Die folgende Abbildung gibt einen Überblick über die nicht-konservativen Stofftransportprozesse:

 

Nicht-konservative Stofftransportprozesse

 

Bei Einbeziehung der Adsorptionsprozesse in die Transportgleichung ist zu beachten, dass die Gesamtmasse des betrachteten Inhaltsstoffes in einem Referenzvolumen nicht allein aus der gelösten und transportierten Stoffmenge (nc), sondern zusätzlich aus der adsorbierten Stoffmenge besteht. Die Konzentration des adsorbierten Stoffes (c_s) wird hierbei auf den Feststoffanteil (1-n) bezogen, wobei zusätzlich die Dichte der Matrix (ρ_s) zu berücksichtigen ist.

In diesem Fall muss in die Transportgleichung der folgende Term aufgenommen werden:

 

in die Transportgleichung aufgenommen werden mit:

R₁ = Anteile des nichtkonservativen Stofftransportprozesse aus Adsorption

c_s = adsorbierte Konzentration in der Matrix [kg/kg]

n = durchflusswirksamer Porenraum [-]

ρ_s = Dichte der Matrix [kg/m³]

 

Die Adsorptionsrate wird durch eine Funktion c_s = f(c) beschrieben, die wahlweise durch die Adsorptions-Isotherme nach Henry, Freundlich oder Langmuir definiert wird.

 

Bei der Einbeziehung von Produktion bzw. Abbau ist zu berücksichtigen, dass dies theoretisch sowohl im Fluid als auch in der Matrix auftritt. Der entsprechende Term R besteht daher aus zwei Teilen mit unterschiedlichen Abbau- bzw. Produktionsfunktionen für die Lösung im Fluid f(c) und die adsorbierten Stoffe in der Matrix f_s(c_s):

Mit:

R₂ = Anteile des nichtkonservativen Stofftransportprozesses aus Produktion bzw. Abbau

 

Bei der Stofftransportberechnung in SPRING werden Produktions- und Abbauprozesse jedoch nur im Fluid betrachtet, da eine Trennung dieser Prozesse in der Natur gar nicht möglich ist.

Aufgrund der Irreversibilität dieser Prozesse findet hier keine Speicherung statt!

 

Statt Produktion und Abbau zu berücksichtigen, besteht die Möglichkeit, eine Halbwertszeitberechnung durchzuführen.

Der entsprechende Term R ergibt sich dann zu:

 

Mit:

R₃ = Anteile des nichtkonservativen Stofftransportprozesses aus Halbwertszeit

 

Rand- und Anfangsbedingungen