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Identifikation und Regionalisierung von Nitratabbauprozessen in einem Grundwasserleiter – Möglichkeiten und Nutzen für die Wassergewinnung

Identification and regionalization of nitrate reduction processes in an aquifer – options and benefits for water catchments

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Zusammenfassung

Infolge des Nitratabbaus im Grundwasserleiter über Pyrit (autotrophe Denitrifikation) und organisch gebundenen Kohlenstoff (heterotrophe Denitrifikation) steigen die Eisen-, Sulfat- und Hydrogenkarbonatkonzentrationen im Grundwasser. Mischen sich eisenreiche Wässer aus der reduzierten Zone mit Grundwässern aus der oxidierten Zone setzt im Nahbereich der Brunnen eine fortschreitende Verockerung ein. Am Beispiel des Wassergewinnungsgebietes Ortheide (Emsdetten) wurden mithilfe hydrogeochemischer Stoffflussmodellierungen (PhreeqC) unter Verwendung hydrogeochemischer Daten die Verteilung von Pyrit im Untergrund, die Umsatzanteile der Denitrifikationsprozesse sowie die Entwicklung der Rohwasserbeschaffenheit einschließlich der Verockerungsgefährdung der Brunnen abgeleitet. Anhand der lokalisierten „Lieferzonen“ von Nitrat, Eisen und Hydrogenkarbonat zu den Brunnen wurde die wasserwirtschaftliche Sensitivität von landwirtschaftlichen Nutzflächen hinsichtlich der Nitratgefährdung der Rohwässer und der Verockerungsneigung der Brunnen eingestuft.

Abstract

Denitrification with pyrite or organic carbon compounds in aquifers can lead to the release of ferrous iron, sulfate and bicarbonate into the groundwater. For the water catchment, Ortheide (Emsdetten, Germany), nitrate reduction with pyrite also causes an increased well clogging with iron hydroxides in some of the wells. With the help of hydrogeochemical modelling (PhreeqC), the main processes in the aquifer of the catchment area were identified and quantified. The presence or absence of pyrite in the aquifer sediments was determined based on groundwater compositions. This allowed the regionalization of autolithotrophic denitrification in the aquifer and the distinction of so called “origin zones” of nitrate, ferrous iron and bicarbonate. Based on these zones, the comparative sensitivity of agricultural areas towards nitrate concentrations in the raw water and the clogging tendency of the wells could be estimated.

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Authors and Affiliations

  1. Consulaqua Hildesheim Geo-Infometric, Gropiusstraße 3, 31137, Hildesheim, Deutschland

    Anna Jesußek & Siegfried Wilde

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

    Carsten Hansen

Authors
  1. Anna Jesußek
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  2. Carsten Hansen
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  3. Siegfried Wilde
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Jesußek, A., Hansen, C. & Wilde, S. Identifikation und Regionalisierung von Nitratabbauprozessen in einem Grundwasserleiter – Möglichkeiten und Nutzen für die Wassergewinnung. Grundwasser 21, 333–344 (2016). https://doi.org/10.1007/s00767-016-0337-9

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