Nitratabbau im Grundwasser Kenntnisstand t aus Messungen

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1 Nitratabbau im Grundwasser Kenntnisstand t aus Messungen Knut Meyer & Jörg Elbracht

2 Gliederung Das Projekt Natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper Datenbestand zur Denitrifikation im Grundwasser Bewertungsstand zur N-Immission der GW-Körper Schlussfolgerungen/Ausblick

3 Datenbestand: Natürliche Grundwassercharakteristik Niedersachsen Bearbeitungsstand Januar 2012 (ca. 850 Proben seit 2005 genommen und analysiert) - Probennehmer: A. Fronius, T. Meyer und P. Thorhauer - hauseigene Analytik: L3.7 und B2.4

4 Die natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper in Niedersachsen gezielte Nachermittlung zur statistischen Absicherung regionaler Hintergrundwerte Geländeparameter: Anorganische Analytik: Organische Analytik: Methan Hauptelement LHKW und Chlorbenzole CO 2 Neben- und Spurenelemente Terpene Redoxpotential Seltene Erden-ElementeElemente Kohlenwasserstoffe und Organoleptik, ggf. H 2 S N 2 /Ar-Messung (seit 2006) Tetrahydrofuran ph-wert N 2 O (gelöst) Monoaromate elektrische Leitfähigkeit org. Schwefelverbindungen Sauerstoffgehalt Temperatur Säurekapazität bis ph 4,3 LBEG-Laborfahrzeug Labor der BGR/ Uni Göttingen Labor des LBEG

5 Die natürliche Charakteristik der Grundwasserkörper in Niedersachsen - Grundwasser: Anorganische Analytik - DOC SAK-254, SAK-436 Schwefel (gelöst) Chlor Fluorid Bromid Nitrat Nitrit Ammonium Silikat Phosphor Silber Aluminium Arsen Bor Barium Beryllium Bismut Calcium Cadmium Cer Cobalt Chrom Cäsium Kupfer Eisen Quecksilber Kalium Lanthan Lithium Magnesium Mangan Molybdän Natrium Nickel Blei Rubidium Antimon Selen Zinn Strontium Thorium Titan Thallium Uran Vanadium Yttrium Zink Praseodym Neodym Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Germanium Gold Scandium

6 Prinzip der N 2 /Ar-Methode zur Bestimmung des Exzess-N 2 Ar N 2 N 2 - Überschuss N 2 :Ar NO 3 - N Atmosphäre (Vol. %) 0,93 78, GW-Oberfläche (10 C) (mg/l) 0,67 17, Grafik nach Well, vti, Institut f. Agrarrelevante Klimaforschung

7 Ergebnisse der N 2 /Ar-Messung Exzess-N 2 : Stickstoffüberschuss im Grundwasser durch kumulierten Nitratabbau auf der Fließstrecke bis zur Entnahmestelle/GWM NO 3 t0 = NO 3 gemessen + Exzess-N 2 : rekonstruierte Nitratkonzentration zum Zeitpunkt der Grundwasserneubildung

8 Hydrochemische Charakterisierung der GW-Körper: Nitrat im Grundwasser

9 Hydrochemische Charakterisierung der GW-Körper: Exzess-N 2 im Grundwasser

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

11 Nitratkonzentration in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=658) Nitrat/mg/l bis bis bis bis bis 50 >50 Filtertiefe [m u GOK] Filtertiefe [m u. GOK] (n= )

12 Exzess-N 2 in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=645) Exzess-N2 [m mg NO3/l] bis bis bis bis bis 50 >50 Filtertiefe [m u. GOK]

13 Nitrateintragskonzentration in niedersächsischen Grundwasserkörpern (n=645) NO3t0 [mgnitrat/l] bis10 10 bis bis bis bis 50 >50 Filtertiefe [m u. GOK]

14 Reaktionsfortschritt der Denitrifikation (n=645) 1 0,9 onsfortschr ritt [-] Reakti 0,8 0,7 0,6 0,5 04 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 bis bis bis bis bis 50 >50 Filtertiefe [m u. GOK] Reaktionsfortschritt: Anteil des umgesetzten Nitrats am Gesamteintrag

15 Ein Einzelfall: Auswirkungen des Waldbrandes 1975 bei Meinersen auf die Grundwasserbeschaffenheit NO3t0: 39 mg NO3/l NO3t0: 114 mg NO3/l GW-Fließrichtung

16 Schlussfolgerungen/Ausblick Die seit 2006 erhobenen Daten zum Nitratabbau im Grundwasser ermöglichen erstmals eine Bewertung der tatsächlichen N-Immission -> Nitratmessung allein nicht ausreichend Anthropogenes Stickstoffsignal kann auch in größeren Tiefen festgestellt werden Nachhaltigkeit der Denitrifikation: Bewertung setzt Kenntnisse zu 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

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Pseudomonas spec. (Bildquelle: Wikipedia)