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Stofftransportvorgänge in Festgesteinsaquiferen. Analyse von Tracerdurchbruchskurven zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuum-Ansatzes

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[Quelle: http://publications.rwth-aachen.de]

In der Arbeit wird eine Erweiterung der bestehenden Methode zur Charakterisierung eines multiporösen Festgesteinsaquifers präsentiert. Die vorhandene Methode beruht auf charakteristischen Größen, die die Wertigkeit der Austauschprozesse zwischen den beteiligten Komponenten beschreiben. Neben den charakteristischen Größen existieren typisierte Tracerdurchbruchskurven zu einer zeitlich unbegrenzten Tracereinleitung, die bei der Identifikation des Systems zur Verfügung stehen. Die vorgestellte erweiterte Methodik zur Typisierung eines Festgesteinsaquifers berücksichtigt die limitierten Erkundungsmöglichkeiten im Feld und stellt ein Bindeglied zwischen den bereits mittels numerischer Experimente entwickelten Identifikationsverfahren und experimentell bestimmbaren Größen dar. Die neu entwickelte Methode zur Auswertung der Durchbruchskurven einer zeitlich begrenzten Tracerzugabe transformiert die Ergebnisse in eine Form, die die Anwendung der bereits vorhandenen Methodik zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuum-Modells zulässt. Damit steht eine Methodik zur Verfügung, die für die Auswertung von Tracerversuchen in Labor und Feld herangezogen werden kann. In einem Anwendungsbeispiel werden zunächst diskrete numerische Experimente für Strömungs- und Stofftransportprozesse zur Charakterisierung der Eigenschaften des Aquifers durchgeführt. Die Auswertung der Stofftransportexperimente zeigt, dass die Untersuchungen mit begrenzter Tracerzugabe sehr gut eingesetzt werden können, um die Durchbruchskurve einer zeitlich unbegrenzten Tracerzugabe vorherzusagen. Die prognostizierten Durchbruchskurven einer zeitlich unbegrenzten Tracerzugabe werden abschließend zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuumansatzes verwendet. Die identifizierten möglichen Mehrkontinuumansätze zu den einzelnen Varianten des Anwendungsbeispiels werden abschließend erfolgreich umgesetzt.

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Bücher, Broschüren

Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey
Hydrogeologie
Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie
8., Aufl.
2020, xxxvii, 439 S., XXXVII, 439 S. 143 Abb., 133 Abb. in Farbe. 240 mm, Softcover
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Hydrogeologie, die Wissenschaft vom unterirdischen Wasser, hat sich aus der Geologie zu einem eigenständigen Zweig der Wissenschaft entwickelt. Unter dem Aspekt des quantitativen und qualitativen Grundwasserschutzes gewinnt sie mehr und mehr an Bedeutung. Die Hydrogeologie erforscht die Herkunft und die Vorräte, die Bewegungsgesetze und die Dynamik, die physikalischen und chemischen Eigenschaften und die wirtschaftliche Bedeutung des Grundwassers, sie untersucht die Erschließung und Nutzung des Grundwassers sowie dessen Beeinträchtigungen durch menschliche Aktivitäten. Hydrogeologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, in der Teilgebiete der Geologie, Hydrologie, Meteorologie, Chemie, Biologie, Physik und der Ingenieurwissenschaften zusammenfließen. Für die Neuauflage wurden zahlreiche Abschnitte (z. B. "Mikrobiologie", "Geohydraulische Untersuchungen", "Grundwasserneubildung" und "Nanopartikel") neu aufgenommen, vorhandener Text wurde überarbeitet und der Anteil der angewandten Geologie erweitert. Außerdem wurden zahlreiche Abbildungen neu erstellt und vorhandene neu gestaltet. Wiederum wurde durch die Abfassung der Texte und die Gestaltung der Abbildungen darauf hingearbeitet, die Verständlichkeit auch für fachfremde Leser zu erhöhen. Das Buch bietet wichtige Informationen zu den heute wesentlichen Fragen und Problemen des Grundwassers. Es hat sich als Einführung für Studierende und Fachleute der Geowissenschaften und der Wasserversorgung wie auch für andere Interessierte aus den Bereichen der Ingenieur- und Naturwissenschaften bestens etabliert.

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Thomas Held
Sanierungsvorbereitende Untersuchungen zur Ermittlung der Schadstoffsituation in Poren-Grundwasserleitern
Schriftenreihe Altlastenforum Baden-Württemberg e.V., Band 19
2020, 38 S., 19 Abb., 6 Tabellen. 30 cm, Softcover
Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung

 

 

Am Ende einer Detailuntersuchung liegen oft nicht ausreichende Daten und Informationen für eine zielgerichtete und e?ziente Sanierungsplanung vor. Im Rahmen einer sanierungsvorbereitenden Untersuchung müssen daher zusätzliche Informationen zur räumlichen Verteilung der Schadstoffe und vor allem zu einer zuverlässigen Abschätzung des Schadstoffinventars im wasserungesättigten und -gesättigten Untergrund erhoben werden. Der Statusbericht befasst sich mit Untersuchungs- und Auswertemethoden, mit deren Hilfe die Planung einer Sanierungsmaßnahme verbessert und vor allem die Sanierungsdauer und die Sanierungskosten zuverlässiger abgeschätzt werden können. Diese Untersuchungen und Auswertungen sind als Ergänzung zu den in der Regel standardmäßig eingesetzten Methoden zu verstehen. Die vorgestellten Methoden und Fallbeispiele beziehen sich auf gesättigte Lockergesteinsgrundwasserleiter und auf organische Schadstoffe. Die Vorgehensweise ist jedoch teilweise auch auf Standorte mit anorganischen Schadstoffen und auf die ungesättigte Bodenzone übertragbar. Die grundlegenden Aspekte einer effzienten Sanierungsplanung sind ein umfassendes Systemverständnis des Standorts, das in einem sogenannten Konzeptionellen Standortmodell zusammengefasst wird. Die Kenntnis des geologischen Aufbaus und der Heterogenität des Untergrunds sowie der Schadstoffverteilung, -speicherung und des gesamten Schadstoffinventars sind von essentieller Bedeutung. Es werden die wichtigsten Grundlagen, Eigenschaften und Ansätze zur Beschreibung dieser Aspekte erläutert. Insbesondere wird das 14-Comparment Modell (14-C Modell) vorgestellt, mit dessen Hilfe eine Klassifizierung eines Schadens hinsichtlich seiner Komplexität und damit seiner Zugänglichkeit für eine Sanierung möglich ist. Es werden Verfahren vorgestellt, mit denen die bodengebundenen Schadstoffgehalte im Grundwasserleiter und die Schadstoffkonzentrationen im Grundwasser bestimmt sowie Phasenkörper räumlich abgegrenzt werden können. Zur Ermittlung der bodengebundenen Schadstoffkonzentrationen w

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Frank Wisotzky, Nils Cremer, Stephan Lenk
Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologie und hydrogeochemische Modellierung
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Grundlagen, Anwendungen und Problemlösungen. Lehrbuch
2., Aufl. 2018 LII,
2018, 678 S., 179 SW-Abb., 168 Farbabb., 163 Farbtabellen 235 mm, Softcover
Springer

 

 

Neben den Anwendungen der Grundlagen der anorganischen Wasserchemie wird in dem Band erstmalig zusammenhängend die organische Wasserchemie von Grundwasserbelastungsstoffen behandelt. Darüber hinaus enthält er eine Einführung in die hydrochemische Modellierung und auch die chemischen Aspekte der Wasseraufbereitung werden dargestellt. Viele Beispiele aus der Praxis, Abbildungen und Schemazeichnungen machen die Grundwasserchemie nachvollziehbar und transparent. Mit zahlreichen Übungsaufgaben und dazugehörigen Lösungen. Im Teil I des Buches werden Grundlagen zu den Themen Grundwasserchemie (u. a. Wasserinhaltsstoffe, anorganische und organische Hydrochemie) und hydrogeochemische Modellierung behandelt, zwei Themen, die in anderen Lehrbüchern zur Hydrogeologie nur kurz oder überhaupt nicht angesprochen werden. Im Teil II werden eine Reihe von interessanten Beispielen aus Gebieten mit unterschiedlichen hydrogeologischen Verhältnissen und Grundwasserproblemen dargestellt (z. B. Auswirkungen des Braunkohlebergbaues auf das Grundwasser, Wassergewinnung durch Uferfiltration und Grundwasseranreicherung, Versauerungsprobleme, Probleme in Zusammenhang mit Düngung in der Landwirtschaft, Hydrogeologie in einem Karstgebiet). Alle Beispiele liegen zwar in Deutschland, sind aber auch für Gebiete mit ähnlichen hydrogeologischen Verhältnissen außerhalb Deutschlands von großem Interesse. Der Text ist klar und leicht verständlich geschrieben und wird durch zahlreiche Fotos, Grafiken und Tabellen sinnvoll ergänzt. Wasser als Rohstoff (Trink- und Brauchwasser) wird in unserer Gesellschaft zunehmend wichtiger, wobei in vielen Gebieten das Grundwasser die wichtigste Ressource für Trink- und Brauchwasser darstellt. Dabei treten zunehmend Probleme auf, einerseits bedingt durch den Klimawandel und die damit einhergehenden Veränderungen im Wasserkreislauf, andererseits bedingt durch die anthropogenen Belastungen und Verunreinigungen des Grundwassers.

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DWA-Themen T 2/2015, März 2015. Stickstoffumsatz im Grundwasser
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Es werden die aktuellen Erkenntnisse zu Nitratabbauprozessen, zum reaktiven Stoffdepot im Grundwasserleiter und zur Abschätzung der tatsächlichen Lebensdauer des Nitratabbaus in verständlicher Form erläutert. Die theorethischen Überlegungen werden durch reale Beispiele ergänzt, um den Praxisbezug und die Praxisrelevanz des Themas zu vermitteln.

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Bernward Hölting, Wilhelm G. Coldewey
Hydrogeologie
Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie
8., Aufl.
2013, xxxvii, 438 S., 17 SW-Abb., 126 Farbabb. 245 mm, Hardcover
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Hydrogeologie, die Wissenschaft vom unterirdischen Wasser, hat sich aus der Geologie zu einem eigenständigen Zweig der Wissenschaft entwickelt. Unter dem Aspekt des quantitativen und qualitativen Grundwasserschutzes gewinnt sie mehr und mehr an Bedeutung. Hydrogeologie erforscht die Herkunft und die Vorräte, die Bewegungsgesetze und die Dynamik, die physikalischen und chemischen Eigenschaften und die wirtschaftliche Bedeutung des Grundwassers, sie untersucht die Erschließung und Nutzung des Grundwassers, sowie dessen Beeinträchtigungen durch menschliche Aktivitäten. Hydrogeologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, in der Teilgebiete der Geologie, Hydrologie, Meteorologie, Chemie, Biologie, Physik und der Ingenieurwissenschaften zusammenfließen. Für die Neuauflage wurden zahlreiche Abschnitte (z. B. "Mikrobiologie', "Geohydraulische Untersuchungen", "Grundwasserneubildung" und "Nanopartikel") neu aufgenommen, vorhandener Text wurde überarbeitet und der Anteil der Angewandten Geologie erweitert. Außerdem wurden zahlreiche Abbildungen neu erstellt und vorhandene neu gestaltet. Zudem wurde durch die Abfassung der Texte und die Gestaltung der Abbildungen darauf hingearbeitet, die Verständlichkeit auch für fachfremde Leser zu erhöhen. Das Buch bietet wichtige Informationen zu den heute wesentlichen Fragen und Problemen des Grundwassers. Es hat sich als Einführung für Studierende und Fachleute der Geowissenschaften und der Wasserversorgung wie auch für andere Interessierte aus den Bereichen der Ingenieur- und Naturwissenschaften bestens etabliert.

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Forschungsberichte

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Andreas Schmohl, Sabine Johann
Freisetzung von aromatischen Aminen aus Bauwerksabdichtungen
Verfahren zur analytischen Quantifizierung als Grundlage für die Bewertung im Rahmen der abZ
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3394
2022, 165 S., 119 Abb. u. 13 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Für die Bauwerksabdichtung oder zur Sanierung von Abwasserleitungen werden häufig 2-Komponenten-Polyurethan-Systeme oder Epoxidharze eingesetzt. Bauwerksabdichtungen und Abwasserleitungen stehen häufig in direktem Kontakt mit Boden und Grundwasser. Daher stellt sich die Frage nach ihrer ökologischen Wirksamkeit, d. h. ob diese Produkte bei Applikation oder während ihrer Lebenszeit einen negativen Einfluss auf Boden und Grundwasser ausüben. PUR-lnjektionsharze und Epoxidharze können kanzerogene Amine emittieren. Im Forschungsprojekt wurde daher eine Liste von 19 kanzerogenen Aminen zusammengestellt. Das Projekt verfolgte vier Ziele: 1. Bereitstellung und Validierung eines Analysenverfahrens für 18 kanzerogene Amine; 2. Stoffspezifischer Vergleich der UPLC-MS/MS-Analytik mit der GC-MS-Analytik; 3. Produktscreening zur Relevanzeinschätzung der Amine; 4. Vergleich des Zeitverlaufs der Aminfreisetzung mit dem TOC-Verlauf.

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Lia Weiler, Anya Vollpracht
Bewertung des Auslaugverhaltens von Schaumglasschotter
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3395
2022, 29 S., 12 Abb. u. 9 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Schaumglasschotter ist ein mineralischer Dämmstoff mit lastabtragenden Eigenschaften, der aus Altglas hergestellt wird. Da Altglas als Abfallprodukt klassifiziert ist, muss das Material gemäß den "Grundsätzen zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser - Fassung 2011" auf auslaugbare Substanzen geprüft und eine Bewertung der Auswirkungen auf Boden und Grundwasser durchgeführt werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden die Feststoffwerte nach Königswasseraufschluss gemäß DIN EN 13657 sowie die Eluatwerte gemäß DIN EN 12457-4 am eingesetzten Glasmehl ermittelt. Dies entspricht einer Bewertung nach Stufe 1 der DIBt-Grundsätze. In Stufe 2 erfolgte eine Untersuchung des Schaumglasschotters im Säulenversuch nach DIN 19528. Dazu wurde zum einen der Einfluss der Korngröße auf die Eluatkonzentrationen im Schüttelversuch ermittelt und zum anderen auf Basis der Systematik der Ersatzbaustoffverordnung ein Vorschlag zur Bewertung erarbeitet.

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Steffen Overmann, Anya Vollpracht
Aktualisierung des Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3388
2021, 28 S., 16 Abb. u. 6 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Dieses Projekt schließt inhaltlich an ein 2019 abgeschlossenes Projekt an, das die Überarbeitung des aktuellen Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton des DIBt behandelte. Anlass des vorherigen Projekts war die Absenkung der Geringfügigkeitsschwellen (GFS) vieler umweltrelevanter Parameter durch die Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Jahr 2016 gegenüber den GFS von 2004. Eine Übernahme der aktuellen GFS von 2016 in das derzeit gültige Bewertungskonzept würde dazu führen, dass viele normkonforme Betone die Anforderungen nicht mehr erfüllen. Das überarbeitete Konzept würde ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen eluierter Substanzen mit dem Boden zu einer weiteren Senkung der zulässigen Freisetzungen führen. Es wurde jedoch gezeigt, dass sich bei Berücksichtigung der Sorption mittels eines für einen niederländischen Standardsandboden durch geochemische Modellierung berechneten Kd-Werts im Modell die zulässigen Freisetzungen wesentlich erhöhen. Dieser Kd-Wert ist jedoch relativ hoch und erscheint daher für eine Worst-Case-Betrachtung nicht geeignet. Daher wurden in diesem Vorhaben Mindest-Kd-Werte ermittelt, die gemäß des Bewertungskonzeptes zur Einhaltung der Anforderungen für normkonforme Betone führen würden.

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Dietmar Stephan, Stephan Pflugmacher Lima, Marya Anne von Wolff, Raoul Mancke, Jessica Heßling
Ganzheitliche ökologische Bewertung von Bauprodukten mit Kontakt zu Boden und Grundwasser
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3209
2021, 221 S., 67 Abb. u. 66 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aufgrund zunehmender Regelungen für Bauprodukte im Umweltbereich, sowohl national als auch europäisch, zielt dieses Projekt darauf ab, einen Beitrag zu einer schnelleren Einordnung der Umweltwirkungen von Bauprodukten mit Kontakt zu Wasser und Boden zu leisten. In diesem Projekt wurden zwei verschiedene Bauprodukte, ein Silikat Injektionsharz und eine Reaktivabdichtung, ausgesucht und hinsichtlich einer weiterführenden ökologischen Bewertung untersucht.

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Sabine Hübner, Andreas Schmohl
Freisetzung von Mecoprop aus Polymerbitumendachbahnen - Modellierung des Transportverhaltens von Mecoprop bei der Bodenpassage unter Berücksichtigung der Vorgaben des Prüfplans aus der "PG Mecoprop"
Bauforschung, Band T 3356
2018, 26 S., 15 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Polymerbitumendachbahnen für Gründächer enthalten als Durchwurzelungsschutz Mecoprop-Ester, welche nach und nach an die Oberfläche diffundieren, hydrolysieren und schließlich als Carbonsäure freigesetzt werden. Das sogenannte "Mecoprop-P" der freien Carbonsäure stellt die treibende Kraft dar. Die Freisetzung von Durchwurzelungsschutzmitteln aus Dachbahnen wurde in diesem Forschungsprojekt vom Fraunhofer IBP untersucht. Dabei sollte der zeitliche Konzentrationsverlauf im Porenwasser in 1 m Tiefe abgeschätzt werden. Die Modellierung der Mecoprop-Konzentration sollte unter Verwendung der vorgegebenen Rahmenbedingungen sowie verschiedener relevanter Eingangsparameter erfolgen.

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Zeitschriftenartikel

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Rubbert, Till; Quante, Sebastian; Gutzke, Thomas; Hein, Tobias; Bohlmann, Sabine; Reuter, Matthias
Auswahl und Bewertung von Parametern zur automatisierten Brunnenüberwachung
Energie Wasser-Praxis, 2021

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Bleys, B.; Dinne, K.; Huybrechts, N.; Goossens, G.
Eignet sich zur Grundwasserabsenkung entnommenes Grundwasser für die Verwendung in Sanitäranlagen von Wohnbauten? (kostenlos)
Kontakt, 2021

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Lammertz, Patrick; Stahl, Michael; Seidl, Dirk; Kindel, Frederik; Escher, Markus
Einsatz der Staffelanker BBV-multibond im Düsseldorfer Baugrund
Bautechnik, 2021

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Etschel, Gerhard
Neues Doppelrotationsaggregat für die Brunnenregenerierung
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2021

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Treskatis, Christoph
Prüfung der Sanierungsfähigkeit von Brunnen und Quellen mit Unterstützung von Datenloggerdaten
Energie Wasser-Praxis, 2021

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Highlights aus dem Programm 2022