Uni-Bayreuth

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Quantifizierung hyporheischer Austauschprozesse mittels konservativer und reaktiver Tracerversuche


O 6.14 in Grundwasser-, Boden- und Oberflächenwasser-Interaktionen

30.05.2014, 17:40-18:00, H19, NW II

Traditionelle Markierversuche in Flüssen beruhen meist auf dem Einsatz einer einzigen, konservativen Tracersubstanz. Diese lassen allerdings keine Rückschlüsse auf die Verweilzeitverteilung des Flusswassers in der hyporheischen Zone (HZ) zu, da sich die Dispersion im Fließgewässer, der Austausch mit Totwasserzonen und der Austausch des Flusswassers mit der hyporheischen Zone ähnlich auf die Form der gemessenen Durchbruchskurve auswirken. Durch die zeitgleiche Zugabe eines reaktiven Tracers, der selektiv in der HZ umgewandelt wird, können die Prozesse, die zur Spreitung der Durchbruchskurve beitragen, getrennt werden. Die Intensität des hyporheischen Austausches und die Verteilung der Verweilzeiten in der HZ können ermittelt werden, wenn die Durchbruchskurven konservativer und reaktiver Tracer gemeinsam analysiert werden.

Wir haben reaktive Tracerversuche in mehreren Flüssen in der Umgebung Tübingens und in der Selke durchgeführt und ausgewertet (Lemke et al., 2013b). Zusätzlich zum konservativen Markierstoff Uranin haben wir Resazurin eingesetzt, ein Fluoreszenztracer, der in der hyporheischen Zone irreversibel zum ebenfalls fluoreszierenden Resorufin umgewandelt wird. In-situ Messungen der Konzentrationen erfolgten an mehreren Stellen unterhalb der Eingabestelle mithilfe von Mehrkanal-Feldfluorometern, die Uranin, Resazurin, Resorufin und die Trübe kontinuierlich erfassen (Lemke et al, 2013a).

Aus den Durchbruchskurven haben wir Parameter des Stofftransports im Gewässer, die Austauschintensität mit der HZ, Sorptions- und Abbaukoeffizienten für die reaktiven Stoffe sowie die Verteilung der Aufenthaltszeiten der HZ mit einer Methode abgeleitet, die keine bestimmte parametrische Form der Verteilung vorgibt (Liao und Cirpka, 2010; Liao et al., 2013). In anstehenden Untersuchungen sollen die reaktiven Tracertests mit Untersuchungen zum Sauerstoffhaushalt kombiniert werden und in Stofftransportmodelle für biogeochemische Hauptkomponenten einfließen.



LEMKE, D., SCHNEGG, P.-A., SCHWIENTEK, M., OSENBRÜCK, K. & CIRPKA, O. A. (2013a): Online fluorometry of multiple reactive and conservative tracers in streams. - Environmental Earth Sciences.

LEMKE, D., LIAO, Z., WÖHLING, T., OSENBRÜCK, K. & CIRPKA, OA. (2013b): Concurrent conservative and reactive tracer tests in a stream
undergoing hyporheic exchange. - Water Resources Research 49.

LIAO, Z. & CIRPKA, O.A. (2011): Shape-free inference of hyporheic traveltime distributions from synthetic conservative and ‘‘smart’’ tracer tests in streams. - Water Resources Research 47.

LIAO, Z., LEMKE, D., OSENBRÜCK, K. & CIRPKA, O.A. (2013): Modeling and inverting reactive stream tracers undergoing two-site sorption and decay in the hyporheic zone. - Water Resources Research 49.



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Letzte Änderung 31.10.2013