Geogene Grundwasserbeschaffenheit

Wodurch wird die Grundwasserbeschaffenheit geprägt?

Grundwasser, welches aktiv an der Zirkulation des Wasserkreislaufs teilnimmt, wird stets durch (meist flächenhafte) Wassereinträge von der Erdoberfläche neu gebildet. Die Grundwasserbeschaffenheit wird einerseits bestimmt durch Stoffe von der Landoberfläche, die mit dem Sickerwasser transportiert werden. Hierunter fallen auch anthropogene Einträge, etwa aus der Landwirtschaft oder aus der Industrie. Andererseits prägen Prozesse, die entlang der Sickerstrecke bis zum Grundwasser und dem Grundwasserfließweg vonstatten gehen, den physiko-chemischen Charakter des Wassers. Zu den Prozessen zählen Wechselwirkungen mit dem Gestein, Transformation und Abbau durch chemische und mikrobielle Vorgänge, aber auch Mischung von Wässern unterschiedlicher Herkunft (Abbildung). Alle diese Vorgänge laufen über die Zeit ab. Daher entwickelt sich auch die Wasserqualität als Funktion der Zeit. Die Wasserverweilzeit – das „Wasseralter“ – wird damit zu einem wichtigen Parameter bei der Beschreibung der Grundwasserbeschaffenheit.

Die geogene Grundwasserbeschaffenheit

Für eine qualitative Bewertung eines Grundwassers ist entscheidend, wie weit dessen Beschaffenheit von einem natürlichen Referenzzustand entfernt ist. Diesen Referenzzustand, die geogene Grundwasserbeschaffenheit, für die verschiedenen Grundwasserlandschaften in Baden-Württemberg zu definieren, gehört zu den Aufgaben des LGRB.

Im strengen Sinne bedeutet „geogen“ die nur durch natürliche Wechselwirkungen zwischen Wasser, Feststoffen und Gasen bedingte Grundwasserbeschaffenheit.

Seit vielen Jahrhunderten hat jedoch das Wirken des Menschen wie z. B. Landnutzungsänderungen (Rodung von Wäldern zur landwirtschaftlichen Nutzung, Siedlungsbau, etc.) Menge und Qualität von Grundwasserneubildung flächendeckend beeinflusst. Da wir die völlig unbeeinflusste Grundwasserqualität nicht kennen, muss die Definition einer geogenen Grundwasserbeschaffenheit also eine allgegenwärtige, ubiquitäre, Überprägung durch menschliche Aktivität tolerieren. Das Ziel ist jedoch eine klare Abgrenzung gegenüber Grundwässern, die durch lokalisierte Stoffeinträge schädlich verändert sind. 

Für unterschiedliche Gesteine stellen sich, abhängig von ihren geochemischen Eigenschaften, charakteristische Konzentrationsmuster der im Wasser gelösten Stoffe ein. Die geogenen Grundwasserbeschaffenheiten müssen also für die auftretenden hydrogeologischen Einheiten separat definiert werden (s. Abbildung rechts).

Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung

Boden und Gesteinsschichten, die über der Grundwasseroberfläche liegen, werden als Grundwasserüberdeckung bezeichnet. Der Anteil des Sickerwassers, der zur Grundwasserneubildung beiträgt, muss diese Grundwasserüberdeckung passieren. Abhängig von ihren Eigenschaften und ihrer Mächtigkeit, können die durchsickerten Schichten das Eindringen von schädlichen Stoffen so lange verzögern, dass Prozesse wie Abbau oder Immobilisierung stattfinden können. Die Fähigkeit der Grundwasserüberdeckung, das Grundwasser zu schützen, hängt also maßgeblich von der Verweilzeit des Wassers in den durchsickerten Schichten ab. Diese sogenannte intrinsische Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung wird am LGRB über ein Verfahren abgeschätzt, welches die Dauer der Sickerpassage zum Grundwasser quantifiziert. Das Ergebnis wird in landesweiten Karten dargestellt (Abbildung), die im LGRB-Kartenviewer veröffentlicht werden.

Derzeit wird das Verfahren in Zusammenarbeit mit der Universität Freiburg weiterentwickelt.