Original paper

Vertikale Stoffkonzentrationsprofile im Grundwasser eines Lockergesteins-Aquifers und deren Interpretation (Beispiel Fuhrberger Feld)

[Solute Concentrations as a Function of Depth in Groundwater in Unconsolidated Sediments and their Interpretation]

Böttcher, Jürgen; Strebel, Otto; Duynisveld, Wilhelmus H. M.

Kurzfassung

Bei Lockergesteins-Grundwasserkörpern können ausgeprägte vertikale Stoffkonzentrationsprofile im Grundwasser auftreten. Am Beispiel von Meßdaten für den Anströmungsbereich eines Förderbrunnens im Fuhrberger Feld bei Hannover wird gezeigt, daß die Kenntnis des vertikalen Grundwasserströmungsfeldes eine wesentliche Voraussetzung zur Interpretation der Tiefenfunktionen darstellt. Aus dem Strömungsfeld läßt sich die Altersschichtung des Grundwassers (Isochronen) ableiten, sie wird durch die Position des Tritium-Maximums überprüft. Die Abnahme der Nitratkonzentration im Grundwasser mit der Tiefe wird z.T. durch Unterströmung von nitratreichem Grundwasser (aus Ackerflächen) durch nitratarmes Grundwasser (aus Nadelwaldflächen) verursacht. Eine erhebliche Bedeutung hat aber die mikrobielle Denitrifikation (Thiobacillus denitrificans) mit reduzierten Schwefelverbindungen als Energiematerial, mit der Abnahme der Nitratkonzentration ist ein Anstieg der Sulfatkonzentration verbunden. Nach einer vorläufigen Auswertung auf der Basis der Grundwasserisochronen entspricht die Kinetik dieser Denitrifikation einer Reaktion 1. Ordnung.

Abstract

Distinct vertical concentration profiles can occur in groundwater in unconsolidated sediments. This is shown by data for the recharge area of a water-supply well in the Fuhrberg area, near Hannover. Determination of the vertical groundwater flow pattern is an important prerequisite for interpretation. From this, lines of equal groundwater age are deduced and checked by depth positions of the bomb-maximum in the tritium profiles. In distinct cases the decrease in nitrate concentration in groundwater with depth is due to layering caused by low-nitrate groundwater from areas with coniferous forest flowing beneath high-nitrate groundwater from areas with arable land. However, an important role is played by microbial denitrification (Thiobacillus denitrificans) with reduced sulfur compounds as energy source. By this reaction nitrate is removed as gaseous nitrogen and sulfate is produced. Preliminary results show that this is a first order kinetic reaction.

Keywords

Protected well zonesaquiferclastic sedimentsconcentrationnitratessulfateschloridesheavy metalshydrometrydepthisochronesection Northwestern German Plains (Fuhrberg)Lower Saxony TK 25: Nr. 3435