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Nachlassender Nitratabbau im Grundwasser und deren Folgen – abgestufte modellgestützte Bewertungsansätze

Decreasing denitrification capacity in aquifers: scaled model-based evaluation

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Zusammenfassung

In vielen Wassergewinnungsgebieten gewährleisten Abbauprozesse im Grundwasserleiter die Minderung der Nitratbelastung und ermöglichen so die Entnahme nitratarmer Rohwässer. Das Nitratabbauvermögen der Grundwasserleiter ist überwiegend an organische Kohlenstoffverbindungen und Eisendisulfide gebunden, die als endliche Ressourcen dauerhaft aufgezehrt werden. Bei unveränderten Eintragsbedingungen führt dies prinzipiell zu steigenden Nitratkonzentrationen im Grund- und Rohwasser. Im Rahmen eines vom DVGW geförderten Forschungsprojektes wurden die Konsequenzen des nachlassenden Nitratabbauvermögens für 38 Einzugsgebiete mit Porengrundwasserleiter untersucht und bewertet. Eine vierstufig angelegte Vorgehensweise erlaubt dabei eine Anpassung an gebietsspezifische Bedingungen und an die Erfordernisse der Bewertung. Auf Grundlage aktueller und prognostizierter Nitratkonzentrationen im Rohwasser wurde die anhand eines Schwellenwertes und Zeithorizonts definierte „Nachhaltigkeit“ einer Grundwasserbewirtschaftung bewertet. Je nach Bearbeitungsstufe wurden unterschiedlich aufwändige hydrogeochemische Modelle und Methoden genutzt, um sukzessiv Systemverständnis und Prognosesicherheit zu erhöhen. Damit konnten sowohl die Folgen und Risiken einer Nitratbelastung des Rohwassers erkannt und bewertet, als auch die Wirkung von Grundwasserschutzmaßnahmen aufgezeigt werden.

Abstract

In many water catchment areas, denitrification processes in aquifers ensure lower nitrate contamination in groundwater. The denitrification capacity of aquifers mainly depends on organic carbon and iron disulfide which, being finite resources, are susceptible to depletion. This will generally result in increasing nitrate concentrations in groundwater. Within the scope of a DVGW-supported research project, consequences of a decreasing denitrification capacity in aquifers have been investigated and evaluated in 38 water catchment areas. A scaled four-stage evaluation procedure enables adapting to specific regional settings and assessment requirements. Based on measured and predicted nitrate concentrations in raw water, the “sustainability” of groundwater resources management has been assessed. Hydrogeochemical models and methods of varying complexity were applied. Thus, consequences and risks of nitrate pollution in raw water can be identified and assessed, and effects of groundwater protection measures can be shown.

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Danksagung

Das F&E-Projekt wurde gemeinsam durch das IWW Zentrum Wasser (Dr. A. Bergmann, Dr. F.-A. Weber u. a.) und der CONSULAQUA Hamburg/Hildesheim – Geo-Infometric (Dr. C. Hansen, Dr. S. Wilde, L. van Straaten u. a.) im Verbund mit folgenden Forschungspartnern durchgeführt: Technische Universität Clausthal, Abt. Hydrogeologie (Prof. Dr. W. van Berk, S. Häußler), UFZ – Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (Prof. Dr. P. Dietrich, Dr. U. Franko u. a.), TZW/DVGW-Technologiezentrum Wasser (J. Kiefer, M. Rödelsperger). Der DVGW (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V.) und folgende 16 Wasserversorgungsunternehmen förderten das Projekt personell und finanziell: HamburgWasser/Hamburger Wasserwerke GmbH, Wasserbeschaffungsverband Begatal/Stadtwerke Herford GmbH, Harzwasserwerke GmbH Hildesheim, Stadtwerke Celle GmbH, Stadtwerke Emsdetten GmbH, Wasserversorgungsverband Tecklenburger Land, Stadtwerke Hannover AG/Enercity, ENNI Energie & Umwelt Niederrhein GmbH, Stadtwerke Willich GmbH & Co. KG, SWK Aqua GmbH Krefeld, Zweckverband Gruppenwasserwerk Dieburg, NEW NiederrheinWasser GmbH, Stadtwerke Gütersloh GmbH, Stadtwerke Duisburg AG, Hessenwasser GmbH & Co. KG, Stadtwerke Münster GmbH. Wir danken den beteiligten Mitarbeitern für die Unterstützung, für die Bereitstellung der Daten und für die gute und konstruktive Zusammenarbeit im Rahmen der Projektbearbeitung. Dank gebührt auch der Betreuung durch die Projektbegleitgruppe: Dr. D. Petry (DVGW), Prof. Dr. F. Haakh, Dr. M. Emmert (beide ZV Landeswasserversorgung Stuttgart), Dr. M. Kaupe (RheinEnergie AG) und U. Peterwitz (Gelsenwasser AG).

Author information

Authors and Affiliations

  1. CONSULAQUA Hildesheim Geo-Infometric, Gropiusstr. 3, 31137, Hildesheim, Deutschland

    Siegfried Wilde

  2. CONSULAQUA Hamburg, Ausschläger Elbdeich 2, 20539, Hamburg, Deutschland

    Carsten Hansen

  3. RWW Rheinisch-Westfälische Wasserwerksgesellschaft mbH, Am Schloss Broich 1–3, 45479, Mülheim an der Ruhr, Deutschland

    Axel Bergmann

Authors
  1. Siegfried Wilde
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  2. Carsten Hansen
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  3. Axel Bergmann
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Wilde, S., Hansen, C. & Bergmann, A. Nachlassender Nitratabbau im Grundwasser und deren Folgen – abgestufte modellgestützte Bewertungsansätze. Grundwasser 22, 293–308 (2017). https://doi.org/10.1007/s00767-017-0373-0

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