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Titelaufnahme

Titel
Simulation der Sorption und Verlagerung von Schwermetalleinträgen im Boden mittels Hydrus 1D / eingereicht von: Robert Watschinger
VerfasserWatschinger, Robert
GutachterLoiskandl, Willibald ; Schwen, Andreas
Erschienen2013
Umfang75 Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2013
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Sorption Boden Zink Hydrus 1D Simulation Starkstrommasten lehmiger Sand Flaurling Schwermetalleinträgen
Schlagwörter (EN)Sorption soil zinc Hydrus 1D simulation power pole loamy sand Flaurling Heavy metal emissions
Schlagwörter (GND)Bodenverschmutzung / Schwermetallbelastung / Modellversuch
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-5811 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Simulation der Sorption und Verlagerung von Schwermetalleinträgen im Boden mittels Hydrus 1D [2.78 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Arbeit war das Sorptions- und Verlagerungsverhalten eines mit Zink angereicherten Bodens mittels Hydrus 1D zu simulieren. Der Untersuchungsstandort befand sich unterhalb eines Starkstrommastens in Flaurling (Tirol, Österreich). Der Boden wies in den obersten Bodenschichten einen erhöhten Zinkgehalt auf. Seit der Errichtung des Mastes in den Jahren 1960 1963 bis zur Probenahme im Jahre 2010 wurde der Boden durch Bodenbearbeitungen und Düngungen nicht verändert, sondern nur als Grasland genutzt. Es stellt sich die Frage, ob der erhöhte Zinkgehalt im Boden vom Starkstrommast, welcher Zink im Korrosionsschutz beinhaltet stammt. Mit der Simulation wurde die Hypothese überprüft. Weiteres sollte die Simulation Aussagen über den Verlauf der Zinkanreicherung des Bodens geben. Es wurden Bodenproben direkt unter dem Mast und von einem Referenzstandort verwendet und auf Korngrößenverteilung, Durchlässigkeitsbeiwert, Lagerungsdichte, pH-Wert, organischen Anteil, Zinkkonzentration, leicht löslichen Zinkanteil und Sorptionsverhalten von Zink untersucht. Außerdem wurden die Niederschlagsdaten sowie die Klimadaten des Untersuchungszeitraumes einer nahe gelegenen Wetterstation verwendet. Die Höhe des durchschnittlichen Jahreszinkeintrags für den Zeitraum 1963 2010 wurde auf ca. 5,2 mg/l geschätzt werden. Mittels Hydrus 1D konnte der Zinkeintrag erfolgreich simuliert werden. Durch die Simulation wurde die gemessene Zinkverteilung im Bodenprofil im Jahr 2010 wiedergegeben. Es konnte auch die Gesamtmenge des gespeicherten Zinks in der Bodensäule (ca. 276 g/m) mit der Simulation bestätigt werden. Das Zink wurde in der Simulation hauptsächlich im humosen Oberboden akkumuliert und dort stark gebunden. Unterhalb von 20 cm Tiefe wurde nur eine geringe Zinkkonzentration festgestellt. Erst im Jahr 2300 wäre bei gleichbleibenden Bedingungen mit der maximalen Zink-Pufferkapazität des Bodens von ca. 673 g/m (0 - 60 cm Tiefe) zu rechnen.

Zusammenfassung (Englisch)

In this work, the sorption and displacement behavior of zinc in a soil profile that has been continuously influenced by heavy metals for more than 47 years, was simulated with Hydrus 1D. A soil profile was sampled under a power pole in Flaurling (Tyrol). Since the construction of the pole between 1960 and 1963, the soil has not been altered and only used as grassland. It is assumed that the rain water was enriched with Zinc by the power pole. Soil samples were taken from directly under the pole and analyzed for particle size distribution, hydraulic conductivity, bulk density, pH, organic matter content, mobile zinc content, zinc concentration and compared with reference values. For simulation with Hydrus 1D different layers of the soil were determined by the van Genuchten parameters as water transport parameters through particle size distribution and bulk density. To estimate the sorption of zinc for each soil layer, the sorption coefficient from the Langmuirmodel was used. Climatic data was recorded by a nearby weather station for the studied period. These parameters were used in the simulation as the variable boundary condition (precipitation) and as meteorological parameters for determining evaporation (Pennman-Montheith). The average annual zinc concentration in the rain water entering the soil was estimated to be approximately 5,2 mg/l. The simulation result reflect approximately the measured zinc content in the soil profile in 2010. The zinc was mainly accumulated in the upper humus enriched soil layer and retrained strongly. After 47 years the zinc concentration below 20 cm soil depth remained at a low level. By the used model, the maximum buffer capacity of the soil for Zinc (ca. 673 g/m between 0 - 60 cm soil depth) would be reached in the year 2300.