Original paper

Zur Versauerungsempfindlichkeit oberflächennaher und tieferer Grundwässer des südlichen Taunus

[On the sensitivity of groundwater acidification in different geohydraulic depth levels for southern Taunus aquifers]

Kämmerer, Dieter

Kurzfassung

In einem hydrogeologischen Forschungsprojekt des HLfB werden die Auswirkungen saurer Depositionen auf Kluftgrundwässer des südlichen Taunus untersucht. Die Versauerung der Wässer ist vom geohydraulischen Tiefenniveau des Grundwasserleiters, dem sie entstammen, abhängig. Starke Versauerungserscheinungen mit großer jahreszeitlicher Dynamik zeigen Quellen, die durch oberflächennahe Grundwässer gespeist werden. Mit zunehmender Tiefenlage des Grundwasserleiter nimmt die Versauerung der Wässer ab. Erhöhte Konzentrationen von Sulfat- und Nitrationen verdeutlichen den atmosphärischen Säureeintrag in das Grundwasser, es handelt sich hierbei um die Anionen von Schwefel- und Salpetersäure. Als Folge saurer Depositionen sinkt der pH-Wert des Wassers, verbunden mit einer Abnahme der Hydrogencarbonatkonzentration. Bedingt durch die niedrigen pH-Werte werden Erdalkali- und Aluminiumionen aus Böden und Gesteinen freigesetzt. Der geogene, durch die Petrographie der Gesteine bedingte Lösungsinhalt der Wässer bestimmt deren Versauerungsempfindlichkeit. Ionenarme Wässer aus quarzitischen Gesteinen reagieren besonders empfindlich auf Säureeinträge. Der Gesamtlösungsinhalt eines Wassers bzw. stellvertretend dessen elektrische Leitfähigkeit kann in Kombination mit dem pH-Wert zur ersten Beurteilung der Versauerungsempfindlichkeit dienen. Die Verwendung dieser einfach zu bestimmenden physikalisch-chemischen Parameter ermöglicht regionale Beurteilungen des Versauerungszustands und der Versauerungsempfindlichkeit von Grundwässern. Für oberflächennahe Grundwässer müssen Daten aus herbstlichen Trockenwetterphasen vorliegen, möglichst Stichtaguntersuchungen, um jahreszeitliche Effekte der Versauerung auszuschließen. Bei regionaler Betrachtung sind Einflüsse geohydraulischer Eigenschaften der Grundwasserleiter auf die Versauerung der Grundwässer festzustellen.

Abstract

In a hydrogeological research project the HLfB examines the effects of acid depositions on ground waters from the southern Taunus. Acidification depends on the geohydraulic depth level of the aquifer. Spring waters from aquifers close to the surface show strong effects of acidification with big seasonal differences. Generally acidification decreases with the depth of the aquifer. High concentrations of sulphate and nitrate ions indicate the atmospheric input of acids into the ground waters, because they are anions of sulphuric acid and nitric acid. As a consequence of acid deposition, the pH-value of the water goes down, in combination with a decrease of the hydrogen carbonate concentration. Caused by low pH-values, the ions calcium, magnesium and aluminium are released from soils and rocks. The geogenic solution content of waters controls the sensibility of the waters towards the input of acids. Waters from quartzite aquifers react especially sensitive to acid inputs. The total solution content or the electric conductivity of a water can be used in combination with the pH-value to estimate the sensitivity of groundwater acidification. The use of these parameters that can be easily determined makes it possible to obtain a regional estimation of current acidification and sensitivity of acidification for ground waters. For ground waters from aquifers close to the surface data from autumn must be used to exclude seasonal effects. In regional examinations, influences of geohydraulic aquifer parameters to acidification of ground waters are noticeable.

Keywords

Acid depositiongroundwaterhydrogeochemistrygeohydraulic aquifer parametersaquifer vulnerabilityacidificationisopleth mapspHelectrical conductivitydepth of aquifers TaunusHessen TK 25: 571557165717581458155816