Grundwassertransport ist die Bewegung von Stoffen, insbesondere Schadstoffen, im Grundwasser. Die Zone des Grundwassers, in der sich Schadstoffe konzentrieren, wird als Grundwasserfahne bezeichnet. Plumes haben verschiedene Formen, Größen und Transportraten. Zu den verschiedenen Faktoren, die den Grundwassertransport beeinflussen, gehören die Geologie und Hydrologie des Grundwasserleiters sowie die physikalischen, chemischen, biologischen und radiologischen Eigenschaften der Schadstoffe im Grundwasser.
Grundwasserleiter sind unterirdische Gesteins- und Bodenformationen, die mit Wasser gesättigt sind. Grundwasser bewegt sich durch die Poren zwischen Boden- und Gesteinspartikeln und durch Risse, Spalten und Brüche in hartem Grundgestein. Die Schadstoffbewegung wird stark von den vorhandenen Gesteins- und Bodenarten beeinflusst. Wichtige geologische Faktoren sind die Textur und Größe der Partikel sowie die physikalischen Eigenschaften der Poren und anderer Räume, durch die das Grundwasser fließt.
Permeabilität oder hydraulische Leitfähigkeit ist die Leichtigkeit, mit der sich Grundwasser durch unterirdische Formationen bewegt. Große, lose gepackte Partikel, wie Kies und stark zerklüftetes Grundgestein, sind durchlässiger als Tone, dicht gepackte Schluffpartikel und festes Gestein. Größe, Verteilung und Vernetzung der Freiflächen bestimmen maßgeblich, wie leicht Grundwasser und darin enthaltene Schadstoffe von Ort zu Ort wandern können.
Auch die chemischen Eigenschaften sind wichtige Faktoren beim Grundwassertransport. Einige Schadstoffe lösen sich in Wasser auf, andere sind unlöslich. Gelöste Stoffe werden tatsächlich Teil des Grundwassers und lassen sich nur schwer von diesem trennen. Unlösliche Substanzen verhalten sich viel unabhängiger. Sie können sehr dicht sein und nicht leicht mitgenommen werden. Sie können sich auch in Poren festsetzen oder an gezackten Partikelkanten hängen bleiben. Die chemische Natur der Schadstoffe sowie Temperatur und pH-Wert des Grundwassers bestimmen maßgeblich, welche Stoffe im Wasser löslich oder unlöslich sind.
Gelöste Schadstoffe oder gelöste Stoffe werden beim Fließen mit dem Grundwasser mitgeführt. Dieser Transportvorgang wird als Advektion bezeichnet. Die Schadstoffe bewegen sich grundsätzlich mit der gleichen Fließgeschwindigkeit und in die gleiche Richtung wie das Grundwasser. Der advektive Grundwassertransport findet am häufigsten in hochpermeablen Grundwasserleitern mit großen Netzen miteinander verbundener Poren oder Räume statt.
Durch mechanische Vermischung und molekulare Diffusion werden die gelösten Stoffe im Grundwasser verteilt. Die mechanische Vermischung erfolgt als natürliche Folge der Bewegung durch und um Boden- und Gesteinspartikel. Molekulare Diffusion ist eine Mischung, die auf molekularer Ebene zwischen einigen Verbindungen und Wasser stattfindet. Die Dispersion verdünnt allmählich die Schadstoffkonzentrationen und erzeugt eine elliptisch geformte Wolke, in der Schadstoffe in der Nähe der Hinterkante der Wolke hochkonzentriert und zur Vorderkante hin verdünnt werden.
Einige Schadstoffe, wie beispielsweise Erdölprodukte, lösen sich nicht leicht im Grundwasser auf. Stattdessen schwimmen sie je nach Dichte auf dem Grundwasserspiegel oder sinken auf den Grund des Grundwasserleiters. Sie können einer gewissen Dispersion unterliegen, aber ihre Plumes bewegen sich viel langsamer als die Plumes von gelösten Stoffen und Schadstoffen, die sich leicht durch das Grundwasser verteilen.
Effekte, die den Grundwassertransport verlangsamen, werden als Retardationsfaktoren bezeichnet. Ein wichtiger Retardationsfaktor ist die Adsorption. Dies tritt auf, wenn Verunreinigungen aufgrund elektrostatischer Anziehungskräfte an Erd- oder Gesteinspartikeln anhaften oder haften bleiben. Verbindungen, die sich im Grundwasser nicht leicht lösen oder dispergieren lassen, werden leicht adsorbiert. Andere Verzögerungsfaktoren sind die Porenreibung und der Filtereffekt, der auftritt, wenn feste, unlösliche Verunreinigungen sich nicht mehr bewegen, weil sie sich in den Poren festsetzen oder von zerklüfteten Boden- oder Gesteinspartikeln hängen bleiben.
Schließlich können Schadstoffe physikalische, chemische, biologische oder radiologische Umwandlungen durchlaufen, die ihre Grundwassertransportraten verändern. Eine Verunreinigung kann die Phase ändern, beispielsweise von einer Flüssigkeit zu einem Gas. Auch chemische Reaktionen zwischen Schadstoffen und natürlichen biologischen und radiologischen Prozessen können eine Verbindung in eine andere umwandeln. Die neu erstellten Verbindungen können sich schneller oder langsamer bewegen als die vorherigen Verbindungen.