3.3.2 Theoretischer Sauerstoffbedarf

Im vorigen Abschnitt ist deutlich geworden, dass der Abbau von Mineralölkohlenwasserstoffen in entscheidendem Maße von der Anwesenheit molekularem Sauerstoffs abhängig ist. In umfangreichen Versuchsserien mit Laborreaktoren konnte Hupe (1998) feststellen, dass der mikrobielle Abbau von MKWs beeinträchtigt wird, sobald der Partialdruck von Sauerstoff in der Bodenluft unter 1 Volumenprozent fällt. 

Der theoretische Sauerstoffbedarf zur vollständigen Mineralisierung einer Kohlenstoffverbindung, die nur $C$, $O$ und $H$ enthält, kann durch folgende Bilanzgleichung beschrieben werden [Lotter, 1995]:

$$\ \ C_xH_yO_z + n* O_2 \longrightarrow x *CO_2 + \frac{y}{2} * H_2O$$ (3.19)

mit $n= x + \frac{y}{4} - \frac{z}{2}$.

Für Dieselöl (normiert auf $C=10$) gilt: $x=10, y=18, z=0 \rightarrow n=14.5$. Dadurch ergibt sich ein theoretischer Sauerstoffbedarf bei vollständiger Mineralisierung von 3.36 g O$_2$ pro g $C_{10}H_{18}$ [Lotter, 1995]. Für die Oxydation von Glukose ( $C_6H_{12}O_6$) werden $1.07g$ O$_2$ verbraucht, also nur $\frac{1}{3}$ der Menge, die für 1 g Dieselöl benötigt wird.

Es ist zu beachten, dass Dieselöl, wie die meisten Raffinerieprodukte, ein Vielstoffgemisch mit nicht vollständig bekannter Zusammensetzung ist. Die Abschätzung des theoretischen Sauerstoffbedarfs zur vollständigen Mineralisierung ist entsprechend ungenau. In der Modellierung geht es aber nur um eine grobe Bestimmung des Verbrauchs an O$_2$, für die der obige Wert ausreicht. Desweiteren wird im Modell die vollständige Oxydation des Substrats bei konstanter Biomasse angenommen und das Wachstum auf alternativen Substraten zunächst nicht betrachtet. Genauere Berechnungen könnten implementiert werden, wenn das Bakterienwachstum als Funktion des Substratabbaus explizit mitbetrachtet wird. Dazu wären allerdings genauere Bestimmungen der Biomasse nötig. Die Messungen bei den 35 unabhängigen Schadensfällen lassen praktisch keine Rückschlüsse auf die Entwicklung der Biomasse zu [Kraß et al., 1999].