Hydrogeochemische Hintergrundwerte im Grundwasser und ihre Verwendung in der Wasserwirtschaft

Thomas Walter1, Arnold Quadflieg2, Bernhard Wagner3
1 Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz, Saarbrücken
2 Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Wiesbaden
3 Landesamt für Umweltschutz, Hof

P 11.1 in Identifikation hydrogeologischer Prozesse mit Spurenstoffen

 Im Grundwasser stellen sich unter natürlichen Bedingungen charakteristische regionale Bandbreiten der chemischen Zusammensetzung ein. Die Obergrenze dieser Konzentrationen haben KUNKEL et al. (2004) als Hintergrundwert definiert, wobei ubiquitäre anthropogene Einflüsse in einem dicht besiedelten Land wie der Bundesrepublik Deutschland davon nicht mehr abgetrennt werden können.

 

Um bei Schwellenwertüberschreitungen (Geringfügigkeitsschwellenwerte der LAWA, LAWA 2004) Ursachen beurteilen zu können, ist die Kenntnis der jeweiligen natürlichen Hintergrundwerte erforderlich. Seit dem Jahr 2005 befassen sich die Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) daher mit deren Ermittlung. Dazu wurden die ca. 1.100 hydrogeologischen Einheiten der Hydrogeologischen Übersichtskarte von Deutschland (HÜK200, BGR 2015) zu 186 Hydrogeochemischen Einheiten (HGC) aggregiert. Mit einer weitgehend automatisierten Excel-Anwendung (WALTER, 2008) wurden die Anomalien mit Wahrscheinlichkeitsnetzen nach Lepeltier (1969) abgetrennt, gleichzeitig die Verteilungsparameter der Hintergrundpopulation ermittelt und deren 90. Perzentils berechnet. Vergleiche der Ergebnisse mit in einzelnen Bundesländern auf anderer methodischer Grundlage ermittelten Werten zeigen eine gute Übereinstimmung (BITZER et al., 2012; PLUM et al. 2009). Seit dem Jahr 2010 stehen die Ergebnisse über einen im Internet frei zugänglichen Web-Map-Dienst (WMS) und einen Fachdatenviewer (GeoViewer der BGR: http://geoviewer.bgr.de) bereit (BGR 2014, Wagner et al. 2014)].

 

Hauptnwendungen in der Wasserwirtschaft sind die Ableitung und Verwendung von Grundwasserschwellenwerten für die Zustandsbewertung der Grundwasserkörper nach EG-Wasserrahmen¬richtlinie (RL 2000/60/EG 2000), aber auch der Einsatz im Boden- und Grundwasserschutz bei der Beurteilung möglicher Grundwasserverunreinigungen. Nach der novellierten EG-Grundwasserrichtlinie (RL 2014/80/EU) müssen die Mitgliedstaaten in den Bewirtschaftungsplänen natürliche Stoffe Hintergrundwerte in Grundwasserkörpern übermitteln. Die nationalen Basiswerte für Deutschland sind als flächengewichtete Mittel aus den HGW berechnet und auch bei der Festlegung der GFS-Werte verwendet worden (GFS-Bericht 2015, LAWA 2015).

 

Bei lokalen Betrachtungen (Schadensfälle, Altlasten etc.) können die HGW als Anhaltspunkt für eine erste Einschätzung herangezogen werden, ob erhöhte Konzentrationen im Grundwasser geogen sein können. Hier können Messstellen immer einer HGC-Einheit und damit den jeweiligen Hintergrundwerten zugeordnet werden. Auf Grundwasserkörperebene ist dies jedoch wegen länderspezifisch unterschiedlich ausgewiesenen Grundwasserkörpern nicht immer möglich. Im wasserrechtlichen Vollzug ergibt sich aber damit bei der Prüfung von Grundwasserverunreinigungen ein weiterer Prüfschritt, bevor kontenintensive Untersuchungen zur Klärung der Ursache der festgestellten Schwellenwertüberschreitungen durchgeführt oder gar Maßnahmen ergriffen werden müssen.



 

Bitzer, F., Reinheimer, L. und Plaul, W. (2012): Beschaffenheit natürlicher, ubiquitär überprägter Grundwässer.- Landesamt für Geologie und Bergbau und Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz. Internet: http://www.lgb-rlp.de/hintergrundwerte_grundwasser.html.

 

BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohrstoffe (2014): WMS Information der BGR Hannover: Hydrogeologische Karte von Deutschland 1:200.000 (HÜK200). Thema: Hydrogeochemie, Hintergrundwerte im Grundwasser.- Internet: http://www.bgr.de/Service/huek200/hgw.

 

BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohrstoffe (2015): Hydrogeologische Karte von Deutschland 1:200.000 (HÜK200).- Internet http://www.bgr.de/Service/grundwasser/huek200.

 

Kunkel, R., Wendland, F., Voigt, H.-J., Hannappel, S. (2004): Die natürliche, ubiquitär überprägte Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland.- Schriften des Forschungszentrums Jülich, Reihe Umwelt 47, 204 S., Jülich.

 

LAWA (2004): Ableitung von Geringfügigkeitsschwellenwerten für das Grundwasser.- Länderar-beitsgemeinschaft Wasser (Hrsg.), 33 S., Düsseldorf.

 

LAWA (2015): Ableitung von Geringfügigkeitsschwellenwerten für das Grundwasser – Aktualisierte und überarbeitete Fassung; Stand: 28. Mai 2015.

 

Lepeltier, C. (1969): A simplified statistical treatment of geochemical data by graphical represen-tation.- Econ. Geol., 64: 538-550, Lancaster, PA.

 

Plum, H. & Dietze, G. & Armbruster, V. & Wirsing, G. (2009): Natürliche geogene Grundwasser-beschaffenheit in den hydrogeochemischen Einheiten von Baden-Württemberg.- LGRB-Informationen, 23, 192 S., Freiburg i.Br.

 

RL 2000/60/EG: Richtlinie 2000/60/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 23.Oktober 2000 zur Schaffung eines Ordnungsrahmens im Bereich der Wasserpolitik  (Wasserrahmenrichtlinie).- Amtsblatt der Europäischen Union L 327/1, 22.12.2000

 

RL 2014/80/EU: Richtlinie 2014/80/EU der Kommission vom 20. Juni 2014 zur Änderung von Anhang II der Richtlinie 2006/118/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates zum Schutz des Grundwassers vor Verschmutzung und Verschlechterung.- Amtsblatt der Europäischen Union L 182/52, 21.6.2014, 52-55.

 

Wagner, B., Walter, T., Himmelsbach, T., Clos, P., Beer, A., Budziak, D., Dreher, T., Fritsche, H.-G., Hübschmann, M., Marzcinek, S., Peters, A., Poeser, H., Schuster, H., Steinel, A., Wagner, F., Wirsing G. (2011): Hydrogeochemische Hintergrundwerte der Grundwässer Deutschlands als Web Map Service.- Grundwasser 16/3: 155-162.

 

Walter, T. (2008): Determining natural background values with probability plots.- EU Groundwater Policy Developments Conference, UNESCO, Paris, France, 13–15 Nov 2008.

 

Wagner, B., Beer, A., Bitzer, F., Brose, D., Brückner, L., Budziak, D., Clos, P., Fritsche, H.-G., Hörmann, U., Hübschmann, M., Moosmann, L., Nommensen, B., Panteleit, B., Peters, A., Prestel, R., Schuster, H., Schwerdtfeger, B.,  Walter, T. & Wolter, R. (2014): Erläuterung zum Web Map Service (WMS) „Hintergrundwerte im Grundwasser“.- Internet: http://www.bgr.bund.de/hgw.