Auswirkungen von präferentiellem Transport auf die Sickerwasserbeprobung in einem hydrophoben Sandboden

– Tracerexperimente und Stofftransportsimulationen –

• K. Lipsius, W. Durner

Die Heterogenität des Fließfeldes ist das größte Problem bei der Vorhersage des Transports von Schadstoffen durch den Boden. Zur Erfassung und Quantifizierung der Heterogenität des Fließfeldes in einem mit Schwermetallen und Teerölen kontaminierten Boden wurden deshalb Tracerexperimente und Stofftransportsimulationen durchgeführt.
Die Tracerversuche dienten dazu das Ausmaß der Heterogenität am Standort zu beschreiben. In allen Profilen wurde ein ausgeprägter präferentieller Fluss vorgefunden. Der gefärbte Flächenanteil schwankte sehr stark zwischen und innerhalb der Profile und lag zwischen 20 und 50 %. Die typische Breite von Fließpfaden lag deutlich über der von üblichen Laborsäulen. Mit einem zweidimensionalen Computermodell wurde der Einfluss des heterogenen Wasserflusses auf die Auswaschung und den Transport von Schadstoffen untersucht. Besonderes Augenmerk wurde auf die Unterschiede in Sickerwassermenge und -Zusammensetzung von punkt- und flächenhaften Ausschnitten des Profils gelegt, um Rückschlüsse auf Unsicherheiten entsprechender Sickerwasser-Beprobungstechniken zu gewinnen. Die Simulationen zeigen, dass eine Beprobung des Sickerwassers an bestimmten Punkten oder Regionen im Profil extrem unterschiedliche Ergebnisse liefern kann, je nachdem ob die Beprobung in oder neben den präferentiellen Fließbahnen durchgeführt wird. Selbst zwischen 1 m breiten Abschnitten schwankt der Austrag um ein Vielfaches ist aber ausgeglichener als zwischen Punktmessungen.
Für einen mit dem Regenwasser applizierten Stoff wachsen die Unterschiede in den Austragsmengen zwischen Regionen präferentiellen Transports und Regionen mit geringem Wasserfluss immer weiter an. Für die im Boden befindlichen Schadstoffe nimmt der Transport im heterogenen Fall schnell ab. Erstens ist der Schadstoffvorrat in umflossenen Bereichen vor dem Austrag geschützt. Zweitens ist die Konzentration in den präferentiellen Fließbahnen durch erhöhte Auswaschung schnell reduziert. Wenig retardierende Stoffe werden unter homogenen Fließbedingungen wesentlich schneller komplett ausgewaschen.

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