Ermittlung der Nitratrückhaltekapazität von Sedimenten in Laborversuchen anhand von Bohrkernen aus der Niederrheinischen Bucht

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Ermittlung der Nitratrückhaltekapazität von Sedimenten in Laborversuchen anhand von Bohrkernen aus der Niederrheinischen Bucht

Projektlaufzeit: 2015 bis 2020

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Projektbeteiligte: Thomas R. Rüde, David Hellmann

Stickstoff spielt eine wichtige Rolle in der Landwirtschaft. Um die Fruchtbarkeit der Böden zu erhalten, müssen regelmäßig Nährstoffe zugeführt werden. Dies geschieht in der modernen Landwirtschaft durch den Einsatz von Düngemitteln, die unter anderem in Form verschiedener Stickstoffverbindungen wie Nitrat ausgebracht werden. Das überschüssige Nitrat, welches nicht von den Nutzpflanzen assimiliert wird, kann aus dem Boden durch Sickerwasser ausgetragen werden und ins Grundwasser gelangen. Im Grundwasser kann das Nitrat nur durch Reduktionsprozesse wieder entfernt werden. Dieser Prozess wird Denitrifikation genannt.

Die Versuchsreihe zur Nitratretention beschäftigt sich experimentell mit dem Ablauf und dem Potential der chemolithotrophen Denitrifikation in Bohrkernen aus der Niederrheinischen Bucht. Im Umfeld der Brunnenanlagen Amern der NEW NiederrheinWasser GmbH wurden im Sommer 2016 Bohrkerne bei der Errichtung einer Grundwassermessstelle gewonnen. In bestimmten Tiefen finden sich bedeutende Anteile an Eisensulfiden, welche bei der Denitrifikation als Elektronendonator wirken können. Von diesen Eisensulfiden, namentlich dem Pyrit, geht eine gewisse Schutzfunktion für die tiefer liegenden Grundwasserstockwerke vor Nitrateintrag aus. Da diese autotrophe Reaktion unter Beteiligung von anaeroben Mikroorganismen abläuft, wurde ein Experiment für möglichst sauerstofffreie Versuchsbedingungen entwickelt.

Im Laufe der Versuchsreihe werden verschiedene Bohrkerne aus der Bohrung bei Amern mit einem künstlichen Grundwasser durchströmt und die Wechselwirkungen von Grundwasser und Gestein beobachtet. Dabei werden rund um die Uhr Wasserproben genommen und die physiko-chemischen Parameter überwacht. Ziel der Versuchsreihe ist eine Abschätzung der Schutzfunktion der Pyrit führenden Schichten für die tiefer liegenden Grundwasserstockwerke in denen die Rohwassergewinnung für die Wasserwerke in Schwalmtal-Amern betrieben wird.