Wo sind für Stoffumsätze relevante Strukturen? – Untergrundcharakterisierung eines großflächigen Auengebiets mit Direct-Push-Sedimentfarbmessungen

Stefan Klingler1, Teresa Rotava1, Shaddai Heidgen1, Ulrike Werban2, Annett Junginger1, Carsten Leven1, Olaf A. Cirpka1, Peter Dietrich2
1 Universität Tübingen
2 Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ Leipzig

4.3 in Sensorik und Messen im Grundwasser

27.03.2020, 16:00-16:15, Händel-Saal

Auengebiete verbinden Flusseinzugsgebiete mit ihrer Vorflut und dienen so als integrierendes Landschaftselement, in dem der Umsatz und Abbau von Schad- und Spurenstoffen entlang vieler möglicher Grundwasserfließpfade erfolgen kann. Auf den Schadstoffumsatz haben jedoch nur solche Fließpfade einen Einfluss, die durch biogeochemisch relevante Untergrundstrukturen wie Torflagen und andere Zonen mit hohem Anteil an organischem Kohlenstoff führen. Es besteht jedoch vor allem in großflächigen Arbeitsgebieten die Gefahr, dass solche hydrogeologisch und biogeochemisch relevanten Strukturen im Rahmen einer gewöhnlichen geologischen Erkundung nicht oder nicht ausreichend erfasst werden können. Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches SFB 1253 CAMPOS untersuchen wir im Ammertal bei Tübingen daher exemplarisch die räumliche Verteilung von Strukturen, die für Stoffumsätze biogeochemisch relevant sein können. Aus Vergleichsmessungen von Sedimentfarbe und organischem Kohlenstoffgehalt mehrerer Sedimentproben konnten wir vorab bestätigen, dass die Sedimentfarbe als sehr guter Indikator für den Anteil organischen Kohlenstoffs dient. Aufgrund dessen verwendeten wir zur Kartierung dieser Strukturen minimalinvasive, Direct-Push-basierte in-situ Sedimentfarbmessungen mit zentimetergenauer vertikaler Auflösung. So konnten wir innerhalb weniger Tage die Sedimentfarbverteilung über mehr als 5000 m² und bis zu 10 m Tiefe auskartieren, potentielle biogeochemische Hotspots lokalisieren und anschließend gezielte Bohrungen für Probenahmen durchführen. Die Sedimente konnten wir anschließend in bestimmte, standortspezifische Farbfazies unterteilen und diesen jeweils einen aus Sedimentproben bestimmten repräsentativen Gehalt an organischem Kohlenstoff zuordnen. Die Ergebnisse dienen nun zum einen als grundlegende Parameterverteilung organischen Kohlenstoffs für reaktive Transportmodellierungen sowie zur Bestimmung der Kontinuität und Konnektivität hydrogeologisch und biogeochemisch relevanter Strukturen.



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