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Untersuchungen junger Grundwässer mit Hilfe anthropogener Spurenstoffe

Fulda, Christian

English Title: Studies of shallow ground water with environmental tracer from anthropogene production

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PDF, German
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Abstract

Diese Arbeit besteht aus zwei Teilen. Im ersten Teil wurde eine neue Technik zur Messung vertikaler hydrochemischer Profile in voll verfilterten Grundwassermessstellen entwickelt. Die Doppelpumptechnik (DPT) ist eine Alternative zu herkömmlichen Techniken, benötigt jedoch keine Packer oder ähnliche Zusatzausrüstungen. Die DPT wurde verwendet, um vertikale Konzentrationsprofile von chlorierten Kohlenwasserstoffen und Tritium in zwei Fallstudien zu bestimmen. Ein Vergleich der Konzentrationsprofile, welche mit der DPT, der separation pumping technique und einem Multilevelbrunnen bestimmt wurden, zeigen die Anwendbarkeit der Technik. Eine einfache Methode der Bestimmung der Position der Wasserscheide mit einem ungeeichten Impeller-Flowmeter wurde entwickelt und die Ergebnisse mit Messungen eines heat pulse flowmeters verglichen. Im zweiten Teil wurden drei Fallstudien zur Datierung junger Grundwässer mit Hilfe mehrerer anthropogen erzeugter Spurenstoffe durchgeführt. Dabei wurden 3H, 20Ne, 22Ne, 85Kr, FCKW und erstmalig Schwefelhexafluorid zur Grundwasserdatierung verwendet. Eine neue iterative Methode zur Korrektur auf Luftüberschuss wird vorgestellt. Aufgrund von Zeitreihen wurde ein Jahresgang der gemessenen F-12- und F-11-Konzentrationen gemessen. Strömung und Transport im Aquifer wurden numerisch simuliert. Der Transport des Sickerwassers wurde unter der Annahme des hydraulischen Anschlusses berücksichtigt. Der Transport von F-113 kann gegenüber dem Transport von SF6 und 85Kr retardiert sein. F-113 kann daher als reaktiver Tracer eingesetzt werden.

Translation of abstract (English)

This work consists of two parts. In the first part, a new technique to obtain vertical hydrochemical profiles in fully screened wells is developed. The Dual Pumping Technique (DPT) is an alternative to packer installations or similar equibment. In two case studies, the DPT was used to determine vertical concentration distributions of chlorinated hydrocarbon solvents and tritium. Comparison of results from a multilevel well and the seperation pumping technique shows that the DPT can be applied to gain vertical concentration profiles. In addition, a simple method to measure position of the water divide with an uncalibrated impeller flowmeter was developed and results were compared with measurements from a heat pulse flowmeter. In the second part, three case studies were perfomed to date shallow groundwater with the aid of several anthropogenical produced tracer. The tracers 3H, 20Ne, 22Ne, 85Kr, CFC's and firstly sulfurhexafluorid were used as age dating tools. A new iterative method to correct for excess air is presented. In one of the case studies concentrations of CFC-11 and CFC-12 show seasonal variation. Numerical simulation of flow and transport in the aquifer was applied. Transport of water in the unsaturated zone was considered under the assumption of hydraulic connection. Transport of CFC-113 can be retarded with respect to transport of SF6 and 85Kr. CFC-113 can therefore serve as a reactive tracer.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Kinzelbach, Prof. Dr. Wolfgang
Date of thesis defense: 2. December 1998
Date Deposited: 04. Jun 2003 14:21
Date: 1998
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Grundwasser, Datierung, Chlorfluorkohlenstoffe, Tritium, Helium, Modellierung, Direkte numerische Simulation, Tracer
Uncontrolled Keywords: groundwater , dating , chlorofluorocarbon , tritium , helium , modelling , numerical simulation , tracer
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