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oberfläche in Karstgebieten („Karstkorrosion“).
Schließlich kann es infolge der Mischung von
Wässern verschiedener Redoxpotenziale zur Aus-
fällung von Stoffen kommen, deren Löslichkeit
vom Redoxpotenzial abhängt (z.B. Eisen-Verbin-
dungen, Vorgang der Verockerung).
Nach dieser Beziehung bewirkt die Konzentrati-
onserhöhung eines Stoffes im Grundwasser die
Zunahme der adsorbierten Menge dieses Stoffes
im grundwasserleitenden Gestein und umge-
kehrt. Da die Löslichkeit von Stoffen im Wasser
an bestimmte physikalisch-chemische Bedingun-
gen gebunden ist, ergibt sich aus der F
REUNDLICH
-
Isotherme, dass bei Änderung der Löslichkeits-
verhältnisse die Konzentrationen der adsorbier-
ten und der desorbierten Stoffinhalte wechseln.
Da ferner die Löslichkeiten nicht zuletzt auch von
den Teilkonzentrationen verschiedener Stoffe ab-
hängen und diese sich gegenseitig beeinflussen
oder miteinander reagieren, ergibt sich zwangs-
läufig die immer notwendiger werdende dynami-
sche Betrachtungsweise geohydrochemischer
Prozesse. Danach darf nicht der einzelne Stoffin-
halt allein und isoliert betrachtet werden, son-
dern nur die Komplexität des Gesamtlösungsin-
haltes. Insofern können Untersuchungen über
Transportvorgänge im Grundwasser genauer nur
in
Stofftransport-Modellen
(DVWK, 1989) un-
tersucht werden, die sowohl Lösungsinhalt als
auch die durch den Grundwasserleiter gegebenen
physikalisch-chemischen Rahmenbedingungen
erfassen. Hier bietet sich somit ein weites Feld für
die Anwendung numerischer Stofftransport-Mo-
delle, wobei das Lösungsziel iterativ nur unter
Einbeziehung aller Bedingungen und Fakten er-
reicht werden kann.
Sorptiven Prozessen unterliegen praktisch alle
im Wasser enthaltenen Stoffe, anorganische wie
auch organische. Eine wesentliche Rolle kommt
dabei der Bindung von metallischen und halbme-
tallischen Ionen zu, sodass es in der Regel nur
sehr langsam zu quantitativ größeren Einträgen
von der Erdoberfläche in den Untergrund
kommt, wobei auch hier stofflich zu differenzie-
ren ist. Gute Untersuchungsmöglichkeiten bieten
radioaktive Isotope, da sie leicht messbar sind.
Dabei hat sich gezeigt, dass ihre
Transportge-
schwindigkeit
kleiner als die
Sickergeschwin-
digkeit
des Wassers ist. Um 1 Meter in den Boden
einzudringen, benötigen nachstehende Ionen in
den in Mitteleuropa vorkommenden Böden fol-
gende Zeiten:
3.9.4.2 Adsorption und Desorption
Während des Fließens tritt das Grundwasser mit
adsorptiv wirksamen organischen und anorgani-
schen Stoffen des Grundwasserleiters in Wechsel-
wirkung. Dabei werden die dissoziierten Ionen
und kolloidalen Moleküle durch die V
AN
-D
ER
-
W
AALS
-Kräfte (J
OHANNES
D
IEDEREK
V
AN
D
ER
W
AALS
, niederländischer Physiker; 1837-1923) an
der Oberfläche von Kristallen oder Kolloiden ge-
bunden. Diese Bindung ist häufig nur schwach,
bei einigen Mineralen werden die Ionen aber
auch im Kristallgitter adsorptiv eingebunden.
Diese Art der Bindung ist die Voraussetzung für
den Ionen-Austausch, bei dem Ionen im stöchio-
metrischen Verhältnis durch andere ersetzt wer-
den.
Ebenso wie eine Bindung (
Adsorption
) ist je-
doch auch ein Freiwerden (
Desorption
) von dis-
soziierten oder nicht dissoziierten organischen
oder anorganischen Wasserinhaltsstoffen beim
Grundwasserfließen möglich, d.h. adsorbierte
Bestandteile können unter geänderten Konzen-
trationen oder Löslichkeitsverhältnissen wieder
freigesetzt werden (Remobilisation). Desorpti-
ons- und Adsorptions-Prozesse verlaufen im
Gleichgewicht zwischen der Konzentration des
von einem Adsorbenten angelagerten Stoffes
c
ads
und der Konzentration dieses Stoffes in der Lö-
sung
c
W
bei gegebener Temperatur nach der sog.
F
REUNDLICH
-Isotherme
(H
ERBERT
M
AX
F
INLAY
F
REUNDLICH
, deutscher Chemiker; 1880-1941)
ab:
{
c
ads
} = {
k
} · {(
c
w
)
1/n
}
Gl. 129
c
ads
= Konzentration des adsorbierten Stoffes
(mol/kg),
k
= stoffspezifische Konstante (l/kg),
c
W
= Konzentration des Stoffes in Lösung
(mol/l),
n=
stoffspezifische Konstante (1).
Caesium
150 bis 5 000 a,
Strontium
40 bis 200 a,
Cer
200 bis 5 000 a,
Ruthenium
100 bis 5 000 a.
