Mathematik – Nadja Ray, Friedrich- Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)

Titel der Dissertation: Kolloidgetragener Schadstofftransport in porösen Medien- Modellierung und Analysis

Schadstofftransport im Untergrund

Nadja Ray, Jahrgang 1983, legte im Jahr 2008 ihr Mathematik-Diplom an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ab und promoviert seitdem an der FAU am Lehrstuhl für angewandte Mathematik I bei Prof. Dr. P. Knabner. Darüber hinaus wird sie von Prof. Dr. Ch. Eck (Universität Stuttgart) mathematisch betreut und in Fragen hinsichtlich hydrogeologischer Anwendungen von Prof. Totsche (Universität Jena) beraten. In ihrem Dissertationsprojekt befasst sich Nadja Ray am Beispiel des Schadstofftransports im Untergrund mit der Umsetzung praktisch relevanter Fragestellungen in mathematisch sinnvolle Problemformulierungen und deren Analysis. Den besonderen Anreiz ihrer Dissertation sieht sie dabei in der spannenden Verknüpfung der MINT-Fächer, die gerade heute in der interdisziplinären Forschung eine wichtige Rolle

spielen und auch in Zukunft spielen werden.

Die Ausbreitung von Schadstoffen im Erdboden wurde lange Zeit stark unterschätzt, da dem Einfluss von Kolloiden auf den Schadstofftransport nicht genügend Beachtung geschenkt wurde. Kolloide sind kleine Teilchen, die sich ebenso wie Schadstoffe im Wasser, welches durch den Erdboden fließt, befinden können. Sie nehmen eine bedeutende Rolle ein, da sie Schadstoffe binden und transportieren können, sowie am Erdboden sorbieren und damit den Raum für den Wasserfluss verengen oder verstopfen können. Neben der mikroskopischen Skala der einzelnen Teilchen muss in die mathematische Modellbildung auch die praktisch relevante makroskopische Skala mit einbezogen werden, auf der geowissenschaftliche Anwendungen untersucht werden. Eine Möglichkeit diesem Mehrskalenproblem zu begegnen ist, eine exakte Modellierung zunächst auf kleiner Skala

durchzuführen und durch anschließende Mittelung zu Gleichungen auf grober Skala zu kommen. Der entscheidende Vorteil der auf diese Weise hergeleiteten Modelle liegt darin, dass Parameter nicht auf heuristischen/experimentellen Daten beruhen, sondern berechenbar werden und damit besser verstanden werden können.

Ziel des Projektes ist ein umfangreiches und fundiertes Verständnis relevanter Prozesse durch die mathematisch rigorose Herleitung und Untersuchung von Modellen für den kolloidgetragenen Schadstofftransport im Erdboden unter Berücksichtigung wichtiger Kernprozesse.