Aufbau Von Sondermessnetzen Zur Geogenen Grundwasserversalzung in Brandenburg
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Brandenburg. geowiss. Beitr. Kleinmachnow 14 (2007), 1 S. 4 Abb., 1 Tab., 18 Lit. Aufbau von Sondermessnetzen zur geogenen Grundwasserversalzung in Brandenburg Construction of the special monitoring networks of geogenic groundwater salinization“ in Brandenburg STEPHAN HANNAPPEL, ANGELA HERMSDORF, STEFAN POHL, CHRISTEL RIETZ & REINHARD KOSEck 1. Einführung Die natürliche Landschaft Brandenburgs ist hauptsächlich Der hydraulisch wirksam trennende Horizont zwischen ein Ergebnis mehrmaliger Vereisungen im Quartär, verbun- dem süßwasserführenden nutzbaren Grundwasserbereich den mit Abtragungs-, Anlagerungs- bzw. Aufschüttungspro- im Hangenden und den hoch mineralisierten Tiefenwässern zessen. Mehr als 95 % des Brandenburger Territoriums wer- im Liegenden ist der mitteloligozäne Rupelton des Tertiärs. den von Lockergesteinsablagerungen des Quartärs bedeckt. Ist dieser Horizont durch nachfolgende Gletscheraktivi- Die unterlagernden tertiären Schichten weisen aufgrund dif- täten oder salinare Bewegungen erodiert bzw. ausgedünnt ferenzierter Ablagerungsbedingungen, insbesondere durch worden, haben die hoch konzentrierten tiefliegenden Salz- spätere pleistozäne oder halokinetische Prozesse, große wässer die Möglichkeit, in die süßwasserführenden Hori- Mächtigkeitsschwankungen auf. Zusammen stellen diese zonte aufzusteigen (s. Abb. 1 und 2). Die südliche Verbrei- känozoischen Bildungen im Land Brandenburg das so ge- tungs- bzw. Transgressionsgrenze des Rupeltons im Land nannte Süßwasserstockwerk dar. Darunter folgt das haupt- Brandenburg liegt etwa auf der Linie nördlich des Herz- sächlich aus meso- bis paläozoischen Ablagerungen bestehen- berg-Calau-Lausitzer Hauptabbruchs bis in den Raum Alt- de Salzwasserstockwerk (HERMSDORF, 2006). döbern-Peitz-Guben. Abb. 1 Versalzung von Grund- wasservorkommen aus der Tiefe (aus HERMSDORF, 2006) Fig. 1 Salinization of groundwa- ter from the depth (from HERMSDORF, 2006) Brandenburgische Geowissenschaftliche Beiträge 1-2007 1 STEPHAN HANNAPPEL, ANGELA HERMSDORF, STEFAN POHL, CHRISTEL RIETZ & REINHARD KOSEck Abb. 2 Prinzipdarstellung der Entwicklung der Wasserbilanz im Land Brandenburg (aus HERMSDORF, 2006) Fig. 2 Principle schema of the development of water balance in the state of Brandenburg( HERMSDORF, 2006) Bedingt durch zu erwartende Veränderungen des Druck- schaftlich orientierte Salinarmessnetz beim LUA mit der potenzials in den Grundwasserleitern, u. a. durch Redu- Beobachtung der oberflächennahen Grundwasserversal- zierung der Grundwasserneubildung oder auch durch was- zung. Zum anderen wird das oberflächenferne, geogen ori- serbauliche Maßnahmen, ist nicht auszuschließen, dass es entierte Salinarmessnetz beim LBGR aufgebaut, welches an der Grenzfläche vom Süß- zum Salzwasser im tieferen die Grundwasserversalzung vor allem in tieferen quartären Untergrund zur Ausbildung weiterer Salzwasseraufstiegs- Schichten berücksichtigt. bahnen kommt. Diese können bisher nicht betroffene Ge- biete zukünftig gefährden. 2. Konzeptionelle Grundlagen des Grundwasser- Monitorings in Brandenburg Vor dem Hintergrund prognostizierter Klimaänderungen (GERSTENGABE et al. 2003) und den damit verbundenen Sze- 2.1 Überblicksweise und operative Überwachung narien zur wahrscheinlichen Reduzierung der wasserhaus- nach Wasserrahmenrichtlinie haltlich verfügbaren Niederschlagsmenge im Land Bran- denburg (ca. 20 % im Vergleich der Jahre 2003 und 2050) In den EU-Mitgliedstaaten trat im Dezember 2000 die resultiert so die Möglichkeit der verstärkten Intrusion von Wasserrahmenrichtlinie (WRRL, EU 2000) zur Schaffung Salzwasser extrem hoher Konzentrationen (Gesamtsalzge- eines einheitlichen Ordnungsrahmens für Maßnahmen im halt > 350 000 mg/l) in süßwasserführende Grundwasser- Bereich der Wasserpolitik in Kraft. Seit 2006 gilt zudem leiter. die sogenannte „Tochterrichtlinie“ (EU 2006) mit Bezug zur Wasserrahmenrichtlinie. Dieses Szenario soll mit den jeweils im Aufbau befindlichen Sondermessnetzen zur „Geogene Grundwasserversalzung“ Die zentrale Zielstellung der WRRL und der Tochterricht- des Landesumweltamtes (LUA) und des Landesamtes für linie liegt im Erreichen eines guten chemischen und men- Bergbau, Geologie und Rohstoffe (LBGR), geprüft und genmäßigen Zustandes der Gewässer bis zum Jahr 2015. somit zukünftig die regionale und vertikale Entwicklung Zur Umsetzung dieser Zielstellung fordert die WRRL die möglicher Salzwasserintrusionen in die süßwasserführen- Aufstellung konkreter Monitoringprogramme zur Über- den Grundwasserleiter überwacht werden. Es handelt sich wachung des Grundwasserstandes und der Grundwasser- dabei zum einen um das oberflächennahe, wasserwirt- beschaffenheit. 2 Brandenburgische Geowissenschaftliche Beiträge 1-2007 Aufbau von Sondermessnetzen zur geogenen Grundwasserversalzung in Brandenburg Das Monitoringsystem zur Grundwasserbeschaffenheit ist des vergangenen Jahrhunderts (Erdöl-/Erdgaserkundung, in eine überblicksweise und operative Überwachung klas- Untergrundgasspeicher, Grundwasserdargebotserkundun- sifiziert. Der überblicksweisen Überwachung unterliegen gen) besteht heute ein solider Kenntnisstand zum geologi- alle Grundwasserkörper unabhängig von der Erreichung schen Schichtenaufbau - insbesondere zur Lage und Mäch- des guten chemischen Zustandes bis zum o. g. Zeitpunkt. tigkeit des als natürliche Barriere von Süß- und Salzwas- In die entsprechenden Überblicksmessnetze der Grund- ser geltenden Rupeltons mit seinen Störungszonen (z. B. wasserkörper wurden im Zuge der Anpassung bestehender quartäre Ausräumungsrinnen, Salzstöcke) sowie der Lage Grundwassermessnetze an die Erfordernisse der WRRL der Süß-Salzwassergrenze. Probleme für die Wasserwirt- alle Grundwasserbeschaffenheitsmessstellen der informa- schaft, insbesondere die Trinkwassergewinnung, bestehen tionsorientierten Landesmessnetze (Grund-, Nitrat- und dort, wo durch konzentrierte Wasserentnahme in derarti- Salzmessnetz) sowie in Einzelfällen weitere Messstellen gen geologischen Störungszonen die Süß-Salzwassergren- aus Messnetzen Dritter (z. B. Messnetze von Wasserver- ze bis in die Teufenlage der Brunnenfilter angehoben wur- sorgungsunternehmen) integriert. de bzw. die Gefahr hierzu besteht. So sind beispielsweise alle Potsdamer Wasserwerke potenziell salzwassergefähr- Messnetze zur operativen Überwachung wurden nur in det (POHL 2003). jenen Grundwasserkörpern eingerichtet, die als gefährdet eingestuft sind. Die für dieses Monitoring ausgewählten Das vom LUA hoheitlich betriebene, landesweite Über- Messpunkte entstammen aus diversen, bereits bestehenden blicksmessnetz zum Grundwasser-Monitoring ist sowohl Überwachungssystemen. Hierbei handelt es sich neben ei- in seiner Organisationsstruktur als auch seiner Zielstellung ner Auswahl von Messstellen der Landesmessnetze Grund- nicht auf das in ganz Norddeutschland verbreitete Phäno- wasserbeschaffenheit und Grundwasserstand überwiegend men der Grundwasserversalzung (GRUBE et al. 2000) aus- um Messstellen aus der nutzungs- und anlagenorientierten gerichtet. In Regionen mit salinaren Anzeichen besteht Grundwasserüberwachung im Einwirkbereich von Was- grundsätzlich die wasserwirtschaftlich wichtige Aufgabe, serfassungen und Altlasten sowie der Bergbautätigkeit. den gesamten geogenen Stoffinhalt sowohl des aktuell ge- Die Konfiguration der WRRL-Grundwasserüberwachung- nutzten als auch des derzeit nicht genutzten Grundwassers smessnetze fand in Brandenburg entsprechend zentraler zu überwachen. Terminstellungen Ende 2006 ihren Abschluss, wobei von einer fachlich begründete Anpassung der Messsnetze in Dieser kann, wie bereits dargestellt, u. a. in Abhängigkeit den Folgejahren auszugehen ist. 2007 sind nunmehr sämt- von der Höhe der Grundwasserneubildung und der Verän- liche ausgewiesenen und der EU gemeldeten Messpunkte derung der Potenzialverhältnisse und damit ggf. auch des der ersten Beprobungskampagne zu unterziehen. Strömungsfeldes infolge natürlicher oder anthropogener Wasserstandsänderungen in räumlicher und zeitlicher Hin- Ein Kriterium zur Kennzeichnung des guten chemischen sicht stark variieren. Auch sind hier Stau- und Entwässe- Zustandes des Grundwassers nach WRRL ist der Aus- rungsmaßnahmen von besonderer Bedeutung. schluss von Salzwasserintrusionen. Damit ist das seit 2003 in Brandenburg im Aufbau befindliche LUA-Sondermes- Für solche, in Deutschland regional sehr unterschiedliche snetz „oberflächennahen Grundwasserversalzung“ in sei- hydrogeologische Aspekte verweisen die Empfehlungen ner fachlichen Notwendigkeit und Einbettung in das EU- der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser von 1999 (LAWA WRRL-Monitoring bestätigt. 1999) auf den Aufbau von Sondermessnetzen. In Bezug auf Bereiche mit Salzwasseraufstieg wird in den Empfehlun- gen auf exakte Angaben zur Konfiguration der Messnetze 2.2 Überwachung der oberflächennahen Grundwas- verzichtet. serversalzung (LUA) Es muss davon ausgegangen werden, dass bisher kein ver- Oberflächennahe Salzwasseraustritte sind seit dem aus- lässlicher landesweiter Überblick über das aktuelle Ausmaß gehenden Mittelalter in einigen Teilen Brandenburgs do- der Grundwasserversalzung besteht und somit auch keine kumentiert und z. T. auch wirtschaftlich genutzt worden. Möglichkeiten existieren, entsprechende Trends zu erken- Etwa 100 natürliche Austrittsstellen von Salzwasser sind nen. Seitens des LUA wurde deshalb in den vergangenen bekannt, die überwiegend durch Botaniker im 19. und 20. vier Jahren sukzessive das Sondermessnetz eingerichtet. Jahrhundert kartiert wurden. Die natürlichen Salzwasser- austritte in Brandenburg konzentrieren sich primär auf