Identifizierung hydrogeochemischer Prozesse zur Charakterisierung relevanter Sulfatquellen in einem urbanen Grundwasserleiter - am Beispiel Berlin

Babette Gabriel1, Lutz Thomas1, Michael Schneider1
1 Freie Universität Berlin, Institut für Geologische Wissenschaften, Arbeitsbereich Hydrogeologie

P 19.3 in Young Hydrogeologists forum

Keywords: Sulfat – Schwefelverbindungen - atmosphärische Deposition – Grundwasserschwankung – Sulfat- Retardation

Die Berliner Trinkwasserversorgung wird unter anderem durch die Wasserwerke Beelitzhof und Tiefwerder gewährleistet. Das Einzugsgebiet dieser Wasserwerke befindet sich im Gebiet des Grunewaldes im Südwesten Berlins. Während die Sulfatkonzentrationen im Berliner Grundwasser insgesamt einen abnehmenden Trend aufweisen (1995-2009), sind seit 2007 im Bereich des Grunewaldes erhöhte Sulfatgehalte mit lokal ansteigender Tendenz festgestellt worden. In diesem Zusammenhang ist es von besonderer Bedeutung, die Sulfatgehalte im Berliner Grunewald auf standortbedingte Faktoren wie beispielsweise den Einfluss von Trümmerschutt, der Sulfatfracht aus der Lausitz im Oberflächenwasser, Oxidation von Sulfiden und geogener Schwefelspezies sowie dem Einfluss atmosphärischer Deposition von Schwefeldioxid hin zu untersuchen. Um die zukünftige Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit im Einzugsgebiet der Wasserwerke prognostizieren zu können, ist es von besonderer Bedeutung, die Ursache für die ansteigenden Sulfatkonzentrationen zu analysieren.

Hierzu wurden im Untersuchungsgebiet 17 Bohrungen mit durchgehender Entnahme gekernter Proben bis zu 33 m u. GOK durchgeführt. In Batchversuchen wurde das Sediment hinsichtlich des eluierbaren Sulfatgehaltes analysiert und für jeden Standort die Sulfatverteilung über die Tiefe ermittelt. Hierbei können an allen Standorten zwei Konzentrationsplateaus identifiziert werden: zwischen 14 und 17 m u. GOK und im Bereich der Grundwasserschwankungszone. Diese Plateaus gilt es im Hinblick auf mögliche Schwefel-Eintragspfade zu bewerten.

Über die Berechnung der Verlagerungsgeschwindigkeit des Sickerwassers kann das erste Plateau auf die atmosphärische Deposition (SO2) aus dem Jahr 1989 zurückgeführt werden. Mit dem Einbau der Rauchgasentschwefelungsanlagen in Industriebetrieben (1989) ist in den SO2-Depositionen ein Rückgang zu erkennen, der sich in der Sulfatverteilung über die Tiefe widerspiegelt.

Die bisherigen Untersuchungen ergaben, dass im Grundwasserschwankungsbereich eine Akkumulation mineralischer Schwefelverbindungen identifiziert werden konnte, die durch drei unterschiedliche hydrochemische Signaturen zum Ausdruck kommt. Es wird vermutet, dass hierfür die Interaktion mehrerer Prozesse verantwortlich sind, die es genauer zu untersuchen gilt. Hierfür werden Säulenversuche durchgeführt, die dem Prozessverständnis im Bereich der Grundwasserschwankungszone dienen. Die Ermittlung der Isotopensignaturen des Sulfatschwefels im Grundwasser ausgewählter Standorte tragen zur Eingrenzung möglicher Quellen bei. Darüber hinaus dient eine Modellierung des reaktiven Stofftransportes der Quantifizierung des Eintrages in das Grundwasser. Eine Übertragbarkeit der Untersuchungsergebnisse auf andere urbane Räume wird geprüft.