Allgemeine Hydrogeologie - Hydrogeologie - page 174

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grund, bewirkt durch vielfältige Transportmecha-
nismen. Das Erkennen solcher Mechanismen ist
heute um so wichtiger, als viele der dem Grund-
wasser schadenden Stoffe organogen sind, die
Einschätzung von Schadensumfängen, ihre nach-
teiligen ökologischen Wirkungen und die erfor-
derlichen Sanierungen oder Vermeidungsstrate-
gien Kenntnisse des Transportverhaltens voraus-
setzen. Maßgebend ist zunächst die Löslichkeit
(Abschn. 3.9.3.2), von welcher die Mobilität eines
Stoffes im Grundwasser ausgeht. Die gelösten
Stoffe werden in der wasserungesättigten konvek-
tiv (vertikal), in der wassergesättigten Zone jedoch
vorwiegend advektiv (horizontal) transportiert,
d.h. die Verfrachtung erfolgt zunächst vertikal in
Sickerrichtung und dann in Richtung der Grund-
wasserströmung. Innerhalb des Grundwasserkör-
pers wird ebenfalls eine Vertikalkomponente
wirksam, die jedoch allgemein wesentlich gerin-
ger als die Horizontalkomponente ist. Im Verlauf
des Transportes kommt es zu einer Ausbreitung
der gelösten Stoffe (nicht nur organischer, son-
dern naturgemäß auch anorganischer). Ursache
sind molekulare Diffusionen als Folge von Kon-
zentrationsunterschieden zwischen Grundwas-
serbereichen verschieden konzentrierter Lösungs-
inhalte sowie hydromechanische Dispersionen.
Solche Dispersionen werden durch Unterschiede
der Korngrößen und (daraus resultierend) des
fließenden Grundwassers sowie Umströmungen
im Korngerüst verursacht. Dispersionen haben
Verdünnungen eingetragener Stoffe zur Folge.
Außer Dispersionen kommt es im Verlauf des
Transports zu Retardierungen (Verlangsamung,
Verzögerung) der Verfrachtung, und zwar als Fol-
ge von Sorptionsprozessen. Wesentlich ist dabei
das Ausmaß der adsorbierenden Wirkung durch
im Grundwasserleiter enthaltene feinverteilte or-
ganische Stoffe (z.B. Humus, Fulvin), quantifi-
zierbar über den Faktor f oc (Quotient aus dem
Gewicht des organisch gebundenen Kohlenstoffs
und dem Gesamtgewicht der Probe in g). In
Schüttel- (sog. Batch-) Versuchen oder auch Säu-
lenversuchen wird die Sorptionskapazität eines
Bodens dadurch ermittelt, dass die zu testende
Substanz mit der Bodenprobe zusammenge-
bracht und (analytisch) bestimmt wird, wie viel
Testsubstanz am Boden haftet (sorbiert wurde)
und wie viel in Lösung gegangen bzw. geblieben
ist. Zwischen beiden ergibt sich bei geringen Kon-
zentrationen in erster Näherung eine lineare

Funktion, die graphisch als Gerade mit einer be-
stimmten Steigung darstellbar ist:

K

X (X ) Gl. 132

Bo D Lsg

β (X Bo ) = Konzentration des am Boden sor-

bierten Stoffes ( μ g/kg),

K D = Steigung der Geradenfunktion

= Adsorptionskoeffizient (1),

β (X Lsg ) = Gleichgewichtskonzentration in der

Lösung ( μ g/l).

Der K D -Wert ist dabei eine stoffspezifische Grö-
ße.

Als Maß für die Sorptionseigenschaften orga-
nischer Stoffe wurde das Octanol-Wasser-Vertei-
lungsverhältnis K OW gewählt. Es erlaubt für
unpolare, nicht oder nicht stark ionische Kohlen-
wasserstoffe (Abschn. 3.9.3.2.2) eine Näherungs-
beschreibung ihrer Adsorptionswirkung. Octa-
nol wurde als Referenzadsorbens gewählt, weil es
Eigenschaften wie typische Schadstoff-Phasen in
der Natur hat. Zur Ermittlung wird die zu testen-
de organische Substanz X mit einem Gemisch aus
Octanol und Wasser so lange geschüttelt, bis sich
ein Verteilungsgleichgewicht eingestellt hat.
Durch direkte Analysen beider Phasen wird die
Menge sorbierter Substanz bestimmt. Dann ist:

c
c

(
(

X)
X)

Oct
W

Gl. 133

K

OW

K OW = Verteilungsverhältnis eines Stoffes in

Octanol/Wasser (1),

c (X Oct ) = Stoffmengenkonzentration des Stof-

fes X in Octanol (mol/l),

c (X W ) = Stoffmengenkonzentration des Stof-

fes X in Wasser (mol/l).

Für zahlreiche Stoffe liegen die K OW -Werte in ver-
öffentlichten Tabellen vor (z.B. L EO & H ANSCH ,
1979; S CHMIDT et al., 1983); meist wird der K OW -
Wert logarithmiert angegeben. Zwischen dem
Adsorptionskoeffizienten K D und dem K OW -Wert
bestehen Beziehungen, die in der Regel aus
(Labor-)Versuchsergebnissen durch Regressions-
rechnungen abgeleitet werden. Für einen weite-
ren Bereich organischer Substanzen und natürli-
cher Sorbenten wurde folgender Zusammenhang
gefunden (M ATTHEß , 1993):