WEDA: Werkzeuge und Daten für die geochemische Modellierung : thermodynamische Daten für Schwefelspezies und Hintergrundsalze sowie Tools zur Unsicherheitsanalyse
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| Veröffentlicht: |
Köln ; Garching b. München ; Berlin ; Braunschweig
GRS, Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit
2015
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Experimentelle Methoden und theoretische Modelle 3
2 1 Experimentelle Methoden 3
211 Isopiestik 3
212 Dampfdruckmessungen 7
213 Löslichkeitsmessungen 13
2 2 lonenwechselwirkungskoeffizienten und ihre
Temperaturabhängigkeit 14
221 Das Pitzer-Modell 14
222 Lösungsenthalpie 18
223 Verdünnungsenthalpie 23
224 Mischungsenthalpie 24
225 Wärmekapazität 28
3 Erstellung eines thermodynamischen Modells für reduzierte
Schwefelspezies 31
3 1 Vorkommen reduzierter Schwefelspezies in Ton- oder
Salzgesteinsformationen 31
3 2 Chemie des Schwefels 31
321 Übersicht 31
322 Schwefelwasserstoff 33
323 Dissoziation von Schwefelwasserstoff 35
324 Sulfonium, H3S+ und H4S2+ 37
325 Elementarer Schwefel 37
326 Polysulfide 38
327 Weitere Oxidationsstufen des Schwefels 40
3 3 Thermodynamisches Verhalten von H2S in salinaren Lösungen 41
331 Übersicht 41
332 Messmethodik 42
333 Auswertung der Messergebnisse 47
334 Löslichkeit von H2S in NaCI-Lösungen 50
335 Löslichkeit von H2S in KCI-Lösungen 51
336 Löslichkeit von H2S in MgCI2-Lösungen 52
337 Löslichkeit von H2S in CaCI2-Lösungen 53
338 Löslichkeit von H2S in Na2S04-Lösungen 54
339 Löslichkeit von H2S in K2S04-Lösungen 55
3 3 10 Löslichkeit von H2S in MgS04-Lösungen 56
3 3 11 Vergleich der H2S-Löslichkeit in verschiedenen Salzlösungen 57
3 3 12 Übersicht über die ermittelten thermodynamischen Parameter 59
3 4 Bestimmung der Aktivitätskoeffizienten von Hydrogensulfid (HS ) in
salinaren Lösungen 60
341 Experimentelle Methode zur Bestimmung der Aktivitätskoeffizienten
von HS 61
342 Ermittlung einer pH-Wert-Korrekturfunktion für NaCI haltige
Lösungen bei 40 °C 61
343 Potentiometrische Messungen 65
344 Thermodynamische Datenbasis für HS in salinaren Lösungen 67
3 5 Sulfidminerale und Sulfidokomplexe in natürlichen aquatischen
Systemen 75
351 Elementauswahl 75
352 Literaturauswertung 75
353 Hg-Sulfidminerale und Hg-Sulfidokomplexe 77
354 Fe-Sulfidminerale und Fe-Sulfidokomplexe 80
355 Ni-Sulfide und Ni-Sulfidokomplexe 82
356 Cd-Sulfide und Cd-Sulfidokomplexe 85
357 Zn-Sulfide 86
358 Pb-Sulfide 88
4 Thermodynamische Modelle für Hintergrundsalze 91
4 1 Binäre Systeme 91
411 Lösungssysteme des ozeanischen Systems 91
412 Das System HCI04-H20 91
413 Das System NaN03-H20 92
II
414 Das System NaCI04-H20 94
415 Das System Na2C03-H20 97
416 Das System NaHC03-H20 98
417 Das System LiCI-H20 99
418 Das System LiCI04-H20 104
419 Das System Li0H-H20 107
4 1 10 Das System KN03-H20 110
4 1 11 Das System K2C03-H20 118
4 1 12 Das System KHC03-H20 122
4 2 Ternäre Systeme 122
421 Das System NaN03-NaCI-H20 122
422 Das System KN03-KCI-H20 126
423 Das System NaN03-NaHC03-H20 129
424 Das System KN03-KHC03-H20 130
425 Das System NaN03-Na2C03-H20 132
426 Das System KN03-K2C03-H20 133
427 Das System NaN03-Na0H-H20 135
428 Das System KN03-K0H-H20 136
429 Das System NaCI04-HCI04-H20 138
4 2 10 Das System NaCI04-NaCI-H20 138
4 2 11 Das System LiCI04- LiCI-H20 140
4 2 12 Das System NaCI04-Na0H-H20 142
4 2 13 Das System LiCI04-Li0H-H20 143
4 2 14 Das System NaCI04-Na2C03-H20 144
4 2 15 Das System NaCI04-NaHC03-H20 145
5 Werkzeuge zur Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse
geochemischer Gleichgewichtsmodellierungen 149
5 1 Ungewissheiten in der geochemischen Gleichgewichtsmodellierung 149
5 2 Zielsetzung 152
5 3 Übersicht über die Programmstruktur des Softwarepakets zur
Unsicherheitsanalyse EQBIitz 2014 152
531 Verwendete Programmiersprache, Historie, Bibliotheken,
Betriebssysteme 152
532 Programm-Module und -Ablauf 153
5 4 Programminstallation und Programmstart 156
5 5 Definition des geochemischen Rechenproblems über Input-Faktoren 158
551 Auswahl der Rechencodes und der Parameterdatei 158
552 Einfache oder wiederholte geochemische Modellierung 159
553 Beschreibung des Rechenproblems 161
554 Leitreaktion: Gleichgewichts-Reaktionspfadmodellierung 162
555 Ausgangslösung 163
556 Reaktanden 168
557 Gase 172
558 Optionen 172
5 6 Festlegung von Inputfaktoren und Output-Größen anhand derer die
Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse durchzuführen ist 175
561 Auswahl von variablen Input-Faktoren 175
562 Auswahl von Output-Größen, deren veränderlicher Wert untersucht
wird 179
5 7 Generation von Stichproben und multiple Modellauswertung 180
5 8 Unsicherheitsanalyse der geochemischen Modellierung 182
5 9 Sensitivitätsanalyse der geochemischen Modellierung 183
591 Streudiagramme 184
592 Korrelationsanalyse 184
593 Regressionsanalyse 186
594 Signifikanzwerte (p-Werte) 189
595 Schrittweise Regression 190
5 10 Berichtserstellung und Datenverwaltung 192
5 11 Herausforderungen und Erweiterungsmöglichkeiten 193
5 11 1 Datenunsicherheiten 193
5 11 2 Korrelationen 194
5 11 3 Weitere Rechencodes und Funktionalitäten 194
IV
6 Zusammenfassung 195
Literatur 199
Abbildungsverzeichnis 237
Tabellenverzeichnis 243
A Anhang 249
A 1 Experimentell ermittelte Löslichkeiten von H2S in unterschiedlichen
Systemen bei 15, 25 und 40 °C 249
A 2 Isopiestische Versuche - binäre Systeme 258
A 3 Isopiestische Versuche - ternäre Systeme 261
A 4 Thermodynamische Parameter aus der Datenbasis THEREDA 279
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Bibliotheksmagazin
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