Quantitative Deponiecharakterisierung: Petrophysikalisch gekoppelte Inversion komplementärer geophysikalischer Daten

In dieser Studie präsentieren wir die quantitative Bestimmung von Wassergehalt sowie Porosität und Luftsättigung in einer Deponie durch die petrophysikalisch gekoppelte Inversion von seismischen und geoelektrischen Daten.
Dabei berücksichtigen wir den Einfluss der elektrischen Oberflächenleitfähigkeit auf die beobachteten elektrischen Eigenschaften, um eine verlässliche Quantifizierung des Wassergehaltes zu gewährleisten. Die Ergebnisse zeigen, dass es in Bereichen mit einem hohen Anteil organischer Substanz bei erhöhtem Wassergehalt zur methanogenen Fermentation des Abfalls und damit zur Produktion von Deponiegasen kommt. Die Validierung unserer Ergebnisse mit unabhängigen geophysikalischen Methoden, Informationen aus direkten Untersuchungen und Resultaten früherer Studien zeigen, dass die präsentierte petrophysikalisch gekoppelte Inversion eine plausible quantitative hydrogeologische Charakterisierung von Siedlungsabfalldeponien ermöglicht.
Die Entsorgung von Siedlungsabfällen ist global gesehen die vorherrschende Methode der Abfallbeseitigung (vgl. Laner et al. 2012). Die damit einhergehende Produktion von Deponiegasen verursacht ca. 5% der globalen Treibhausgasemissionen (Lou & Nair 2009), und speziell in Siedlungsräumen stellen die Gasmigration in angrenzende Gebäude sowie die Verursachung von Bränden und Explosionen eine Gefahr für die Bevölkerung dar (Kjeldsen & Fischer 1995, Frid et al. 2010). Der Wassergehalt innerhalb des Deponiekörpers ist dabei ein entscheidender Faktor für die methanogene Fermentation des abgelagerten Abfalls und damit die Entstehung von Methan (vgl. Barlaz et al. 1990). Dementsprechend sind Informationen hinsichtlich der Abfallzusammensetzung sowie des Feuchte- bzw. Wassergehaltes entscheidend, um Deponiebereiche mit erhöhtem Potential für die Produktion von Deponiegasen zu identifizieren. Die Kombination von direkten Untersuchungsmetoden, z.B. die Analyse von Bodenproben im Labor, mit den indirekten
Methoden der angewandten Geophysik wurde in verschiedenen Studien erfolgreich eingesetzt (z.B. Soupios & Ntarlagiannis 2017, Flores Orozco et al. 2020).