Die künstlichen Süßstoffe Acesulfam und Cyclamat als Indikatorenpaar für Abwasser in einem Karsteinzugsgebiet (Gallusquelle, Schwäbische Alb)

Johannes Zirlewagen1, Ferry Schiperski1, Olav Hillebrand2, Karsten Nödler3, Tobias Licha2, Traugott Scheytt1
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften, TU Berlin
2 Geowissenschaftliches Zentrum, Universität Göttingen
3 TZW Karlsruhe

O 11.3 in Identifikation hydrogeologischer Prozesse mit Spurenstoffen

14.04.2016, 14:45-15:00, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

Die Identifizierung und Unterscheidung von Kontaminationsquellen ist entscheidend für einen effektiven Rohwasserschutz. Quelleinzugsgebiete in verkarsteten Grundwasserleitern stellen hierbei aufgrund der extremen Heterogenitäten und meist hoher Vulnerabilität zusätzliche Herausforderungen.

Am Beispiel des Einzugsgebietes der Gallusquelle (Schwäbische Alb) wurden die beiden künstlichen Süßstoffe Acesulfam und Cyclamat hinsichtlich ihrer Eignung als Abwasserindikatoren im Karst untersucht. Die beiden Stoffe haben sich bereits in Oberflächen- und Grundwasser als Abwasserindikatoren bewährt. Sie sind spezifisch für Abwasser und treten üblicherweise in relativ hohen Konzentrationen auf. Beide Stoffe zeigten in bisherigen Untersuchungen keine nennenswerte Retardation. Während Cyclamat bei der Abwasserbehandlung und in der Umwelt besser abbaubar ist, erweist sich Acesulfam als relativ persistent. Relativ hohe CYC/ACE-Verhältnisse weisen somit auf frisches unbehandeltes Abwasser hin, niedrige CYC/ACE-Verhältnisse dagegen auf altes Abwasser.

Im Untersuchungsgebiet wurde zunächst ein Mischwassersystem mit Regenüberlaufbecken und dem Bach Fehla als wesentliche potentielle Eintragsquellen für unbehandeltes bzw. behandeltes Abwasser identifiziert. In beiden wurden Konzentrationen und Masseströmen der Süßstoffe bestimmt. Konzentrationen im Mischwasser des Regenüberlaufbeckens wurden ebenfalls zu Überlaufereignissen analysiert.

Das Quellwasser wurde nach verschieden starken Neubildungsereignissen ereignisorientiert beprobt und u.a. auf organische Spurenstoffe analysiert. Acesulfam konnte in allen Proben nachgewiesen werden. Bei Niedrigwasserbedingungen lagen die Konzentrationen konstant um 19 ng L-1. Während eines Abflussereignisses ohne vorherigen Abwassereintrag sanken die Acesulfam-Konzentrationen, nach Abwassereintrag stiegen sie leicht an. Cyclamat konnte dagegen nur nach Überlauf des Regenüberlaufbeckens mit ca.100 h Verzögerung im Quellwasser nachgewiesen werden.

Über hohe CYC/ACE-Verhältnisse ließ sich frisches Abwasser eindeutig identifizieren. Behandeltes und altes unbehandeltes Abwasser könnten beide im Quellwasserauftreten, ließen sich jedoch allein anhand der Süßstoffe nicht eindeutig unterscheiden. Bei hinreichender Kenntnis der Eintragsfunktion konnte Cyclamat nicht nur als Indikator sondern auch quantitativ als Tracer verwendet werden. Zudem folgte der Verlauf der Durchbruchskurve von Cyclamat dem Auftreten von fäkalen Indikatorbakterien.

Die Analyse und Interpretation von organischen Spurenstoffen als Indikatoren ist ein vielversprechendes Werkzeug für die Karsthydrogeologie, besonders wenn die Möglichkeiten klassischer hydrochemischer Methoden durch natürliche Hintergrundkonzentrationen und starke Signaldämpfung begrenzt sind.



Export as iCal: Export iCal