Neutralisation saurer Einträge in einem Aquifer aus basenarmen Sanden von Franken,  Gudrun

Neutralisation saurer Einträge in einem Aquifer aus basenarmen Sanden

- Feldstudie und Modellierung -

Die Stadt Hannover deckt einen Großteil ihres Trinkwasserbedarfs durch Grundwasser aus dem Fuhrberger Feld. Die Grundwasserqualität wird unter Waldnutzung durch saure Einträge belastet. Um die Entwicklung der Grundwasserqualität im Hinblick auf eine Versauerung abzuschätzen, wurde daher der aktuelle Säureeintrag ins Grundwasser unter Wald erfasst und die Neutralisationsprozesse im Aquifer untersucht. Diese sind in der karbonatfreien, oberen Zone des Aquifers Sulfatreduktion, Verwitterung und Kationenaustausch. Zur Quantifizierung des Säureeintrags ins Grundwasser wurde das oberflächennahe Grundwasser beprobt und die Grundwasserneubildungsrate berechnet. Aus Beprobungen von Multilevelmeßstellen und des Sediments wurde die aktuelle Lage der Versauerungsfront bestimmt. Durch die Kopplung des Modells MINTRAN mit 2 kinetischen Teilmodellen wurde der Beitrag der quantitativ bedeutenden Prozesse Sulfatreduktion, Verwitterung und Kationenaustausch zur gesamten Neutralisationskapazität des Aquifers berechnet. Der Säureeintrag ins Grundwasser liegt bei ca. 1 keq ha-1 a-1, die Freisetzung aufgespeicherter Säure aus dem Boden ist gering. Der Prozeß der Sulfatreduktion wird anhand von Isotopenwerten belegt und die ermittelte Rate lag bei ca. 0,02 mmol l-1 a-1. Der Beitrag der Verwitterung entspricht im Mittel ca. 1/7 der Neutralisationskapazität der Sulfatreduktion. Den Berechnungen zufolge führen beide Prozesse zusammen nach einer Verweilzeit im Grundwasser von ca. 14 Jahren zu einem pH > 5 und einer Alkalinität > 0,1 meq l-1. Dies entspricht einem maximalen Vordringen der Versauerungsfront bis auf 1200 m Fließstrecke (aktuelle Lage der Versauerungsfront: bei ca. 600 m). An der Versauerungsfront dominiert die Neutralisation durch Calciumfreisetzung vom Austauscher. Ein Vordringen der Versauerung vom Waldgebiet Sprillgehege bis zum 6 km nördlich gelegenen Brunnen kann bei gleichbleibenden Randbedingungen aufgrund der Pufferkapazität durch Reduktion, Verwitterung und Kationenaustausch auf absehbare Zeit weitgehend ausgeschlossen werden. Die Ableitung der Neutralisationsraten und -kapazitäten im Aquifer ist jedoch mit Unsicherheiten behaftet. Diese resultieren im wesentlichen aus der Heterogenität des Transportes und der Stoffumsetzungen. Für eine detailliertere Erfassung der Neutralisationskapazität im Aquifer müssen diese in Geländeuntersuchungen und die Modellierung miteinbezogen werden. Wo die Randbedingungen vom vorliegenden Fall stark abweichen (z.B. bei oberflächennaher Trinkwasserentnahme) kann eine Gefährdung der Brunnen durch Versauerung nicht generell ausgeschlossen werden. Entscheidend ist dabei im karbonatfreien Sediment die Verweilzeit des Grundwassers (> 15 Jahre), der ausreichende Vorrat austauschbarer Kationen und der Ablauf der Sulfatreduktion. Zu klären ist außerdem, inwieweit Stoffumsetzungen aus der Neubildung unter Acker (Grünlandumbruch, NO3-Eintrag) zu eine Versauerung des Grundwassers beitragen können.

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