Mathematische Modellierung der durch Pyritoxidation induzierten Stofftransporte in gasförmiger und flüssiger Phase und ihre Wechselwirkungen mit der Feststoffphase von Sedimenten

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Das Ziel des Forschungsprojektes ist die Untersuchung und mathematische Beschreibung der Prozesse, die zur Pyritoxidation in der ungesättigten Bodenzone mit den Folgeerscheinungen der chemischen Belastung von Boden- und Grundwasser führen. Zur Untersuchung der beteiligten Teilprozesse wurden Vorversuche (Exsikkator, 1-m-Säule) durchgeführt. Zur Zeit sind zwei Großsäulenanlagen in Betrieb (Ruhr-Universität Bochum RUB), an denen sowohl die Teilprozesse als auch der in der Natur ablaufende Gesamtprozeß untersucht werden. Zur mathematischen Beschreibung der Prozesse wird ein numerisches Modell getestet und teilweise modifiziert. Benötigte Modellparameter werden an der Universität Bayreuth (UBT) experimentell bestimmt und parametrisiert (hydraulische Bodenfunktionen, relative Diffusionskoeffizienten). Für die Teilprozesse Oxidationsreaktion und Gastransport sowie Wärmetransport werden bereits Simulationsrechnungen durchgeführt (Kalibrierung der Parameter, Sensitivitätsanalyse). Die Teilprozesse Wasserfluß und der Stofftransport mit dem Sickerwasser (Fe, SO4 und Säure) sollen untersucht werden. Die Teilprozesse werden zunächst einzeln betrachtet und anschließend unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen gekoppelt berechnet. Relevante Prozeßkopplungen sollen herausgefunden und untersucht werden. Es ist geplant, das Modell auf reale Kippenszenarien anzuwenden. Das mathematische Modell könnte somit für die Praxis (Erstelung künftiger Kippen und Deponien) nützliche Datengrundlagen liefern.