Modellierung der Ausdehnung der oxischen Zone bei der Uferfiltration unter Berücksichtigung des Durchbruchverhaltens des Arzneimittelrückstandes Phenazon

Janek Greskowiak1, Aline Henzler1, Gudrun Massmann1
1 IBU, Universität Oldenburg

O 11.10 in Identification of hydrogeological processes using trace compounds

15.04.2016, 10:00-10:15, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

Bei der Uferfiltration kommt der aeroben Zone eine besondere Bedeutung zu, denn unter oxischen Redoxbedingungen wird eine Vielzahl gelöster organischer Verbindungen bevorzugt mikrobiell abgebaut. Die räumliche Ausdehnung der oxischen Zone hängt von den hydro(geo)logischen Randbedingungen ab (hydraulischer Gradient, Temperatur, gelöster Sauerstoff und Elektrondonor Verfügbarkeit) und ist typischerweise an Uferfiltrationsstandorten hoch dynamisch. Dies macht eine detaillierte Charakterisierung dieser Zone und somit auch des mikrobiellen Abbaus etwaiger aerob abbaubarer Kontaminanten während der Untergrundpassage schwierig. In der vorliegenden Studie wurde mit Hilfe reaktiver Stofftransportmodellierung versucht, die Ausdehnung und zeitliche Dynamik der oxischen Zone am Uferfiltrationsstandort Tegeler See, Berlin, zu erfassen. Zur Abbildung des konservativen Stofftransports und des Wärmetransports wurde ein Grundwasserströmungs- und Transportmodel für diesen Standort aufgesetzt. Die Modellkalibrierung fand anhand der beobachteten δ18O Signaturen von See und Grundwasser sowie den Wassertemperaturen statt. Das darauf aufsetzende reaktive Modell bildete vorerst nur den temperaturabhängigen mikrobiellen Abbau von sedimentärem organischen Kohlenstoff und der damit einhergehenden Reduktion von gelöstem Sauerstoff ab. Es wurden die Modellparameter (Abbauratenkonstante und Monodparameter) optimiert, um eine gute Modellbeschreibung der gemessenen Sauerstoffkonzentrationen an den Grundwassermessstellen zu erreichen. In einem zweiten Schritt wurde das Durchbruchverhalten des aus dem See eingetragenen Azneimittelrückstandes Phenazon an den Grundwassermessstellen simuliert. Da Phenazon ausschließlich unter oxischen Bedingungen abgebaut wird, wurde dies mit einem Monod-kinetischen Ansatz im reaktiven Modell berücksichtigt. Eine relativ gute Anpassung der simulierten an die beobachten Phenazonkonzentrationen wurde durch eine Kalibrierung der Phenazonabbauparameter (Abbauratenkonstante und Monodparameter) erreicht. Es zeigte sich jedoch, dass die Phenazon-Anpassung noch weiter optimiert werden konnte, wenn zusätzlich die Sauerstoffabbauparameter, ohne wesentliche Einbußen der Sauerstoffanpassung, justiert wurden. Dies deutet darauf hin, dass durch die zusätzliche Berücksichtigung von Phenazon als Indikatorsubstanz für aerobe Redoxbedingungen die Ausdehnung und Dynamik der oxischen Zone möglicherweise besser beschrieben wird als nur durch die punktuell gemessenen Sauerstoffkonzentrationen. Diese Hypothese muss jedoch mit weiteren redox-sensitiven Substanzen und ihrem Durchbruchverhalten an Uferfiltrationsstandorten geprüft werden.



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