3.1.1 Die feste Phase

Die feste Phase wird von den eigentlichen Bodenpartikeln gebildet. Je nach Korngrößenverteilung sind dies vor allem Kristalle wie Quarze, Feldspäte oder Glimmer sowie Tonmineralien. Hinzu kommt die organische Fraktion, die aus Dekompositionsprodukten von abgestorbenem Pflanzen- und Tiermaterial besteht. Böden können nach ihrer Korngrößenverteilung klassifiziert werden.

Tabelle: Klassifikation von Partikelgrößen [Kuntze et al., 1994].

NAME	KORNGRÖSSE
Steine	$> 63 mm$
Kies	$2 - 63 mm$
Sand	$0,063 - 2mm$
Schluff	$0,002 - 0.063mm$
Ton	$< 0,002 mm$

Die Dichte der Bodenpartikel ist definiert durch:

$$s_{grains} = \frac{W_{grains}}{V_{grains}}$$ (3.1)

$W_{grains}$ ist das Gewicht der Partikel und $V_{grains}$ deren Volumen. Normalerweise wird ein Großteil der Böden, die saniert werden sollen, von der Sandfraktion gebildet. Diese besteht aus Quarzkörnern, die sehr resistent gegenüber Verwitterungsprozessen sind. Die Dichte($s$) von Quarz ist $s_{quartz} = 2650 kg/m^3$ [VanEyk, 1997].

Tonmineralien sind Verwitterungsprodukte vor allem von Feldspäten aber auch von anderen Mineralien, die nicht so persistent sind wie Quarz. Ihre Dichte $s_{Ton}$ liegt zwischen $2200 kg/m^3$ und $2900 kg/m^3$ [Kuntze et al., 1994].

Die Dichte der organischen Substanz ist deutlich niedriger, $s_{org}$ liegt zwischen 1300 $kg/m^3$ und 1500 $kg/m^3$.

Die Dichte der festen Phase eines Bodens richtet sich nach der Zusammensetzung der Mineralien. Für einen sandigen Boden mit geringem organischen Anteil liegt sie bei $2550 kg/m^3$ [VanEyk, 1997]. Für die 35 unabhängigen Schadensfälle, deren Sanierung von Umweltschutz Nord dokumentiert wurde, sind meistens keine genauen Angaben über die Mineralzusammensetzung vorhanden. In der Regel handelt es sich aber um sandige Böden, so dass der obige Wert im Modell als Standarddichte für die Mietenböden angenommen wird.

Die Dry bulk density gibt das Verhältnis des Tockengewichts eines Bodens zum Gesamtvolumen an. $s_{bulk}$ ist daher kleiner als $s_{grains}$.

$$\ \ s_{bulk} = \frac{W_{grains}}{V_{total}}$$ (3.2)

In natürlichen Böden sind die Mineralien nicht homogen verteilt. Sie formen Aggregate. Dafür ist vor allem der organische Anteil in Böden verantwortlich, der als eine Art Kitt wirkt. Dadurch können größere Makroporen entstehen, die einen Einfluss auf die Wasserspeicherfähigkeit oder die Durchlässigkeit für Gase haben. In den Mietenböden tritt die Bedeutung der Aggregatbildung in Bezug auf die Diffusionseigenschaften partiell zurück, da sie vor der Sanierung zerkleinert werden. Im Modell wird ein homogenes Bodengefüge angenommen, d.h es wird mit einem statistischen Mittelwert der Heterogenitäten gerechnet.