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Hydrogeochemie der balneologisch genutzten Grundwässer in Deutschland und deren Relevanz für Geothermieprojekte

Hydrogeochemistry of the balneologic used groundwater in Germany and their relevance for geothermic projects

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Zusammenfassung

Die Grundwasserchemie der balneologisch genutzten Wässer in Deutschland wird ausgewertet. Mithilfe des Programmes PHREEQC wurden die Sättigungsindizes und der CO2-Partialdruck berechnet. Es wird ersichtlich, dass die gelöste Natrium- und Chloridkonzentration bei hohen Ionenstärken durch ein Gleichgewicht mit der Mineralphase Halit (NaCl) begrenzt wird. Die Wässer besitzen bei pH-Werten oberhalb von 6 Sättigungsindizes für Calcit (CaCO3) um ca. Null, was eine Begrenzung der Calcium- und Karbonatkonzentrationen im Gleichgewicht mit Calcit erwarten lässt. Aufgrund von z. T. hohen CO2-Partialdrucken bis zu ca. 2,5 Atmosphären (≈bar) wird bei Austritt der Wässer z. T. eine starke Kohlendioxidentgasung erwartet, die zu einer intensiven Kalkfällung führen könnte. Bei höheren Ionenstärken wurde auch ein Sättigungsindex für Gips (CaSO4 · 2H2O) um den Nullwert bestimmt, was auf eine Gleichgewichtseinstellung hinweist. Die Fluoridkonzentration wird durch eine Sättigung gegenüber der Mineralphase Fluorit (CaF2) nach oben begrenzt. Die Sättigungsindizes für Calcedon (bzw. Chalcedon) als SiO2-Modifikation variieren zwischen −0,5 und ca. +1. Dies kann auf eine Gleichgewichtseinstellung hinweisen.

Abstract

The groundwater chemistry is analyzed for waters in Germany which are used for balneotherapy, including determination of saturation indices and CO2 partial pressures with the computer program PHREEQC. Results show that sodium and chloride concentrations are limited at high ionic strength by the mineral phase halite (NaCl). At pH > 6 the saturation indices for calcite (CaCO3) are around zero, therefore a limitation of calcium and carbonate concentrations in equilibrium with calcite is expected. Relatively high carbon dioxide partial pressures up to 2.5 atm (≈bar) were also calculated. A strong degassing is thus expected when in contact with the atmosphere, which should lead to precipitation of carbonate minerals. With higher ionic strength, the saturation index for gypsum (CaSO4 · 2H2O) was around zero, therefore these water samples are expected to be in equilibrium with respect to gypsum. Fluoride concentrations seem to be limited by equilibrium with fluorite (CaF2). The saturation indices for chalcedony (calcedon) fall between −0.5 and +1, which suggests equilibrium with chalcedony or quartz.

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Danksagung

Den beiden unbekannten Reviewern sei für ihre sinnvollen Änderungsvorschläge gedankt.

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Authors and Affiliations

  1. Fakultät für Geowissenschaften, Institut für Geologie, Mineralogie & Geophysik, Lehrstuhl Angewandte Geologie/Hydrogeologie, Ruhr-Universität Bochum, Universitätsstr. 150, 44801, Bochum, Deutschland

    Frank Wisotzky

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  1. Frank Wisotzky
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Wisotzky, F. Hydrogeochemie der balneologisch genutzten Grundwässer in Deutschland und deren Relevanz für Geothermieprojekte. Grundwasser - Zeitschrift der Fachsektion Hydrogeologie 24, 101–108 (2019). https://doi.org/10.1007/s00767-018-00409-4

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