Isotopen-hydrogeochemische Untersuchungen an küstennahen eisenreichen Grundwässern off- und on-shore der Leybucht (Niedersachsen)

Michael E. Böttcher1, Càtia M.E. von Ahn1, Anna-Kathrina Jenner1, Iris Schmiedinger1, Andreas Roskam2
1 Geochemie & Isotopen-Biogeochemie, Leibniz IOW & Universität Greifswald
2 NLWKN Aurich

3.16 in Grundwasser-Oberflächenwasser-Interaktionen - vom Flussabschnitt zum Einzugsgebiet

Die Leybucht liegt im Einzugsgebiet der Osterems und wird durch die vorgelagerten ostfriesischen Inseln vor der offenen Nordsee geschützt. Seit dem Mittelalter steht die Leybucht unter dem Einfluss von Verlandungserscheinungen (NLÖ, 2001). Im Jahre 2017 wurde im Küstenvorfeld in größtenteils fein- und mittelsandigen Sedimenten eine Bohrung (R144) abgeteuft, die für die Grundwasserbeobachtung in 57 bis 61 m unter Geländekante verfiltert wurde. In der vorliegenden Studie wurden das Grundwasser dieser Bohrung sowie zwei on-shore Grundwässer (Leybuchtsiel 1 und 2) hydrochemisch auf Haupt- und Spurenelemente analysiert. Diese Messungen wurden ergänzt um die Vermessung der stabilen Wasserisotope (2H, 18O), der Kohlenstoff-Isotopenzusammensetzung des gelösten anorganischen Kohlenstoffs sowie der Schwefel- und Sauerstoffisotopenzusammensetzung des gelösten Sulfats. Die Daten wurden darüber hinaus einer physikochemischen Analyse mit PHREEQ-C unterzogen.

Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass alle Wässer anoxisch sind und sich durch hohe gelöste Eisengehalte auszeichnen. Die drei Grundwässer unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Wasserisotopen-Signatur, liegen aber auf der für Cuxhaven etablierten lokalen meteorischen Wasserlinie und ähneln Süßwasser-beeinflussten Porenwässer, die in tiefen Sanden im Rückseitenwatt der Insel Spiekeroog gefunden wurden (Böttcher et al., 2014). Die Bohrungen R144 und Leybuchtsiel 1 verzeichnen den Einfluss von Nordseewasser. Die Isotopenzusammensetzung des DIC und Sulfats verweist auf die Mineralisierung von gelöstem organischen Kohlenstoff hin unter Verwendung der Elektronenakzeptoren z.B., Sauerstoff, Nitrat, und Sulfat, z.T. hat bereits Methanogenese stattgefunden. Die gelösten Eisengehalte können der dissimilatorisch-mikrobiellen Reduktion von Eisenoxiden und/oder der mikrobiell-katalysierten Zersetzung von Eisensulfiden stammen (z.B., Zhang et al., 2012).



Böttcher M.E., Lipka M., Winde V., Dellwig O., Böttcher E.O., Böttcher T.M.C., Schmiedinger I. (2014) Multi-isotope composition of freshwater sources for the southern North and Baltic Sea. Proc. 23rd SWIM conference, Husum, 46-49.

NLÖ (2001) Beweissicherung Küstenschutz Leybucht. Morphologisch-sedimentologische Untersuchungen. Forschungsstelle Küste. Abschlußbericht.

Zhang Y.-C., Slomp, C.P., Broers H.P., Passier H.F., Böttcher, M.E., Omoregie E.O., Lloyd J.R., Polya D.A. & van Cappellen P. (2012) Isotopic and microbiological signatures of pyrite-driven denitrification linked to pyrite oxidation in a sandy aquifer. Chem. Geol., 300-301, 123-132.