Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Die Trinkwasserversorgung in den l\u00e4ndlich gepr\u00e4gten Mittelgebirgsregionen der Bundesrepublik Deutschland war viele Jahrzehnte durch eine \u00fcberwiegend dezentrale Versorgung mit oberfl\u00e4chennahem Grundwasser gekennzeichnet. 1981 bezogen die Wasserversorgungsunternehmen in Hessen noch 12 %, in Bayern sogar 23 % des gef\u00f6rderten Wassers aus Quellfassungen. Diese Struktur wird zunehmend zugunsten einer eher zentralen Versorgung \u00fcber tiefere Grundwasserleiter aufgegeben, weil die zunehmenden Nitrat-Belastungen der Quellen deren Nutzung tempor\u00e4r oder auch vollst\u00e4ndig verhindern.
\nZiel der Arbeit war es daher, Quellen von Kluftgrundwasserleitern des mittleren und unteren Buntsandsteins \u00fcber chemische Wasseranalysen und Stickstofffrachtberech-nungen als Me\u00dfsysteme zu nutzen, um m\u00f6gliche Zusammenh\u00e4nge zwischen Stickstoffaustr\u00e4gen aus den Einzugsgebieten und dem Belastungspotential aus der landwirtschaftlichen Nutzung aufzuzeigen. Anhand von 17 Testgebieten im nord-osthessischen Bergland sollte der Einflu\u00df unterschiedlich intensiver Landnutzung, hydro-geologischer sowie pedologischer Randbedingungen auf das Nitratbelastungsniveau und den Nitratkonzentrationsverlauf der Quellen zur Ableitung geeigneter Sanierungsstrategien herausgearbeitet werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn 17 charakteristischen Quellsystem von Kluftgrundwasserleitern wurden von Januar 1993 bis M\u00e4rz 1995 kontinuierliche Messungen der Sch\u00fcttrate und der Wassertemperatur in w\u00f6chentlicher Aufl\u00f6sung durchgef\u00fchrt. Das Wasser selbst wurde im Labor auf die Nitrat- und Chloridkonzentration untersucht.
\nDie Sch\u00fcttraten und die Konzentrationsmessungen wurden aufsummiert und als Wasser- bzw. Nitratfracht, bezogen auf das Jahr, dargestellt. Diese Werte wurden verglichen mit den j\u00e4hrlichen Grundwasserneubildungsraten, die aus gemessenen Klimadaten und Modellberechnungen abgeleitet wurden. Die Stickstofffracht wurde mit dem N-Fl\u00e4chenbilanz\u00fcberschu\u00df verglichen.
\nDie Vergleiche zwischen Wassereintrag und -austrag auf der einen Seite sowie dem Nitratein- und -austrag auf der anderen Seite bot die M\u00f6glichkeit, die Quellsysteme zum Beispiel im Hinblick auf die Passagezeit zu charakterisieren und Vergleiche zwischen den ausgewiesenen und den tats\u00e4chlichen Einzugsgebietsgr\u00f6\u00dfen vozunehmen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Auswertung der Me\u00dfreihen nach geo-hydraulischen Aspekten zeigte, da\u00df sich die 17 Quellen des osthessischen Berglandes anhand ihres Sch\u00fcttungs- und Leerlaufverhaltens sowie der winterlichen Temperaturabsenkung in oberfl\u00e4chennahe und tiefgr\u00fcndige Quellen differenzieren lassen. Den oberfl\u00e4chennahen Buntsandsteinquellen ist ein schneller Wasserumsatz gemeinsam, bedingt durch gro\u00dfe Anteile hochdurchl\u00e4ssiger Bereiche am Hohlraumvolumen bei kleinr\u00e4umigen Einzugsgebieten, was hohe Sch\u00fcttungsvariationen und Temperaturabsenkungen in den Wintermonaten zur Folge hat. Die tiefgr\u00fcndigen Buntsandsteinquellen sind durch gro\u00dfe Speicherraum-Anteile am Hohlraumvolumen gekennzeichnet. Sch\u00fcttungsvariationen und Temperaturabsenkungen fallen deutlich geringer aus. Da aber die Auslaufzeiten der Mindestvorr\u00e4te unter einem Jahr liegen, kann auch bei diesen Quellen davon ausgegangen werden, da\u00df das im Speicherraum befindliche Grundwasser in wenigen Jahren ausgetauscht wird.
\nDie Bilanzierung der Sch\u00fcttmengen mit den fl\u00e4chen- und nutzungsgewichteten Sickerwasserraten konnte zeigen, da\u00df die ausgewiesenen Wasserschutzgebiete deutlich gr\u00f6\u00dfer sind als die wahren Teileinzugsgebiete.
\nDie Buntsandsteinquellen, deren Einzugsgebiete teilweise bzw. vollst\u00e4ndig landwirtschaftlich genutzt werden, weisen mehr oder weniger ausgepr\u00e4gte jahreszeitliche Variationen der Nitrat- und Chloridgehalte auf. Nitrat- und Chloridganglinien k\u00f6nnen gut durch das Mischungsmodell erkl\u00e4rt werden: demnach beruht die Stoffdynamik auf den jahreszeitlich unter-schiedlichen Beitr\u00e4gen des h\u00f6her nitratbelasteten Drainage- und des geringer nitrat-belasteten Speicherraums. Aufgrund der hydrogeologisch kurzgeschlossenen Verh\u00e4ltnisse in den Einzugsgebieten kommt es bei einigen Quellen auch w\u00e4hrend der Sommermonate zu Nitratanstiegen. Intensive Landwirtschaft mit hohem N-Austragspotential (Ackernutzung) im Einzugsgebiet f\u00fchrt zu deutlichen Konzentrationserh\u00f6hungen im Winter, w\u00e4hrend forstwirtschaftliche Nutzung mit Konzentrationsverminderungen einhergeht.
\nF\u00fcr 39 dem Unteren und Mittleren Buntsandstein zugeordnete Quellen konnte eine sehr enge Beziehung (r = 0,92) zwischen dem Umfang der Ackernutzung und der Nitratbelastung aufgezeigt werden. Desweiteren wurde f\u00fcr die zehn intensiv untersuchten Schichtquellen eine enge Beziehung zwischen der Intensit\u00e4t der Ackernutzung, ausgedr\u00fcckt als N-Saldo, und den mittleren Nitratkonzentrationen bzw. den N-Austr\u00e4gen im Einzugsgebiet ermittelt. Die vier Sanierungsgebiete wiesen trotz deutlich veringerter N-Salden immer noch vergleichsweise hohe Nitratgehalte auf, was mit dem hohen N-Nachlieferungsverm\u00f6gen der B\u00f6den infolge langj\u00e4hriger organischer D\u00fcngung erkl\u00e4rt werden kann.
\nDie Beziehung zwischen mittleren Nitratkonzentrationen und mittleren N-Austr\u00e4gen macht deutlich, da\u00df zur Einhaltung des EU-Richtwertes von 25 mg NO3\/l maximal Stickstoffaustr\u00e4ge um 20 kg pro Hektar Einzugsgebietsfl\u00e4che tolerierbar sind. Da bei Ackernutzung auf diesen auswaschungsgef\u00e4hrdeten Standorten immer mit unvermeidbaren Auswaschungsverlusten gerechnet werden mu\u00df, ist Ackerbau in gro\u00dfem Umfang aus dem Blinkwinkel des Grundwasserschutzes nicht vertretbar. Ist die Einhaltung des EG-Richtwertes gefordert, so k\u00f6nnen f\u00fcr Quellen im Unteren und Mittleren Buntsandstein des osthessischen Berglandes Ackerfl\u00e4chenanteile im Einzugsgebiet von 20 bis 30 Prozent als tolerierbar angesehen werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse wurden bei verschiedenen Beratungsterminen den ortsans\u00e4ssigen Landwirten vorgestellt. Daneben wurden folgende Ver\u00f6ffentlichungen zu diesem Thema eingereicht:
\nG\u00c4TH, S. UND H.-G. FREDE, 1992: Einflu\u00df der Landnutzungsform auf die Nitratbelastung des Grundwassers im Osthessischen Bergland. – Wasser und Boden 8, 490-493.
\nG\u00c4TH, S. UND B. WOHLRAB, 1995: Standort- und nutzungsbezogene Ma\u00dfnahmen zur Reduzierung der Belastungen des Grundwassers mit Nitrat. – Handbuch Bodenschutz, 5050, 24 S.
\nG\u00c4TH, S., 1996: Methoden der N\u00e4hrstoffbilanzierung und ihre Anwendung als Agrar-Umweltindikator. – in: Umweltvertr\u00e4gliche Pflanzenproduktion, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Initiativen zum Umweltschutz, 5, 115-126.
\nM\u00dcLLER, G., S. G\u00c4TH UND H.-G. FREDE, 1995: Zur Sch\u00fcttungs- und Nitratdynamik von Quellen in Wasserschutzgebieten Nord-Ost-Hessens. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Ges. 74 (II), 1349-1352.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse haben Umsetzung gefunden in die Beratung der Landwirtschaft. Sie bieten die M\u00f6glichkeit, mit relativ einfachen Methoden Einzugsgebiete unter Kluftgrundwasserleiteren im Hinblick auf ihren stand\u00f6rtlichen Wasser- und Stickstoffumsatz zu charakterisieren und standortabh\u00e4ngige Landnutzungsoptionen zu entwickeln. Damit wird den l\u00e4ndlichen, dezentralen Wasserversorgungsunternehmen die Chance er\u00f6ffnet, ihre kosteng\u00fcnstige Wasserversorgung aufrechtzuerhalten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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