Geoscience Reference
In-Depth Information
3
sowie Anteile von H
2
S, NO
2
-
- und NH
4
+
-Ionen.
Besonders in oberflächennahen Grundwasserlei-
tern finden Redoxreaktionen statt, meist mikro-
biell-katalytisch aktiviert. Konzentrationsvertei-
lungen von O
2
, NO
3
-
, N
2
, N
2
/Ar,
Ein ähnlicher, häufig jedoch folgenreicherer
Vorgang ist die
Ve r o c k e r u n g
von Brunnenfiltern.
Solange nur das Fe
2+
-haltige reduzierte Grund-
wasser den Brunnenfilter umspült, scheidet kein
Eisen aus, da das in reduzierten Grundwässern
enthaltene Fe
2+
-Ion leichter wasserlösliche Ver-
bindungen bildet. Sobald jedoch der Wasserspie-
gel im Brunnen infolge Wasserförderung fällt,
strömt sauerstoffhaltige Bodenluft nach, welche
die Fe
2+
-Ionen im Haftwasser des Brunnenfilters
(insbesondere in Filterschlitzen und im Hohl-
raum der Filterkiese) zu Fe
3+
-Ionen oxidiert, die
ebenfalls als Fe
3+
-Hydroxide ausfallen und - in-
folge ständiger Wiederholung dieses Prozesses -
zur gefürchteten Filterverockerung führen. Die
Brunnen altern vorzeitig, ihre Leistung lässt
schnell nach (Abschn. 4.3.4.4). Eine Abhilfe stellt
die Vergleichmäßigung der Grundwasserförde-
rung dar.
15
N, Mn
2+
und
Fe
2+
ließen bei Untersuchungen von Grundwas-
serleitern des Pleistozäns bei Bocholt, Nordrhein-
Westfalen (L
EUCHS
, 1988), erkennen, dass die Mi-
kroorganismen mit abnehmendem Energiege-
winn pro Mol oxidierten organischen Kohlen-
stoffs nacheinander reduzieren. D.h. mit
zunehmender Tiefe tritt eine zunehmende Anrei-
cherung von O
2
, NO
3
-
, Mn(IV)-Oxid und
Fe(III)-Hydroxid auf. Im Gegensatz zur Annah-
me von G
ERB
(1953) vollziehen sich solche Re-
duktionsvorgänge relativ kurzfristig. Im Fuhrber-
ger Feld nördlich von Hannover stellten B
ÖTT
-
CHER
et al. (1989) für die Nitrat-Reduktion Zeit-
spannen von 1,2 bis 2,1 Jahren, für die
Sulfat-Reduktion von ca. 76 bis 100 Jahren fest.
Die Untersuchungen an massiven Verunreini-
gungsherden wie Mülldeponien (G
OLWER
et al.,
1976) haben gezeigt, dass sich im Unterstrom ei-
ner Deponie eine Reduktionszone herausbildet.
Die Reduktionszone entsteht unmittelbar unter
dem Einfluss reduzierender Substanzen aus dem
Müllkörper und geht bei zunehmendem Sauer-
stoff-Gehalt durch seitlichen Zustrom anderer
sauerstoffhaltiger Grundwässer in eine Über-
gangszone mit zeitweisen Sauerstoff-Gehalten
über. Die reduzierende Wirkung endet schließ-
lich an der Oxidationszone, wo wieder erhöhte
Gehalte an freiem Sauerstoff vorliegen (Abb.
132). Diese Prozesse wurden in Gerinneversu-
chen nachvollzogen und bestätigt (K
RETZSCHMER
,
1989).
Änderungen des Redoxpotenzials wirken sich
nicht nur horizontal sondern auch vertikal aus.
So können z.B. infolge Grundwasserspiegel-
schwankungen in einzelnen Schichten die Redox-
potenziale ständig wechseln. Die Folge ist eine
Bodenverockerung. Dabei wird der Sauerstoff-
Gehalt unter dem Einfluss von Huminsäuren im
Grundwasser vermindert, Fe
2+
-Ionen können in
Lösung gehen. Fällt der Wasserspiegel, dringt sau-
erstoffhaltige Bodenluft nach, die gelösten Fe
2+
-
Ionen, die im Haftwasser die Bodenpartikel um-
hüllen, werden zu Fe
3+
-Ionen oxidiert, die - da
ihre Verbindungen schwer wasserlöslich sind - als
Fe
3+
-Hydroxid ausfallen (Raseneisenerzbildun-
gen).
δ
3.9.4.6 Eintrag und Transport
organischer Stoffe im Untergrund
Organische Stoffe finden in der Ökologie große
Beachtung, da einige dieser Stoffe kanzerogen
oder ab bestimmten Konzentrationen giftig sind
(P
ARACELSUS
T
HEOPHRASTUS
B
OMBASTUS
V
ON
H
OHENHEIM
, schweizerischer Universalgelehrter;
1493-1541): „Sola dosis facit venenum!“ dt. „Al-
lein die Dosis macht das Gift!“). Dazu gehören
vor allem Pflanzenschutzmittel und Biozidpro-
dukte, die nur zu einem meist kleineren Teil die
Pflanzen erreichen, zum größeren Teil beim Ver-
sprühen in die Atmosphäre übertreten und zu
Schadstoffeinträgen in Boden und Grundwasser
führen (Abschn. 4.7.2.2). Ferner zählen dazu
(Abschn. 4.7.2.5) chlorierte Kohlenwasserstoffe
(CKW), polyzyklische aromatische Kohlenwas-
serstoffe (PAK) oder polychlorierte Biphenyle
(PCB) u.a.m. Vielfältig sind die Faktoren, die das
Transportverhalten solcher Stoffe bedingen. Da-
bei spielen organische Verbindungen eine aktive
und eine passive Rolle. Zum Aktiv-Verhalten ge-
hört ihre Eigenschaft, gelöst oder in fester Form
bei geohydrochemischen Prozessen als Komplex-
bildner, als Sorbent, als Reduktionsmittel oder als
Nahrung für Mikroorganismen zu wirken.
Wesentlicher ist jedoch ihr Passiv-Verhalten,
d.h. ihr Eintrag und ihre Ausbreitung im Unter-
