Nitrat, Sulfat, Uran ist das Grundwasser in Gefahr?

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1 Nitrat, Sulfat, Uran ist das Grundwasser in Gefahr? Arbeitsgruppe Uran LUNG Güstrow,..

2 Veranlassung Nitrat im Oberflächengewässer N ges t/a Nitrat ist eine chemische Verbindung, die sowohl mit festen als auch mit gelösten Komponenten im Grundwasserleiter reagiert. Wie sind Grundwasserleiter aufgebaut? Güstrow,..

3 Grundlagen Aufbau des Untergrundes Unser Untergrund besteht hauptsächlich aus einer Wechsellagerung aus Sand und Lehm. 0 N Güstrow Pommersche Hauptrandlage Lübz S 0 0 Rostock 0 0 Jungmoränen Altmoränen 0-0 Altmoränen Ältere Gesteine -0-0 LUNG 00-0 Güstrow,..

4 Grundlagen Geschiebemergel Geschiebemergel ist das Sediment, das direkt vom Gletscher an seiner Basis abgelagert wird. Er enthält alle Korngrößenklassen von Ton über Schluff, Sand, Kies und Steinen (Geschiebe) bis hin zu Findlingen. Seine Zusammensetzung zeigt das gesamte Spektrum der skandinavischen und heimischen älteren, zumeist kristallinen Gesteine. Er wirkt meistens als Trennschicht zwischen Grundwasserstockwerken. Güstrow,..

5 Grundlagen Feststoffquellen Granite enthalten in erster Linie Feldspat, Quarz und Glimmer aber auch Pyrit FeS und eben auch Uran. Sowohl die Böden als auch die Grundwasserleiter enthalten gelösten organischen Kohlenstoff C org Güstrow,..

6 Nitrat-Abbau Reaktionsgleichung Autotrophe Denitrifikation = Nitrat-Umwandlung unter Mitwirkung von natürlichen feinverteilten Gesteinsbestandteilen wie Pyrit. Pyrit (FeS ) ist ein Eisensulfid, das auch als Schwefelkies oder Katzengold bekannt ist. Reaktion im Grundwasser: Abbildung aus Wikipedia NO - + FeS + H + N + SO - + Fe + + H O (KÖLLE ) Güstrow,..

7 Schichtung des Grundwassers Entstehung der Redoxfront Nitrateintrag Wald Acker Grünland Oxidierend / O(aq) / Nitrat-haltig/ niedrige Eisenkonzentrationen(aq) Redoxpotentiale / E H -Werte : > ca. + 0 mv (bis ca. 00 mv) Reduzierend anaerob / Nitrat-frei kein C-org, kein Pyrit höhere Eisenkonzentrationen(aq), C-org-haltig, Pyrit, E H -Werte : < ca. + 0 mv (bis ca. 0 mv) Die Lage der Redoxgrenze zeigt an, bis in welche Tiefenlage das Denitrifikationsvermögen bereits aufgebraucht ist. oxidierte Zone nitratbelastetes GW Kein Nitratabbauvermögen reduzierte Zone Kein Nitrat im GW, Nitratabbauvermögen noch vorhanden Redoxgrenze Güstrow,..

8 Anstieg und Transport des Sulfats Das neu gebildete Sulfat wird mit dem Grundwasser- abstrom weiter verfrachtet und gelangt so in die Förderbrunnen. Nitrat Sulfat N LUNG Güstrow,..

9 Sulfat-Anstieg in Förderbrunnen WF Ortkrug - Rohwasseranalysen Chlorid Nitrat Sulfat mg/l Güstrow,..

10 Entwicklung der Sulfatgehalte in M-V Die Auswertung sämtlicher im Archiv des LUNG MV verfügbaren Sulfatwerte aus Grundwasser zeigt einen ständigen, langsamen Anstieg des Medianwertes Sulfat - Medianwerte bis Güstrow,..

11 Uran-Untersuchungen im Grundwasser Redoxabhängigkeit Tiefenabhängigkeit 0 maximale Uran-Gehalte in den Landesmessstellen M-V 0- [µg/l] 0 maximale Uran-Gehalte in den Landesmessstellen M-V 0- [µg/l] maximale Urangehalte [µg/l] Redoxpotential [mv] mittlere Filtertiefe unter Gelän nde Hausbrunnen Wasserwerksbrunnen 0 0 Güstrow,..

12 Kooperation mit der TU-Clausthal maximale Urange ehalte [µg/l] geogen Redoxabhängigkeit maximale Uran-Gehalte in den Landesmessstellen M-V 0- [µg/l] reduzierend Front oxidierend Redoxpotential [mv] Die Maximalwerte der Urankonzentration im Front -Bereich können nicht durch die Mischung von Wässern aus dem oxidierten und reduzierten Bereich zustande gekommen sein. Uran muss im Bereich der Front aus dem Feststoffgerüst des Grundwasserleiters mobilisiert werden. Güstrow,..

13 Modellrechnung Kooperation mit der TU Clausthal: Hydrogeochemisches D- Stofftransportmodell: Erste, vorläufige, rein gene- rische Modellierung der Mobilisation/ Demobilisation/ Remobilisation von Uran (roll front) Modell-Annahmen: Stoffdepot mit Uranphasen (ca. mg U/kg Feststoff) Stoffdepot ist geogen (Uraninit; UO (c) ; U(IV) +??) Sicher nicht zu 0% im Grundwasser mobilisierbar (Ansatz: %) Güstrow,..

14 Güstrow, März 0

15 Roll front: Mobilisation/Demobilisation/Remobilisation von Uran bei der Redoxkonversion Nitrateintrag Wald Acker Grünland NO - - (aq) + UO (s; Uraninit) + H + (aq) = UO + (aq) + N (aq/g) + H O UO + (aq) +, CH O(s) + H O = UO (s; amorph) +, HCO - +, H + (aq) UO (s; amorph) + NO - (aq) + H + (aq) = UO + (aq) + N (aq/g) + H O Lokal und zeitlich begrenzt können Werte bis zu mehreren 0 µg/l auftreten! Güstrow,..

16 Grundwassersondierung Tiefenabhängige Probenahme Screen Point Sampler Güstrow,..

17 Grundwassersondierung Schwerin Süd Redoxpotential Nitrat [mg/l] Sulfat [mg/l] Uran [µg/l] ,0,00,00,00,00,00,00,00,00,00, Güstrow,..

18 Grundwassersondierung Tewswoos GWMS Tewswoos Redoxpotential [mv] Nitrat [mg/l] Sulfat [mg/l] Uran [µg/l] ,,0,00,00,0,00 Güstrow,..

19 Ersatzneubau GWMS Altenkirchen (Dez. ) Änderung der Filterlage führt zu erhöhten Konzentrationen 0 Hy BgnRn / GWMS Altenkirchen 0,,00 qh qw Hy Aei / GWMS Altenkirchen, m NN, m NN 0, ,0 qw,,0 0 0,0 0,00,00 qw qp,00 0,00,00,00,00,00 qp qp qp qp qp,00,00 0 Uran [µg/l] ,00,00,00,00,00,00 qp qp qp qp,00,00 Uran µg/l, qp,00 0,00 qw <0,00 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00 0, Güstrow,..

20 Schwerin Süd: andere GWÜ in der oxidierten Zone Sondermessnetz Schwerin Süd alt Uran [µg/l] Nitrat [mg/l] Ammonium [mg/l] Nitrit [mg/l] Kalium [mg/l] Nickel [µg/l] Cobalt [µg/l] ,,0, 0,0 0,,0,, ,0,00,00,,00,,00,00,00,00,00,00 Veränderungen nur an der Grundwasser-Oberfläche? Güstrow,..

21 Friedland: andere GWÜ in der oxidierten Zone Kernbohrung Friedland Bauersheim Uran [µg/l] Nitrat [mg/l] Ammonium [mg/l] Nitrit [mg/l] Kalium [mg/l] Nickel [µg/l] Cobalt [µg/l] ,0,0,0,0,0-0, 0,0 0, 0, 0, 0, 0, ,0,,0,0,0,,0,00,0,0,00,,,0,,0,0,,0,00,0,,00,0,0,0,00 Güstrow,..

22 Friedland: Seitlicher Zustrom des Grundwassers Urananreicherung bei ca. m Urananreicherung bei m Urananreicherung bei m Güstrow,..

23 Veränderungen in jüngster Zeit? Nitrit Uran Nickel 0 Hy GeSg /,, 00 Georgenthal 0 Friedland OP 0,0 Nitrit Uran Nickel,, 0 0,0 0 l] 0, Uran µg/l Nitrit mg/l 0,0 0,0 Nickel, Uran [µg/l 0,, 0,0 0, 0 0, LUNG 0, gedruckt am.. LUNG 0, gedruckt am.. Güstrow,..

24 Gegenwärtige Befundsituation im Grundwasser in MV Haben wir nur lokale Probleme? Messen wir an den richtigen Stellen? Güstrow,..

25 Uran im Grundwasser-Messnetz Ausfällung Messstellen Erdoberfläche Grundwasseroberfläche Rücklösung Messstellen Uran: im Wasser gelöst als Feststoff U < µg/l Oxidierter Bereich U < µg/l U < Nachweisgrenze U < Nachweisgrenze Redoxfront Anreicherung Rücklösung Reduzierter Bereich U > µg/l U < Nachweisgrenze Güstrow,..

26 Beeinträchtigung der Oberflächengewässer durch Interflow Tage-Monate Jahre Jahrzehnte- Jahrhunderte Jahrhunderte-Jahrtausende Güstrow,..

27 Fließgewässer,,,,0 Jahresgang,,,, Auswaschung des Bodens Pflanzenverfügbarkeit nicht gegeben,,0 Tollense Demmin,,,,,,,,0 Uran [µg/l],0,,0,,0,,0 0, 0,0 Jan.0 Jan.0 Jan.0 Jan. Jan. Jan. Güstrow,..

28 Seesedimente: Zeitreihen,0 Schweriner See, Datenquelle: Radioaktivitätsüberwachung des Landes (LUNG) Entnahmestelle der Sedimentproben: Ufernähe Seit vielen Jahren werden Seen, die alle im Laufe der Jahre langsam steigende Urankonzentrationen zeigen, regelmäßig beprobt. (s. Kap...) Zeit - n MAX, MEDIAN 0, Uran in mg/kg Uran in mg/kg,0 0, 0,0,0,,0 0, 0, Goldberger See Güstrow,..

29 Weitere Untersuchungen: Vertiefung der Feststoffanalytik (Kooperation mit der TU Clausthal und Uni Greifswald) Grundwassersondierungen Isotopenuntersuchungen Vielen Dank! Güstrow,..