Quantifizierende Bildgebung von Wasserverteilung und -fluss in Böden mit mobilen NMR-Sonden

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Ziel des Projekts ist die Visualisierung und quantitative Bestimmung von Wassergehalt und -fluss in Modell- und natürlichen Böden unterschiedlicher Zusammensetzung (Porosität, paramagne-tische Ionen) mit Hilfe der magnetischen Resonanztomographie. In einem ersten Schritt werden durch Korrelation von Ergebnissen der NMR-Relaxometrie bei verschiedenen Feldstärken mit bodenphysikalischen Untersuchungen Zusammenhänge zwischen Messgrößen und morpholo-gischen sowie chemischen Bodeneigenschaften etabliert. Der Fokus liegt hier in der Erprobung eines portablen Niedrigfeld-Scanners mit variablem Feld (Halbach-Prinzip), um die Vorteile kleiner Magnetfelder (längere Signallebensdauer, besserer Kontrast zwischen Wasserreservoirs unterschiedlicher Mobilität) zu nutzen. Im zweiten Schritt werden mit Hilfe dieser Informationen NMR-Pulssequenzen optimiert, mit denen Wasserverteilungen und ¿flüsse quantitativ mehrdimensional visualisiert werden. Endziel ist der Einsatz des Gerätes an Bodenkernen im Feld. Verifiziert werden die Messungen mit Hochfeld-MRT und abbildenden geoelektrischen Methoden sowie hydrogeologischen Modellrechungen. Diese einzigartige Kombination der Ergebnisse von Relaxometrie, MRT, bodenphysikalischen Verfahren und hydrogeologischen Modellrechnungen wird ein neues, tieferes Verständnis der Wasserdynamik und des Stofftransports ermöglichen.