Untersuchung antropogener Einflüsse auf die Küstenversalzung auf der Basis von Grundwasserdatierungen mit Hilfe von Edelgasisotopenanalysen
Final Report Abstract
Die hydraulischen Verhältnisse im Oberen und Unteren Grundwasserleiter in Moormerland (Landkreis Leer/Ostfriesland) sind durch anthropogene Eingriffe wie die Grundwasserentnahme an den Wasserfassungen Tergast und Simonswolde verändert worden. Grundwasserstände und die hydrochemische Zusammensetzung des Grundwassers weisen dabei auf einen kontinuierlichen Grundwassertransport von der Ems in Richtung Binnenland hin. Erst die Altersdatierung mit den Isotopen 3H, 3He, 4He, 14C und 39Ar zeigt, dass die hydrochemisch ähnlichen Wässer unterschiedliche Alter aufweisen. Dabei gibt es einen erheblichen Zeitsprung zwischen jungem Uferfiltrat der Ems, welches nur in Messstellen im Bereich der Deiche nachgewiesen werden konnte, und dem alten Grundwasser im Binnenland. Im Übergang zum Binnenland gibt es eine Mischungszone, in der sich 3H-haltiges Emswasser mit 3H-freiem Wasser des Binnenlandes mischt. Im Unteren Grundwasserleiter ist die Altersstruktur durch die Wasserfassung Tergast geprägt, die zu einem Aufstieg alten Wassers aus größeren Tiefen führt, so dass sich in diesem Bereich die ältesten Wässer befinden. Fehlt der jungpliozäne Tergast Ton, der den Oberen pleistozänen Grundwasserleiter vom Unteren pliozänen Grundwasser trennt, verjüngt sich die Alterssignatur des Unteren Grundwasserleiters, da jüngeres Grundwasser aus dem Oberen Grundwasserleiter zuströmen kann. Abbildung 10 zeigt die hydraulischen Veränderungen, die das Grundwasserleitersystem in Moormerland erfahren hat und ordnet die Messergebnisse einzelnen Prozessen zu, die bei der genetischen Entwicklung des Grundwassers heute eine Rolle spielen und/oder vor den anthropogenen Veränderungen gespielt haben. Die gute Datengrundlage, die dem Projekt zur Verfügung stand, ist vor allem durch die zahlreichen analysierten Wasserproben gegeben. Dabei wurde die vorgesehene Probenanzahl deutlich überschritten. Der Schwerpunkt lag dabei auf der Beprobung der Edelgase 4He und 39Ar. Über die Kalibrierung mit 14C-Messungen, welche durch die Universität Bern durchgeführt wurden, konnten die 4He-Gehalte kalibriert werden. Die Ausgasungsversuche im Labor konnten die kalibrierten Akkumulationsraten im Grundwasser gut abbilden. Es zeigt sich, dass das im Rahmen dieses Projektes an der Universität Bremen entwickelte Verfahren verlässliche Ergebnisse lieferte. Das verwendete Messsystem ist in der Lage, die geringen Gasmengen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung ausreichend genau aufzulösen. Zur Interpretation wurden zudem Vergleichsdaten aus einem tiefen Grundwasserleiter in Brandenburg hinzugezogen. Neben dem Zeitversatz in der Altersstruktur des Grundwassers stellte das in den mittleren Tiefen des Oberen Grundwasserleiters mit Hilfe von Neon festgestellte Gasstripping eine weitere Überraschung im Projektverlauf dar. Leider konnten keine Analogien an einem aktiven Moor festgestellt werden, was eventuell auf die Wahl des Referenzgebietes zurückzuführen ist (Leegmoor SE von Papenburg).
Publications
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Radiogenes 4He als Alterstracer für Grundwasser Tagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft Heidelberg (D) 13.03.-15.03 2006 Vortrag
Sültenfuß, J., C. Robert, S. Weise, K. Osenbrück, F. Bednorz, und D. Brose
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(2007): Anthropogene Einflüsse auf Salzwasserintrusionen in Küstengrundwasserleitern.- Zbl. Geol. Paläont.,Teil I, 2007, H. 1/2, E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung Stuttgart
Führböter, J.F., Schönwiese, D., Sültenfuß, J., Purtschert, R.
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(2007): Methoden zur Untersuchung tiefer Grundwasserleiter. Magdeburger Wasserwirtschafliche Hefte 2007/08, Magdeburg, 224 S.
Führöter, J.F.
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By-products of 3H-3He dating: use of radiogenic 4He to demonstrate mixing 4th Mini Conference on Noble Gases in the Hydrosphere and Natural Gas Reservoirs MINOGA Potsdam (D) 28.02.-02.03 2007 Vortrag
Sültenfuß, J.
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A historical degassing record of 39Ar, 14C and 4He dated groundwater in a heterogeneous coastal aquifer in Northern Germany GDAT 2008 Leipzig (D) 06.03.-08.03 2008 Vortrag
Sültenfuß, J., R. Purtschert, und J. Führböter
