Projekt 01649/01

Sanierung von Wasserschutzgebieten

Projektträger

Justus-Liebig-Universität GießenInstitut f. Landsschaftsökologie & Ressourcenmanagement
Heinrich-Buff-Ring 26 - 32
35392 Gie√üenZielsetzung und Anlass des Vorhabens Die Trinkwasserversorgung in den l√§ndlich gepr√§gten Mittelgebirgsregionen der Bundesrepublik Deutschland war viele Jahrzehnte durch eine √ľberwiegend dezentrale Versorgung mit oberfl√§chennahem Grundwasser gekennzeichnet. 1981 bezogen die Wasserversorgungsunternehmen in Hessen noch 12 %, in Bayern sogar 23 % des gef√∂rderten Wassers aus Quellfassungen. Diese Struktur wird zunehmend zugunsten einer eher zentralen Versorgung √ľber tiefere Grundwasserleiter aufgegeben, weil die zunehmenden Nitrat-Belastungen der Quellen deren Nutzung tempor√§r oder auch vollst√§ndig verhindern. Ziel der Arbeit war es daher, Quellen von Kluftgrundwasserleitern des mittleren und unteren Buntsandsteins √ľber chemische Wasseranalysen und Stickstofffrachtberech-nungen als Me√üsysteme zu nutzen, um m√∂gliche Zusammenh√§nge zwischen Stickstoffaustr√§gen aus den Einzugsgebieten und dem Belastungspotential aus der landwirtschaftlichen Nutzung aufzuzeigen. Anhand von 17 Testgebieten im nord-osthessischen Bergland sollte der Einflu√ü unterschiedlich intensiver Landnutzung, hydro-geologischer sowie pedologischer Randbedingungen auf das Nitratbelastungsniveau und den Nitratkonzentrationsverlauf der Quellen zur Ableitung geeigneter Sanierungsstrategien herausgearbeitet werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn 17 charakteristischen Quellsystem von Kluftgrundwasserleitern wurden von Januar 1993 bis M√§rz 1995 kontinuierliche Messungen der Sch√ľttrate und der Wassertemperatur in w√∂chentlicher Aufl√∂sung durchgef√ľhrt. Das Wasser selbst wurde im Labor auf die Nitrat- und Chloridkonzentration untersucht. Die Sch√ľttraten und die Konzentrationsmessungen wurden aufsummiert und als Wasser- bzw. Nitratfracht, bezogen auf das Jahr, dargestellt. Diese Werte wurden verglichen mit den j√§hrlichen Grundwasserneubildungsraten, die aus gemessenen Klimadaten und Modellberechnungen abgeleitet wurden. Die Stickstofffracht wurde mit dem N-Fl√§chenbilanz√ľberschu√ü verglichen. Die Vergleiche zwischen Wassereintrag und -austrag auf der einen Seite sowie dem Nitratein- und -austrag auf der anderen Seite bot die M√∂glichkeit, die Quellsysteme zum Beispiel im Hinblick auf die Passagezeit zu charakterisieren und Vergleiche zwischen den ausgewiesenen und den tats√§chlichen Einzugsgebietsgr√∂√üen vozunehmen. Ergebnisse und Diskussion Die Auswertung der Me√üreihen nach geo-hydraulischen Aspekten zeigte, da√ü sich die 17 Quellen des osthessischen Berglandes anhand ihres Sch√ľttungs- und Leerlaufverhaltens sowie der winterlichen Temperaturabsenkung in oberfl√§chennahe und tiefgr√ľndige Quellen differenzieren lassen. Den oberfl√§chennahen Buntsandsteinquellen ist ein schneller Wasserumsatz gemeinsam, bedingt durch gro√üe Anteile hochdurchl√§ssiger Bereiche am Hohlraumvolumen bei kleinr√§umigen Einzugsgebieten, was hohe Sch√ľttungsvariationen und Temperaturabsenkungen in den Wintermonaten zur Folge hat. Die tiefgr√ľndigen Buntsandsteinquellen sind durch gro√üe Speicherraum-Anteile am Hohlraumvolumen gekennzeichnet. Sch√ľttungsvariationen und Temperaturabsenkungen fallen deutlich geringer aus. Da aber die Auslaufzeiten der Mindestvorr√§te unter einem Jahr liegen, kann auch bei diesen Quellen davon ausgegangen werden, da√ü das im Speicherraum befindliche Grundwasser in wenigen Jahren ausgetauscht wird. Die Bilanzierung der Sch√ľttmengen mit den fl√§chen- und nutzungsgewichteten Sickerwasserraten konnte zeigen, da√ü die ausgewiesenen Wasserschutzgebiete deutlich gr√∂√üer sind als die wahren Teileinzugsgebiete. Die Buntsandsteinquellen, deren Einzugsgebiete teilweise bzw. vollst√§ndig landwirtschaftlich genutzt werden, weisen mehr oder weniger ausgepr√§gte jahreszeitliche Variationen der Nitrat- und Chloridgehalte auf. Nitrat- und Chloridganglinien k√∂nnen gut durch das Mischungsmodell erkl√§rt werden: demnach beruht die Stoffdynamik auf den jahreszeitlich unter-schiedlichen Beitr√§gen des h√∂her nitratbelasteten Drainage- und des geringer nitrat-belasteten Speicherraums. Aufgrund der hydrogeologisch kurzgeschlossenen Verh√§ltnisse in den Einzugsgebieten kommt es bei einigen Quellen auch w√§hrend der Sommermonate zu Nitratanstiegen. Intensive Landwirtschaft mit hohem N-Austragspotential (Ackernutzung) im Einzugsgebiet f√ľhrt zu deutlichen Konzentrationserh√∂hungen im Winter, w√§hrend forstwirtschaftliche Nutzung mit Konzentrationsverminderungen einhergeht. F√ľr 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√ľr die zehn intensiv untersuchten Schichtquellen eine enge Beziehung zwischen der Intensit√§t der Ackernutzung, ausgedr√ľckt als N-Saldo, und den mittleren Nitratkonzentrationen bzw. den N-Austr√§gen im Einzugsgebiet ermittelt. Die vier Sanierungsgebiete wiesen trotz deutlich veringerter N-Salden immer noch vergleichsweise hohe Nitratgehalte auf, was mit dem hohen N-Nachlieferungsverm√∂gen der B√∂den infolge langj√§hriger organischer D√ľngung erkl√§rt werden kann. Die Beziehung zwischen mittleren Nitratkonzentrationen und mittleren N-Austr√§gen macht deutlich, da√ü zur Einhaltung des EU-Richtwertes von 25 mg NO3/l maximal Stickstoffaustr√§ge um 20 kg pro Hektar Einzugsgebietsfl√§che tolerierbar sind. Da bei Ackernutzung auf diesen auswaschungsgef√§hrdeten Standorten immer mit unvermeidbaren Auswaschungsverlusten gerechnet werden mu√ü, ist Ackerbau in gro√üem Umfang aus dem Blinkwinkel des Grundwasserschutzes nicht vertretbar. Ist die Einhaltung des EG-Richtwertes gefordert, so k√∂nnen f√ľr Quellen im Unteren und Mittleren Buntsandstein des osthessischen Berglandes Ackerfl√§chenanteile im Einzugsgebiet von 20 bis 30 Prozent als tolerierbar angesehen werden. √Ėffentlichkeitsarbeit und Pr√§sentation Die Ergebnisse wurden bei verschiedenen Beratungsterminen den ortsans√§ssigen Landwirten vorgestellt. Daneben wurden folgende Ver√∂ffentlichungen zu diesem Thema eingereicht: G√ĄTH, S. UND H.-G. FREDE, 1992: Einflu√ü der Landnutzungsform auf die Nitratbelastung des Grundwassers im Osthessischen Bergland. - Wasser und Boden 8, 490-493. G√ĄTH, S. UND B. WOHLRAB, 1995: Standort- und nutzungsbezogene Ma√ünahmen zur Reduzierung der Belastungen des Grundwassers mit Nitrat. - Handbuch Bodenschutz, 5050, 24 S. G√ĄTH, S., 1996: Methoden der N√§hrstoffbilanzierung und ihre Anwendung als Agrar-Umweltindikator. - in: Umweltvertr√§gliche Pflanzenproduktion, Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Initiativen zum Umweltschutz, 5, 115-126. M√úLLER, G., S. G√ĄTH UND H.-G. FREDE, 1995: Zur Sch√ľttungs- und Nitratdynamik von Quellen in Wasserschutzgebieten Nord-Ost-Hessens. Mitteilgn. Dtsch. Bodenkundl. Ges. 74 (II), 1349-1352. Fazit Die in dem Projekt erzielten Ergebnisse haben Umsetzung gefunden in die Beratung der Landwirtschaft. Sie bieten die M√∂glichkeit, mit relativ einfachen Methoden Einzugsgebiete unter Kluftgrundwasserleiteren im Hinblick auf ihren stand√∂rtlichen Wasser- und Stickstoffumsatz zu charakterisieren und standortabh√§ngige Landnutzungsoptionen zu entwickeln. Damit wird den l√§ndlichen, dezentralen Wasserversorgungsunternehmen die Chance er√∂ffnet, ihre kosteng√ľnstige Wasserversorgung aufrechtzuerhalten.

√úbersicht

Telefon

0641/9937380

Telefon

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Bundesland

Hessen

Fördersumme

117.712,17 ‚ā¨

Förderzeitraum

15.06.1993 - 14.06.1995