Kontaminationsdynamik eines urban beeinflussten semiariden Karstaquifersystems – Empfehlungen für Monitoring und Rohwassermanagement

Sebastian Schmidt1, Felix Grimmeisen2, Fabian Ries3, Markus Giese1, Wiebke Warner1, Tobias Licha1, Martin Sauter1
1 Angewandte Geologie, Georg-August-Universität Göttingen
2 Abteilung Hydrogeologie, Karlsruher Institut für Technologie
3 Hydrologie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg

O 16.5 in Trinkwasser und Wasserversorgung

23.03.2018, 12:30-12:45, 1

Karstgrundwasserleiter stellen im östlichen Mittelmeerraum bedeutende Trinkwasserressourcen dar. Diese weisen jedoch oft eine stark zunehmende Besiedlung im Bereich der Einzugsgebiete aus, welche einen Einfluss auf die Wasserqualität ausübt. Dies trifft auf das untersuchte Aquifersystem (ca. 800 km²) des zentralen Westjordanlandes zu, welches seit Jahrzehnten besonders von Abwasserinfiltration betroffen ist. Da Karstaquifere eine sehr heterogene Verweilzeitenverteilung im Bereich von Stunden bis Jahrhunderte aufweisen können, werden sowohl kurzzeitige (v.a. durch mikrobielle Kontaminanten) als auch langfristige Beeinträchtigungen der Wasserqualität beobachtet. Zum Beispiel weisen zahlreiche Quellen des untersuchten Systems bereits Nitratkonzentrationen im Bereich von 50 mg/L oder darüber auf.

Um die verschiedenen Rohwasserfraktionen zu quantifizieren und ein angepasstes Rohwassermanagement zu ermöglichen, wurde ein breites Spektrum an Monitoringparametern (vor allem E.coli, Chlorid, Nitrat, elektrische Leitfähigkeit und stabile Mikrokontaminanten wie Carbamazepin und Acesulfam) und -strategien eingesetzt und beurteilt. Dabei wurden bis zu 45 Quellen, sowohl unter stabilen Hoch- als auch Niedrigwasserbedingungen sowie während Ereigniswasserdurchbrüchen beprobt. Zur zeitlich hochauflösenden Beobachtung wurden dabei 14 Quellen mit kontinuierlichen Monitoringsystemen ausgestattet, standardmäßig für elektrische Leitfähig und Wassertemperatur, ausgewählte Quellen zusätzlich für u. a. Trübung und Nitrat (UV-spektral).

Generell zeigt sich eine hohe Korrelation der Abwassertracer Acesulfam, Carbamazepin und Chlorid gegenüber Nitrat. Die integrale abwasserbürtige Komponente im Quellwasser, welche jedoch im Jahresverlauf oftmals hoch variabel ist, kann über die natürliche Hintergrundkonzentration von Chlorid über Mischungsmodelle quantifiziert werden. Diese wurde für 37 Quellen über historische Daten, welche teilweise bis 1938 zurückreichen, abgeschätzt (Schmidt et al., 2013). Zum Beispiel wurde für die wasserwirtschaftlich bedeutende Quelle von Jericho ein abwasserbürtiger Anteil zwischen 8–15 % ermittelt. Eine parallele Analyse mittels Carbamazepin ergibt nur einen halb so hohen Wert, was auf eine hohe Fraktion an Wasser mit mehreren Jahrzehnten Aufenthaltszeit hinweist.

Zusammenfassend wird die elektrische Leitfähigkeit als zweckmäßiger und stabiler Parameter für ein hochauflösendes Monitoring empfohlen. Über diese Zeitreihen kann die hydrologische und Transportdynamik sowie typische Zeitversätze und Ereigniswasseranteile ermittelt werden. Dies ermöglicht eine angepasste Beprobungsstrategie hinsichtlich der mikrobiellen Belastung und eine Optimierung des Rohwassermanagements. Ausgewählte Monitoringstationen wurden mit einer Datenfernübertragung ausgestattet. Gegenwärtig wird ein automatisches Frühwarnsystem entwickelt, in welches auch Niederschlagsdaten eingehen. Dies ermöglicht auch relativ kleinen kommunalen Wasserversorgern ein Management in nahezu Echtzeit.



SCHMIDT, S., GEYER, T., MAREI, A., GUTTMAN, J., SAUTER, M. (2013): Quantification of long-term wastewater impacts on karst groundwater resources in a semi-arid environment by chloride mass balance methods. Journal of Hydrology 502, 177–190.



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