MOSAIC Das mobile Mess-, Erkundungs- und Monitoringsystem 19.06.2007 Dr. Carsten Leven, Dept. Monitoring- und Erkundungstechnologien
Kontaminierte Megasite Bitterfeld Kontrollebene 1 Kontrollebene 2
Benzolverteilung in einer Kontrollebene am Standort Zeitz 9 Benzol [mg/l] Tiefe [m u. GOK] 10 11 12 13 14 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Querschnitt Kontrollebene [m] 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0
K o n ze n tra ti o n [m g /l] 0 0.2 0.4 0.6 0.8 hy d r. D u rc h lä s s ig k e it [m /d ] 0.01 1 100 F lu s s dic h te / h yd r. G r a d ie n t [m g /( d m 2 )] 0 8000 16000 0 0 0 T i e fe [ m ] 4 8 12 Konzentration 4 * hydr. Durchlässigkeit 8 = Flussdichte ---------------------- 12 hydr. Gradient T i e fe [ m ] Schädigung T i e fe [m ] 4 8 12 Gefährdung 16 16 16
PAK-15 [µg/l] Zeitliche Schwankungen der Konzentration von PAK-15 im Grundwasser an einem Gaswerksstandort Ausgewählte Grundwassermessstellen P3 P30 100,00 10,00 1,00 P - Wert max 0,10 0,01 Dez 93 Dez 94 Dez 95 Dez 96 Dez 97 Dez 98 Dez 99 Zeit
Hochwasservorhersage Kartierte Überschwemmungsfläche
Monitoring- und Erkundungstechnologien sind essentiell für : das Erkennen von Prozessen, die Entwicklung eines Systemverständnisses, die Entwicklung/Ableitung fundierter Modelle zur Abbildung natürlicher Systeme, die Prognose von Systementwicklungen, die Steuerung von Umweltprozessen, die nachhaltige Nutzung von Ressourcen,...
Herausforderungen an die Monitoring- und Erkundungstechnologien sehr lange Profile und große Flächen bedarfsgerechte Auflösung Messungen verschiedenster Parameter umfangreiche Zeitreihen Messungen on-demand Messergebnisse on-site und on-time für eine adaptive Standortuntersuchung...
Lithologie von Bohrungen
Geophysikalische Oberflächenmessungen Ergebnis gleichstromelektrischer Profilmessungen
Verwendung von "Direct Push"-Technologien FID-MIP (uv) Leitfähigkeit (ms/m) Profilmessungen Probenahme Installation
Forschungsplattform MOSAIC = Model Driven Site Assessment, Information and Control
Direct Push - Trailer EC-Log CPT Injection-Log Permeameter Slugtest MIP-log soil samples gas samples water samples
Ermittlung von standortspezifsichen Parameterbeziehungen hydraulic conductivity [cm/s] gravel coarse sand middle sand fine sand silt clay porosity [%] electrical conductivity [S/m] (Chouker, 1970)
Direct Push - Trailer EC-Log MIP-log Injection-Log Permeameter Slugtest SPT-log soil samples gas samples water samples Seismic Geoelectrics Georadar EM Magnetic Radioactive Methods
Messgebiet: Testfeld bei Löbnitz an der Mulde 250 m 500 m Bildquelle: Google Earth
EM 38 auf Schlittensystem EM 38 auf Schlittensystem mit Zugfahrzeug 250 m 500 m
Messgebiet: Testfeld bei Löbnitz an der Mulde 250 m 500 m Bildquelle: Google Earth
250 m 500 m Leitfähigkeit in ms/m 1 to < 16 16 to 24 24 to 34 34 to 42 42 to > 100.1
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen Elektrodenkette U I
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen U I
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen U I
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
geoelektrische Profilmessungen (a) Schlummberger-Messungen
Milano-Rho
Result of dc-geoelectrical measurements at Milano Rho
Seismische Profilmessungen
MASW 2+725 2+745 2+770 2+795 2+820 2+845 2+870 Programm: Surfseis
500 2+700 2+725 2+750 2+775 2+800 2+845 2+875 2+900 2+925 2+9 500 2+700 2+725 2+750 2+775 2+800 2+845 2+875 2+900 2+925 2+9 Geoelektrik 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 8 0 4 8 0 4 8 Reibungsverhältnis 10 10 12 0 4 8 12 4 8 0 4 12 12 2+725 2+745 2+770 2+795 2+820 2+845 2+870 Seismik + Spitzendruck
Bohrlochmessfahrzeug mit mobilen Einheiten Messgröße Bohrlochlogging Hydrogeolog. Ausrüstung Temp / EC-Log Pumpversuchsausrüstung Spektrales Gamma (Pumpen, Druckaufnehmer, Gamma-Logs Datenlogger, etc.) INN Tracertestausrüstung Televiewer (opt. / akust.) (Probenahmesysteme, Elektromagnetische Logs Analysengeräte, etc.) Magnetische Logs Flowmeter Caliper / Bohrlochgeometrie Vertikalität Seismische Logs
Feldlabor
MOSAIC = Model Driven Site Assessment, Information and Control
Traditional Site Investigation
Dynamic Workplan Approach
0 0 40 80 0 0 40 80 0 0 40 80 5 5 5 10 10 10 15 15 15
Erkundung der Hauptstrukturen mittels Geophysik (Weissmann & Fogg, 1999)
Erkundung hydrogeologischer Strukturen Erkundung der Hauptelemente mittels Geophysik + Ermittlung der statistischen Charakteristika kleinräumiger Heterogenitäten und Parameter durch Direct Push - Untersuchungen Grundwassermodelle, welche die Transportprozesse im untersuchten Aquifer in ihrer vollen Komplexität beschreiben können.
Modesto Fm Riverbank Fm Upper Turlock Lake Final Realization Lower Turlock Lake Pliocene Deposits Sequence Boundary Paleosols (Weissmann & Fogg, 1999)
Nutzungskonzept Infrastruktur für die Systemforschung (Parametrisierung von zu untersuchenden Systemen, Entwicklung von Monitoring- und Erkundungstechnologien) Grundlage für Einwerbung von Drittmitteln (UFZ allein, mit externen Partnern) Technologietransfer (Sommerschulen, Qualifizierungslehrgänge, Pilotstudien)
Etablierung innovativer Erkundungstechnologien Beispiel: Studie über die Einsetzbarkeit der Direct Push-Technologie am Standort Fischer Deponie Umfeld (Österreich)
Etablierung innovativer Erkundungstechnologien - Direct Push-Technologie ist in Österreich bis dato nahezu unbekannt (kein Markt existent) - Studie für österreichisches Umweltbundesamt sollte zeigen, ob Direct Push-Technologie am Standort einsetzbar ist
Etablierung innovativer Erkundungstechnologien Dezember 2005 Herbst 2006 Studie über die Einsetzbarkeit der Direct Push-Technologie am Standort Ausschreibung des österreichischen Umweltbundesamtes für eine großräumige Erkundung Mai 2007 Durchführung einer großräumigen Erkundung durch ein deutsches und eine österreichisches Unternehmen
Thermal soil remediation VEGAS
DC-geoelectrical monitoring of remediation after 1 day Relative change
DC-geoelectrical monitoring of remediation after 3 days Relative change
DC-geoelectrical monitoring of remediation after 5 days Relative change
DC-geoelectrical monitoring of remediation after 6 day Relative change