Mikroverunreinigungen und ihre Toxizität in Grundwasser

Stipendiatin/Stipendiat: Karol Simkovic

Mikroverunreinigungen und ihre Toxizität in Grundwasser

Grundwasser ist eine lebenswichtige Ressource. Europaweit werden etwa 60% des Trinkwasserbedarfs über Grundwasser gedeckt; in Deutschland sind es 70%, in manchen Ländern wie Österreich und Dänemark sogar annähernd 100%. Im Zuge von zunehmenden Stoffeinträgen, Extremwetterereignissen, Unfällen und Nutzungsänderungen ist die Qualität des Grundwassers vielerorts gefährdet oder bereits beeinträchtigt. Um den langfristigen Schutz und die Verfügbarkeit der Ressource Grundwasser sicherzustellen, sind innovative Konzepte zur Bewertung des „Gesundheitszustands" unseres Grundwassers sowie der Beurteilung der Belastbarkeit und des Selbstreinigungsvermögens von Grundwasserökosystemen notwendig.

Sauberes Grundwasser ist das Ergebnis physikalisch-chemischer, vor allem aber biologischer Reinigungsvorgänge, die im Idealfall infiltrierenden Regen und Oberflächenwasser in eine für die Trinkwasseraufbereitung wertvolle Ressource verwandeln. Ökologisch intakte Böden und Grundwasserleiter liefern somit wichtige Ökosystemleistungen. Dazu zählt nicht nur die Reinigung des Wassers durch den biologischen Abbau von Schadstoffen und die Elimination von Krankheitserregern, sondern auch die Speicherung des gereinigten Wassers in bester Qualität über Zeiträume von mehreren Jahrzehnten bis Jahrtausenden. Viele terrestrische Ökosysteme, so etwa Feuchtgebiete, aber auch Quellen, Bäche und Flüsse sind grundwasserabhängige Ökosysteme und auf die Verfügbarkeit von Grundwasser in ausreichender Menge und guter Qualität angewiesen.

Grundwasserleiter, auch Aquifere genannt, sind Gesteinskörper mit zusammenhängenden Hohlräumen, die ausreichend porös und durchlässig sind, um große Wassermengen aufnehmen und fortleiten zu können. Grundwasserleiter werden als überaus stabile Lebensräume angesehen, die auch nach anthropogener Verschmutzung durch ein niedriges Reaktionsvermögen und geringe Dynamik gekennzeichnet sind.

Der experimentelle Grundwasserleiter, mit dem gearbeitet wurde, war 4,8 m lang, 0,8 m breit und 0,7 m hoch. Das Sedimentmaterial in dem Grundwasserleiter wurde mit quartärem Grundwasser durchströmt. In dieses Grundwasser wurden Spurenschadstoffe (Antibiotikum: Sulfamethoxazol; Süßstoff: Acesulfam, Korrosionsinhibitor: Benzotriazol und Metabolit von Aminopyrin: 4-Formylaminoantipyrin) mit niedrigen Konzentrationen (von 25 bis 500 ug/L) injiziert. Diese Spurenschadstoffe wurden auch separat in Flaschen mit Sediment und Grundwasser dosiert = das sogenannte Batch-Experiment. In regelmäßigen Abständen wurden den Flaschen und Aquifer Proben zur Nährstoff, Sauerstoff, pH, ATP, DNA, Gesamtzellzahl, Ionen, DOC, gesamte organische Trockenmasse und chemische Analyse entnommen. Aus diesen Daten wurde die Wirkung dieser Spurenschadstoffe auf die natürliche mikrobielle Gemeinschaft evaluiert.

Messungen haben gezeigt, dass AC überhaupt nicht abgebaut wurde und nur adsorbiert wurde. SMX wurde weder abgebaut noch adsorbiert. Im Gegensatz dazu konnte für BT sowohl ein Abbau als auch eine anfängliche Adsorption festgestellt werden. Im Fall von FAA fand ein Abbau ohne anfängliche Adsorption statt. Messungen in Aquifer haben auch gezeigt, dass die Biomasse durch diese Substanzen während der gesamten Dauer der Experimente nicht inhibiert wird. Messungen der Wasserqualität im Aquifer haben gezeigt, dass die Parameter der ionischen Wasserqualität nach Zugabe dieser Substanzen nicht signifikant beeinflusst und überschritten wurden.

Förderzeitraum:
07.02.2018 - 06.02.2019

Institut:
Helmholtz Zentrum München
Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit
und Umwelt (GmbH)
Institut für Grundwasserökologie

Betreuer:
Dr. Christian Griebler

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