Dynamik reaktiver und inerter Gase in Bodenluft und Grundwasser im Kontext der Nutzung von Edelgasen als Umwelttracer

Im Grundwasser gelöste (Edel-) Gase sind bewährte Tracer zur Datierung sowie zur Rekonstruktion von Klimabedingungen in der Vergangenheit. Edelgasstudien der letzten Jahre haben gezeigt, dass ein besseres Verständnis der die Gasgehalte bestimmenden Prozesse bei der Grundwasserneubildung notwendig ist - insbesondere in Hinblick auf die Nutzung von Edelgasen im Grundwasser in der Paläoklimaforschung. Im Rahmen dieses Projektes wird daher unter verschiedenen hydrogeologischen und klimatischen Bedingungen die Bedeutung reaktiver Gasprozesse im Untergrund empirisch sowie mit Hilfe von Modellanalysen untersucht. Zur Ableitung möglichst allgemeingültiger Rückschlüsse umfasst das Projekt insbesondere die Einrichtung und anschließende Beprobung verschiedener Messstellen im Rhein-Neckar-Raum.

Ein detailliertes Verständnis der Wechselwirkung zwischen ungesättigter und gesättigter Bodenzone erfordert die Erhebung eines breiten Spektrums physikalischer und chemischer Parameter. Insgesamt drei Messstellen in Heidelberg und Heddesheim dienen einer Langzeituntersuchung der Gaszusammensetzung von Bodenluft und Grundwasser. Eine weitere Messstelle am Willersinnweiher in Ludwigshafen soll vor allem die Erforschung des bislang noch kaum systematisch untersuchten Phänomens der Grundwasserentgasung ermöglichen.

Weitere Probenahmen werden in Santarem (Para, Brasilien) im Rahmen einer Kooperation mit der UFOPA (Universidade Federal do Oeste do Para) durchgeführt. Ziel der Probenahme in der dortigen tropischen Klimaregion ist es, den Einfluss erhöhter Niederschlagsmengen sowie biologischer Aktivität auf biogeochemische Prozesse im Boden zu untersuchen.

Die im Rahmen des gesamten Projektes systematisch gesammelten Daten sollen in erster Linie eine Bewertung der Anwendbarkeit sowie gegebenenfalls eine Erweiterung der derzeit diskutierten Modelle für Edelgasgehalte im Grundwasser ermöglichen. Diese Modelle sind von grundlegender Bedeutung für die Methode der Edelgasthermometrie, aber auch wichtig für die Anwendung von Gastracern zur Grundwasserdatierung. Über dieses Anwendungsgebiet hinaus sind die Ergebnisse von Bedeutung für ein besseres Verständnis der für Gase relevanten biogeochemischen und physikalischen Prozesse im Untergrund. Dadurch spricht dieses Projekt ein breites Forschungsgebiet mit praktischer Relevanz an, insbesondere im Hinblick auf Gasreaktionen und -transport an kontaminierten Standorten und bei Sanierungsmaßnahmen.
 

Beteiligte Personen:

Prof. Dr. Werner Aeschbach-Hertig
Simon Mayer (Doktorand)
Florian Jenner (Masterstudent)
Edith Horstmann (Masterstudentin)
Therese Weißbach (Masterstudentin)
Lara Engelhardt (Staatsexamensstudentin)
Stefanie Klose (Masterstudentin)

Kooperationspartner an der Universidade Federal do Oeste do Para (UFOPA, Santarém, PA):

Prof. Dr. Bernhard G. Peregovich
 

Weiterführende Links zur Kooperation mit der UFOPA:

http://oestadonet.com.br/index.php/cidades/item/5243-pesquisa-vai-reconstruir-idade-da-agua-de-aquiferos-de-santarem

http://www.ufopa.edu.br/noticias/2014/julho/sistemas-aquaticos-pesquisador-alemao-apresenta-pesquisa-aplicada-em-santarem