Multiple Tracertests in einem porösen Medium bei gleichzeitigem Clogging

Andreas Englert1, Andre Banning1, Jessica Siegmund1, Sebastian Freye1, Thorsten Gökpinar1
1 Angewandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

P 8.11 in Isotopen- und Tracermethoden in der Hydrogeologie

Transportprozesse im Untergrund werden vor allem von der physikalischen und chemischen Heterogenität des geologischen Mediums bestimmt. Clogging kann diese Heterogenität, und somit den Transportprozess selbst verändern. Um Transport unter solchen Bedingungen zu verstehen und das Potential von multiplen Tracertests zu untersuchen, wurden Säulen- und Sandboxexperimente durchgeführt.

 

Zur Durchführung der multiplen Tracertests bei gleichzeitigem Clogging wurden neu entwickelte Säulen- und Sandboxmodelle genutzt. In einer ersten Versuchsreihe wurde ein kubischer Säulenaufbau von 0,1 m x 0,1 m x 0,1 m verwendet, um experimentell Strömungs- und Transporteigenschaften von Lockersedimenten zu untersuchen. Hierzu wurden Darcy- und Tracerexperimente wie Folgt durchgeführt: Während die kubische Zelle permanent von ammoniumsulfathaltigem Wasser durchströmt wurde, wurden wiederholt Salztracer injiziert und mit Hilfe von Mikroelektroden am Ein- und Auslauf detektiert. Durch den Einsatz einer Spritze wurde zwischen den Tracerinjektionen wiederholt Bariumchloridlösung in das Zentrum der mit Sediment gefüllten kubischen Zelle eingegeben, was durch die Ausfällung von Bariumsulfat (Baryt) zu Clogging führte. In einer zweiten Versuchsreihe wurde ein Sandboxmodell mit einem Sedimentkörper von 0,3 m x 0,3 m x 0,1 m genutzt. Die hierbei durchgeführten Experimente glichen der ersten Versuchsreihe bezüglich der verwendeten Tracer und Wässer, allerdings wurden Tracerdurchbruchskurven neben Ein- und Auslauf auch an neun Positionen innerhalb des Sedimentkörpers detektiert. Die Injektion der Bariumchloridlösung fand an zwei Positionen im Zentrum des Sedimentkörpers statt. Wie schon in den kleinerskaligen Experimenten wurden auch hier Strömungs- und Transportparameter durch wiederholte Darcy- und Tracerexperimente bestimmt.

 

Am Ende beider Versuchsreihen wurde schichtweise der Sedimentkörper abgetragen, was eine genaue Positionierung der im Zuge der Experimente entstandenen Präzipitate erlaubte. Eine kombinierte Analyse von lokal und im Ensemble gemessenen Durchbruchskurven wird nun zusammen mit numerischen reaktiven Transportmodellierungen genutzt, um effektive und lokale Strömung und Transport in einem porösen Medium unter sukzessivem Clogging besser zu verstehen.