Chemo-lithotropher Nitratabbau– wie lange kann Pyrit das Grundwasser noch schützen?

Thomas R. Rüde1, Roland Schindler2, Bettina Meyer3, Katharina Greven2, Alexandra Galisson1
1 RWTH Aachen, Lehr- und Forschungsgebiet Hydrogeologie
2 NEW NiederrheinWasser GmbH
3 Consulaqua Hildesheim

O 13.5 in Nitrat und Bedeutung der Denitrifikation in der Wasserversorgung

22.03.2018, 16:45-17:00, 3

In der Niederrheinischen Bucht werden derzeit aus dem zweiten und dritten Grundwasserstockwerk weitgehend nitratfreie Rohwässer gewonnen. Cremer (2015) hat in einer umfangreichen Auswertung langjähriger hydrochemischer Rohwasserdaten für den Tätigkeitsbereich des Erftverbands gezeigt, dass für 52 % der Wassergewinnungen ein Nitratabbauprozess belegbar ist. Den größten Anteil hat dabei die chemo-lithotrophe Denitrifikation v.a. durch Pyrit im Aquifergestein.

Die häufigste Ursache für den derzeitig überwiegend schlechten Zustand der Grundwasserleiter ist der übermäßige Eintrag von Nitrat aus Wirtschaftsdünger (z.B. LANUV 2014). Dem chemo-lithotrophen Abbau kommt daher eine große wasserwirtschaftliche Bedeutung zu (z.B. DVGW 2013). Es liegt allerdings eine große Spanne zeitlicher Angaben für das Nitratabbaupotenzial aus unterschiedlichen Untersuchungsmethoden vor, die von wenigen, 15 - 20 Jahren (z.B. Cremer 2015), bis zu Jahrhunderten (z.B. Wisotzky et al. 2007) reichen. Mit dieser Spanne ist eine Beurteilung des Handlungsbedarfs im konkreten Fall einer Wassergewinnungsanalage schwierig bis unmöglich. DVGW und DWA haben in einem Themenheft eine Reihe angewendeter Verfahren zur Ermittlung der Nitratabbauprozesse und  zur Bestimmung der Dauer des Nitratabbaus zusammengestellt (DWA 2015).

Vor diesem Hintergrund hat die NEW NiederrheinWasser GmbH im Vorfeld einer Wassergewinnungsanlage eine Forschungsbohrung niedergebracht. Durch ein hydraulisches Fenster wird auch hier Nitrat aus dem oberen Stockwerk in das wasserwirtschaftlich genutzte dritte Stockwerk (Horizont 11B-8) eingetragen. An diesem Standort werden verschiedenste Methoden zur Ermittlung des Nitratabbaupotenzials in ihrer Durchführung, den gewonnenen Erkenntnissen und letztlich dem ermittelten Abbaupotenzial vergleichend getestet.

Die eingesetzten Verfahren sind 1) die Auswertung hydrochemischer Zeitreihen, 2) die Berechnung der verbleibenden Dauer des Nitratabbaus aus geochemischen Daten an erbohrten Sedimenten, 3) die Messung des Exzess-N2 mit der N2/Ar-Methode, 4) die Messung der stabilen Isotopenverhältnisse im Nitrat und Sulfat 5) der Einsatz isotopisch markierten Nitrats zur Bestimmung von Umsatzraten, 6) mehrstufige Push-Pull-Versuche zum in-situ Nitratabbau in der zur Messstelle ausgebauten Bohrung, 7) Langzeitsäulenversuche zum chemo-lithotrophen Nitratabbau an Linerproben, und 8) die hydrogeochemische Modellierung der Nitratabbauprozesse und des Nitrattransportes.



CREMER, N. (2015): Nitrat im Grundwasser. Konzentrationsniveaus, Abbauprozesse und Abbaupotenzial im Tätigkeitsbereich des Erftverbands.- 311 S.; Bergheim.

DVGW (2013): Konsequenzen nachlassenden Abbauvermögens in Grundwassereitern.-Forschungs- und Entwicklungsvorhaben W1/06/08 - Abschlussbericht Teil A -Allgemeiner Teil: 179 S.; Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V.; Bonn.

DWA (2015): Stickstoffumsatz im Grundwasser.- DWA-Themen, T2/2015, 87 S.; Hennef.

LANDESAMT FÜR NATUR, UMWELT UND VERBRAUCHERSCHUTZ NORDRHEIN-WESTFALEN (2014): Nitrat im Grundwasser. Situation 2010 bis 2013 und Entwicklung 1992 bis 2011 in Nordrhein-Westfalen.- LANUV-Fachbericht 55: 113 S.; Recklinghausen.

WISOTZKY, F., MÄURER, D., KRAFT, C. (2007): Angewandte Beispiele zur Hydrochemie tiefer Grundwässer.- In: BENDER, S., WOHNLICH, S., WISOTZKY, F. (Hrsg.): Bochumer Grundwassertag: Bewirtschaftung tiefer Grundwässer. Bochumer Geowissenschaftliche Arbeiten, 11: 17-25.; Bochum.



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