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4.3 Modelle in der Literatur

Es ist nicht die Aufgabe dieser Arbeit, eine Zusammenstellung und Diskussion aller bereits veröffentlichten Modelle zum Abbau von Öl-Kontaminationen in Böden zu bieten. Der Leser wird für eine detaillierte Betrachtung auf den Review von Sturman et al. (1995) verwiesen. Modelle lassen sich zunächst dadurch charakterisieren, welche Prozesse sie betrachten. Sturman et al. (1995) haben 36 Modelle für In Situ-Sanierungen verglichen, die zwischen 1981 und 1993 erstellt wurden. Der Großteil davon hat nur Teilaspekte der Biodegradation von Mineralölkohlenwasserstoffen berücksichtigt. In 12 Modellen wurden sowohl mikrobielles Wachstum, Limitierung durch einen Elektronenakzeptor und Sorptionsprozesse simuliert. In diesen Fällen wurden für die verschiedenen Kinetiken zumeist doppelte oder dreifache Monod-Gleichungen angewendet. Wiederum 12 Modelle berücksichtigten nur Sorptionsprozesse und berechneten den Substratabbau mit Kinetiken 1. Ordnung. In nur 17 Modellen wurde eine Limitierung durch Sauerstoff oder Nährstoffe betrachtet. Sturman et al. (1995) kommen zu dem Schluss, dass Modelle ohne Elektronenakzeptor-Limitierungen nicht geeignet sind, Sanierungsverläufe zu prognostizieren. Interessant ist, dass in nur neun Ansätzen tatsächlich ein Vergleich mit experimentellen Datensätzen erfolgt ist. 6 weitere Autoren extrapolierten Daten aus Laborversuchen auf die Bedingungen im Feld.

Lotter (1995) hat versucht, den Abbau von Kohlenwasserstoffen im Rahmen einer vollständigen Kohlenstoffbilanzierung zu modellieren. Die Kontamination kann sich in verschiedene Kompartimente aufteilen, die unterschiedliche Abbauraten aufweisen: sorbierte Schadstoffe, Biomasse, Humus und Ausgasung. Für die verschiedenen Abbaukinetiken werden Gleichungen 1. oder 2. Ordnung genutzt und die entsprechenden fitting-Parameter optimiert.

Van Eyk (1997) hat ein sehr umfassendes Modell für den Abbau von Kohlenwasserstoffen entwickelt. Er modelliert Sorptionsprozesse, Sauerstofflimitierungen und Biomassewachstum. Der Autor versucht, den Einfluss verschiedener Belüftungstechniken in Festbettreaktoren auf den MKW-Abbau zu simulieren. Die Publikation von Van Eyk (1997) und Lotter (1995) fallen positiv durch die ausführliche Dokumentation und Kommentierung des Modells auf. Bei vielen anderen insbesondere kürzeren Veröffentlichungen ist oft nicht mehr nachvollziehbar, wie das Programm eigentlich funktioniert.

In dieser Arbeit werden die Limitierung durch mangelnde Sauerstoffverfügbarkeit und die Substratlimitierung jeweils durch eine Hillfunktion beschrieben. Dabei handelt es sich der Form nach um modifizierte Monod-Kinetiken. Das Modell fiele demnach am ehesten in die Kategorie der Modelle, die eine doppelte Monod-Kinetik zur Beschreibung der Abbauvorgänge nutzen. Die Dynamik der Biomasse wird nicht betrachtet und Sorptionsprozesse werden nicht explizit modelliert. Dies soll aber im Rahmen einer Weiterentwicklung der vorgestellten Ansätze geschehen.


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Oliver Loenker