Detection of non-equilibriu contaminant release in soil columns: Delineation of experimental conditions by numerical simulations

Nachweis von Nichtgleichgewicht bei der Freisetzung von Schadstoffen in Bodensäulen: Ableitung experimenteller Bedingungen durch numerische Simulation

2003

7 Abb., 27 Lit. Ang.

Artikel aus einer Zeitschrift

4181

200107265

Robuste und zuverlässige Labormethoden sind eine notwendige Voraussetzung für die Bestimmung der Freisetzung von Schadstoffen aus kontaminierten Materialien. Sehr häufig werden zur Bestimmung der Freisetzungsraten Säulenexperimente durchgeführt. Die Parameter der Freisetzung werden durch die mathematische Analyse des Konzentrations-Zeit-Profils am Säulenausgang, der so genannten Durchbruchskurve, erhalten. Aufgrund der meist simplen Experimentdesigns bei der Durchführung von Säulenexperimenten resultiert die mathematische Auswertung sehr häufig in einer mehrdeutigen Parameter-Identifikation, einer Folge der Equifinalität: Equifinalität bezeichnet das Phänomen, dass unterschiedliche Prozesse zu gleichen Beobachtungen führen. Ein eindeutiger Rückschluss auf den verursachenden Prozess ist nicht möglich. In unserer Arbeit untersuchten wir Laborbodensäulenexperimente im Hinblick auf ihre Eignung zur Bestimmung von Ungleichgewichtsbedingungen. Wir verwenden hierzu numerische Simulationen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ungleichgewichtsbedingungen nur in einem engen Bereich des Verhältnisses von Freisetzungsrate zu Transportgeschwindigkeit beobachtbar sind. Sehr häufig bleiben Ungleichgewichtsbedingungen unbeobachtet, da die experimentellen Bedingungen ungeeignet sind. Flussunterbrechungen und die Variation der Fließgeschwindigkeit sind ein wichtiges Werkzeug um mögliche Ungleichgewichtsbedingungen beobachtbar zu machen. Die Effizienz dieser Methoden hängt aber sensitiv vom Zeitpunkt und von der Dauer der Flussunterbrechung und der gewählten Fließgeschwindigkeit ab. Dennoch sind Säulenexperimente ein geeignetes Untersuchungswerkzeug für Ungleichgewichtsbedingungen, wenn das Experimentdesign sehr sorgfältig geplant wird.