InsituTransportexperimente

InsituTransportexperimente bezeichnet Experimente, die direkt am Ort des Transportprozesses durchgeführt werden, statt in kontrollierten Laborbedingungen. Sie zielen darauf ab, das solute Transportverhalten in porösen Medien wie Böden und Gesteinen zu charakterisieren, einschließlich Advektion, Dispersion, Diffusion, Sorption und Abbauprozessen. Im Gegensatz zu Laboruntersuchungen berücksichtigen sie natürliche Heterogenität, Fließregime und Randbedingungen besser.

Gängige Methoden sind Tracer-Tests (Pulssignale, kontinuierliche oder Sprung-/Slug-Tests), Push-Pull-Tests, Bohrloch- oder Injektion- und Extraktionsexperimente sowie Infiltrations- oder Regenwasser-Experimente. Tracer können farbige Substanzen oder chemische Marker sein; zusätzlich kommen Dye-Tracers oder Salztracer zum Einsatz. Oft werden geophysikalische Messungen wie Elektrische Widerstandstomographie (ERT) verwendet, um Transportprozesse räumlich abzubilden. Sensor-Netzwerke, zeitliche Abtastraten und Druckmessungen erhöhen die Auflösung.

Datenanalyse: Durchbruchskurven werden genutzt, um Transportparameter wie Dispersionkoeffizient, Retardationsfaktor, Porenraumvolumen und hydraulische Leitfähigkeit abzuleiten. Modelle umfassen die Advektion-Dispersion-Gleichung, Dual-Porosity-Modelle, Mobile-Immobile-Modelle und stochastische Ansätze wie Continuous-Time Random Walk (CTRW). Parameterbestimmung erfolgt oft durch inverses Modellieren, Kalman-Filterung oder Monte-Carlo-Ansätze; Berücksichtigung von Heterogenität und Skalierungsproblemen ist üblich.

Anwendungen reichen von Grundwasser- und Bodenqualität über Kontaminationsausbreitung und -sanierung bis zu geowissenschaftlichen Prozessen in Böden und Gesteinen, einschließlich CO2-Speicherung und geothermischen Reservoirstudien. Die Vorteile der Insitu-Experimente liegen in der Realitätsnähe und der direkten Messung unter natürlichen Randbedingungen; Herausforderungen umfassen natürliche Heterogenität, Skaleneffekte, reaktive Transportprozesse und Unsicherheiten bei Randbedingungen und Messungen.

---