Nitratabbau im Grundwasser K t i t d MKenntnisstand aus Messungen

Knut Meyer & Jörg ElbrachtKnut Meyer & Jörg Elbracht

GliederungGliederung

• Das Projekt ‚Natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper‘

• Datenbestand zur Denitrifikation im Grundwasser• Datenbestand zur Denitrifikation im Grundwasser

• Bewertungsstand zur N-Immission der GW-Körperg p

• Schlussfolgerungen/Ausblick

Datenbestand: Natürliche Grundwassercharakteristik NiedersachsenBearbeitungsstand Januar 2012Bearbeitungsstand Januar 2012

(ca. 850 Proben seit 2005genommen und analysiert)

- Probennehmer: A. Fronius,T. Meyer und P. Thorhauery

- hauseigene Analytik: L3.7 und B2.4

Die natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper in Niedersachsen gezielte Nachermittlung zur statistischen Absicherung regionaler Hintergrundwerte

Geländeparameter: Anorganische Analytik: Organische Analytik:• Methan

• CO2

• Redoxpotential

• Hauptelement

• Neben- und Spurenelemente

• Seltene Erden-Elemente

• LHKW und Chlorbenzole

• Terpene

• Kohlenwasserstoffe undp

• Organoleptik, ggf. H2S

• pH-Wert

elektrische Leitfähigkeit

Seltene Erden Elemente

• N2/Ar-Messung (seit 2006)

• N2O (gelöst)

Kohlenwasserstoffe und

Tetrahydrofuran

• Monoaromate

S h f l bi d• elektrische Leitfähigkeit

• Sauerstoffgehalt

• Temperatur

• org. Schwefelverbindungen

• Säurekapazität bis pH 4,3

LBEG-Laborfahrzeug Labor der BGR/ Uni Göttingen Labor des LBEG

Die natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper in Niedersachsen- Grundwasser: Anorganische Analytik -

• DOC• SAK-254, SAK-436• Schwefel (gelöst)• Chlor

• Kupfer• Eisen• Quecksilber

• Vanadium• Yttrium• ZinkChlor

• Fluorid • Bromid• Nitrat• Nitrit

• Kalium• Lanthan• Lithium• Magnesium

• Praseodym• Neodym• Samarium• EuropiumNitrit

• Ammonium• Silikat• Phosphor• Silber

• Magnesium• Mangan• Molybdän• Natrium

• Europium• Gadolinium• Terbium• DysprosiumSilber

• Aluminium• Arsen• Bor• Barium

• Nickel• Blei• Rubidium• Antimon

• Holmium• Erbium• Thulium• YtterbiumBarium

• Beryllium• Bismut• Calcium• Cadmium

• Selen• Zinn• Strontium• Thorium

• Lutetium• Germanium• Gold• ScandiumCadmium

• Cer• Cobalt• Chrom• Cäsium

• Thorium• Titan• Thallium• Uran

• Scandium

Cäsium

Prinzip der N2/Ar-Methode zur Bestimmung des Exzess-N2

Ar N2 N2-Überschuss

N2:Ar NO3-N

Atmosphäre (Vol. %) 0,93 78,09 0 84

GW-Oberfläche (10°C) (mg/l)

0,67 17,7 0 26.3 20

Grafik nach Well, vTI, Institut f. Agrarrelevante Klimaforschung

Ergebnisse der N2/Ar-Messung

Exzess-N2:Exzess N2: Stickstoffüberschuss im Grundwasser durch kumulierten Nitratabbau auf der Fließstrecke bis zur Entnahmestelle/GWM

NO3t0 = NO3 gemessen + Exzess-N2:rekonstruierte Nitratkonzentration zum Zeitpunkt derrekonstruierte Nitratkonzentration zum Zeitpunkt der Grundwasserneubildung

Hydrochemische Charakterisierung der GW-Körper:Nitrat im GrundwasserNitrat im Grundwasser

Hydrochemische Charakterisierung der GW-Körper:Exzess-N2 im GrundwasserExzess N2 im Grundwasser

Hydrochemische Charakterisierung der GW-Körper:Nitrateintragskonzentration in das GrundwasserNitrateintragskonzentration in das Grundwasser

Nitratkonzentration in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=658)Grundwasserkörpern (n 658)

200

140

160

180

80

100

120

Nitr

at/m

g/l

20

40

60

80N

0

20

0 bis 10 10 bis 20 20 bis 30 30 bis 40 40 bis 50 >50

Filtertiefe [m u GOK]Filtertiefe [m u. GOK](n= 115 193 115 83 95 57)

Exzess-N2 in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=645)(n 645)

200

140

160

180

80

100

120

140

mg

NO

3/l]

40

60

80

Exze

ss-N

2 [m

0

20

0 bis 10 10 bis 20 20 bis 30 30 bis 40 40 bis 50 >50

E

Filtertiefe [m u. GOK]

Nitrateintragskonzentration in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=645)Grundwasserkörpern (n 645)

200

140

160

180

]

100

120

0 [m

gNitr

at/l]

40

60

80

NO

3t0

0

20

0 bis 10 10 bis 20 20 bis 30 30 bis 40 40 bis 50 >500 bis 10 10 bis 20 20 bis 30 30 bis 40 40 bis 50 50

Filtertiefe [m u. GOK]

Reaktionsfortschritt der Denitrifikation (n=645)

1

0,7

0,8

0,9rit

t [-]

0 4

0,5

0,6

onsf

orts

chr

0,2

0,3

0,4

Rea

kti

0

0,1

0 bis 10 10 bis 20 20 bis 30 30 bis 40 40 bis 50 >50

Filtertiefe [m u GOK]

Reaktionsfortschritt: Anteil des umgesetzten Nitrats am Gesamteintrag

Filtertiefe [m u. GOK]

Reaktionsfortschritt: Anteil des umgesetzten Nitrats am Gesamteintrag

Ein Einzelfall: Auswirkungen des Waldbrandes 1975 bei Meinersen auf die Grundwasserbeschaffenheit

NO3t0 39 NO3/lNO3t0: 39 mg NO3/l

NO3t0: 114 mg NO3/l

GW-FließrichtungGW-Fließrichtung

Schlussfolgerungen/Ausblick

Die seit 2006 erhobenen Daten zum Nitratabbau imGrundwasser ermöglichen erstmals eine Bewertung der tatsächlichen N-Immission -> Nitratmessung allein nicht ausreichendg

Anthropogenes Stickstoffsignal kann auch in größeren Tiefen festgestellt werdenfestgestellt werden

Nachhaltigkeit der Denitrifikation: Bewertung setzt Kenntnisse zu Vorräten an reaktivem Material (Corg Sulifid-S) in derzu Vorräten an reaktivem Material (Corg, Sulifid-S) in der gesättigten Zone voraus-> hier bestehen aktuell Datendefizite

Untersuchungen zu Corg- und Schwefelvorräten werden derzeit im LBEG vorangetrieben

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Pseudomonas spec. (Bildquelle: Wikipedia)