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Der Einfluss von Nassbaggerungen auf die Grundwasserqualität
hydrochemische, mikrobiologische und isotopenhydrologische Untersuchungen an fünf österreichischen Baggerseen
Christian Müllegger
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Betreuer*in
Thilo Hofmann
DOI
10.25365/thesis.27735
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30002.76141.776453-0
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Sande und Kiese sind unverzichtbare Rohstoffe. Diese werden vorwiegend durch Trocken- und Nassbaggerungen gewonnen. Bei Nassbaggerungen erfolgt ein Eingriff in das Grundwasser, welcher die Wasserqualität in Hinsicht auf physikalisch-chemische, biologische, organische und anorganische Parameter verändert.
Zur Klärung des Einflusses von Nassbaggerungen auf die abstromige Grundwasserqualität wurden für vorliegende Studie fünf Baggerseen ausgewählt, die sich in Größe (38.000 – 164.000 m²), mittlerer Wassertiefe (2,3 – 6,4 m) und Alter nach Beendigung des Abbaus (1 – 28 Jahre) unterschieden. Um überlagernde Prozesse zu vermeiden, wurden Baggerseen mit möglichst geringer anthropogener Nachnutzung ausgewählt.
Die Forschungsergebnisse zeigten, dass Baggerseen durch deren unterschiedliche (mikrobiellen) Habitate und Redox-Zonierungen die Qualität des abstromigen Grundwassers auch positiv beeinflussen können.
Die untersuchten Baggerseen waren Senken für Nährstoffe und Carbonate und förderten den Abbau von organischen Schadstoffen. Die Nährstoffaufnahme von Primärproduzenten sowie mikrobieller Gemeinschaften verringerte signifikant die Nitratkonzentration im Seewasser (-23,5±8,7 mg/L) und begünstigte in weiterer Folge die biogen induzierte Fällung von Calciumcarbonat. Im Seewasser wurde die Degradation von Desphenylchloridazon erfasst.
Die Konzentration an gelöstem organischen Kohlenstoff (Substrat des mikrobiellen Metabolismus) stieg im Seewasser signifikant an (+1,64±0,55 mg/L), der im See aufgebaute DOC wurde jedoch an den Grenzflächen (Seesedimenten) nahezu vollständig mikrobiell umgesetzt. Die Ergebnisse dieser Studie geben Hinweise darauf, dass die Ausbildung einer reaktiven Zone, die den DOC-Austrag in das Grundwasser hemmt, bereits unmittelbar nach Beendigung des Kiesabbaus erfolgt.
Unter Bezugnahme der jeweiligen Schutzziele sind insbesondere der thermische Einfluss, die Erhöhung der mikrobiellen Abundanz sowie der unmittelbar mögliche Schadstoffeintrag (z.B. infolge eines Unfalls) als mögliche Gefährdungspotentiale von Baggerseen auf das abstromige Grundwasser zu werten.
Abstract
(Englisch)
Sand and gravel are essential mineral resources, and they are mainly obtained by dry or wet dredging. Wet dredging, however, affects the physico-chemical, biological, organic, and inorganic characteristics of groundwater.
The aim of this study was to investigate the impact of gravel pit lakes on the groundwater downstream. Five gravel pit lakes with different sizes (38.000 – 164.000 m²), mean water depths (2,3 – 6,4 m), and post-excavation ages (1 – 28 years) were investigated. To avoid overlapping anthropogenic effects, lakes were selected that had as little human influence as possible.
The investigations revealed highly active biological systems within the lake water and at the interfaces, with a variety of (microbial) habitats and redox environments that served also to improve the quality of downstream groundwater. The gravel pit lakes acted as sinks for nitrates and carbonates, and stimulated the degradation of pollutants. The nutrient uptake by primary producers and microbial communities significantly reduced the nitrate concentration in lake water (-23,5±8,7 mg/L) and encouraged biological decalcification. Degradation of desphenylchloridazone was also observed to occur in lake water. Although dissolved organic carbon (DOC) concentrations increased significantly in lake water (+1,64±0,55 mg/L), the lake-generated DOC was almost completely degraded at the microbial interfaces. Our results provide evidence that a protective sediment layer that is sufficient to inhibit the export of dissolved organic carbon to downgradient groundwater is established directly after the cessation of excavation.
However, the downgradient groundwater is in principle more vulnerable to contamination by the loss of protective soil cover and exposure to the atmosphere. Potential risks to the groundwater can be related to thermal impact, changes in microbial abundance, or the possibility of direct input of pollutants into groundwater (e.g. accidental release of harmful substances).
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Gravel pit lakes Groundwater Bank filtration Nitrate removal Decalcification Desphenylchloridazone Mineral resources
Schlagwörter
(Deutsch)
Nassbaggerungen Grundwasser Uferfiltration Nassabbau biogene Entkalkung Desphenylchloridazon Nitratabbau mineralische Rohstoffe Grundwasserqualität Grundwasserschutz Baggersee
Autor*innen
Christian Müllegger
Haupttitel (Deutsch)
Der Einfluss von Nassbaggerungen auf die Grundwasserqualität
Hauptuntertitel (Deutsch)
hydrochemische, mikrobiologische und isotopenhydrologische Untersuchungen an fünf österreichischen Baggerseen
Paralleltitel (Englisch)
Impacts of gravel pit lakes on the groundwater quality
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
Getr. Zählung : Ill., graf. Darst., Kt.
Sprache
Deutsch
Beurteiler*innen
Traugott Scheytt ,
Steffen Birk
AC Nummer
AC10899238
Utheses ID
24776
Studienkennzahl
UA | 091 | 426 | |