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Referenztyp Zeitschriften
DOI / URL
Titel (primär) Nutzung von δ13CDIC- und δ34SSO4-Daten zur Analyse von Strömungs-, Mischungs- und Redoxprozessen bei der Bewirtschaftung von Talgrundwasserleitern
Autor Mallén, G.; Trettin, R.; Strauch, G.; Grischek, T.; Nestler, W.;
Journal / Serie Beiträge zur Hydrogeologie
Erscheinungsjahr 2006
Department HDG; ISOHYD;
Band/Volume 55
Sprache deutsch;
Abstract

Zusammenfassung

In der Elbtalwanne bei Torgau ermöglichen Profile aus eng aneinandergereihten Brunnen die Beobachtung von Beschaffenheitsänderungen in Uferfiltrat und regionalem Grundwasser entlang der Fließwege zu Trinkwasserförderbrunnen. Aufgrund völliger Karbonatfreiheit des Porengrundwasserleiters unterscheiden sich die δ13CDIC-Werte beider Wässer deutlich voneinander und lassen erkennen, in welchen Bereichen Zumischungen von Grund- oder Sickerwasser die Uferfiltratzusammensetzung verändern und wo reines Uferfiltrat vorliegt, in dem nur in situ stattfindende Redoxprozesse Veränderungen hervorrufen. Anhand von SO42--, NO3 -- und Fe(II)- Gehalten sowie δ34SSO4-Werten kann daraufhin die Abfolge von Redoxreaktionen im Uferfiltrat ermittelt werden. Damit lassen sich auch die Prozesse im landseitigen Grundwasser nachvollziehen, wo die Redoxzonen in stärkerem Maße durch landwirtschaftliche Düngung als durch Trinkwasserförderung nach unten verlagert wurden. Es wird gezeigt, dass durch erhöhte Förderleistung ausgelöste autotrophe Denitrifikation überwiegend für die Freisetzung isotopisch leichten sekundären Sulfats durch Sulfidoxidation verantwortlich ist, diese Reaktion jedoch – entgegen häufiger Lehrmeinung – so vollständig abläuft, dass dabei kaum Fe(II) freigesetzt wird. Eine erhebliche Fe(II)-Zunahme in mittlerer und unterer Aquifertiefe der gesamten Aue ist daher ausschließlich auf nachfolgende Fe(III)-Reduktion durch Sulfid zurückzuführen, obwohl bei neutralen pH-Werten kaum gelöstes Fe(III) als Elektronenakzeptor zur Verfügung stehen dürfte. Davon noch kaum beeinflusst und daher eisenärmer sind einige 3H-arme, weit über 50 Jahre alte Grundwässer an der Quartärbasis, in denen die durch organischen Kohlenstoff bestimmte ursprüngliche Abfolge der Redoxreaktionen noch nicht von Prozessen überdeckt wird, die nach Änderung der Milieubedingungen die wesentlich reaktiveren, überwiegend an Eisen gebundenen sedimentären Sulfide als Elektronen-Donator bevorzugen.

Summary

In the Elbe basin at Torgau, profiles of close-consecutive wells allow to observe composition changes in river bank filtrate and regional groundwater along the flow paths to drinking water production wells. Due to complete absence of carbonates in the porous aquifer, the δ13CDIC values of both groundwater bodies clearly differ from each other and show the border spaces in which the bankfiltrate composition is modified by admixture of groundwater or percolation water and the inner spaces with pure bank filtrate, in which changes can only be due to in-situ occurring redox processes. This allows to elucidate the sequence of redox reactions occurring in the river bank filtrate by means of SO42-, NO3 - and Fe(II) concentrations and δ34SSO4 values. So the processes in the landside groundwater, where the redox zones have been moved downwards by agricultural fertilization rather than by drinking water production, can be derived as well. It his shown, that autotrophic denitrification, caused by increased production rates, is predominantly responsible for the release of isotopically light secondary SO42- by sulphide oxidation. Contrary to the frequently followed school of thought this reaction is however rather complete, so that no significant Fe(II) is released in the reaction. The considerable rise of Fe(II) concentrations in the middle and bottom aquifer depths of the whole floodplain is thus attributed to subsequent Fe(III) reduction by sulphide, although in neutral pH values dissolved Fe(III) can hardly be present as electron acceptor. Some 3H-poor groundwaters at the Quaternary base, much older than 50 years, are still hardly influenced by this and therefore poorer in iron, because the original sequence of redox reactions, controlled by organic carbon, is as yet not replaced by processes, which favour the substantially more reactive sedimentary sulphides, predominantly bound to iron, as electron donor after modification of the environmental conditions.

ID 2841
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Mallén, G., Trettin, R., Strauch, G., Grischek, T., Nestler, W. (2006):
Nutzung von δ13CDIC- und δ34SSO4-Daten zur Analyse von Strömungs-, Mischungs- und Redoxprozessen bei der Bewirtschaftung von Talgrundwasserleitern
Beiträge zur Hydrogeologie 55 , 21 - 46