3.2.1 Konvektion

Der aerobe Abbau von Mineralölkohlenwasserstoffen in Böden ist von einer ausreichenden Versorgung mit atmosphärischem Sauerstoff abhängig. Gleichzeitig muss Kohlendioxid, das als Endprodukt der Mineralisierung anfällt, aus der Bodenluft abtransportiert werden. Der Gastaustausch kann über zwei Mechanismen erfolgen: Konvektion und Diffusion.

Die treibende Kraft bei der Konvektion ist ein Gradient des gesamten Gasdruckes; sie bewegt ganze Luftmassen aus einem Bereich höheren Drucks in einen mit niedrigeren Druckverhältnissen. Solche Gradienten können durch mehrere Phänomene bewirkt werden, wie Temperaturunterschiede oder Fluktuationen des barometrischen Drucks in der Atmosphäre.

Ihre eigentliche Bedeutung hat die Konvektion für den Fluss des Grundwassers, der zum großen Teil durch hydraulische Druckunterschiede verursacht wird. Er wird durch Darcy's Law beschrieben, welches besagt, dass die durch eine bestimmte Fläche ($F$) hindurchfließende Wassermenge($q_k$) dem Druckhöhenunterschied ($h$) und einem filtergesteinspezifischen Koeffizienten ($k_f$) direkt proportional und der Fließmenge ($l$) umgekehrt proportional ist. Das Verhältnis $h/l$ nennt man den hydraulischen Gradienten $J$ [Hölting, 1996].

$$\ \ q_k = k_f * \frac{h}{l} * F = k_f * J * F$$ (3.12)

Bei In Situ-Sanierungen ist eine genaue Kenntnis der Fliesseigenschaften des Grundwassers unverzichtbar, da gelöste Kontaminationen mittransportiert werden können. In Bodenmieten hingegen spielt die Bewegung der flüssigen Phase nur bei Austrocknungsvorgängen eine Rolle (vgl. Kapitel 3.1.2).

Die Bedeutung der Konvektion für den Gasaustausch in Böden wird im allgemeinen als sehr gering eingeschätzt. VanEyk (1997) kommt zu dem Schluss, dass unter Normalbedingungen, die durch geringe Druck- und Temperaturgradienten gekennzeichnet sind, die Diffusion der Hauptmechanismus für den Gasaustausch ist. In den Modellansätzen dieser Arbeit werden konvektive Prozesse nicht berücksichtigt.