Original paper

Stoffbilanzen im Grundwasser eines Einzugsgebietes als Hilfsmittel bei Klärung und Prognose von Grundwasserqualitätsproblemen (Beispiel Fuhrberger Feld)

[The Use of Input-Output Balances of Solutes in Groundwater in a Recharge Area for Evaluation and Prediction of Groundwater Quality Problems]

Strebel, Otto; Böttcher, Jürgen; Kölle, Walter

Kurzfassung

Zur Klärung quantitativer Grundwasserqualitätsprobleme (z. B. Stoffanlieferung an das Grundwasser und Stoffumsetzungen im Grundwasser) lassen sich Stoffbilanzen im Grundwasser heranziehen. Als Beispiel dienen Meßdaten für den Anströmungsstreifen eines Förderbrunnens im Fuhrberger Feld bei Hannover. Bei der Chloridbilanz ergibt sich eine befriedigende Übereinstimmung zwischen Eintrag in das Grundwasser und Austrag mit dem geförderten Rohwasser. Die Nitratbilanz weist eine beträchtliche Senke für Nitrat im Grundwasser aus. Sie beruht auf einer mikrobiellen Denitrifikation (Thiobacillus denitrificans) mit reduzierten Schwefelverbindungen als Energiematerial. Bei dieser Reaktion wird Nitrat abgebaut und Sulfat gebildet. Die Sulfatbilanz ergibt einen Fehlbetrag von > 50% des Eintrags, auch wenn die denitrifikationsbedingte Sulfatbildung einbezogen wird. Dieser Fehlbetrag wird quantitativ abgedeckt durch zusätzliche Nitrateinträge (bzw. nach Denitrifikation Sulfatmengen), die durch großflächige Umwandlung von Dauergrünland in Ackerland bedingt sind.

Abstract

Input-output balances of solutes in groundwater can be very useful in solving quantitative problems of groundwater quality. This approach is applied to the recharge area of a water-supply well in the Fuhrberg area, near Hannover. The correspondence between input into the groundwater and output in extracted well water is fairly close in the case of chloride. The nitrate balance shows a considerable nitrate sink within the groundwater. This is due to microbial denitrification (Thiobacillus denitrificans) with reduced sulfur compounds as energy source. By this reaction, nitrate is removed as gaseous nitrogen and sulfate is produced. The sulfate balance shows that the output is > 50 % higher than the input even if the sulfate produced by denitrification is included. The difference is equivalent to the amount of sulfate produced by an additional input of nitrate; this is caused by the ploughing of larger areas of permanent grassland and their conversion to arable land.

Keywords

Protected well zonesdrainage patternsleachingnutrientsnitrateschloridessulfatesbalancegroundwaterwater qualitypollution Northwestern German Plain (Fuhrberg)Lower Saxony TK 25: Nr. 3425