Tracerfördelning

Tracerfördelning avser hur koncentrationen av en tracer sprider sig i ett medium över tid. En tracer kan vara ett färgämne, en radioaktiv isotop eller en molekyl märkt med isotop. Tracers används för att avbilda och kvantifiera flöden, blandning och transportprocesser i såväl natur-, bygg- och medicinska sammanhang som i laboratorieexperiment.

De huvudmekanismer som styr tracerfördelningen är diffusion och advektion. Diffusion beskriver spridning på grund av koncentrationsskillnader, medan advektion avser transport med ett flödessystem, till exempel vatten i en flod eller grundvattenströmmar. I mer generella modeller ingår källor och sänkningar av tracer, samt eventuella sorption- eller reaktionsprocesser som ändrar tracerkoncentrationen. I kontinuerliga modeller används ofta en advektions-diffusions- eller advektions-diffusions-samband med en koncentrationfält c(x,t).

Mätning och tolkning av tracerfördelning görs med olika tekniker beroende på sammanhang. Inom hydrologi används ofta tracerprov i jord- eller vattenmiljöer där man mäter hur tracer sprider sig i grundvatten eller ytvattnet. Inom medicin används positronemissionstomografi (PET), SPECT eller kontrastmedel i MRI för att avbilda distributionen av en tracer i kroppens vävnader. Inom materialvetenskap studeras tracerfördelning i polymerer eller keramiker för att förstå diffusions- och sorptionsegenskaper.

Viktiga begrepp är steady state, där distributionen inte förändras över tid, och dispersion, som beskriver hur olika transportprocesser sprider tracerna ytterligare. Pe-klassen (Peclet-tal) används för att bedöma dominerande transportsätt.