Natural Attenuation: hohe Anforderungen an die Modellsimulation

Die Beurteilung eines Altlastenstandortes hinsichtlich seines Potenzials zur natürlichen Selbstreinigung in relevanten Größenordnungen und Zeitskalen erfordert eine Einschätzung zukünftiger Entwicklungen. Modellsimulationen sind dabei ein wertvolles Hilfsmittel, etwa durch Studien prognostischer Szenarien, müssen allerdings hohen Anforderungen gerecht werden, die gängige Software oft nicht erfüllen kann. Wir präsentieren einen Überblick über die im Forschungsvorhaben BayFoNA geleisteten Arbeiten auf dem Gebiet der Modellierung, da ein universelles Softwarewerkzeug zunächst alle relevanten Prozesse der Schadstoffverlagerung und -transformation umfassend abbilden können muss, einschließlich Phänomenen wie Trägervermittlung oder allgemeinen temperaturabhängigen Abbaureaktionen. Aufgrund der Heterogenität der Daten, stark lokalisiert ablaufenden Reaktionen, aber auch Aspekten wie Nichtlinearität oder variierenden Zeitskalen der zu lösenden Systeme, kann die Güte der verwendeten mathematischen Verfahren entscheidend sein für die Einschätzung des Natural- Attenuation-Potenzials. Deshalb wurden etwa lokal massenerhaltende Finite-Elemente-Diskretisierungen verwendet, Ansatzfunktionen höherer Ordnung zur Reduktion numerischer Diffusion (welche im Extremfall insbesondere zur Überschätzung des biologischen Abbaus führen kann), oder ein global impliziter Lösungsalgorithmus zur Vermeidung von Splitting-Fehlern und Konvergenzproblemen. Das Simulationswerkzeug dient des Weiteren zur Identifikation unbekannter Parameter aus wohldefinierten Experimenten. Anwendungsbeispiele aus dem Verbundvorhaben demonstrieren die Umsetzung für eine BTEX-Kontamination, und die Klärung von Detailfragen des Arseneintrags.