Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...

Transport-/ bzw. Grundwasserströmungsmodellen gekoppelt werden können. Durch räumliche Analyse und
Modellierung können damit z.B. Planungsgrundlagen geschaffen werden, welche die Entscheidungsfindung
für Sanierung- oder Verbesserungsmaßnahmen unterstützen, oder Alternativszenarien mit unterschiedlichen
Maßnahmen unter vorgegebenen Rahmenbedingungen berechnet werden.
9.4.4 Sorption, Migration und Transportverhalten von Sprengstoffen (2,4,6-Trinitrotoluol und
1,3 - Dinitrobenzol) in der ungesättigten Zone - Experimentelle Studien und Modelle
Bearbeiter: Dipl.-Geol. Thomas Track
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. D. Schenk
Für die vertikale Verlagerung in der ungesättigten Bodenzone ist neben dem Wassergehalt das Sorptionsverhalten
der Schadstoffe an unterschiedlichen Bodenkonstituenten von Bedeutung, da es in bestimmten
Fällen als Kd-Wert in den Retardierungsfaktor der Transportgleichung eingeht.
Das Adsorptionsverhalten umweltrelevanter Stoffe an Böden und ihrer Komponenten, d.h. Sande, Tone,
Huminstoffe etc., läßt sich durch Adsorptionsisothermen illustrieren. Diese Adsorptionsisotherme beschreiben
eine Beziehung zwischen der adsorbierten Masse (Adsorbent) der Chemikalien pro Masseneinheit
des Adsorbens und der Masse des Stoffes in der Lösung nach der Gleichgewichtseinstellung. Für
die Untersuchungen zum Adsorptionsverhalten von Sprengstoffen wurden zehn verschiedene Modellstoffe,
wie sie als häufige Bodenbestandteile auftreten (Sande und Tone z.T. mit Anteilen organischer Substanz)
ausgewählt sowie über verschiedene Untersuchungsverfahren charakterisiert. Zur Quantifizierung des
spontanen Adsorptionsvermögens beider Sprengstoffe wurden mit den oben charakterisierten Adsorbentien
Schüttelversuche durchgeführt.
Für die verschiedenen Versuchsanordnungen wurden die Parameter der Langmuir- und Freundlich-
Adsorptionsisothermen ermittelt. In Versuche an Sandsäulen gehen die Ergebnisse der Batchversuche
als Grundlage für das Transportverhalten in der ungesättigte Bodenzone ein. Für die Tone wird das Mobilitätsverhalten
in Diffussionsversuchen weiter untersucht. Anhand von Lösungsversuchen werden durch
das Aufbringen verschiedener Modellniederschlagswässer die Lösungskinetik von TNT und DNB sowie ihre
Eintragsmenge in die ungesättigte Bodenzone untersucht. Die Ergebnisse der Säulen- und Diffusionsversuchen
werden in einer Computersimulation mit dem Programm COTAM modelliert. Als Eintragsgrößen für
die ungesättigte Bodenzone dienen dabei die Ergebnisse der Untersuchungen zum Freisetzungsverhalten.
Die Modellierungsergebnisse sollen an Felduntersuchungen verifiziert werden.
9.4.5 Bestimmung und chemische Modellierung der Sorptions-Mechanismen von TNT und DNB
unter definierten Randbedingungen an unterschiedlichen Bodenmaterialien
Bearbeiter: Dipl.-Geol. Domenik Wolff-Boenisch
Hauptbetreuer: Univ.-Prof. Dr. D. Schenk
Dieses Forschungsvorhaben dient dazu, den Kontaminationspfad der Sprengstoffe TNT und DNB von
ihrem Eintrag in den Oberboden bis hin zur gesättigten Zone zu erfassen, d.h. Mobilitäten und Sorptionsmechanismen
zu ermitteln, um Aussagen über ihr Gefährdungspotential als toxische Substanzen für das
Grundwasser bzw. den Boden treffen zu können. TNT als ubiquitärer Sprengstoff in den Weltkriegen spielt
eine eminente Rolle bei der Evaluierung von Rüstungsaltlasten aus dieser Zeit, während DNB zeitweise als
TNT-Ersatz verwendet wurde; zudem entsteht es als Beiprodukt bei der TNT-Fabrikation.
Versuchsdurchführung: Zehn ausgewählte und mineralogisch bestimmte Sande und Tone werden mit definierten
wäßrigen Lösungen von TNT und DNB versetzt, geschüttelt, wieder separiert und die Konzentration
des Sprengstoffes in der wäßrigen Phase mittels Hochdruckflüssigkeitschromatographie gemessen,
um ihr Sorptionsvermögen zu determinieren. Daraus resultieren sog. Sorptionsisotherme, anhand derer
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