponentenspezifisches Verhalten beim Transport in Böden und Grundwasser nicht beschreiben. Einige künstliche Nanopartikel wirken als Kontaminanten, wie z.B. Silbernanopartikel, während andere künstliche Nanopartikel auch zur Bodensanierung eingesetzt werden können, wie z.B. Kohlenstoff-Nanopartikel oder Eisen-Nanopartikel.

Der Transport von Kolloiden und Partikeln kann durch die Kolloidfiltrationstheorie beschrieben werden. Es müssen jedoch weitere Prozesse, wie Aggregation oder Co‑Transport (DOM+Sulfonamide) berücksichtigt werden. Basierend auf experimentellen und numerischen Untersuchungen wurden Schlüsselprozesse identifiziert, die den Transport von Kolloiden (DOM) und Nanopartikeln (Ag NP) unter variablen hydrogeochemischen und hydrologischen Bedingungen antreiben, indem die klassische Kolloidfiltrationstheorie (CFT) mit der Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek (DLVO) Theorie kombiniert wurde.

Der wichtigste Parameter neben der Ionenstärke ist die Luft-Wasser-Grenzfläche, die in einem variablen gesättigten System dafür verantwortlich ist, ob der Transport der Nanopartikel verzögert oder begünstigt wird.