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VOLAMOD

VOLAMOD – Felduntersuchungen in künstlichen Fliessgerinnen zur Entwicklung und Evaluation eines Modells über die Volatilisierung von Kohlenwasserstoffen und anderen Schadstoffen aus natürlichen Fliessgewässern

In der Vergangenheit wurde gelegentlich die Ausbreitung von Kohlenwasserstoffen in Fliessgewässern beobachtet. Darunter kann die Qualität von Trinkwasser erheblich leiden, wenn solche Verunreinigungen durch Entnahme aus Flüssen in die Trinkwasserversorgung gelangen. Geeignete Gegenmaßnahmen wie Unterbrechung der Wasserentnahme oder Behandlung des Trinkwassers können nur dann rechtzeitig vorgenommen werden, wenn Informationen über die Ausbreitung und Konzentrationen der Kohlenwasserstoffe vorhanden sind. Vorhersagemodelle können verwendet werden, um zeitlich und räumlich Konzentrationen der Kontaminanten zu simulieren. Solche Modelle benötigen als Eingangsdaten Informationen über die Emissionen, Umweltparameter und Stoffeigenschaften.

Das Verhalten organischer Schadstoffe in natürlichen Fliessgewässern wird bestimmt durch Verlustprozesse wie Photooxidation, mikrobieller Abbau, Sorption und Volatilisierung in die Atmosphäre. Volatilisierung ist der wichtigste Verlustprozess für volatile Kohlenwasserstoffe wie MTBE und Ethylbenzol. Die Hydraulik (Fliessgeschwindigkeit, Flussbettrauhigkeit, Dispersion, Totzonen), chemische Eigenschaften der Substanzen (Henry-Konstante, Wasserlöslichkeit) und Umweltparameter (Luft- und Wassertemperatur, Windgeschwindigkeit) beeinflussen möglicherweise die Volatilisierung aus Oberflächengewässern. Zur Vorhersage von Massenflüssen aus dem Wasserkörper in die Atmosphäre soll der Einfluss dieser Umweltparameter auf die Volatilisierung in diesem Projekt quantifiziert werden. Volamod strebt an, ein mathematisches Modell zu entwickeln und zu evaluieren, das die Volatilisierung in Abhängigkeit der oben genannten Parameter beschreibt. Das Modell soll auf existierenden empirischen und analytischen Ansätzen zum Gasaustausch wie dem Zwei-Filme-Modell oder dem Oberflächenerneuerungsmodell basieren.

Darum werden Experimente mit geeigneten chemischen Tracern und Referenzkomponenten in künstlichen Fliessgerinnen und Teichen (FSA) am Umweltbundesamt (UBA) in Berlin-Marienfelde durchgeführt. Das experimentelle Design beinhaltet Variationen einzelner Parameter mit mehreren Replikaten für jede Variation. Damit soll die Sensitivität der Parameter auf die gemessene Volatilisierung bestimmt werden. Teichexperimente mit gelösten Substanzen ermöglichen die separate Quantifizierung des Einflusses der Windgeschwindigkeit unter Stillwasserbedingungen.

Unterbrechung der Tracer-Experimente am UBA in Berlin-Marienfelde wegen Schnee und Eis (Foto: Stefan Heller, UBA)

VOLAMOD wurde gefördert durch das Kompetenzzentrum Wasser Berlin und die VÉOLIA AG. Die experimentellen Arbeiten erfolgten in enger Kooperation mit dem Umweltbundesamt (UBA) in Berlin.