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energie | wasser-praxis
10/2014
schaftliche Emissionen, anhand der Nitratkon-
zentrationen imBodenwasser der ungesättigten
und gesättigten Zone nur eingeschränkt mög-
lich. Es kann zwischen verschiedenen Formen
der Denitrifikation unterschieden werden. In
der ungesättigten Zone (Boden) ist der Umsatz
der Denitrifikation im Wesentlichen von der
Verfügbarkeit leicht abbaubarer Biomasse sowie
von der Durchlüftung und dem Wassergehalt
abhängig. In der gesättigten Zone (Grundwas-
serleiter) ist neben der heterotrophen Denitri-
fikation, bei der imGrundwasser gelöstes Nitrat
durch organisch gebundenen Kohlenstoff redu-
ziert wird, die chemo-lithoautotrophe Denitri-
fikation von Bedeutung, die über den Abbau
von anorganischen Verbindungen, wie z. B.
reduzierten Schwefelverbindungen, erfolgt. Vor
allem feststoffgebundene Eisendisulfide (Pyrit)
bilden das Nitratabbauvermögen anaerober
Grundwasserleiter, indem Pyritschwefel durch
Oxidation mit Nitrat zu Sulfatschwefel umge-
setzt wird [Kölle 1982 in 1].
Prinzip der N
2
/Ar-Methode
Vorausgesetzt, dass Sulfide (chemo-lithoauto-
trophe Denitrifikation) und/oder organische
Substanzen (heterotrophe Denitrifikation) vor-
handen sind, wird in Grundwasserleitern Nitrat
reduziert. Die chemo-lithoautotrophe Denitri-
fikation lässt sich anhand erhöhter Sulfatwerte
im Grundwasser erkennen. Erhöhte Sulfatwer-
te können aber auch geogenen Ursprungs sein
oder von der Schwefeldüngung aus der Bewirt-
schaftung herrühren. Daher sind hohe Sulfat-
werte als Hinweis darauf zu werten, dass eine
Denitrifikation stattfindet, sind aber auch im-
mer imZusammenhangmit allen Standort- und
Bewirtschaftungsfaktoren zu interpretieren.
ge, ob die Nitratabbauprozesse auch langfristig
noch zuverlässig niedrige Nitratgehalte im
Grundwasser sichern können. Die Studie wurde
von der Ingenieurgemeinschaft für Landwirt-
schaft und Umwelt – IGLU durchgeführt. Die
Analytik erfolgte durch die Georg-August-Uni-
versität Göttingen, Department für Nutzpflan-
zenwissenschaften (DNPW), Abteilung Agrar-
pedologie.
Untersuchungsraum
Das Wasserschutzgebiet Haseldorfer Marsch
liegt westlich von Hamburg imKreis Pinneberg
in Schleswig-Holstein und besteht zu jeweils
etwa der Hälfte aus Geest- und aus Marschbö-
den
(Abb. 1)
. Der durchschnittliche Nieder-
schlag beträgt 790 mm/Jahr bei 8,5 °C Jahres-
durchschnittstemperatur (Station Quickborn)
und einer mittleren Sickerwasserrate von 161 bis
414 mm unter Grünland sowie 267 bis 574 mm
unter Acker (Verdunstungsraten nach DWD-
Station Quickborn, im Zeitraum 2005–2010;
berechnet nach[2], bei angenommener Kör-
nung schluffiger Sand). Die wesentliche Grund-
wasserneubildung erfolgt auf den Geeststand-
orten, der Grundwasseranstrom erfolgt von
Nordost nach Südwest in Richtung Elbe.
Methodik
Zur Beschreibung der Stickstoff-Überhänge aus
der Landnutzung wurden Stickstoff-Flächen-
bilanzen erstellt. Zur Beschreibung der Stick-
stoff-Abbauprozesse und Ableitung der tatsäch-
lichen Stickstoff-Einträge erfolgte ab 2006 an
24 Messstellen ein erstes N
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-Ar-Screening. An
sechs Messstellen wurden die Untersuchungen
über zwei bis drei Jahre dauerhaft fortgeführt,
vier dieser Messstellen wurden bis Ende 2013
untersucht. Ergänzend erfolgten Nitrat-Sulfat-
Tiefenprofiluntersuchungen und Denitrifika-
tions-Potenzialbestimmungen in der ungesät-
tigten Zone sowie Nutzungsaufnahmen und
Stickstoff-Bilanzberechnungen zur Beschrei-
bung der Stickstoff-Überschusssituation im
Einzugsgebiet ausgewählter Messstellen.
Grundlagen der Denitrifikation
Die Denitrifikation ist generell der wichtigste
Prozess bei der Entfernung von Nitrat aus dem
Grundwasserleiter [3]. Aufgrund des möglichen
Nitratabbaus durch Denitrifikation ist die
Quantifizierung der Nitrateinträge ins Grund-
wasser, beispielsweise durch diffuse landwirt-
Abb. 1:
Übersicht Wasser-
schutzgebiet Haseldorfer
Marsch und Lage der
beprobten Messstellen
Quelle: HWW, Landesvermessungsamt SH, Bearbeitung IGLU
•
Ausgewählte Messstellen
(Dauerbeobachtung)
•
Beprobte Messstellen (Screening)
WSG Grenze
Zone Illa
Bodenlandschaft
■
Moore der Geest
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semiterrestrische Böden der Geest
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semiterrestrische Böden der Marsch
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terrestrische Böden der Geest
