Original paper

Faktoren der Grundwasserversauerung im granitischen Fichtelgebirge

[Factors of Groundwater Acidification in the Granitic Fichtelgebirge/Germany]

Bittersohl, Jochen; Zahn, Michael T.; Rüdiger, Frank; Krebs, Marianne; Sager, Helmut

Kurzfassung

Unter den versauerungssensitiven Gebieten Bayerns ist das Fichtelgebirge besonders hohen Säurebelastungen aus der Atmosphäre ausgesetzt. In der Folge treten im oberflächennahen Grundwasser der gesamten Fichtelgebirgsregion ausgeprägte Versauerungsphänomene auf. Das vollständig bewaldete Modelleinzugsgebiet Lehstenbach im Fichtelgebirge (Fläche 4,2 km2) weist Protoneneinträge mit dem Bestandesniederschlag zwischen 2,6 (1988) und 1,7 kg/ha x a (1992) und Stickstoffeinträge um 21 kg/ha x a auf. Die Böden und Deckschichten sind bis in mindestens 2,8 m Tiefe versauert mit pH-Werten im Sickerwasser von 3,8 bis 4,6 und Aluminiumgehalte bis 20 mg/l. Das Ausmaß der Verlagerung zum Grundwasser (zusammen mit Mangan und weiteren Schwermetallen) wird durch das noch vorhandene Neutralisationsvermögen des Aquifers, besonders aber durch sehr variable hydrodynamische Prozesse gesteuert. Dadurch schwanken die pH-Werte im Grundwasser zwischen 3,6 (Quelle) und 5,9 (tiefer Grundwasserstand) und die Aluminiumkonzentrationen zwischen 5,2 und < 0,05 mg/l. Der kf-Wert des Grundwasserleiters variiert zwischen 2,3 x 10-4 und 8,9 x 10-6 m/s, bedingt durch engräumig wechselnde Klüftigkeit und Verwitterungstiefe. Insgesamt bewirken die Einflußfaktoren im selben Speichergestein eine überraschend hohe Variation der Stoffbelastung sowohl bei saisonalen Versauerungsschüben als auch im Ausmaß der Versauerung eng benachbarter Grundwasservorkommen. Weiterhin zeigen die Ergebnisse exemplarisch für die Region, daß in den Grundwasservorkommen die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung für den pH-Wert nahezu immer und für Aluminium häufig überschritten werden. Eine Entsäuerung und Aluminiumelimination bei der Trinkwassergewinnung ist daher generell notwendig.

Abstract

Among the areas of Bavaria, which are vulnerable to acidification, the Fichtelgebirge is exposed to high pollutions from the atmosphere. In the near surface groundwater, intense acidification phenomenons do appear. The catchment area of the Lehstenbach in the Fichtelgebirge region (area 4,2 km2) is completely forested. It shows proton inputs with canopy throughfall between 2,6 (1988) and 1,7 kg/ha x a (1992) and nitrogen inputs about 21 kg/ha x a. Soils and unsaturated zones are acidified at least into 2,8 m depth, with pH values in soil water of 3,6--4,6 and aluminium concentrations up to 20 mg/l. Transport to groundwater is governed by still available neutralizing capacity of the aquifer but specially by very variable hydrodynamic processes. In groundwater pH values between 3,6 (surface near groundwater) and 5,9 (deeper groundwater) and aluminium concentrations between < 0,05 and 5,2 mg/1 were observed. Because of changing fissuring and weathering depth, kf values of the aquifer vary between 2,3 x 10-4 and 8,9 x 10-6 m/s. Altogether the factors for acidification of groundwater cause a surprisingly high variation of loadings, also in seasonal acidification peaks and the amount of acidification of near neighboured groundwater resources. Furthermore the results show, exemplary for the region, that the guidelines for drinking water are exceeded nearly always for pH value and often for aluminium concentration. Generally deacidification and elimination of aluminium is necessary for the drinking water production.

Keywords

Graniteacid depositiongroundwateracidificationhydrodynamicsbuffer effectsaluminiummanganesepH Bavarian MassifsFichtelgebirgeBavaria TK 25: Nr. 5837