Entwicklung der organischen Grundwasser-Signatur

Grundwasser weist zumeist geringe Konzentrationen an organischen Verbindungen auf, unter anderem aufgrund Stoffabbaus durch vielseitige mikrobielle Gemeinschaften in diesem biologisch reichhaltigen Ökosystem [1]. Dieses Mikrobiom benötigt einen steten Zufluss an gelösten organischen Verbindungen (dissolved organic matter, DOM) als Energie- und Nährstoffquelle. Innerhalb des Forschungsprojektes „AquaDiva“ im Hainich Forschungstransekt der „Kritischen Zone“ [2,3] wurden seit 2014 Informationen zur Komposition organischer Verbindungen des Grundwassers, das heißt seines Metaboloms, gesammelt. Hierfür wurden Proben aus Kluftgrundwasserleitern im Oberen Muschelkalk entlang des 7 km langen Messstellentranssekts per Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie analysiert. Der Langzeit-Datensatz wurde per Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis, PCA) interrogiert, sodass Signatur-Unterschiede zwischen den Messstellen über den Beobachtungszeitraum mit dem Auftreten externer Einflüsse, wie Grundwasserflüssen, verglichen werden konnte.

Aus unseren Analysen geht hervor, dass die Signaturen der Analyte im Grundwasserfließsystem im Laufe der Zeit fluktuieren. Einige Aquiferbereiche sind indiziert als isolierter, während bei anderen durch die Analytstruktur ein stärkerer Austausch charakterisiert werden konnte. Signaturschwankungen konnten auf Fließvorgänge und Grundwasserneubildungsphasen zurückgeführt werden, die zur Entwicklung des Grundwasser-Metaboloms beitragen. Die vorliegenden Daten spiegeln damit die respektiven Interaktionen und Einflüsse von Grundwasserflüssen, Biogeochemie und mikrobiellen Lebensgemeinschaften auf die Entwicklung der organisch-chemischen Signatur des Grundwassers wider.