Initiierte Nitratreduktion und assoziierte Spurenelementmobilisierung

Felix Ortmeyer1, Andre Banning1
1 Ruhr-Universität Bochum

14.9 in Forum Junge Hydrogeologen

25.03.2020, 17:15-17:30, Telemann-Saal

Die Belastung des Grundwassers durch Nitrat ist ein weltweites Problem. In einigen Regionen werden die Grenzwerte in Oberflächenwässern, aber auch im Grundwasser, deutlich überschritten. Die Bundesrepublik Deutschland wurde bereits im Juni 2018 vom Europäischen Gerichtshof wegen der Nichteinhaltung der Nitratrichtlinie verurteilt (Europäischer Gerichtshof, 2018). Weitere Verstöße und Sanktionen sind auf Grund der hohen Nitratkonzentrationen zu erwarten. Diese Kontamination des Grundwassers mit Nitrat ergibt sich durch anthropogen eingesetzte Stickstoffdünger zur Steigerung der Produktivität der Landwirtschaft. Durch reduzierende Schwefelverbindungen und organischen Kohlenstoff innerhalb des Grundwasserleiters kann bisher noch ein Teil des Nitrates abgebaut werden. In der Zukunft werden jedoch erhebliche Zunahmen der Nitratkonzentrationen erwartet, da dieses Abbauvermögen immer weiter abnimmt und endlich ist [DVGW, 2016].

Um Grundwässer mit einer starken Nitratbelastung auch in Zukunft zu Trinkwasser aufbereiten zu können, wird eine Steigerung der Nitratreduktion erforscht. Für dieses Vorhaben wird in Säulenversuchen mit Sedimenten ohne eine Abbaukapazität der Nitratabbau durch Zugabe von Glucose, Ascorbinsäure oder Ethanol initiiert und gesteigert. Da die mittlere Grundwasserjahrestemperatur in Deutschland etwa 10 °C beträgt, werden die Säulenversuche für jeden nitratabbaufördernden Stoff jeweils bei Raumtemperatur sowie bei 10 °C durchgeführt. Somit können Aussagen über die Nitratreduktion bei realen Grundwassertemperaturen getroffen werden. Der Vergleich der Ergebnisse der Nitratreduktion bei den beschriebenen Temperaturansätzen, zeigt interessante Resultate und verdeutlicht die Bedeutung der Berücksichtigung der Temperatur. So fällt auf, dass durch Glucose bei Raumtemperatur eine verhältnismäßig große Abbaurate erzielt werden kann, diese bei 10 °C jedoch sehr gering ist. Im Gegenteil dazu ist das Reduktionspotenzial von Ethanol bei 10 °C größer als bei Raumtemperatur. Der Vergleich der Reduktionsmittel zeigt, dass die Abbaurate bei 10 °C von Ethanol auch größer als die von Glucose ist.

Häufig wird auch eine Mobilisierung von Spurenstoffen wie z.B. As, Co, Ni, Sb und U beobachtet [Cremer, 2015; Banning et al., 2013; Abraitis et al., 2004], welche durch die Nitratreduktion ausgelöst wird. Somit wird zusätzlich untersucht, ob durch die Zugabe von nitratabbaufördernden Substanzen Spurenstoffe mobilisiert werden und ob die Grundwassertemperatur eine Auswirkung auf die Mobilisierung hat.



Abraitis, P.K., Pattrick, R.A.D., Vaughan, D.J. (2004): Variations in the compositional, textural and electrical properties of natural pyrite: a review. International Journal of Mineral Processing 74, 41–59

 

Banning, A., Demmel, T., Rüde, T. R., Wrobel, M. (2013): Groundwater Uranium Origin and Fate Control in a River Valley Aquifer. Environmental Science & Technology 47, 13941–13948

 

Cremer, N. (2015): Nitrat im Grundwasser - Konzentrationsniveau, Abbauprozesse und Abbaupotenzial im Tätigkeitsbereich des Erftverbands. 311 Seiten, Erftverband

 

DVGW – Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. [Hrsg.] (2016): Grundsätze und Maßnahmen einer gewässerschützenden Landbewirtschaftung. Technische Regel – Arbeitsblatt DVGW 104 (A); DVGW; Bonn

 

Europäischer Gerichtshof. (2018): Gerichtshof der Europäischen Union, InfoCuria - Rechtsprechung des Gerichtshofs, Zugriffsdatum: 12. August 2019 - [http://curia.europa.eu/juris/documents.jsf?num=C-543/16]



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