Grundwasserversalzung in Deutschland

1. Grundwasserversalzung in Deutschland Von: Yuriy Rogalski

2. Fachgebiet • Geohydraulik und Ingenieurhydrologie • Prof. Dr. rer. nat. Manfred Koch Gliederung • Versalzung & ihre Folgen für die Landwirtschaft • Ursachen der Grundwasserversalzung in Deutschland - Meerwasserintrusion in Küstenbereichen - Salzstockablaugung - Tiefenwasseraufstieg - Anthropogene Quellen • Geogene Grundwasserversalzung in Deutschland • Schlussbetrachtung

3. 1. Versalzung & ihre Folgen für die Landwirtschaft • Unter Versalzung versteht man die Anreicherung von wasserlöslichen Salzen in Böden oder Bodenhorizonten -Salzzufuhr durch Niederschläge (Tagwasserversalzung) -Salzzufuhr aus dem Grundwasser -künstliche Versalzung durch Düngung, Bewässerung etc. • Die wichtigsten im Boden vertretenen Salze -, , • Salze stabilisieren das Bodengefüge • Erhöhte Salzgehalte beeinflussen aber das Pflanzenwachstum & können toxisch wirken • Vor allem beschränken Salze die Wassernutzung

4. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE • Meerwasserintrusion in Küstenbereichen • Ablaugungsprozesse in der Umgebung von Salzstrukturen • Tiefenwasseraufstieg • Anthropogene Quellen Abb. : Natürliche Grundwasserversalzungsvorgänge in Lockergestein

5. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.1 Meerwasserintrusion • Vorgang spielt sich wegen des Dichteunterschieds von Salz- und Süßwasser an fast allen Küsten an, die an das Meerwasser angrenzen.

6. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.1 Meerwasserintrusion Auswirkungen auf das Trinkwasser • Die Entnahme von Süßwasser aus dem Aquifer stört das hydrostatisch Gleichgewicht dadurch, dass der Druck des Süßwassers verringert wird, so dass Salzwasser landwärts vordringt. • Dies kann dazu führen, dass das Salzwasser die Entnahmestellen erreicht, so dass diese Brackwasser fördern und für Trinkwasser- oder Bewässerungszwecke nicht mehr brauchbar sind. • Zahlreiche Küstenorte davon betroffen (Norddeutsche Tiefebene)

7. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.2 Salzstockablaugung • Im Binnenland auftretende Grundwasserversalzungen können auf Ablaugungsprozesse an hoch liegenden Salzstrukturen im Untergrund zurückgeführt werden. • Ablagerungen aus dem Paläozoikum (Erdaltertum) und dem Mesozoikum (Erdmittelalter). • Als potenzielle Salzquellen kommen insbesondere mächtige Salzvorkommen des Zechsteins in Deutschland in Frage.

8. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.2 Salzstockablaugung Abb. : Versalzung des Grundwassers infolge Ablaugung in Schleswig - Holstein

9. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.3 Tiefenwasseraufstieg • Wässer aus tiefen Grundwasserstockwerken, die nicht oder nur eingeschränkt am Wasserkreislauf teilnehmen. • Aufgrund der in größeren Tiefen auftretenden sehr kleinen hydraulischen Gradienten sind Tiefenwässer oftmals durch langsame Zirkulation und lange Verweilzeiten gekennzeichnet • Oftmals im Porenraum eingeschlossenes, fossiles Meerwasser als auch ursprünglich aus Niederschlagsinfiltration gespeiste Grundwasservorkommen • Flächenhafte Erscheinung z.B. in Lockergesteinen Norddeutschlands

10. 2. Ursachen der Grundwasserversalzung in DE 2.4 Anthropogene Quellen • Neben geogenen Grundwasserversalzungen kommt vielerorts auch anthropogen verstärkten bzw. hervorgerufenen Salzkonzentrationen eine große Bedeutung zu. • Als Quellen anthropogen erhöhter Salzgehalte im Grundwasser kommen u.a. in Betracht: - Deponien - Verrieselung von Abwässern und defekten Abwasseranlagen - Uferfiltration von Salzwasser belasteten Vorfluter - Streusalz auf den Straßen - Oxidation von künstlich entwässerten Torf- und Kohlevorkommen

11. 3. Geogene Grundwasserversalzung in Deutschland 3.1 Salzwasservorkommen in Deutschland • In einiger Tiefe unter der Oberfläche kommen stets salzhaltige Wässer vor • Norddeutsche Tiefebene von stark bis hoch konzentrierten Salzwässern erfüllt. • Buntsandstein in Mittel- und Süddeutschland enthält unter dem Niveau des Vorfluters auch fast ausnahmslos Salzwässer. • Keuper-Sandsteine Süddeutschlands enthalten vorwiegend Natrium-Sulfat, aber auch NaCl-Wässer

12. 3. Geogene Grundwasserversalzung in Deutschland 3.2 Norddeutsche Tiefebene • Küstenversalzungen an der Nordsee • 20 km breiter Küstenstreifen von Meerwasserintrusion betroffen • Versalzungszonen in Flussniederungen • Binnenländische Versalzungen nur in bestimmten Gebieten Norddeutschlands konzentriert • Dutzende Salzstöcke, deren Oberkanten weniger als 400m unter dem Gelände liegen, versalzen die Grundwasserleiter

13. 3. Geogene Grundwasserversalzung in Deutschland 3.2 Norddeutsche Tiefebene

14. 4. Schlussbetrachtung • Eine verlässliche Überwachung von Versalzungserscheinungen im Umfeld von Wasserfassungen und bekannten Salzwasseraufstiegsbereichen ist eine wichtige Voraussetzung, um im Sinne der Europäischen WRRL Schäden zu vermeiden und bereits eingetretene Schäden zu regulieren. • Es sind Frühwarnmessstellen für die Beobachtung kritischer Bewegungen der Süß-/Salzwassergrenze sowie für hydrochemische Auswertungen sinnvoll zu positionieren und regelmäßig zu überwachen. • Für optimale Bewirtschaftung werden in der Regel dreidimensionale Strömungs- und Transportmodelle eingesetzt, die im Bedarfsfall durch dichteabhängige Modellierungen ergänzt werden. • Von einer nachhaltigen Wassernutzung kann daher nur gesprochen werden, wenn ein Vordringen von Süß-/Salzwassergrenzen ausgeschlossen werden kann.

15. Quellen • BGR (2010): Grundwasseranteil an der öffentlichen Wasserversorgung der Bundesländer in 2007. http://www. bgr.bund.de/nn_322854/DE/Themen/Wasser/grundwasser__gewin__tab.html • BMU (Hrsg.) (2003): Hydrologischer Atlas von Deutschland, Bonn. • CARLÉ W. (1975): Die Mineral- und Thermalwässer von Mitteleuropa – Geologie, Chemismus, Genese. Wiss. Verl.-Ges., Stuttgart. • GRUBE A., WICHMANN, K., HAHN, L & NACHTIGALL, K.H. (2000): Geogene Grundwasserversalzung in den Poren-Grundwasserleitern Norddeutschlands und ihre Bedeutung für die Wasserwirtschaft. TZW-Schriftenreihe, 9, Karlsruhe, 203 pp. • HAHN J. (1982): Hydrochemische Probleme (Versalzung) bei natürlichen Grundwässern in Niedersachsen. Veröff. Inst. Siedlungswasserwirtschaft, TU Braunschweig, 34, 111-129. • Martens S & Wichmann K. (2011): Grundwasserversalzung in Deutschland, 203-209. • WICHMANN K. & GRUBE A. (2000): Wasserressourcen und Grundwasserversalzung in Norddeutschland. gwf Wasser/Abwasser 141 (13), 8-65.

16. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !!!