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: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