Optimierung einer d15N-NH4-Isotopenanalysemethode als Beitrag zur Prozessidentifikation in belasteten Grundwassersystemen

Stipendiatin/Stipendiat: Patricia Stock

Diese Arbeit leistet einen methodischen Beitrag zur Identifizierung von Umsetzungsprozessen der Stickstoffverbindungen Ammonium und Nitrat in belasteten Grundwasserleitern mittels der Analytik der Isotopenverhältnisse δ15N bzw. δ18O. Es existieren bereits verschiedene Präparationsmethoden, jedoch sind diese teilweisearbeits- oder zeitaufwändig und damit mit erheblichen Kosten verbunden. Für eine breitere Anwendbarkeit in den Umweltwissenschaften wurden im Rahmen dieser Arbeit zwei vereinfachte Methoden für die δ15N- bzw. δ18O-Stabilisotopenanalytik von Ammonium und Nitrat in Wässern erarbeitet. Zum einen wurde eine Fällungsmethode mit Natriumtetraphenylborat für die Probenvorbereitung der δ15N-Isotopenanalyse für Ammonium weiterentwickelt, getestet und validiert. Bisher existierten keine Studien zur Anwendbarkeit dieser Methode auf die Analyse ammoniumhaltiger Wasserproben. Daher wurde die Methode in dieser Arbeit für die Anwendbarkeit auf Wasserproben, insbesondere auf natürliche Grundwasserproben, optimiert. Zum anderen wurde eine gängige Aufbereitungsmethode für gelöstes Nitrat weiterentwickelt. Dabei wurden die Vorbereitungs- und die Arbeitszeit der Denitrifizierermethode verkürzt, ohne die Genauigkeit der Messung negativ zu beeinflussen. Zu diesem Zweck wurden zweibestehende Varianten der Methode miteinander kombiniert und modifiziert. Als Eignungsprüfung der Methoden zur Prozessidentifikation erfolgte eine exemplarische Feldstudie. Als Modellstandort diente ein Untersuchungsgebiet im Südosten Berlins. Der Grundwasserleiter des Standortes ist u. a. durch eine massive Kontamination mit Ammonium gekennzeichnet. Im Untersuchungsgebiet wurde das sogenannte BIOXWAND-Verfahren entwickelt und zur Sanierung auf den Grundwasserleiterangewandt. Dabei handelt es sich um ein In-situ-Verfahren, bei dem eine direkte Injektion von Sauerstoff in den Grundwasserleiter erfolgt, um Nitrifikation zu begünstigen. Als Beispiel für die isotopengestützte Prozessidentifikation erfolgte im Rahmen dieser Arbeit von 2016 bis 2019 zweimal jährlich die Entnahme von Grundwasserproben aus dem Anstrom und dem Abstrom der BIOXWAND. Diese wurden anschließend mit den erarbeiteten Präparationsmethoden aufbereitet bzw. analysiert. Zur Prozessidentifikation wurden eine Zweikomponentenmischungsrechnung und die Berechnung des Anreicherungsfaktors durchgeführt.

Förderzeitraum:
01.11.2015 - 31.01.2020

Institut:
Technische Universität Dresden Fakultät Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Institut für Grundwasserwirtschaft

Betreuer:
Prof. Dr. Rudolf Liedl

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: https://www.researchgate.net/profile/Patricia_Stock2

Publikationen: