Das Projekt "Teilprojekt: Transport von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) bei der Untergrundpassage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Wasserforschung GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Projektes wird der partikulär- und kolloid- gebundene Transport von PAK bei der Uferfiltration und Untergrundpassage untersucht. Die Untersuchungen erfolgen im Untersuchungsgebiet Insel Hengsen/Oderbruch. Begleitet werden die Felduntersuchungen durch Versuche im Labor- (Batch, Säulen) und halbtechnischen Maßstab (Versuchsrinnen) zur Klärung der transportbestimmenden Systemmechanismen. ... Die hier gewonnenen Systemvorstellungen werden derzeit im halbtechnischen Maßstab in Versuchsrinnen (20 m ) auch unter Veränderung hydraulischer Randbedingungen und durch den Einsatz von Huminsäuren und mobiler Festphasen überprüft. Des weiteren sind zusätzliche vergleichende PAK-Beprobungen der Versuchsfelder Hengsen und Oderbruch vorgesehen. Aus den im Labor, in Säulen und in den Versuchsrinnen gewonnenen Erkenntnissen sollen Modellvorstellungen zum PAK-Transport entwickelt werden und in geeigneten Simulationssystemen eingebracht werden. Im Zuge der fortschreitenden stufenweisen Änderung des Betrachtungsmaßstabs werden die gewonnenen Systemvorstellungen zum PAK-Transport mit den zu beobachtenden Vorgängen in den natürlichen Systemen Hengsen (200 m) und Oderbruch (1000 m) abgeglichen. Eine geeignete Versuchsdurchführung in den oben genannten Systemen soll Rückschlüsse auf den partikulär/kolloidal gebundenen Transport auch anderer Schadstoffe in anderen anthropogenen beeinflussten geochemischen Systemen ermöglichen.
Das Projekt "Teilprojekt: Hydraulisch-geochemische Wechselwirkungen bei Lösung und Fällung von Eisen-/Mangan-Hydroxiden in anthropogen beeinflussten Aquiferen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Eisen- und Mangan-Oxide bzw. Hydroxide treten in Aquifersystemen sowohl in örtlich gebundener Phase ('coatings') als auch in mobiler Phase auf und können daher Schadstoffe partikulär transportieren oder immobilisieren. Die oben genannten Phasen sind jedoch nur unter bestimmten physiko-chemischen Bedingungen stabil, so dass neben der Hydraulik eines Aquifersystems auch hydrochemische Lösungs- und Fällungsprozesse eine Mobilisation bzw. Kopräzipitation hervorrufen können, die wiederum die Hydraulik eines Aquifersystems beinflusst. Im Rahmen des Projektes sollen Wechselwirkungen zwischen Lösung und Fällung von Eisen- und Mangan-Oxiden/Hydroxiden variabler Stöchiometrie und der Hydraulik des Systems sowohl in Laborstudien als auch deren Verifizierung in klein- und großmaßstäblichen Feldstudien durchgeführt werden. Dies umfasst auch die Modellierung der chemischen Stabilität und des Transport- und Sorptionsverhaltens dieser Phasen in den gewählten Betrachtungsmaßstäben. Die Arbeiten der Arbeitsgruppe Prof. Schenk im Rahmen dieses Projektes umfassen die Charakterisierung der Oberflächen von Partikeln und Sediment mittels n-Punkt-BET-Adsorption sowie deren Veränderung durch chemische Prozesse, weiterhin die quantitative Messung von Partikeln und die digitale bildanalytische Auswertung zur Gestaltanalyse dieser mobilen partikulären Phase und deren morphologische Veränderung bei Variation der chemischen Rahmenparameter, die Analyse der 'coatings' an Hand von Mikrosondenschliffen und REM-Untersuchungen sowie die Durchführung von sequentiellen Extraktionen zur Bindungsformanalyse der bereits gebundenen Schwermetalle und die Bestimmung von Adsorptionsisothermen an bereits geleachten Sedimenten zur Ermittlung des Resta-Adsorptionsvermögens. Die Untersuchungen werden in Batchversuchen, Säulenversuchen, im Testfeld 'Insel Hengsen' (Schwerte) und in einem weiteren 'upscaling' im Oderbruch durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt: Untersuchung von Steuerprozessen und kapazitätsbestimmenden Matrixeigenschaften beim Transport von Spurenelementen in redox-variablen Grundwasserleitern (Beispiel: Insel Hengsen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich 1-03 Umweltschutztechnik durchgeführt. Partikel im Sub-Mikronbereich können den Transport schwerlöslicher Komponenten, z.B. von Schwermetallen, im Grundwasser vermitteln. Steuerfaktoren sind vor allem organische Substanzen, die über die Änderung der pH- und Redoxbedingungen sowie durch veränderte Ionengehalte auf die Feststoffe im Aquifer einwirken. Wichtige Steuerfaktoren (gelöste sowie retardierte reaktive oder refraktäre organische Substanzen, Redox- und pH-Bedingungen, Ionengehalte) und kapazitätsbestimmende Eigenschaften der Aquifer-Matrix (pH/Redoxpuffer-, Austausch- und Säurebildungs-kapazitäten) sollen mit Hilfe von Laborexperimenten an Feststoffproben aus dem Untersuchungsgebiet -Insel Hengsen- untersucht werden. Außerdem sollen Bildungsbedingungen und Eigenschaften von kolloidalen Trägermedien näher betrachtet werden. Hier sind neben Laborexperimenten auch Untersuchungen an Feld-Redoxsystemen geplant. Die Abtrennung der Fein- und Mikropartikel wird mit moderner SPLITT- und FFF-Technik erfolgen, die Charakterisierung mit UV-VIS-Spektrometrie, Fluoreszenz-Spektrometrie sowie ICP-MS und Elektronenmikroskopie. Ein Schwerpunkt ist die Charakterisierung und Fraktionierung der als DOC nur summarisch erfaßten organischen Substanz. Der gezielte Einsatz bestimmter Fraktionen organischer Substanz (gewonnen aus Stauseesediment) in Säulen / Permeameterexperimenten und die nachfolgende Charakterisierung der SM-Verteilung kann Einblick in durch organische Makromoleküle vermittelte Transport- und Retentionsprozesse von Schwermetallen bei der Untergrundpassage geben. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Untersuchung der auf der Kapazitätsseite den, die Redoxpotentiale hauptsächlich bestimmenden, organischen Substanzen gegenüberstehenden Redoxpuffersysteme. Hier spielt vor allem die Verfügbarkeit von dreiwertigem Eisen als Elektronenakzeptor eine Rolle, während die Funktion organischer Substanz als Puffersystem potentiell kalkulierbar, real aber noch weitgehend unklar ist.