Flächendeckende Erfassung der stabilen Sauerstoff- und Wasserstoffisotopenverhältnisse Bayerns – Einblicke in die Verbindung von Grundwasser und Niederschlag

Robert van Geldern1, Diana Butzer1, Sebastian Kastner1, Johannes A.C. Barth1, Michael Wrobel2, Christine Stumpp3
1 GeoZentrum Nordbayern, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)
2 Bayerisches Landesamt für Umwelt, Hans-Högn-Straße 12, 95030 Hof/Saale
3 Helmholtz Zentrum München, Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Institut für Grundwasserökologie, Ingolstädter Landstr. 1, 85764 Neuherberg

O 9.6 in Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen: Prozesse und Methoden

22.03.2018, 14:00-14:15, 1

Sauerstoff- und Wasserstoffisotopenverhältnisse des Wassermoleküls werden seit Jahrzehnten erfolgreiche eingesetzt, um verschiedenste wissenschaftliche und praktische Fragestellungen im Bereich der Hydrologie und Hydrogeologie zu erforschen. Als eines der erfolgreichsten Beispiele gilt hier das Global Network of Isotopes in Precipitation (GNIP) der Internationalen Atom Energie Behörde (IAEA) in Wien [1], in die auch die Messwerte des deutschen Isotopenmessnetztes eingehen [2]. Durch die langjährigen systematischen Messungen sind heute die globalen räumlichen und zeitlichen Variationen der Isotopenverhältnisse des Niederschlages gut bekannt und kommen in vielen Wissenschafts­disziplinen zur Anwendung [3].

Im Gegensatz zum Niederschlag sind hingegen die Isotopenverhältnisse des Grund­wassers kaum auf größeren Skalen erfasst und werden häufig nur in einzelnen lokalen Studien betrachtet. Eine systematische Messung in Grundwasser als einer der wichtigsten Trink­wasserressourcen findet nicht statt. Allerdings könnten stabile Isotope des Grundwassers bei einer Vielzahl von Fragestellungen, wie z.B. bei der Betrachtung von Abstandsgeschwindig­keiten, Mischungen von Grundwasserstockwerken oder dem Grundwasseralter entscheidende Hinweise liefern [4-6].

Im Frühjahr 2015 wurden in Bayern in Kooperation mit dem Bayerischen Landesamt für Umwelt, der Universität Erlangen-Nürnberg, dem Helmholtz Zentrum München und mit Unterstützung der bayerischen Wasserwirtschaftsämter, an rund 650 Brunnen und Quellen Proben entnommen und hinsichtlich ihres stabilen Isotopenverhältnisses analysiert. Diese Daten stellen den ersten flächendeckenden Isotopendatensatz des bayerischen Grundwassers dar. Diese Grundwasserdaten werden mit den Daten der sieben bayerischen GNIP Stationen überschnitten, um Regionen und Brunnen zu identifizieren, die ein vom lokalen Niederschlag abweichendes Isotopenverhältnis haben. Ursachen hierfür können z.B. die Anbindung an Oberflächengewässer, tiefe Grundwasser­stockwerke oder weiter entfernte Einzugs­gebiete sein. Damit lassen sich potentiell zusammenhängende Einzugsgebiete unterscheiden sowie hydraulische Verbindungen zu anderen Aquiferen und Oberflächengewässern identifizieren. Darüber hinaus bietet diese Studie die Möglichkeit erstmalig flächendeckend das Isotopenverhältnis des Grundwassers räumlich darzustellen und damit die Datengrundlage für eine Vielzahl nachfolgender Anwendungen zu schaffen.



[1]   http://www.iaea.org/water

[2]   Bowen, G.J. (2010). Annu. Rev. Earth Planet. Sci., 38, 161-187, [doi:10.1146/annurev-earth-040809-152429].

[3]   Stumpp, C. et al. (2014). J Hydrol., 517, 351-361, [doi: 10.1016/j.jhydrol.2014.05.034]

[4]   van Geldern, R. et al. (2014). Sci. of Total Env., 496, 107-115, [doi:10.1016/j.scitotenv.2014.07.011]

[5]   van Geldern, R. et al. (2015). Grundwasser, 20, 169-179, [doi:10.1007/s00767-015-0296-6]

[6]   Penckwitt, J. et al. (2016). Grundwasser, 21, 217-225, [doi:10.1007/s00767-015-0310-z]



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