Lexikon der Geowissenschaften: Grundwasserbeschaffenheit
Grundwasserbeschaffenheit, Summe der sich aus den Inhaltsstoffen ergebenden Eigenschaften und Merkmale eines Grundwassers.
Die natürliche Beschaffenheit der Grundwässer zeigt eine große Variationsbreite. Chemisch reines Wasser ist in der Natur nicht anzutreffen. Natürliche Wässer weisen hingegen eine große Zahl verschiedenster Inhaltsstoffe auf, die in unterschiedlichsten Konzentrationen vorliegen können. Ursache hierfür ist die Wechselwirkung des Wassers mit der Umwelt, wobei deren Intensität abhängig von physikalischen, chemischen und biogenen Prozessen sowie von verschiedensten Einflußgrößen ist ( Abb. 1 ). Das Wasser, das am Wasserkreislauf teilnimmt, ist als Lösungs- und Transportmittel eines der wichtigsten Agenzien für die sich laufend verändernde Stoffverteilung in der Umwelt. Die Ursache dafür liegt in der charakteristischen Molekülstruktur des Wassers, die mit ihrer polaren Anordnung der Ladungsverteilung, der hohen Dielektrizitätskonstanten und der hohen Oberflächenspannung Wasser zum bevorzugten Lösungsmittel macht.
Der natürliche Stoffgehalt eines Grundwassers (Grundwasserinhaltsstoffe) resultiert meist nur zu einem geringen Anteil aus Einträgen aus der Atmosphäre. Einsickernde Niederschlagswässer weisen meist nur wenige mg/l an Inhaltsstoffen auf. Der überwiegende Anteil der Inhaltsstoffe folgt aus der schon angesprochenen Wechselwirkung mit den Gesteinen während der Untergrundpassage. Maßgeblich ist zunächst der Chemismus und Mineralbestand der Gesteine. Das intensive Ineinandergreifen verschiedenster geochemischer Vorgänge wie Lösung und Ausfällung, Sorption und Ionenaustausch sowie Oxidation und Reduktion kann dann in Abhängigkeit von den jeweiligen Gleichgewichtsbedingungen zur Anreicherung bestimmter Inhaltsstoffe führen. Der Lösungsinhalt natürlicher Grundwässer beträgt i.a. wenige hundert bis einige tausend mg/l. Doch können auch Konzentrationen im Solebereich von mehr als 100.000 mg/l auftreten.
Neben den natürlichen geogenen Stoffkomponenten werden Grundwässer in ihrer Zusammensetzung immer stärker durch anthropogene Eingriffe verändert ( Abb. 2 , Tab. 1 ). Dies kann zu einer Veränderung in der Verteilung der bestehenden Inhaltsstoffe, aber auch zum Eintrag neuer Inhaltsstoffe führen. Erwähnenswert sind v.a. verschiedene organische Stoffgruppe, wie z.B. Chlorkohlenwasserstoffe, polycyclische aromatische Kohlenstoffe (PAK) oder die BTEX-Gruppe (BTEX), die zu einer Beeinträchtigung der Grundwässer führen. Von einer Verunreinigung durch anthropogene Veränderungen wird dann gesprochen, wenn sie die Nutzungsmöglichkeit des Grundwassers völlig oder teilweise aufheben.
Inhaltsstoffe können im Grundwasser in gelöster Form, als Kolloide oder als ungelöste Schwebstoffe auftreten. Mit zunehmender Undergrundpassage und Verweilzeit treten die nicht gelösten Stoffe zurück. Das mögliche Spektrum der in Grundwässern auftretenden gelösten Inhaltsstoffe umfaßt fast das gesamte Periodensystem. Die meisten von ihnen treten, wenn überhaupt, nur in geringen Konzentrationen von ng/l bis μg/l auf. Den Hauptanteil der im Wasser gelösten Stoffe nehmen analog zu den Gesteinen nur wenige Hauptelemente ein. Sie können in dissoziierter ionarer Form oder als nicht-dissoziierte Verbindungen vorliegen. Wichtige Hauptinhaltsstoffe der Grundwässer sind: a) dissoziierte Stoffe (Kationen: Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+, Fe+2, Mn2+; Anionen: Cl-, NO2-, NO3-, HCO3-, SO42-, PO32-), b) nicht-dissoziierte Stoffe (SiO2, BO2), c) gelöste Gase (O2, CO2). Wichtige physikalische und chemische Parameter sind Temperatur, spezifische elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert und EH-Wert, und wichtige mikrobiologische Parameter sind Koloniezahl, Escherichia coli und coliforme Bakterien.
Die Klassifikation der Grundwässer nach chemischen Kriterien bietet verschiedene Möglichkeiten. Ein übergeordnetes Schema beruht auf der Gesamtkonzentration der gelösten Inhaltsstoffe ( Tab. 2 ). Verbreitet sind jedoch Klassifikationen nach der chemischen Zusammensetzung, wobei die Inhaltsstoffe absolut oder in Prozenten der jeweiligen Stoffmasse (mg-%) oder Stoffmenge (meq-%) angegeben werden. So kann die Kennzeichnung der Wässer durch Angabe der Hauptinhaltsstoffe in der Reihenfolge ihrer Häufigkeit und getrennt nach Kationen und Anionen erfolgen. Darüber hinaus gibt es zahlreiche Klassifikationsschemata, die meist auf graphischen Gliederungen von Drei- oder Vierstoffdiagrammen beruhen ( Abb. 3 ). Die genetische Klassifikation der Grundwässer erfolgt aufgrund der Parallelität zwischen dem Chemismus der Grundwässer und den von diesen durchflossenen Gesteinen. In Anlehnung an die für den Chemismus dominanten Gesteine werden dann Bezeichnungen, wie z.B. Kristallingesteinswässer, Kalkgesteinswässer oder Gipswässer, gebraucht. [HH]
Grundwasserbeschaffenheit 1: Prozesse im Sicker- und Grundwasserbereich, die die Grundwasserbeschaffenheit beeinflussen. Grundwasserbeschaffenheit 1:
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Grundwasserbeschaffenheit 2: Verteilung unterschiedlich anthropogen beeinflußter Grundwassertypen eines nordostdeutschen Einzugsgebietes. Grundwasserbeschaffenheit 2:
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Grundwasserbeschaffenheit 3: Dreiecksdiagramme mit getrennter Darstellung von Kationen und Anionen am Beispiel von Grundwässern aus dem Mainzer Becken (1 = tertiäre NaCl-Wässer, 2 = permische NaCl-Wässer, 3 = NaHCO3-haltige Wässer, 4 = Wässer aus dem vorwiegend kalkig ausgebildeten Tertiär und dem Pleistozän, 5 = Wässer aus dem kalkig ausgebildeten Tertiär bzw. aus dem Pleistozän mit mergeligem Einzugsgebiet). Grundwasserbeschaffenheit 3:
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Grundwasserbeschaffenheit (Tab. 1): anthropogene Emissionen: Herkunft und Hauptbestandteile, die zur Veränderung der Grundwasserbeschaffenheit führen. Grundwasserbeschaffenheit (Tab. 1):
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Grundwasserbeschaffenheit (Tab. 2): Klassifikation der Grundwässer nach der Gesamtkonzentration der gelösten Inhaltsstoffe. Grundwasserbeschaffenheit (Tab. 2):
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