Zusammenfassung

Es werden zwei Computer-Modelle zur Simulation biologischer Abbauprozesse von Dieselöl-Kontaminationen in Bodenmieten vorgestellt. Der Fokus der Modellierung liegt auf Sauerstoffdiffusionsvorgängen und der Limitierung der Biodegradation durch O2in den Poren. Simuliert werden Schnitte durch die Bodenmieten. In der ersten Variante ist die Konzeption des Porenraums zweidimensional und die einzelnen Zellen sind Hexagone. Im zweiten Modell wird ein eindimensionaler Gradient so implementiert, dass die Oberflächen- und Volumenverhältnisse der übereinander liegenden Porenzellen eine Halbkreisgeometrie ergeben. Die Ergebnisse sind an Datensätze aus 35 unabhängigen Schadensfällen angepasst und wurden mit der zweiten Variante produziert. Sie sind mit denen des hexagonalen Modells vergleichbar, wenn keine Inhomogenitäten wie Bodenaggregate betrachtet werden. Gegenüber der zweidimensionalen Variante kann die Rechenzeit bei höherer räumlicher Differenzierung in eine Dimension deutlich reduziert werden. Simuliert werden Sanierungen von Dieselölkontaminationen von 10 g/kg und 4 g/kg Trockensubstanz. Die Simulationsdauer beträgt 1 Jahr. In den Modellergebnissen lassen sich zwei Abbauphasen erkennen, die nacheinander die Biodegradation limitieren. Zuerst limitiert die geringe Sauerstoffkonzentration den aeroben Abbau in großen Teilen der Miete. Bei der höheren Dieselölkontamination dauert diese Phase über 200 Tage, während bei der niedrigeren Startkontamination schon nach ca. 50 Tagen die O2-Limitierung kaum mehr eine Rolle spielt. In der zweiten Phase der simulierten Sanierungen wird die Biodegradation durch eine Substratkinetik in Form einer abgewandelten Michaelis-Menten-Kinetik limitiert. In realen Systemen ist es die mangelnde Bioverfügbarkeit der Mineralölkohlenwasserstoffe, die den Abbau verlangsamt. Die Prozesse der Sorption und Sequestrierung werden nicht modelliert. Die vorgestellten Modelle sind eine Basis für zukünftige Weiterentwicklungen. Neben einer mechanistischen Modellierung der Bioverfügbarkeit sollen zu einem späteren Zeitpunkt andere den Abbau beeinflussende Aspekte, wie Biomassewachstum, Austrocknungsvorgänge oder Temperaturgradienten integriert werden.