Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt

Numerische Untersuchungen über das Transportverhalten von Uran(+6) im Grundwasser Uran-kontaminierter Standorte, USA

Projektbeschreibung

Uran(+6) ist ein Hauptkontaminant im Grundwasser vieler ehemaliger Waffenproduktionsstandorte des US Departments of Energy (DOE). Unter oberflächennahen oxischen bis suboxischen Redox-Bedingungen liegt Uran überwiegend in dem sehr gut löslichen +6 wertigen Redox-Zustand vor und kann mit dem Grundwasser somit gut transportiert werden. Jedoch wird das Transportverhalten der gelösten U(+6)-Spezies durch Adsorption an Mineraloberflächen stark beeinflusst. Die Adsorptionsaffinität hängt dabei im Wesentlichen vom vorherrschenden Wasserchemismus, insbesondere den Parametern Alkalinität, pH und Calzium-Konzentration ab. An den U(+6) kontaminierten DOE Standorten Hanford 300A, Washington und Old Rifle, Colorado werden im Integrated Field-Scale Subsurface Research Challenge (IFRC) Project des DOE-Subsurface Biogeochemical Research (DOE-SBR) Programms das Transportverhalten von U(+6) unter komplexen hydrologischen und hydrochemischen Randbedingungen im Geländemaßstab untersucht. Ziel ist es mit intensiven Feld-, Labor- und numerischen Methoden die dabei maßgeblichen Prozesse zu identifizieren und zu quantifizieren, um im nächsten Schritt belastbare Aussagen über den natürlichen U(+6) Austrag und die Effektivität von potentiellen Sanierungsmaßnahmen an den jeweiligen Standorten treffen zu können.

Die in der AG Hydrogeologie und Landschaftwasserhaushalt durchgeführten Arbeiten liegen dabei ausschließlich in der Szenariomodellierung und Modellanalyse, und sind eine Weiterführung der am CSIRO Land and Water, Australien entstandenen numerischen Untersuchungen zum U(+6) reaktiven Stofftransport am DOE Standort Hanford 300A.

Kooperationspartner

CSIRO Land and Water, Australia; University of Alabama, USA; China University of Geosciences, China; Pacific North West National Laboratory, USA, Lawrence Berkeley National Laboratory, USA

Bearbeiter

Janek Greskowiak

Publikationen

Greskowiak, J., Hay, M. B., Prommer, H., Liu, C., Post, V.E.A., Ma, R., Davis, J. A., Zheng, C., Zachara, J. M. (2011). Simulating adsorption of U(VI) under transient groundwater flow and hydrochemistry - Physical versus chemical non-equilibrium model, Water Resour. Res., 47, W08501, doi:10.1029/2010WR010118

Yin, J., R. Haggerty, D. L. Stoliker, D. B. Kent, J. D. Istok, J. Greskowiak, and J. M. Zachara (2011). Transient groundwater chemistry near a river: Effects on U(VI) transport in laboratory column experiments, Water Resour. Res., 46, W09509, doi:10.1029/2009WR008781

Greskowiak, J., Prommer, H., Liu, C., Post, V.E.A., Ma, R., Zheng, C., Zachara, J. M. (2010), Comparison of parameter sensitivities between a laboratory and field scale model of uranium transport in a dual domain, distributed-rate reactive system, Water Resour. Res., W09509, doi:10.1029/2009WR008781

Ma, R., Zheng C., Prommer, H.,Greskowiak, J., Liu, C., Zachara, J. M., and Rockhold, M. L. (2010). A Field-Scale Reactive Transport Model for U(VI) Migration Influenced by Coupled Multi-Rate Mass Transfer and Surface Complexation Reactions, Water Resour. Res., 46, W05509, doi:10.1029/2009WR008168

Ma, R., Zheng, C., Liu, C., Greskowiak, J., Prommer, H., Zachara, J. (2014): Influence of calcite on uranium(VI) reactive transport in the groundwater-river mixing zone, Water Resour. Res., doi: 10.1002/2013WR013835

Ma, R., Liu, C., Greskowiak, J., Prommer, H., Zachara, J., Zheng, C. (2014): Influence of calcite on uranium(VI) reactive transport in the groundwater-river mixing zone, J. Cont. Hydrol.,156, 27-37