Hintergrundwerte im Grundwasser – Beschreibung der nationalen Methode Deutschlands

Thomas Walter1
1 Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz

P 11.4 in Identifikation hydrogeologischer Prozesse mit Spurenstoffen

Nach den Vorgaben der Grundwasserrichtlinie (RL 2006/118/EG ) haben die Mitgliedstaaten in den Bewirtschaftungsplänen für natürliche Stoffe Hintergrundwerte in Grundwasserkörpern zu übermitteln und die Methode zu beschreiben, nach der jeder Mitgliedstaat die Hintergrundwerte bestimmt hat.

In der Bundesrepublik Deutschland wurden die Daten von über 52.700 Messpunkten durch die Mitarbeiter der geologischen Landesdienste für die Erstauswertung auf ihre Verwendbarkeit geprüft und den 186 Hydrogeochemischen Einheiten der HÜK200 (Hydrogeologische Übersichtskarte von Deutschland 1:200.000) zugeordnet. 2010 konnte so für 22 Parameter eine weitestgehend flächendeckende Auswertung vorgelegt werden, die 2014 auf der inzwischen deutlich verbesserten Datengrundlage um weitere 18 Parameter ergänzt wurde.

Die Auswertung beruht auf der Verwendung von Wahrscheinlichkeitsnetzen, die in der Explorationsgeochemie schon seit Jahrzehnten üblich ist (LEPELTIER 1969, SINCLAIR 1976). Dabei handelt es sich um ein einfaches grafisches Verfahren, das auf der Eintragung der nach Größe geordneten Werte in ein Koordinatennetz beruht, das auf der Abszisse linear, auf der Ordinate nach der kumulierten Normalverteilung berechnet ist. Normalverteilungen werden dadurch als Geraden dargestellt; lognormale Verteilungen ergeben ebenfalls eine Gerade, wenn die Messwertachse logarithmisch skaliert ist. Mischungen unterschiedlicher Populationen werden als Teilgeraden unterschiedlicher Länge und Steigung dargestellt und können so leicht unterschieden werden. Daher lassen sich Anomalien leicht identifizieren.

Nach der Eliminierung der Anomalien werden die Steigungsparameter der verbleibenden Hintergrundpopulation über einen Regressionsansatz (Mittelwert = Durchgang der Ausgleichsgeraden durch die 50%-Linie, Standardabweichung = Steigung der Geraden) und daraus wiederum die Perzentile der zugrundeliegenden Verteilung berechnet. Als Hintergrundwert wurde in Anlehnung an KUNKEL et al. (2004) das 90. Perzentil gewählt.

Weil die Geradenparameter direkt über eine Regression berechnet werden, muss die Gerade nicht über die gesamte Breite der Verteilung gegeben sein. Daher kann das Verfahren über einen Extrapolationsansatz auch problemlos mit größeren Anteilen an Werten umgehen, die kleiner sind als die Bestimmungsgrenze. Über eine Reihe von statistischen Tests wird die Repräsentativität der Auswertung und ihrer Ergebnisse abgesichert. Das Verfahren wurde zur Beschleunigung der Abläufe und Vereinheitlichung des Ausgabeformats weitestgehend automatisiert und den Bearbeitern in den verschiedenen Diensten als Excel-Anwendung zur Verfügung gestellt (WALTER, 2008).

Die Daten und Ergebnisse der Auswertung sind auf der Internetseite der BGR entweder über den browserbasierten GeoViewer (BGR 2015) oder als Web Map Service (WMS) öffentlich zugänglich (BGR, 2014). Die Informationen können in Form von Kartendarstellungen und Info-Abfragen abgerufen werden.



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/grundwasser > Hintergrundwerte im Grundwasser.

BGR – Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohrstoffe (2015): Hydrogeologische Karte von Deutschland 1:200.000 (HÜK200). Internet: http://www.bgr.de/Service/grundwasser > Hydrogeologische Karte von Deutschland 1:200.000 (HÜK200), Oberer Grundwasserleiter (OGWL).

 

 

DIN – Deutsches Institut für Normung e.V.: DIN 53804-1; Statistische Auswertungen, Teil 1: Kontinuierliche Merkmale. 19 S, Beuth-Verlag, Berlin (2002).

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.

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

RL 2006/118/EG: Richtlinie 2006/118/EG des Europäischen Parlamentes und des Rates vom 12. Dezember 2006 zum Schutz des Grundwassers vor Verschmutzung und Verschlechterung. Amtsblatt der Europäischen Union L 372/19, 27.12.2006, 19-31 (2006).

Sinclair, A.J. (1976): Applications of probability graphs in mineral exploration. Assoc. Explor. Geo-chem. Spec., 4/9, 95 S.

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