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Prognosemodelle für Grundwasserverschmutzungen

In den letzten 20 bis 30 Jahren hat sich es immer deutlicher herauskristallisiert, dass die Grundwasserressourcen Europas in Gefahr sind: Dafür sind eine Vielzahl von stressauslösenden Faktoren, insbesondere Schadstoffe, verantwortlich zu machen.
Prognosemodelle für Grundwasserverschmutzungen
Das Schicksal von schädlichen Verunreinigungen im Untergrund wird von der Komplexität der Grundwasserströme gelenkt. Dafür sorgen die vorhandenen heterogenen geologischen Strukturen in den verschiedenen Schichten wie etwa Risse und bevorzugte Strömungswege. Diese Eigenschaften zu erfassen, ist für die Vorhersage des Schadstofftransports unterhalb der Erdoberfläche besonders wichtig.

Deshalb war das Ziel des EU-finanzierten Projekts REACTIVEFLOWS, Verfahren zur Charakterisierung und Vorhersage des Schadstofftransports in Grundwasserleitern zu entwickeln.

REACTIVEFLOWS sollte inverse Verfahren zur Abbildung von Strömungen in natürlichen Medien aus geophysikalischen Messungen sowie Daten über Strömungen und Verfolgungssubstanzen entwickeln. Parallel dazu bestand das Ziel darin, Theorien zum reaktiven Transport aufzustellen, die in Feldversuchen erprobt werden können.

Man entwickelte neuartige Methoden zur Ermittlung einer detaillierte Charakterisierung der Strömungsabläufe in heterogenen Medien. Das Projekt konnte insbesondere nachweisen, dass präzise Strömungsprofile aus Temperaturprofilen herausgedeutet werden können. Eines der entwickelten Verfahren basierte auf Radarbildgebung der Nachverfolgung von Kochsalzlösung. Damit erhält man Abbildungen der Konzentrationsverteilung im Untergrund.

REACTIVEFLOWS führte etliche neuartige Experimente mit Verfolgungssubstanzen durch, wobei nicht reaktive und reaktive Tracer verwendet wurden. Man führte 15 Tests mit Verfolgungssubstanzen am von geklüfteten Gestein gekennzeichneten Experimentalstandort in Ploemeur, Frankreich, aus. Diese unter verschiedenen Strömungskonfigurationen ermittelten Testdaten wurden in eine einzigartige Datenbank eingepflegt, mit deren Hilfe Dispersionen getestet und Mischungsmodelle aufgestellt werden können. Parallel dazu wurden Experimente zum reaktiven Transport durchgeführt, um die an Ort und Stelle vorliegende Kinetik der Denitrifikation, d. h. die Nitratreduktion durch Einsatz von Mikroorganismen, zu bewerten.

Das Projekt hat somit Fortschritte bei der Entwicklung von Feldverfahren und realistischen Vorhersagemodellen für die Transport- und effektive Reaktionskinetik zu verzeichnen. Diese Modellierung von Dispersion, Reaktion und Speziation von Schadstoffen ist der Schlüssel zur Bewertung und Quantifizierung anthropogener Einflüsse auf Grundwassersysteme im Rahmen der nachhaltigen Nutzung.

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