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Hydrodynamische und hydrochemische Aspekte der anthropogen und natürlich induzierten Uferfiltration am Beispiel von Berlin/Brandenburg

Hydrodynamic or hydrochemical aspects of anthropogenic and naturally induced bank filtration – examples from Berlin/Brandenburg

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Kurzfassung

Uferfiltration ist die natürlich bedingte oder anthropogen induzierte Infiltration von Oberflächenwasser in den Grundwasserleiter und ist insbesondere als Methode der Rohwassergewinnung für die Trinkwasserproduktion von Bedeutung. Die hydrodynamischen und hydrochemischen Prozesse bei der Uferfiltration wurden an einer Untersuchungstransekte im ländlichen Oderbruch und an zwei Transekten im urbanen Berlin umfangreich untersucht, dabei lag ein Schwerpunkt auf der Anwendung verschiedener Tracermethoden. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Standorte sehr stark insbesondere bezüglich der Beschaffenheit der Gewässersohle (gut bzw. schlecht durchlässig), der Fließzeiten (Jahrzehnte bzw. Monate bis Jahrzehnte) und der Ausbildung von Redoxzonen (horizontale bzw. vertikale Redoxabfolge) unterscheiden. Dabei nimmt die Beschaffenheit bzw. Durchlässigkeit der Gewässersohle eine Schlüsselfunktion ein. Da das Berliner Oberflächenwasser einen variablen Anteil geklärten Abwassers enthält, konnten einige abwasserbürtige Substanzen (z. B. pharmazeutische Rückstände) im Oberflächenwasser nachgewiesen werden, die jedoch überwiegend vollständig oder zumindest teilweise bei der Uferfiltration aus dem Wasser entfernt werden. Die Redoxbedingungen nehmen bezüglich der Elimination einiger organischer Spurenstoffe (z. B. Phenazon, Sulfamethoxazol, Clindamycin) eine wichtige Funktion ein, da ihr Abbau abhängig vom vorherrschenden Redoxmilieu ist.

Abstract

Bank filtration is the natural or anthropogenically induced process of surface water infiltration into an aquifer. It is of particular importance as a method to gain or pre-treat water for drinking water production. The hydrodynamic and hydrochemical processes during bank filtration were investigated at one rural site in the Oderbruch and at two urban sites in Berlin (Germany). Results show that these sites differ substantially with regard to the characteristics of the hyporheic zone (permeable versus clogged), travel times (decades versus months to decades) and shape of the redox zones (horizontal versus vertical redox succession). The hyporheic zone is a key parameter determining the site characteristics. Since the surface water in Berlin contains a proportion of treated sewage, a number of wastewater-bound substances (e. g. pharmaceutical residues) have been detected in the surface water. Most of them were, however, fully or partly removed during bank filtration. The redox conditions are an important key parameter with regard to the elimination (or persistence) of a number of organic trace compounds (e. g. phenazone, sulfamethoxazole, clindamycin), whose elimination depends on the prevailing redox environment.

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Danksagung

Wir danken der Deutschen Forschungsgemeinschaft für die finanzielle Unterstützung des Oderbruch-Projektes (DFG Projektnummer Ma 3274 1-1). Veolia Water und den Berliner Wasserbetrieben danken wir für die Finanzierung des am Kompetenzzentrum Wasser Berlin (KWB gGmbH) koordinierten NASRI-Projektes, aus dem die Ergebnisse zur Uferfiltration in Berlin stammen. Das Projekt zum Verhalten von Sulfonamiden im Berliner Wasserkreislauf wurde von den Berliner Wasserbetrieben finanziert, denen wir dafür ebenfalls danken.

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Authors and Affiliations

  1. Arbeitsbereich Hydrogeologie, Freie Universität Berlin, Institut für Geologische Wissenschaften, Malteserstr. 74–100, 12249, Berlin, Deutschland

    G. Massmann &  A. Pekdeger

  2. Labor, Berliner Wasserbetriebe, Postfach 310180, 10631, Berlin, Deutschland

    U. Dünnbier

  3. Lebensmittelinstitut Oldenburg, Niedersächsisches Landesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (LAVES), Martin-Niemöller-Str. 2, 26133, Oldenburg, Deutschland

    T. Heberer

  4. DVGW – Technologiezentrum Wasser (TZW), Karlsruher Str. 84, 76139, Karlsruhe, Deutschland

    D. Richter

  5. Institut für Umweltphysik, AG Ozeanographie, Universität Bremen, Otto-Hahn-Allee, 28359, Bremen, Deutschland

    J. Sültenfuß

  6. Sustainable Environmental Studies, Graduate School of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba, 1-1-1 Tennodai, Tsukuba, Ibaraki 305-8572, Japan

    Y. Tosaki

Authors
  1. G. Massmann
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  2. A. Pekdeger
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  3. U. Dünnbier
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  4. T. Heberer
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  5. D. Richter
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  6. J. Sültenfuß
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  7. Y. Tosaki
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