Arbeitsgruppe: Angewandte Geologie & Hydrogeologie Die Beschaffenheit des Grundwassers im landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet der Wasserfassung Reinberg bei Greifswald (M-V) Name: Erstgutachter: Zweitgutachter: Hannes Schmal Dr. Tammo Meyer Prof. Dr. Maria-Th. Schafmeister Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 2 Abbildung 1: Lage des Untersuchungsgebiets in Mecklenburg-Vorpommern, (LANDESAMT FÜR INNERE VERWALTUNG MECKLENBURGVORPOMMERN) verändert durch Hannes Schmal • 20 km NE von Greifswald • Im E durch den Greifswalder Bodden begrenzt • An der B 105 gelegen • Landwirtschaftliche Nutzfläche Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 3 Abbildung 2: Das Untersuchungsgebiet im Detail. Mit den einzelnen GWMS und Br.; (LANDESAMT FÜR INNERE VERWALTUNG MECKLENBURGVORPOMMERN, verändert durch Hannes Schmal) • WW Reinberg • 2200 m3/d 7 Förderbrunnen (Br. ) • 10 Grundwassermessstellen (GWMS • ) Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Abbildung 3: Profilschnitt (A/B) von SE nach NW, erstellt mit GeoDIN auf Grundlage der Bohrdaten 4 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Datenerhebung • Untersuchung der Brunnen durch Aqua Service Schwerin (AQS) • Erste Probenahme: Frühjahr 2001 • Auswahl der Proben - Kampagne 2002 – 2007 – 2012 • Für die Bearbeitung ausgewählte Daten: physikochemische Parameter Haupt-Anionen Haupt-Kationen pH-Wert, Leitfähigkeit, Temperatur, Sauerstoffgehalt Sulfat, Chlorid, Hydrogenkarbonat, Nitrat Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium 5 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 6 Histogramme für LF und pH-Wert Häufigkeitsverteilung der LF aus der Proben-Kampagne Herbst 2012 Häufigkeit 10 8 6 4 2 0 0-500 501-750 751-1000 LF [µS/cm] 1001-1250 und größer Abbildung 4: Histogramm der Leitfähigkeit aus dem Herbst2012 Häufigkeitsverteilung des pH-Werts aus der Proben-Kampagne Herbst 2012 Häufigkeit 20 15 10 5 0 0-6,5 6,6-7,0 7,1-7,5 pH-Wert 7,6-8,0 und größer Abbildung 5: Histogramm des pHWertes aus dem Herbst 2012 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 7 Box-Whisker Diagramm der Ionen • Roter Bereich: mittleren 50% der Daten • Strich innerhalb der Box: Median • Whisker: Ausreißer Abbildung 6: BoxWhisker Diagramm für die An-und Kationen, aller Messstellen aus dem Herbst 2012 8 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Schoeller-Diagramm aller Br. und GWMS aus 2012 10,000 1,000 0,100 0,010 Nitrat Sulfat Hydrog.C arbonat Chlorid Natrium Calcium 0,001 Magnesiu m Konzentration C in meq 100,000 Brunnen 01 Brunnen 02 Brunnen 03 Brunnen 04 Brunnen 05 Brunnen 06 Brunnen 07 Abbildung 7: Schoeller Diagramm der Brunnen aus dem Herbst 2012 Konzentration C in meq 100,00 10,00 1,00 0,10 0,01 Abbildung 8: Schoeller Diagramm der GWMS aus dem Herbst 2012 Nitrat Sulfat Hydrog.Car bonat Chlorid Natrium Calcium Magnesium 0,00 GWMS 01 GWMS 02 GWMS 03 GWMS 04 GWMS 05 GWMS 06 GWMS 07 GWMS 08 GWMS 09 GWMS 10 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Piper-Diagramme der Br. und GWMS aus 2012 Brunnen Abbildung 9: Piper Diagramm der Brunnen aus dem Herbst 2012 Grundwassermessstellen Abbildung 10: Piper Diagramm der GWMS aus dem Herbst 2012 9 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Theoretische Grundlage für die landwirtschaftliche Beeinflussung 14 NO3- + 5 FeS2 + 4 H+ 7 N2 + 10 SO42- + 5 Fe2+ + 2 H2O Abbildung 11: im Grundwasserleiter stattfindende Redoxreaktionen zu Beginn der Düngung mit Nitrathaltigem Dünger. Vereinfachte Darstellung. 10 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Theoretische Grundlage für die landwirtschaftliche Beeinflussung 14 NO3- + 5 FeS2 + 4 H+ 7 N2 + 10 SO42- + 5 Fe2+ + 2 H2O Abbildung 12: Reaktion des Grundwassers auf fehlende Reduktionsmittel. Vereinfachte Darstellung. 11 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Verteilungskarten der SO42- und NO3- Konzentrationen Sulfatkarte Abbildung 11: Verteilungskarte der Sulfat- Konzentrationen Nitratkarte Abbildung 12: Verteilungskarte der Nitrat- Konzentrationen 12 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 13 Nitratabbau • Nitrat-Reduktion durch Pyrit • Katalysator: Thiobacillus denitrifikans 14 NO3- + 5 FeS2 + 4 H+ 7 N2 + 10 SO42- + 5 Fe2+ + 2 H2O NO3- + 5 Fe2+ + 7 H2O 0,5 N2 + 5 FeOOH + 9 H+ • Im Boden existiert ein endlicher, erschöpfbarer und irreversibler Vorrat an Pyrit Abbildung 14: Sulfat – und Nitratkonzentration der GWMS 06 über den gesamten Untersuchungszeitraum. Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung 14 Nitratabbau • Nitrat-Reduktion durch Pyrit • Katalysator: Thiobacillus denitrifikans 14 NO3- + 5 FeS2 + 4 H+ 7 N2 + 10 SO42- + 5 Fe2+ + 2 H2O NO3- + 5 Fe2+ + 7 H2O 0,5 N2 + 5 FeOOH + 9 H+ • Im Boden existiert ein endlicher, erschöpfbarer und irreversibler Vorrat an Pyrit Abbildung 14: Sulfat – und Nitratkonzentration der GWMS 06 über den gesamten Untersuchungszeitraum. 15 Abbildung 15: GWMS 07, in direkter Nachbarschaft zur aktiven Landwirtschaft. Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Chlorid Gehalte 58 Chlorid [mg/l] 56 54 52 50 48 46 44 2000 2005 2010 Jahre Chlorid Abbildung 16: Chlorid-Entwicklung in Br. 05 über die Gesamte Messdauer • Stetiger Anstieg der Cl- Werte • Mögliche Ursachen: • Einfluss des Boddens (GWMS09) • Intensive Salzstreuung der B105 (GWMS04) • Düngung mit KCl (Gesamtfläche) Abbildung 17: Verteilungskarte der Chlorid-Gehalte 16 Untersuchungsgebiet – Datenaufbereitung – Ergebnisse – Auswertung – Zusammenfassung Folgen der landwirtschaftlichen Nutzung für das Grundwasser • Bei gleichbleibender Düngemenge wird in Zukunft das Nitratabbauvermögen vollständig erschöpft sein. • Folgen: erhöhte Nitratwerte im Rohwasser, mögliche Verockerung der Filterstrecken, mögliche Mobilisierung von Uran • Hohe und schnell steigende Chlorid-Konzentrationen führen zu möglicher Versalzung Genauere Untersuchungen notwendig 17 18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Ein besonderer Dank an: Herr Zobel Herr Lange Herr Jagnow 19 Quellen
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