Transportprozesse und räumlich-zeitliche Dynamik von Partikeln und Fäkalbakterien in Karstgrundwasserleitern – IMPART

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Nico Goldscheider; Professorin Dr. Nadine Göppert
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 432288610

Karstgrundwasserleiter (Karstaquifere) tragen in vielen Regionen, Städten und Ländern wesentlich zur Wasserversorgung bei. Sie bilden sich durch chemische Lösung in Karbonatgesteinen und bestehen aus einem Netzwerk von Röhren und Höhlen, die in die geklüftete Gesteinsmatrix eingebettet sind. Karstaquifere zeichnen sich meist durch eine hohe Variabilität der Wasserverfügbarkeit und -qualität aus. Verunreinigungen, einschließlich fäkaler und pathogener Bakterien, können leicht durch dünne Böden, offene Klüfte und Schlucklöcher in den Untergrund gelangen. Innerhalb des Röhrennetzes werden sie schnell über große Entfernungen transportiert und können Brunnen oder Quellen weitgehend ungemindert erreichen. Daher wird die generell gute Wasserqualität an Karstquellen oft durch kurze, aber starke Kontaminationsereignisse unterbrochen. Suspendierte Mineralpartikel und organischer Kohlenstoff spielen entscheidende Rollen bei der Mobilisierung und dem Transport von Fäkalbakterien und anderen Verunreinigungen. Die genauen Prozesse und ihre räumliche und zeitliche Variabilität sind jedoch noch lange nicht vollständig verstanden. Das Hauptziel des vorgeschlagenen IMPART-Projekts besteht darin, vertiefte Einblicke in die Transportprozesse zu gewinnen, welche die räumliche und zeitliche Dynamik von Partikeln, organischem Kohlenstoff und Fäkalbakterien in Karstsystemen bestimmen. Das Testgebiet ist eine bedeutende Karstquelle und ihr Einzugsgebiet, in dem zwei zugängliche Wasserhöhlen die direkte Beobachtung von Strömung, Wasserqualität und Transportvorgängen innerhalb des aktiven Röhrennetzes ermöglichen. Die wichtigsten zu beachtenden Parameter umfassen die Partikelgrößenverteilung, Anregungs-Emissions-Matrizen für organischen Kohlenstoff, Enzymaktivität von E. coli, Fäkalindikatorbakterien und die Gesamtzellzahl mittels Durchflusszytometrie. Die Feldarbeit umfasst eine räumlich verteilte Wasserprobenahme in den Höhlen und an der Quelle; hochauflösendes Monitoring an der Quelle bei ausgewählten hydrologischen Ereignissen; sowie Multi-Tracer-Versuche im aktiven Röhrensystem, einschließlich vergleichender Versuche mit gelösten Stoffen und suspendierten Partikeln. Die Ergebnisse werden ein besseres Verständnis der Transportprozesse und der mikrobiellen Wasserqualitätsdynamik von Karstaquiferen ermöglichen, als Grundlage für ein verbessertes Management dieser wertvollen, aber verletzlichen Ressourcen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr. Andrea Hartwig