HydroBioGeoChemie der Warnow: Ein Multi-Isotopen-Ansatz (H, C, O, S)

Christoph Malik1, Cátia M.E. von Ahn1, Anna-Kathrina Jenner1, Lucas Winski1, Julia Westphal1, Benjamin Rach1, Iris Schmiedinger1, Michael E. Böttcher1
1 Geochemie & Isotopen-Biogeochemie, Leibniz IOW & Universität Greifswald

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

Die Warnow ist ein überwiegend durch anthropogen überprägte Grundwässer nordostdeutscher Lockergesteinsgrundwasserleiter gespeister Tieflandfluss in Mecklenburg-Vorpommern. Charakteristisch für derartige Überprägungen sind oft erhöhte Nährstoffgehalte, aber auch ansteigende Sulfatkonzentrationen sowie die Freisetzung redoxsensitiver Spurenstoffe. Der Eintritt reduzierter Grundwasseranteile in Oberflächenwässer kann grundsätzlich zu erhöhten Flüssen ehemals fixierter Stoffe führen, die durch Remobilisierungsprozesse potentiell verstärkt werden und sich daher negativ auf intakte Ökosysteme auswirken und ihre weitere Nutzung, auch für die Trinkwasserversorgung, einschränken können.

Gegenstand der hier vorgestellten Untersuchungen ist daher die Isotopen hydrobiogeochemische Zusammensetzung von Oberflächenwässern im Einzugsgebiet der Warnow und ihrer Zuläufe, die mit Hilfe eines Multi-Isotopen-Ansatzes (H, C, O, S) in Kombination mit redoxsensitiven Spurenelementen, systemrelevanten Nährstoffen sowie der Erfassung relevanter in-situ Parameter etabliert wurde. Die Probenahme erfolgte entlang des Fließpfades der Warnow, sowie an allen relevanten Zuflüssen unter Basisabflussbedingungen. Ergänzt wurden diese räumlichen Untersuchungen durch die regelmäßige Erfassung kompositionellen Dynamik als Funktion zeitlich veränderter Abflussbedingungen (2017 – 2019).

Mit Hilfe des gewählten Ansatzes konnten wesentliche Informationen über die Evolution der im Einzugsgebiet transportierten Fließgewässer gewonnen werden, die Aufschluss über hydrobiogeochemische Kernprozesse im Allgemeinen und deren flächenhafte Verteilung speziell im Einzugsgebiet geben. Somit konnte eine flächenhafte Abbildung der Isotopen hydrobiogeochemischen Komposition des Einzugsgebietes der Warnow erreicht werden. Diese zeigt, dass in Abhängigkeit von Fließgeschwindigkeit und Grundwasseranbindung vor allem die Zuflüsse als Spurenstoffquellen, DIC- und Nährstoffquellen fungieren. Die daraus resultierenden Materialtransporte können allerdings im künstlich angestauten und somit als Senke fungierenden finalen, vom Ästuar unbeeinflussten, Flussabschnitt begrenzt werden (Umsetzung von etwa 90 Prozent der Stickstoffspezies und Spurenstoffe). Die verschiedenen Isotopenansätze ermöglichen neben den nötigen Evidenzen für die biogeochemischen Prozesse in den einzelnen Flussabschnitten auch die Entwicklung konkreter Lösungsansätze.