Original paper

Der geochemische Einfluß von Sickerwasser aus landwirtschaftlich genutzten Flächen auf das Grundwasser im Oderbruch

[Geochemical influence of seepage from agricultural areas on the groundwater chemistry in the Oderbruch.]

Kofod, Max; Schüring, Joachim; Merz, Christoph; Winkler, Andreas; Liedholz, Torsten; Sieckmann, Ingo; Isenbeck-Schröter, Margot

Kurzfassung

Im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms "Geochemische Prozesse mit Langzeitfolgen im anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser" werden am Standort Oderbruch Untersuchungen zum Auftreten von Redoxzonierungen im Grundwasserleiter und zur Bedeutung dieser Zonierung für die Mobilität von Spurenelementen durchgeführt. Beim Standort Oderbruch handelt es sich um ein Flußpoldergebiet von fast 800 km2 Fläche. Der Grundwasserleiter ist 10 bis 20 m mächtig und durch Aueböden abgedeckt. Der Grundwasserstand im Polder liegt unterhalb des Wasserstandes der angrenzenden Oder, so daß Oderwasser in den Grundwasserleiter infiltriert und sich im Aquifer des Oderbruchs lateral ausbreitet. Es tritt eine Redoxzonierung in diesem lateral fließenden Grundwasser auf, die als Folge von sukzessiv ablaufenden Stoffumsatzprozessen interpretiert werden kann. In diesem Beitrag wird die Frage beleuchtet, ob auch der Stoffaustrag aus den landwirtschaftlich genutzten Böden Ursache für die beobachtete Zonierung der Grundwasserbeschaffenheit verantwortlich sein kann. Abschätzungen zum Grundwasserhaushalt in einzelnen Teilregionen zeigen, daß im Zentrum des Oderbruchs nur ein sehr langsamer Grundwasseraustausch erfolgt. Dies hat zur Folge, daß sich sogar die sehr geringen Sickerwassermengen im Bereich des Oderbruchs als entscheidend für die räumliche Ausprägung der Grundwasserbeschaffenheit erweisen können. Den ersten Hinweis in diese Richtung gibt die Auswertung der vorhandenen Daten zur Grundwasserbeschaffenheit, wonach im Zentrum des Oderbruchs Sulfatgehalte im Grundwasser auftreten, die nur über Einträge aus den landwirtschaftlich genutzten Böden erklärt werden können. Eine erste Untersuchung des Porenwassers der Aueböden bestätigt dies. Im Porenwasser der Böden treten Sulfatgehalte auf, die zu den beobachteten Gehalten im Grundwasser führen können. Es ist noch nicht geklärt, woher dieses Sulfat im Boden stammt. Als wahrscheinlichste Quelle wird derzeit eine Freisetzung von Sulfat durch die Oxidation von Eisensulfiden in den Aueböden angenommen. Einige Überlegungen sprechen dafür, daß dabei neben den Entwässerungsmaßnahmen im Poldergebiet auch die mit der intensiv betriebenen Landwirtschaft einhergehenden hohen Nitrateinträge eine geochemische Rolle spielen könnten.

Abstract

As part of the Priority Program 546 "Geochemical processes with long-term effects in anthropogenically-affected seepage- and groundwater" financed by Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) the Oderbruch is one location where studies on the redox-zonation and their significance are carried out. The Oderbruch polder covers an area of almost 800 km2. The aquifer has a thickness of 10 to 20 m and is covered by alluvial sediments. The groundwater surface within the polder lies below the water level of the adjacent Oder river. Hence river water infiltrates, spreading laterally into the polder aquifer. Along the laterally flowing groundwater a redoxzonation can be observed which may be interpreted as successively occuring decomposition processes. In this study we discuss the input from agricultural land to be responsible for the observed zonation in groundwater quality. Estimations of the water budget in several subregions of the Oderbruch reveal that the groundwater exchange in the Central Oderbruch is very slow. As a result even small amounts of percolating water may significantly influence the regionally differenciated groundwater chemistry. Existing hydrochemical data reveal high sulfate concentrations in the central Oderbruch which is one indication that there is an input of seepage water through agricultural land. This is supported by first analyses of porewaters of the alluvial soils, where sulfate concentrations are high. By now the source of this sulfate is not clear but it is very likely that it is a product of the oxidation of iron sulfides in the alluvial soils. Besides the effects of dewatering, it is considered that nitrate from intensively used areas may play an important geochemical role for sulfide oxidation.