Uni-Bayreuth

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Exportverhalten gelöster Stoffen aus Einzugsgebieten

Andreas Musolff1, Christian Schmidt1, Benny Selle2, Jan H. Fleckenstein1
1 Dep. Hydrogeologie, UFZ - Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
2 WESS - Water & Earth System Science, University of Tübingen

O 12.7 in Grundwasserqualität

29.05.2014, 15:20-15:40, H19, NW II

 

Die zeitliche und räumliche Variabilität des Exports gelöster Stoffe aus Einzugsgebieten wird von einer Vielzahl natürlicher und anthropogener Prozesse gesteuert. Wir präsentieren einen methodischen Ansatz, das Stoffexportverhalten aus Einzugsgebieten zu charakterisieren, zu klassifizieren und Haupttreiber dieses Verhaltens zu analysieren. Der top-down Ansatz kombiniert zwei Indizes des Export-Verhaltens: Zum einen der Anstieg der linearen Beziehung von logarithmierten Konzentrationen und Abflüssen, zum anderen das Verhältnis der Variationskoeffizienten von Konzentration und Abfluss. Mit Hilfe dieser Indizes kann chemostatisches Verhalten (Konzentrationsänderungen gering gegenüber Änderungen des Abflusses) und chemovariables Verhalten (Konzentrationen variieren mit Abflussänderungen) sowie die Richtung des Konzentrations-Abfluss-Verhältnis (Konzentrationen steigen bzw. fallen mit Abflusserhöhung) charakterisiert werden. Diese Methodik wird auf eine 16-jährige Zeitreihe der Konzentrationen von Hauptionen und Nährstoffe sowie des Abflusses in 7 Teileinzugsgebieten des Bode-Einzugsgebiets angewendet. Insbesondere Nitrat zeigt ein ausgeprägt chemodynamisches Verhalten mit positiven Zusammenhängen zwischen Konzentrationen und Abfluss, sprich höheren Konzentrationen bei höheren Abflüssen. Beide Indizes korrelieren signifikant positiv mit dem Flächenanteil drainierter landwirtschaftlicher Nutzfläche in den untersuchten Teileinzugsgebieten. Mit zunehmender künstlicher Drainage ist die Dynamik von Nitratkonzentrationen ausgeprägter und deutet auf die Steuerung des Exportverhaltens durch diesen Eintragspfad hin. Ionen mit hoher Verfügbarkeit in den Einzugsgebieten, wie z.B. Magnesium weisen im Gegensatz dazu ein ausgeprägt chemostatisches Verhalten auf. Ionen mit geologisch limitierter Verfügbarkeit, wie Hydrogenkarbonat neigen zu mehr chemovariablen Exportverhalten mit sinkenden Konzentrationen bei steigenden Abflüssen (Verdünnungseffekt). Diese Art der top-down Analyse hilft, Steuergrößen des Exportverhaltens zu identifizieren und damit zum einen Monitoringprogramme zu optimieren und zum anderen Anregungen für Prozessforschung zu geben.



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Letzte Änderung 18.10.2013