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Grundwasser

<p>Die größten Süßwasservorkommen weltweit liegen im Untergrund. Diese Grundwasservorkommen sind in vielen Regionen die wichtigste Quelle für die Wasserversorgung. Der Zustand des Grundwassers ist deshalb systematisch zu überwachen und der Eintrag von Schadstoffen so weit wie möglich zu verhindern.</p><p>Bedeutung und Gefährdung des Grundwassers</p><p>Grundwasser ist Teil des Wasserkreislaufs. Es stammt ganz überwiegend aus Regenwasser, das durch den Boden und den Untergrund bis in die Grundwasserleiter sickert. Oberflächennahe Grundwasservorkommen versorgen Pflanzen mit Wasser und bilden wertvolle Feuchtbiotope. Das Grundwasser tritt in Quellen zu Tage und speist Bäche und Flüsse. Gerade in den regenarmen Zeiten des Jahres stammt ein großer Teil des Wassers in unseren Flüssen aus dem Grundwasser. Qualität und Menge des Grundwassers beeinflussen damit auch die Oberflächengewässer. Rund 70 Prozent des Trinkwassers stammen aus Grundwasser, das damit die wichtigste Trinkwasserressource Deutschlands ist.</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ ist die zentrale Herausforderung für die Wasserwirtschaft heute und in Zukunft. Wasserverfügbarkeit für alle und jeden Zweck ist keine Selbstverständlichkeit mehr. Auch der Grundwasserstand unterliegt Schwankungen - je nach geologischen Verhältnissen, Nutzungsintensität und klimatischer Situation. Während der Trockenjahre 2018-2020 und 2022 ist der Grundwasserstand in vielen Regionen Deutschlands deutlich gesunken. Der Druck auf die Ressource Grundwasser wird in Zukunft weiter steigen, insbesondere wenn die landwirtschaftliche Bewässerung zunimmt und wasserintensive industrielle Nutzungen hinzukommen. Grundwasser galt in der Vergangenheit im Vergleich zu oberirdischen Gewässern als gut geschützt gegenüber anthropogenen Verunreinigungen. Doch Reinigungs- und Rückhaltevermögen der überlagernden Bodenschichten wurden überschätzt. Die systematische Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit durch die Bundesländer hat gezeigt, dass der gute Zustand unseres Grundwassers vielerorts gefährdet ist. Es sind vor allem die diffusen Einträge von Stickstoff und Pestiziden aus der Landwirtschaft, die das Grundwasser belasten. Weitere Ursache für Verunreinigungen sind diffuse Einträge aus Industrie und Verkehr sowie aus punktuellen Quellen oder linienförmigen Belastungen wie zum Beispiel Altstandorte, Altablagerungen, Unfällen mit wassergefährdenden Stoffen oder undichten Abwasserkanälen.</p><p>Eine Sanierung des Grundwassers ist, wenn überhaupt, nur mit großem finanziellen und technischen Aufwand und in langen Zeiträumen möglich. Die konsequente Anwendung des Vorsorgeprinzips ist deshalb von ganz besonderer Bedeutung. Dazu gehört auch eine systematische, regelmäßige Überwachung des Grundwassers, für die in Deutschland die Länder zuständig sind. Dadurch lassen sich Gefährdungen des Grundwassers frühzeitig erkennen und geeignete Maßnahmen können rechtzeitig ergriffen werden. Aufgrund seiner herausragenden Bedeutung für die Trinkwasserversorgung und wichtigen ökologischen Funktionen ist ein flächendeckender Grundwasserschutz, wie im Wasserhaushaltsgesetz verankert, erforderlich.</p><p>Eine Gesamtübersicht über den Zustand des Grundwassers in Deutschland und seine Belastungen infolge menschlicher Nutzungen sowie Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers finden Sie in der Broschüre „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/grundwasser-in-deutschland">Grundwasser in Deutschland</a>”. Eine Übersicht über die weltweite Grundwassersituation finden Sie (auf Englisch, Französisch und Italienisch) im Bericht der Vereinten Nationen: „<a href="https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000380721">The United Nations World Water Development Report 2022: Groundwater: Making the invisible visible</a>“.</p>

Innovative Aquifer Governance für eine resiliente Wasserwirtschaft und nachhaltige Ökosysteme in belasteten landwirtschaftlichen Gebieten des Mittelmeerraums

Wassergüte Grundwasser Mecklenburg-Vorpommern

Das Landesmessnetz Grundwassergüte wird seit 1992 kontinuierlich aufgebaut. Es besteht gegenwärtig aus etwa 80 Grundwassermessstellen an 65 Standorten; davon sind 35 in oberflächennahen Grundwasserleitern verfiltert. Es sind die Stammdaten der einzelnen Messstellen (Lage, Beobachtungszeitraum, hydrogeologische Einordnung usw.) und die Ergebnisse der durchgeführten Analysen erfasst. Vorliegende Analysenergebnisse: Vorortparameter (z.B. Färbung, Trübung, Geruch, Temperatur), physikalisch-chemische Parameter (z.B. Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt, Härte), Anionen, Kationen (Chlorid, Sulfat, Nitrat, Phosphor usw.), organische Spurenstoffe und Summenparameter, anorganische Spurenstoffe, teilweise auch mikrobiologische Kriterien. Die Probenahme und Analytik wird zweimal im Jahr durchgeführt. Neue Messstellen werden im ersten Jahr einer Vollanalyse (alle Parameter) unterzogen. Die organischen Spurenstoffe werden danach nur alle 3 Jahre, die anorganischen Supurenstoffe alle 2 Jahre analysiert. Nur bei Auffälligkeiten wird der Mess-Rhythmus verkürzt. Unter Beachtung der Beeinflussungstypen des Grundwassers und der geogenen Hintergrundwerte bilden diese Daten eine wichtige Beurteilungsgrundlage über die Auswirkungen anthropogener Nutzungen wie Landwirtschaft (Nitrateinträge, Pflanzenschutzmittel) bzw. Abwasserversickerung.

Online Grundwasserüberwachung für die Olympischen Spiele 2008 in China

Die Olympischen Disziplinen im Rudern und Schwimmen wurden im Shunyi Water Park im Nordosten Pekings ausgetragen. Die extra dafür angelegten künstlichen Seen werden zum Teil mit Grundwasser aus Brunnen im Umland des Parks versorgt. In Zusammenarbeit mit unserem chinesischen Kooperationspartner BNEAT Co. Ltd. wurde ribeka beauftragt ein Grundwasser Monitoring System für das Umland des Shunyi Water Park zu entwerfen und installieren. Zahlreiche Multi-Parameter Datenlogger wurden in den Brunnen zur Überwachung der Grundwasserqualität und der zeitlichen Entwicklung des Grundwasserstandes installiert. Die Datenlogger wurden mit der neuesten Generation von GPRS Datenübertragungsmodulen ausgerüstet. Das Grundwassermonitoring kann somit in Echtzeit durchgeführt werden, die Daten sind direkt in der Grundwasser Monitoring Software GW-Base® verfügbar. Der technische Support erfolgt über unseren chinesischen Kooperationspartner als auch durch regelmäßige Besuche von ribeka Personal in Peking.

Zwei Quellen erschließen: Die konjunktive Nutzung von Grund- und Oberflächenwasser in der Landwirtschaft Nordwestchinas

In Nordchina ist im Laufe des letzten halben Jahrhunderts die Nutzung des Grundwassers für die Agrarproduktion rasant gestiegen, allen voran in Gebieten, die zuvor mit Oberflächenwasser bewässert worden waren. Obwohl sich die Grundwasserförderung positiv auf den ländlichen Wohlstand auswirkt, hat sie oft negative Folgen für die Nachhaltigkeit lokaler Wassernutzung. Es wird behauptet, dass ein koordinierteres Management von Regenwasser - und Grundwasservorrat und -aufbewahrung - die sogenannte Verbundwassernutzung (conjunctive management) - zu einer nachhaltigeren, adaptiven Nutzung der Ressourcen führt. Das Forschungsvorhaben analysiert die Auswirkung der lokalen Grund- und Oberflächenwasserpolitik auf die Wassernutzung der Landwirte. Basierend auf einer Haushaltsstudie, welche in drei Binnenflussbecken in Nordwestchina durchgeführt wurde, wird bestimmt, welche physischen und welche institutionellen Wasserzugangsindikatoren am entscheidendsten für die Wahl der Wassernutzung durch die Bauern sind. Zusätzlich zur Haushaltsstudie werden Interviews mit Wasserbehörden und anderen Personen in Schlüsselpositionen geführt, um Einblicke in Politikmaßnahmen und Institutionen im Wassereinzugsgebiet zu erhalten. Durch das Vergleichen der Gewässerpolitiken mit den Produktionsergebnissen auf Betriebsebene, wird untersucht, in welchem Umfang die Verbundwassernutzung in die Praxis umgesetzt wird.

Systematische Verbesserung von Atom Trap Trace Analysis für 39Ar und deren Anwendung zur Erstellung einer tausendjährigen Paläotemperaturzeitreihe aus Grundwasser

Das Edelgasradioisotop 39Ar ist einzigartig, da es das einzige Isotop ist, das den wichtigen Altersbereich von ca. 50 bis 1000 Jahren abdeckt. Damit ist es von großem Interesse für die Datierung in Ozeanagraphie, Glaziologie und Hydrogeologie. Die Entwicklung der Atom Trap Trace Analysis (ATTA) hat 81Kr Datierung möglich gemacht und hat das Potenzial, fundamental neue Anwendungen von 39Ar zu eröffnen. In einem Vorgängerprojekt haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass die Messung von 39Ar an natürlichen Proben mit ATTA möglich ist. Aufbauend auf der im vorherigen Projekt und weiteren Vorarbeiten erworbenen Erfahrung soll das vorliegende Projekt die intellektuellen und instrumentellen Grundlagen von ATTA für 39Ar (ArTTA) als neues Werkzeug der Isotopenhydrologie schaffen. Wir zielen darauf ab, ArTTA vom proof-of-principle Stadium zu einer voll etablierten Methode voranzubringen und seine erste umfassende Anwendung durchzuführen. Basierend auf der vorhandenen Expertise in Grundwasser- und Paläoklimaforschung und unter Nutzung der Vorteile von Grundwasser als Testfeld für ArTTA, planen wir, die erste detaillierte Paläotemperaturzeitreihe für das letzte Jahrtausend aus Grundwasser zu gewinnen. Wir haben die folgenden zwei zentralen Ziele identifiziert: 1. Signifikante Verbesserung der Effizienz der ArTTA Apparatur. Eine Erhöhung der Zählrate ist notwendig, um den Probendurchsatz sowie die erreichbare Messgenauigkeit zu verbessern. 2. Realisierung der ersten kompletten Studie zur 39Ar-Datierung von Grundwasser mit ArTTA, um Grundwasser-Altersverteilung und Paläoklimaentwicklung auf der Zeitskala von Jahrhunderten zu bestimmen.

Nachhaltiges und klimaangepasstes Wassermanagement im Bergbau der Region des südlichen Afrikas, Teilprojekt 2

Nachhaltiges und klimaangepasstes Wassermanagement im Bergbau der Region des südlichen Afrikas, Teilprojekt 1

Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung &gt;1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

Untersuchungen zu Veraenderungen des Grundwasserstandsverhaltens infolge von Wasserentnahmen fuer Wasserversorgung und Beregnung

Im Rahmen der Beweissicherung eines 1978 in Betrieb genommenen Wasserwerks und mehrerer Beregnungsverbaende werden kontinuierlich die Grundwasserstandsbeobachtungen dokumentiert und ausgewertet. Nach Ablauf mehrerer Betriebsjahre werden die Zustandsveraenderungen in den Grundwasserstockwerken durch die Ganglinienverlaeufe fuer Zeiten mit und ohne Wasserentnahme auf statistischer Grundlage verglichen, wobei eine synoptische Betrachtung der uebrigen hydrologischen Komponenten mit erfolgt. Neben den statistischen Auswertungen werden auch deterministische Modellkonzepte verfolgt.

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