BMBF-Verbundvorhaben im Rahmen der Fördermaßnahme ReWaM:
Parametrisierung und Quantifizierung von Grundwasser-Ökosystemdienstleistungen als Grundlage für eine nachhaltige Bewirtschaftung (GroundCare)

 

Teilprojekt 2B: Indikatorgrößen zur Bewertung des mikrobiologischen Zustands und der Aktivität in reduzierten Grundwässern

 

Forschungspartner:
  • Verbundkoordination: Helmholtz Zentrum München GmbH, Institut für Grundwasserökologie, Neuherberg
  • DVGW Technologiezentrum Wasser - TZW, Karlsruhe,
  • Justus-Liebig-Universität Gießen, Gießen
  • Bayerisches Landesamt für Umwelt, Zentrale Analytik, Trinkwasser, Augsburg und Hof
  • Gelsenwasser AG, Gelsenkirchen
  • Westfälische Wasser- und Umweltanalytik GmbH, Gelsenkirchen
  • Boden- und Grundwasserlabor GmbH, Dresden
  • Institut für Grundwasserökologie IGÖ GmbH, Landau
  • Limco International GmbH, Konstanz
Finanzierung:BMBF
Laufzeit:Juni 2015 bis Dezember 2018

Projektleitung / Projektbearbeitung:

Dr. Bernd Bendinger / Anne Madeleine Trimbach, M. Sc.

Problemstellung:

In Deutschland ist Grundwasser die wichtigste Ressource für unser Trinkwasser. Durch Landnutzungsänderungen, den Ausbau unserer Gewässer, Extremwetterereignisse und zunehmende Stoffeinträge, wie z.B. aus der Landwirtschaft, ist jedoch die Qualität und die langfristige Verfügbarkeit des Grundwassers gefährdet. Um diesem Trend entgegenzuwirken, ist es dringend notwendig, innovative Konzepte und Werkzeuge zur Beurteilung der Belastbarkeit, des ökologischen Zustands und des Selbstreinigungspotenzials der Grundwasserökosysteme zu entwickeln und diese standardisiert zur Anwendung zu bringen. Nur so kann ein nachhaltiges Management des Grundwassers auf regionaler Ebene gewährleistet werden.
Ziel des interdisziplinären Verbundprojekts GroundCare ist es, in der Praxis anwendbare biologisch-ökologische Konzepte und Methoden für das Monitoring im Grundwasser zu entwickeln und diese nach umfangreichen Test- und Standardisierungsverfahren den Umweltbehörden und der wasserwirtschaftlichen Praxis als modulares System zur Verfügung zu stellen.
Die wesentlichen Inhalte des Vorhabens sind daher:

  • Identifizierung und Implementierung von ökologischen Kriterien für die Zustandsbewertung im Grundwasser
  • Standardisierung von Probenahmetechniken für ökologischen Messgrößen und die Entwicklung   eines online-Verfahrens zur ökotoxikologischen Bewertung von Schadstoffen. Des Weiteren die Erprobung von Bewertungssystemen im wasserwirtschaftlichen Vollzug
  • Evaluierung der Leistungs- und Funktionsfähigkeit (Ökosystemleistungen) von ausgewählten   Grundwassersystemen unter Berücksichtigung von Extremwetterereignissen
  • Evaluierung und Validierung der entwickelten Konzepte und Methoden an ausgewählten   Modellstandorten mit unterschiedlichem Nutzungshintergrund
  • Erstellung eines Leitfadens für die praxisorientierte Anwendung ökologischer Bewertungssysteme im Grundwasser
Vorgehensweise im Teilprojekt 2B:

In Deutschland werden ca. zwei Drittel des Trinkwassers aus Grundwasser aufbereitet, wovon ein großer Teil reduziertes Grundwasser ist, d.h. es enthält keinen freien Sauerstoff und unter-schiedliche Konzentrationen an reduzierten Verbindungen. Diese können bei Kontakt mit Luftsauerstoff zu Ausfällungen und somit zur Veränderung der Wasserprobe führen. Standardmethoden zur Wasseruntersuchung müssen deshalb an diese speziellen Bedingungen angepasst werden. Ziel ist es, eine Sammlung robuster und praxistauglicher Verfahren zur Bewertung des mikrobiologischen Zustands von reduziertem Grundwasser zusammenzustellen.

  • Auswahl von aussagekräftigen Indikatorgrößen für den Einsatz in reduziertem Grundwasser
  • Entwicklung, Anpassung und Standardisierung der ausgewählten Methoden anhand von reduzierten Grundwasserproben aus dem Fuhrberger Feld
  • Durchführung von Vergleichsmessungen zwischen den Projektpartnern
  • Quantifizierung und Charakterisierung des gesamten und biologisch abbaubaren organisch gebundenen Kohlenstoffs


Oberflächennahe Grundwasserleiter können unter sauerstofffreien Bedingungen eine wichtige Ökosystemdienstleistung zur Verringerung des hohen anthropogenen Nitrateintrages ausüben, sodass nitratarmes reduziertes Grundwasser für die Trinkwasseraufbereitung zur Verfügung steht. Hierfür ist die mikrobiologische Denitrifikation verantwortlich. Ziel ist es, die Aktivität und die Belastbarkeit  der Pyrit-abhängigen Nitratreduktion zu erfassen.

  • Etablierung eines Labortests für die Messung des autotrophen Denitrifikationspotentials in reduzierten Grundwasserproben aus dem Fuhrberger Feld (Aktivitätstest)
  • Abgleich der Aktivitätsmessungen mit der Häufigkeit von denitrifizierenden Bakterien bzw. Enzymen der Denitrifikation mit molekularbiologischen Methoden
  • Ermittlung der bedeutendsten autotrophen Denitrifikanten
  • Auswirkungen von ausgewählten Schadstoffen auf das autotrophe Denitrifikationspotential in Labortests zur Bewertung der Sensitivität dieser Ökosystemdienstleistung

Assoziierter Partner des Teilprojekts ist der Wasserversorger enercity, Hannover mit seinem Trinkwassergewinnungsgebiet Fuhrberger Feld, in dem die Grundwasserproben entnommen werden.

Projekthomepage:www.helmholtz-muenchen.de/igoe/forschung/drittmittelprojekte/groundcare/