Deutsch (27.2 MB) - Nagra

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wirklich wasserfreie Trockenrückstãnde bei 180°C zu
erhalten. Wie Beilage 9.5 zeigt, sind in diesen Fãllen
die Glührückstãnde bedeutend geringer, was nicht
nur auf einen Ver1ust von Krista1Iwasser und Koh1endioxid,
sondem auch auf eine vo11stãndigere Trocknung
zurückzuführen ist.
9.5.2.3 Hydrochemische Modellrechnungen
Die Verwendung von hydrochemischen Computermodellen
bietet weitere Mõg1ichkeiten, die Konsistenz
und die Qua1itãt von Laboranalysen zu testen.
Mit entsprechenden Programmen kõnnen sowoh1 die
innere Widerspruchsfreiheit einer Analyse als auch
die Übereinstimmung und das Gleichgewicht einer
Wasserprobe mit den Mineralen der entsprechenden
Formation überprüft werden. Im FalI der Sondierbohrung
Weiach wurde eine verbesserte Version
von PHREEQE (PEARSON et al., NTB 86-19) verwendet.
Das Programm war ursprüng1ich vom U.S.
Geologica1 Survey für alIgemeine Gleichgewichtsberechnungen
an Wãssern entwickelt worden (P ARK­
HURST et a1., 1980).
Den Kern des Programms bi1det ein System von
Gleichungen, das die verschiedenen Ionenaktivitãten
und Gleichgewichtszustãnde in einer Lõsung beschreibt.
Sind also die Konzentrationen der einzelnen
Ionen bekannt, so kõnnen die Sãttigungsindices
der Lõsung berechnet werden. Diese Sãttigungsindices
beschreiben die jewei1s herrschenden Gleichgewichts-,
Untersãttigungs- bzw. Übersãttigungszustãnde
der modellierten Wãsser bezüg1ich bestimmter
Minerale (z.B. Calcit, Dolomit oder Gips). Zusãtz1ich
besteht die Mõg1ichkeit, chemische Reaktionen
und Konzentrationsãnderungen zu simulieren,
die auftreten, wenn Ionen oder Gase der Lõsung zugegeben
oder aus ihr entfernt werden. Damit ist es
beispie1sweise mõg1ich, das Entweichen von Koh1endioxid
aus einer Probe wãhrend der Probennahme
zu simulieren, oder den Ver1ust von Koh1endioxid in
einer Ana1yse rechnerisch zu kompensieren.
Neben den Ergebnissen der Laboranalysen wird für
hydrochemische Modellrechnungen (beispie1sweise
mit PHREEQE) eine (in sich konsistente) thermodynamische
Datenbank benõtigt. Eine derartige
Datenbank enthã1t eine Reihe von Konstanten und
Koeffizienten für die Berechnung der Gleichgewichtszustãnde
in der Lõsung. A1s Beispiele seien
die Gleichgewichtskonstanten für die verschiedenen
Ionen, die Parameter für die Gleichungen der Aktivitãtskoeffizienten
oder die Reaktionsenthalpien
genannt.
Für die Auswertung der hydrochemischen Analysen
der Nagra wurde eigens eine thermodynamische
Datenbank zusammengestellt. Die entsprechenden
Werte sind zusammen mit Anmerkungen und Literaturzitaten
in PEARSON et al. (NTB 86-19, Anhang)
publiziert. Die Datenbank ist vollstãndig im Hinblick
auf a1Ie wichtigen Inhaltsstoffe.
Von den Mineralphasen wurden bisher nur diejenigen
implementiert, für die zuver1ãssige thermodynamische
Werte verfügbar sind. Im einzelnen ist dies
für folgende Minerale der FalI: Calcit, Dolomit,
Gips, Anhydrit, Baryt, Cõlestin, Quarz, Chalcedon,
verschiedene Eisenoxide und Hydroxide sowie Uraninit.
Komplexere Minerale, wie zum Beispiel
Schichtsilikate, feh1en noch võllig.
Wie in PEARSON (NTB 85-05) diskutiert, wird der
Eisengehalt der Wasserproben durch die Probennahme
verfã1scht (Einfluss der Verrohrung, des Gestãnges,
der Steig1eitung etc.). Aus diesem Grunde
wurde bei den Modellrechnungen auf eine Mitberücksichtigung
der eis en- und manganhaltigen Minerale
verzichtet.
Trotz der erwãhnten Lücken kann mit dem hydrochemischen
Modell die Widerspruchsfreiheit der
Karbonatgeha1te und des gemessenen pH-Wertes
mit der Menge an gelõstem Koh1endioxid überprüft
werden. Ferner kann die Übereinstimmung der verschiedenen
Indikatoren für das Redoxpotentia1 untersucht
werden. Ausserdem ist das Programm in
der Lage, die Sãttigungsindices für verschiedene
Minera1e und die Partia1drucke der vorkommenden
Gase zu berechnen. Zusãtz1ich kõnnen Mischungsund
Lõsungsvorgãnge simuliert werden.
Die folgenden Kapitel demonstrieren einige Anwendungsmõg1ichkeiten
von hydrochemischen Modellrechnungen.
9.5.2.4 Karbonat-System und pH-Wert
Das Karbonat-System wird im al1gemeinen durch das
Kalk-Kohlensãure-Gleichgewicht charakterisiert.
Eine Zusammenstellung der massgeblichen Gleichungen
ist in PEARSON (NTB 85-05: Kap.4.2.1)
entha1ten. Eine allgemeinere Diskussion fmdet sich
auch in der einschlãgigen Literatur (z.B. HOEL­
TING, 1980).
Die korrekte Bestimmung des Karbonat -Systems ist
schwierig, da das Kalk-Koh1ensãure-Gleichgewicht
sehr empfmd1ich auf Druck- und Temperaturãnderungen
reagiert, die wabrend der Probennahme