Zeitliche Entwicklung der Nitrat-Konzentrationen im Erftverbandsgebiet - Ist das Nitrat-Abbaupotenzial erschöpft?

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1 Zeitliche Entwicklung der Nitrat-Konzentrationen im Erftverbandsgebiet - Ist das Nitrat-Abbaupotenzial erschöpft? Dr. Nils Cremer 18. Mai IFWW-Fachkolloquium

2 Gliederung Chemischer Zustand des Grundwassers: Nitrat gemäß EG-Wasserrahmenrichtlinie Entwicklung der Nitratkonzentrationen im Grundwasser bei landwirtschaftlicher Nutzung Identifikation von Nitratabbauprozessen Belege für eine Erschöpfung des Nitratabbaupotenzials Fazit

3 Chemische Qualität des Grundwassers in NRW - Nitrat Chemischer Zustand Nitrat Anzahl Anzahl [%] Fläche [ km ] Fläche [%] Grundwasserkörper im guten Zustand 08 75, ,1 67,6 Grundwasserkörper im schlechten Zustand 67 4, ,0 3,4 3 Grundwasserkörper in NRW , ,1 100,0

4 Chemische Qualität des Grundwassers im Tätigkeitsgebiet des Erftverbands - Nitrat guter chemischer Zustand schlechter chemischer Zustand 4

5 Entwicklung der Nitratwerte im Grundwasser landwirtschaftlich geprägter Messstellen Nitrat [mg/l] Datenbasis: - Gesamtes Messnetz GW-Beschaffenheit bis 008 n = 1013 Analysen n = 633 Analysen

6 Detailbetrachtung "wassersensibler Gebiete" guter Zustand schlechter Zustand, maßnahmenrelevant n = 0908 (71 %) schlechter Zustand, nicht maßnahmenrelevant n = 344 (1 %) n = 455 (15 %) wassersensible Gebiete 6

7 Entwicklung der Nitratwerte im Grundwasser innerhalb der "wassersensiblen Gebiete" Nitrat [mg/l] Datenbasis: - Messstellen innerhalb der Maßnahmengebiete bis 008 n = 95 Analysen n = 178 Analysen

8 Vergleichsbetrachtung Nitrat [mg/l] Differenz [mg/l] landwirtschaftlich geprägte Messstellen innerhalb der wassersensiblen Gebiete

9 Beispiel für chemo-organotrophe Denitrifikation Reduktion durch organische Substanz (chemo-organotrophe Denitrifikation): CH O + NO + + H CO (g) + N (g) + H O Konzentration [mg/l] Nitrat CO - gemessen CO - berechnet

10 Beispiel für chemo-lithotrophe Denitrifikation Reduktion durch Pyrit (chemo-lithotrophe Denitrifikation): FeS + NO3 + H N(g) + SO4 + Fe + HO S Multilevel- Messstelle N NN m Überhöhung: 0-fach Ni 16 µg/l O 7,5 mg/l NO mg/l SO mg/l Nitrat [mg/l]

11 Beispiel für chemo-lithotrophe Denitrifikation Nitrat [mg/l] Hauptkies-S. Redoxgrenze 1,76 3, ,0 0, 0,4 0,6 0,8 1,0 1, Gesamt-Schwefel [Gew.%] Sulfat [mg/l] Sulfat [mg/l] Messung Sulfat [mg/l] Modell FeS + NO 3 + H N (g) + SO 4 + Fe + H O

12 Beispiel fehlenden Nitratabbaupotenzials in einem Grundwasserleiter kein Nitratreduktionspotenzial im Förderhorizont! 1

13 Beispiel für die Erschöpfung des Nitratabbaupotenzials in einem Grundwasserleiter Nitratreduktionspotenzial Ende der 1990er Jahre erschöpft! FeS + NO + H Fe + SO N + HO

14 Arbeitsgruppe - Stickstoffumsatz im Grundwasser Arbeitsgruppe unter dem Dach der DWA in Zusammenarbeit mit dem DVGW Arbeitsschwerpunkte: Identifikation chemischer Prozesse unter Beteiligung des Nitrats im Grundwasser Nitrat-Abbaupotenzial der Grundwasserleiter "Lebensdauer" des Nitratabbaus Ziel: Erstellung eines leicht verständlichen Themenbandes zu den genannten Inhalten bis 01 14

15 Fazit Landwirtschaftlich geprägtes Grundwasser in NRW weist hohe und in wassersensiblen Gebieten teilweise sogar steigende Nitratkonzentrationen auf. Innerhalb der Grundwasserleiter kann ein Nitratabbau erfolgen. Eine Prozessidentifikation ist anhand von Daten zur Grundwasserbeschaffenheit möglich. Das Nitratreduktionspotenzial ist endlich und in wenigen Teilgebieten auch bereits erschöpft. Möglichkeiten zur Quantifizierung der "Lebensdauer" des Nitratabbaupotenzials werden derzeit im Rahmen einer Arbeitsgruppe zusammengestellt. 15

16 Herzlichen Dank für Ihr Interesse 16

17 17 Backup

18 Nitratkonzentrationen in Abhängigkeit von der Flächennutzung Nitrat [mg/l] Landwirtschaft Wald Stadt 18

19 19 Zusammenhang zwischen Flächennutzung und Grundwasserbeschaffenheit Grundwasserprobe, landwirtschaftlich beeinflusst Einfluss der Landwirtschaft städtischer Einfluss Grundwasseroberfläche Wald-Einfluss Filter Basis des Grundwasserstockwerkes

20 35 Beispiel fehlenden Nitratabbaupotenzials in einem Grundwasserleiter Geologisches "Fenster" Tonverbreitung 35 0

21 Beispiel für die Tiefenverlagerung von Nitrat in einem Aquifer ohne Nitratabbaupotenzial Basis des ersten Stockwerks in beiden Stockwerken kein Nitratreduktionspotenzial! Zweites Stockwerk 1