Groundwater contaminant source zone identification at an industrial and abandoned mining site - a forensic backward-in-time modelling approach

Abstract

Mit dem Nachweis einer Grundwasserkontamination ist die verursachende Schadstoffquelle oftmals nicht bekannt, nicht eindeutig zuordenbar oder kann nur vermutet werden. Eine eindeutige Lokalisierung ist jedoch unabdingbar für die Planung, Dimensionierung und Implementierung von effizienten Sanierungsstrategien eines belasteten Aquifers. Die retrospektive Abbildung der Schadstoffausbreitung, ausgehend von z.B. belasteten Grundwassermessstellen, stellt eine vielversprechende Lösungsstrategie zur Identifizierung potenzieller Schadstoffeintragsbereiche dar. Die vorliegende Arbeit führt ein dafür geeignetetes instationäres Modellierungsverfahren ein, welches auf dem klassischen Advektion-Dispersion-Ansatz zur Beschreibung von Stofftransportprozessen im Grundwasser basiert. Im direkten Methodenvergleich weisen die Simulationsergebnisse der retrospektiven Transportmodellierung eine höhere Genauigkeit zur Ausweisung potenzieller Eintragsflächen aus, als die der üblicherweise dafür herangezogenen rückwärtige Bahnlinienmethode.

When a contamination in groundwater is observed by groundwater monitoring or some appropriate exploration technique, the origin of pollution is not necessarily known, mostly unknown or only suspected. But dealing with contaminated sites, the zoning of contaminant source location(s) constitutes an essential component for an optimal site remediation management, for designing and implementing efficient remediation strategies, or for assigning liability with respect to the “polluter-pays” principle. This work introduces transient 3-D backward-in-time transport modelling for pollution source zone identification problems, which is based conceptually on the adjoint model of the classic advection-dispersion equation for simulating solute transport processes in groundwater. Obtained simulation results indicate a significantly higher accuracy of forensic backward-in-time transport modelling for the localisation of mass sources than those received from the commonly used reverse particle tracking technique.