Original paper

Transport von pathogenen Bakterien und Viren im Grundwasser

[Transport of Pathogenic Bacteria and Viruses in Groundwater]

Pekdeger, Asaf; Schröter, Jürgen; Champ, Douglas R.

Kurzfassung

Die Überlebensdauer vieler Arten pathogener Mikroorganismen im Untergrund ist so groß (≫ 50 Tage), daß Inaktivierung als einzige Ursache des beobachteten, sehr effektiven Reinigungsvermögens des Untergrundes nicht in Frage kommt. Wie Untersuchungen zum Transportverhalten von pathogenen Bakterien und Viren zeigen, beeinflussen vor allem Filtrationsvorgänge die Ausbreitung von Mikroorganismen. Ähnlich der Partikelfiltration kann dieser Vorgang als Reaktion 1. Ordnung beschrieben werden. Die Filtrationsvorgänge werden wesentlich von Form und Größe der Mikroorganismen im Verhältnis zur Porengröße und der Fließgeschwindigkeit gesteuert. Sorption von Bakterien und Viren wird von den chemischen Parametern des Untergrundes und des Grundwassers stark beeinflußt. Bezüglich des Reinigungsvermögens des Untergrundes kommt daher der Fließstrecke, in Abhängigkeit von der Filterwirkung des Untergrundes, eine größere Bedeutung zu als der Fließzeit. Aufgrund der Filtrationsvorgänge weicht das Dispersionsverhalten der Mikroorganismen von dem gelöster Stoffe ab. Da der Bakterientransport vorwiegend auf Grobporen beschränkt ist, wird häufig ein schnellerer Durchgang im Vergleich zu konservativen Tracern beobachtet. Quantitativ nehmen jedoch die Bakterien- und Virenkonzentrationen und die errechneten Rückgewinne innerhalb kurzer Fließstrecken schnell ab.

Abstract

The persistence of some bacteria and viruses is longer (≫ 50 days) than known before. Therefore, the inactivation can not be the only process for the elimination of microorganisms in groundwater as observed. The results of a multidisplinary laboratory and field research programme showed that the transport of bacteria and viruses is influenced by filtration processes. The filtration process can be approximated by an exponential function. The filtration is controlled mainly by the shape and size of the bacteria in relation to pore geometry and flow velocity. The sorption of the microorganisms is influenced by the hydro- and geochemistry of the underground. The results of the field and laboratory experiments show that the flow distance depending on the filtration capacity of the underground is more important than time. Due to the filtration effects the dispersion of particles is different than that of dissolved tracers. The particles are transported only in larger pores at higher velocities resulting in higher average velocities. Quantitatively they are filtrated effectively and only small quantities are found after short transport distances.

Keywords

Bacteriavirusestransportgroundwaterexperimental studiestracers (uraninenitrateBr82tritiumP32)filtrationpurificationvelocity Ontario (area of Chalk River Nuclear Laboratories)