Arbeitsspektrum
Markierversuche
Tracer Versuche dienen dem Nachweis von Fließzusammenhängen und Ausbreitungsvorgängen im Grundwasser sowie der Untersuchung und Quantifizierung reaktiver Transportprozesse. Die Hydroisotop GmbH entwickelt individuelle Tracerkonzepte für Grund- und Oberflächengewässer oder spezielle Anwendungen. Projekte, die das gesamte Spektrum von Planung, Durchführung, Analyse, Auswertung und Interpretation umfassen, werden in den folgenden Bereichen durchgeführt:
- Wasserwirtschaftliche Fragestellungen wie z.B. die Erkundung von Einzugs- und Schutzgebieten oder die Erschließung von Uferinfiltraten
- Bestimmung von hydraulischen Parametern und Fließzeiten in geothermischen Bohrungen
- Dichtheitsprüfung in Tanks und Rohrsystemen
- Nachweismöglichkeiten von See- und Flussinfiltraten im Grundwasser
Einsatz von optischen Tracer-Flow-Logs zur Differenzierung des Zuflusses in Tiefbrunnen (auch bei sehr geringer Ergiebigkeit)
Tracerverbindungen oder -kombinationen werden je nach Anwendung aus einer breiten Palette von Fluoreszenz-Tracern (Farbstoffe), Salz-Tracern, Gas-Tracern (z.B. SF6) oder Isotopen-Tracern (z.B. deuteriertes Wasser) ausgewählt. Die hochempfindliche Messung erfolgt mittels spektralfluorometrischer Methoden unter Verwendung von HPLC, GC oder GC-IRMS im Labor oder unter Verwendung von Online-Geräten im Feld.
Bei der Konzeption und Integration von Tracerversuchen können weitere Informationen aus Untersuchungen von stabilen Isotopen, der hydrochemischen Zusammensetzung und dem Alter des Grundwassers in ein Gesamtkonzept eingebunden werden. So lassen sich z.B. Zeitskalenuntersuchungen von Sauerstoff-18 sehr gut mit Tracerversuchen kombinieren. Eine typische Anwendung wäre die Untersuchung von Flussuferinfiltraten.
Tracermessungen in Brunnen können Informationen über die Einströmtiefe liefern. Diese tiefenabhängigen Flussmessungen werden häufig mit weiteren hydrochemischen oder schadstoffspezifischen Daten (z.B. Pestizide und Nitrat), Isotopendaten (z.B. Nitratisotope, Verweilzeitbestimmung mittels Tritium und Krypton-85) kombiniert, um eine optimale Brunnenauslegung zu gewährleisten oder um spezifische Fragen zu Sanierungsmaßnahmen zu beantworten.
Für die Auslegung von Tracerversuchen und die Auswertung werden Stofftransport-, Reaktions- und Ausbreitungsmodelle verwendet. Auf diese Weise werden die zu verwendende Tracermenge für die Versuchsdurchführung bestimmt sowie lassen sich mit diesen die spezifischen hydraulischen Parameter nach Abschluss des Versuchs ableiten.
Hydroisotop arbeitet aktiv an der Weiterentwicklung von Tracermethoden für neue Anwendungen wie z.B. die Kartuschen von Gastracern (z.B. Schwefelhexafluorid). Für die Untersuchung von Fließgewässern werden der Sauerstoffaustausch und das Lichtklima durch gas- und lichtintensive Tracer bestimmt.
Neben den üblichen Tracer-Stoffgruppen (Fluoreszenz-Tracer oder Salz) können auch isotopisch markierte Stoffe (stabile und radioaktive Stoffe) eingesetzt werden. In der Praxis wird üblicherweise mit Deuterium angereichertes Wasser (D2O) für die Markierung von Oberflächen- oder Porenwässern verwendet.
- D2O gilt als idealer Tracer, da das Wassermolekül selbst markiert ist, d.h. es besteht kein chemischer Unterschied zwischen der Tracersubstanz und dem isotopisch üblichen Wasser (1H2O). Die Tracersubstanz unterliegt keinen Veränderungen durch physikalische, chemische oder biologische Prozesse (Adsorption, mikrobieller Abbau usw.).
- Mit Deuterium angereichertes Wasser ist im Hinblick auf die Humantoxizität völlig unbedenklich.
- Es bestehen keine Probleme hinsichtlich einer behördlichen Zulassung.
Für Tracerversuche steht eine Reihe von Tracer-Substanzen zur Verfügung. Neben den üblichen fluoreszierenden Farbstofftracern können verschiedene Salze, treibende Substanzen sowie Isotope und radioaktive Substanzen (in Sonderfällen) zur Markierung verwendet werden.
Unter den Farbstofftracern werden vor allem die folgenden Tracer-Substanzen (sortiert nach Eignung und Verwendbarkeit) eingesetzt:
- Uranin
- Eosin
- Na-Naphthionat
- Pyranin und Sulforhodamin G
Welcher Tracer am besten geeignet ist, hängt von den Eigenschaften der Substanzen ab, wie z. B. Nachweisbarkeit, Adsorptions- und Abbaugeschwindigkeit und Lichtempfindlichkeit der Substanz. So weisen Uranin und Eosin für ein weites Anwendungsfeld die besten Eigenschaften auf.
Hinsichtlich der Anwendung der gängigen Tracer-Substanzen in der Umwelt, insbesondere im Grundwasser oder bei den Voruntersuchungen zu einer Trinkwasserversorgungsanlage, wurden die von uns verwendeten Tracer vom deutschen Umweltbundesamt ökotoxikologisch bewertet (Human- und ökotoxikologische Bewertung von Markierungsmitteln in Gewässern, Bundesgesundheitsblatt, 1997). Des Weiteren wurden die oben aufgeführten Stoffe hinsichtlich ihrer Toxizität als nicht als gefährlich eingestuft.
