Bielefeld und Nordost-Westfalen

Grundwasserbeeinflussungen und -belastungen
durch anthropogene Stoffeinträge im Stadtgebiet Bielefeld
von Jürgen G r a b a
1.
Einleitung
u,
Paderborn
Schwierigkeiten eines präventiven Grundwasserschutzes beschrieben.
Unser Grundwasser gerät durch Schadstoffe
in immer größere Gefahr. In den zurücklie-
2. Datenlage
genden Jahren sind erhebliche durch den
Menschen verursachte Beeinträchtigungen
der Grundwasserbeschaffenheit festgestellt
worden, und zahlreiche Schlagzeilen haben
Das Wasserschutzamt Bielefeld betreibt seit
1986 auf einer Großrechenanlage ein Um-
weltschutzinformationssystem als zentale
die Grundwasserproblematik in das allgemeine Bewußtsein gerückt. Beeinflussungen und
Belastungen des oberflächennahen tirundwassers in noch nicht voll erfaßtem Ausmaß
resultieren aus kleinflächigen (punktförmigen) Verunreinigungsquellen (Altablagerungen, Deponien, kontaminierte Betriebsgelände, Unfälle mit wassergefährdenden Stoffen)
und großflächigen Schadstoffquellen (diffuse
Stoffeinträge), die im wesentlichen der
Datenbank für Umweltdaten. Dieses Datenbanksystem enthält etwa 20.000 umweltrelevante Objekte (Meßpunkte, Anlagen, gefahrenverdächtige Flächen usw.), darunter etwa
2.000 Grundwassermeßstellen und ca. 2.800
Trinkwasserbrunnen, mit rund 500.000
Meßwerten. Die gesammelten Informationen
können als Datenbasis für Beschreibungen
des Zustandes der Umwelt und ihrer Gefährdung, aber auch für Planungen und Entscheidungsfindungen herangezogen werden (Löen
landwirtschaftlichen Bodennutzung (Düngung, Klärschlammaufbringung, Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel) und dem atmosphärischen Stoffeintrag
mit den Niederschlägen zuzuschreiben sind.
Dabei können lokale Schadstoffeinträge trotz
1994, S. 3).
Alle hier verwendeten Daten stellte das Wasserschutzamt Bielefeld dem Verfasser freund-
licherweise zur Verfügung. Es handelt sich
um ausgewählte Datensätze aus der Grund-
Verdünnungseffekten großräumige Grundwasserbeeinträchtigungen nach sich ziehen,
wassermeßstellen-Datei und der Trinkwasser-
und großflächige Stoffeinträge durch die
Datei (Hausbrunnen,
Eigenwasserversor-
Landwirtschaft können ebenso erhebliche regionale Nitrat- und Pestizidbelastungen ver-
gungsanlagen).
ursachen.
3. Hydrogeologie
Anhand der nachfolgend beschriebenen
Die Stadr Bielefeld liegt am NO-Fuß des Teutoburger Waldes. Die einzelnen Stadtbezirke
können drei hydrogeologischen Bereichen zu-
Grundwasserbeeinflussungen und -belastungen werden exemplarisch die Konflikte von
Wasserwirtschaft und Gewerbe-/Industrieansiedlung bzw. Landwirtschaft im Bereich eines städtischen Ballungsraumes aufgezeigt
geordnet werden (Abb. l):
Südrand des Teutoburger Waldes mit durchlässigen quartären Sanden der Senne
(Brackwede, Ummeln, Senne, Buschkamp,
Sennestadt, Dalbke),
sowie die Verursachersuche, die Durch-
führung von "Reparaturmaßnahmen" und die
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Abb. I : Geologische/Ilydrogeologische Bereiche im Stadtgebiet Bielefeld
(Quelle: Verändert nach NstNrns & Düt'lunn 1987)
Teutoburger Wald mit mehr oder weniger
Vorschüttsand aufgefaßt werden kann, han-
durchlässigen mesozoischen Festgesteinen
(Gadderbaum, Stieghorst, Dornberg, Hille-
delt es sich beim fein- bis mittelsandigen
"Oberen Sand" um eine Sander-Ablagerung.
Für die Grundwassererschließung kommt besonders der "Untere Sand" in Frage (Kocu &
gossen) und
Nordrand des Teutoburger Waldes mit der
Herforder Liasmulde mit gering durchlässi-
Mtcusr 1972). Die Basis des Senne-Porengrundwasserleiters bildet der sehr gering
gen Tonsteinen aus dem Jura (Jöllenbeck,
Schildesche, Heepen, Brake)
grundwasserführende Emschermergel (MiC
telconiac bis Santon). der vom OberkreideKalksteinaquifer (Cenoman, Turon, Unterconiac) unterlagert wird. Während am Fuß des
Teutoburger Waldes Senne-Porengrundwas-
Senne
Die Senne liegt am Ostrand des Münsterschen
serleiter und Oberkreide-Kalksteinaquifer
hydraulisch in Verbindung stehen, bewirkt
der Emschermergel beckenwärts eine Trennung in zwei weitgehend voneinander unab-
Kreidebeckens, einer mit Mergeln/Mergelsteinen und Kalksteinen der Oberkreide ausgefüllten Mulde. 20 bis 30 m mächtige quartäre Lockergesteine bedecken diesen Oberkreide-Untergrund. Der Sennesand besteht
hängige Grundwasserstockwerke.
i.a. aus zwei Sandhorizonten, die durch eine 5
bis 10 m mächtige Einlagerung
Teutoburger Wdd
aus
Geschiebemergel getrennt sind. Der Geschie-
Im Teutoburger Wald (Osning) sind mesozoi-
bemergel unterteilt als Grundwassernichtleiter gebietsweise den gut wasserdurchlässigen
Sennesand in einen oberen und unteren Senne-Porengrundwasserleiter. Während der
fein- bis mittelkörnige "Untere Sand"
sche Gesteine sattelförmig herausgehoben.
Von Südwesten nach Nordosten ergibt sich
die geologische Quergliederung Kreide, Jura,
Buntsandstein (Röt), Muschelkalk und Keu-
als
50
per. Die hydrogeologischen Verhältnisse im
Bereich des Teutoburger Waldes sind vielfältig und kompliziert. Grundwasserleiter, -hemmer und -nichtleiter wechseln auf ensstem
Raum. Die wichtigsten Grundwasseileiter
sind die Kalksteine des Muschelkalkes und
gangszone oberflächennahes Süßwasser /
Salzwasser kann im Lias bei ca. 3 m bis 60 m
Tiefe liegen (Fnrcre & MrcHsr- 1969; Jervsm
& Mrcuer- 1979; Lösn 1990, S.
MEsrwnnor 1921 Mrcusl- 1968, 1969.
1970; Kocs
ll;
1
983).
der Oberkreide sowie der Osnins-Sandstein.
5. Nutzung der Grundwasservorkommen
in Bielefeld
Herforder Liasmulde
Nördlich des Teutoburger Waldes schließt
Die quartäre Sanderfläche der Senne stellt
den wasserwirtschaftlich wichtigsten Bereich
dar. Hier liegen vier große Wasserwerke der
Stadtwerke Bielefeld GmbH mir einer deuei-
sich die Herforder Liasmulde mit vorwiesend
aus Tonsteinen und Tonmergelsteinen bäste-
henden Liasablagerungen an. Sie sind zum
Teil mit teilweise grundwasserführenden Quartärablagerungen bedeckt, die
überwiegend aus Löß/Lößlehm mit Mächtig-
größten
keiten von über 2 m, untergeordnet
4 Mio.
mr/a. Hinzu kommen noch private Grundwasserentnahmen in Höhe von ca. 6 Mio.
tig^en tatsächlichen Förderrate von
m3/a und ca. 1.500 Eigenwasserversorgungsanlagen (Dülrl,m u.a. 1994, S.3ll). Auch
im Teutoburger Wald (WW Windfang, WW
Hillegossen, WW Dornberg) und in der Her-
aus
Niederterrassensedimenten, Geschiebemergel, Schmelzwassersanden und Talalluvionen
bestehen. Die Liasgesteine sind im allgemeinen grundwasserarm und als Grundwasserhemmer einzustufen. Unterlagert werden sie
von Gesteinen des Keupers.
forder Liasmulde (WW Heepen) erfolgen
durch die Stadtwerke Bielefeld Grundwassergewinnungen zur öffentlichen Wasserversorgung.
4. Hydrochemischer Überblick
In der Senne und auch in der Herforder Liasmulde sind die oberflächennahen Grundwas-
Die hydrochemischen Verhältnisse in Bielefeld sind durch ein oberflächennahes, relativ
servorkommen von besonderer Bedeutune für
gering mineralisiertes Süßwasser (CalciumHydrogencarbonat- und Calcium-SulfarTyp)
und in tieferen Bereichen durch Salzwasser
(Natrium-Chlorid-Typ) gekennzeichn et. Zwischen Süß- und Salzwasser ist eine unter-
die private Trinkwasserversorgung. Danöben
existieren im Stadtgebiet Bielefeld eine Viel-
schiedlich mächtige Übergangszone ausgebil-
6. Grundwasseryersauerung
det, die sich durch Ionenaustauschvorgänge
6.
auszeichnet. In dieser Zone
titt
zahl von Hausbrunnen, die zur Brauchwasserversorgung genutzt werden.
Wasser vom
Natrium-Hydrogencarbonat-, Natrium-Hydrogencarbonat-Chlorid- und Natrium-Chlorid-Hydrogencarbonat-Typ auf. Die Mächtigkeit der Ubergangszone ist abhängig von der
Durchlässigkeit der Schichten, und die Tiefenlage der Grenze wird von der Grundwasserneubildung und von der Grundwasserförderrate beeinflußt (Löen 1990, S. 8-9; KocH
& Mtcuer 1979, S. 69 ff.). Im Bereich des
Teutoburger Waldes ist die Tiefenlage der
Grenze Süßwasser
/ Salzwasser
I Vorbemerkungen
Die "atmosphdrischen Niederschläge" haben
einen entscheidenden Einfluß auf die Bodenund Grundwasserbeschaffenheit. Sie werden
in nasse (wet) (Regen, Schnee, Tau, Reif) und
trockene (dry) (Staub, Gase, Aerosole) Depositionen unterteilt. Dabei ist die stoffliche Zusammensetzung der auf die Erdoberfläche
einwirkenden "Niederschläge" von einer
Vielzahl von Faktoren abhängig, nämlich von
den verschiedenen stofflichen Quellen der
Niederschläge, von Faktoren, die die Ausbreitung und Verteilung in der Atmosphäre bestimmen und von Faktoren, die die Ablagerung auf der Erd- bzw. Pflanzenoberfläche
bestimmen (Vorcr 1990, S.98). Im Vergleich
zu anderen Kontaminationen bestehen die
sehr-unter-
schiedlich. G. MrcHer (1969) gibt für diese
Grenzzone an der Nordflanke des Teutoburger Waldes etwa 150 m unter Gelände an.
Das tiefe Grundwasser in den Lias- und Keu-
pergesteinen der Herforder Liasmulde ist
hoch mineralisiert und versalzen. Die Über-
Spezifika der Grundwasserkontamination
5l
durch atmosphärische Depositionen vor allem
in ihrer Langzeitwirkung, ihrem regionalen
und flächenhaften Charakter und
in ihrer
Komplexität durch die kausale Verkettung im
-
System Atmosphäre
Biosphäre
-
bzw. Intensivierung physiko-chemischer Prozesse (Ionenaustauschprozesse, Lösungs- und
Fällungsprozesse) im Sickerwasser und damit
letztlich auch im Grundwasser bewirken.
Hydro-
(Vorcr 1990, S. 165). In
der Literatur finden sich Beispiele für (regionale) Grundwasserkontaminationen, die unsphäre - Lithosphlire
mittelbar auf Emissionen bzw. auf die Fernwirkung der Emissionen zurückzuführen sind
(Vorcr 1990; Knrnrrn 1984; KnrsreR & Hannnen 1985). Kontaminierte atmosphärische
Niederschläge bewirken B eschaffenheitsveränderungen im Sickerwasser und damit letztlich auch im Grundwasser. Gasförmige Stoffe
können das Grundwasser gelöst im Regen-
und Sickerwasser erreichen. Auch feste Bestandteile der Immissionen werden allmählich
mit dem Sickerwasser in das Grundwasser
transportiert.
Ursache der Versauerung sind säurebildende
Luftschadstoffe. Stickstoff- und Schwefelverbindungen werden in der Atmosphäre durch
verschiedene und komplexe Reaktionsmechanismen oxidiert und hydrolysiert und wandeln
sich dabei in Säuren (Salpetersäure, salpetrige
Säure und Schwefelsäure) um. Zwar wird ein
6.2 Untersuchungsergebnisse
Seit 1986 stehen für das Stadtgebiet Bielefeld
die Ergebnisse der Grundwasserbeprobungen
zur Verfügung. Die Gesamtzahl der Grundwassermeßstellen beläuft sich mit Stand vom
10. November 1992 auf 2.131. Allein in Bielefeld-Brackwede existieren 300 im quartären
Grundwasserleiter verfilterte Meßstellen. Erwähnt werden muß noch, daß außerhalb der
Senne kein "flächendeckendes" Grundwassermeßstellennetz vorhanden ist. In jedem
Jahr werden ausgewählte Grundwassermeßstellen beprobt, mitunter auch mehrere Male
im gleichen Jahr. Kontinuierliche Analysenergebnisse von Hausbrunnen liegen seit
1977 vor. Die Hausbrunnen sind gleichmäßig
über das gesamte Stadtgebiet verteilt. Eine
korrekte statistische Auswertung der Datenbestände ist aus den verschiedensten Gründen
problematisch (Gnenau 1994), so daß hier
nur exemplarisch über die Grundwasserver-
sauerung berichtet wird. Insbesondere ist
auch die Interpretation von HausbrunnenTrinkwasseranalysen schwierig, da Angaben
über Tiefe und Ausbau der Brunnen sowie
Teil dieser Säuren durch
andere Luftverunreinigungen neutralisiert, jedoch führt
der Säureüberschuß zu einer Absenkung der
pH-Werte im Niederschlagswasser, zur Versauerung der Niederschläge. Die Säuren werden auf kalkarmen Standorten nicht mehr
neutralisiert, und mit den Sickerwässern erfolgt dann der Säureeintrag in das Grundwasser. Kontaminierte atmosphärische Nieder-
Schichtenverzeichnisse fehlen, Beeinflussungen der Grundwasserbeschaffenheit im näheren Anströmungsbereich der Brunnen vorliegen, z.B. durch Kanäle, Hauskläranlagen und
Überdüngung der Hausgärten (Gneeau 1991),
und das Trinkwasser durch Aufbereitung in
seiner Beschaffenheit und durch Einflüsse der
Hausinstallation gegenüber dem Grundwasser
verändert sein kann (Löen 1994, S.4).
schläge können Beschaffenheitsveränderungen
wie erhöhte Stofffracht, Kontamination mit
Spurenstoffen (Schwermetalle), Auslösung
Tabelte
I
Statistische Kenngrößen der pH-Werte im Grundwasser 1986-1988
Anz. d.
Anz. d.
Gnrndwasser-
Bepro-
meßstellen
bungen
prozent lläufigkeitv.
Minimum lvlaximum Mdian
GrenzwertUnrcrschreinrngen
oH<6,5)
1986
150
2N
4,30
10,E
6,9
25,4yo
1987
78
302
4,60
12,0
6,6
41,7
I9EE
78
113
4,76
12,7
6,E
30,ryo
52
o/o
% pH-Wert
25
trR
66
8eStsS8BSr-r+
666ää66EäRA
Abb. 2: Häufigkeiten der pH-Werte < 6,5 in Grundwässern aus privaten Trinkwasser-/
Brauchwasserversorgungsanlagen in Bielefeld 1977 -1990
(* nur Trinkwasserversorgungsanlagen; Quelle: eig. Berechnungen nach Datenmaterial
des Wasserschutzamtes
Biele-
f'eld und LöER 1984)
Die zwischen 1986 und 1988 im Sradrsebiet
ter den pH-Werten der Calciumcarbonatsättigung liegen. Dies dürfte bei vielen Eigenwasserversorgungsanlagen in der Senne der Fall
sein, da im Senne-Porengrundwasserleiter
freie kalkaggressive Kohlensäure auftritt.
ielefeld untersuchten GrundwassermJßstellen zeigen pH-Werte von 4,30 bis 12,1 . 25,4
B
bis 41,7 Vo der Beprobungen weisen pH-Werte unter dem nach der Trinkwasserverordnuns
zulässigen pH-Bereich von 6.5 bis 9,5 aui
Besonders niedrige pH-Werte unter 5,5 treten
größtenteils in der Senne auf (Tab. 1). Auch
in der Herforder Liasmulde ist es infolse der
Belastung der Atmosphäre mit säureblldenden Substanzen zs einer Grundwasserversauerung gekommen. Eine Vielzahl von
Trinkwasseranalysen zeigen pH-Werte unter
6,5. Die Abb. 2 verdeutlicht die Situation bei
der privaten Trinkwasserversorgung bzw.
Brauchwassernutzung bezüglich der pH-Werte in den Jahren 19"7'7 bts 1990. Die Drozentuale Häufigkeit der pH-Messungen kleiner
6,5 liegt zwischen 13,2 7o und 24,6 Vo bei 138
(1981) bis 621 (1988) Beprobungen. Der Extremwert von l98l ist möglicherweise aufgrund der relativ geringen Probenzahl von
1986 erfolgte durch das Wasserschutzamt
Bielefeld in Bielefeld-Brackwede (Senne)
eine Beprobung der Grundwassermeßstellen,
die im oberen und unteren quartären Grundwasserleiter verfiltert sind. Das Grundwasser
im quartären Grundwasserleiter gehört zu
verschiedenen Calcium-Hydrogencarbonat-
Typen (Ca-HCOj-Cl-, Ca-HCO3-Cl-S04-,
Ca-Na-HCO3-SOa-Cl-Typ). Ein wäsenrliches
Ergebnis ist, daß der pH-Wert mit der Tiefe
zunimmt. Während im oberen Grundwasserleiter 12,2 7o der Analysen unter pH
7,0 liegen, sind es im unteren nur 22,1 Vo
(Abb. 3). Die niedrigen pH-Werte im oberen
Grundwasserleiter sind auf den geringen Car-
bonatanteil im Ausgangsgestein zurückzu-
138 nicht repräsentativ. Auch Wässer mit
in ihrer Qualitat
beeinträchtigt sein, wenn sie kalkaggressiv
führen, und die Pufferkapazität nimmt infolge
des Eintrages saurer Niederschläge ab. Die
Senne ist aufgrund der pufferarmen Sandböden und der geringen Pufferkapazität der an-
höheren pH-Werten können
sind, d.h. wenn die gemessenen pH-Werte un-
53
354 (Chlorid). Grenzwertüberschreitungen
nach der TVO bzw. der EG-Richtlinie sind
bei allen oben genannten Stoffen auszuma-
Abb.3: Summenkurven der pH-Werte im
oberen bzw. unteren Grundwasserleiter in
Bielefeld-Brackwede 1986
(Quelle: eig. Berechnungen nach Datenmaterial Löer 1988)
stehenden Sennesande durch die anthropogene
Belastung der Atmosphdre mit säurebildenden
Substanzen besonders geftihrdet. Die Versauerung des Bodens, des Sickerwassers und des
Grundwassers birgt die Gefahr einer Mobilisierung von Schwermetallen (Gnnslu 1995).
7. Grundwasserbeeinflussung durch Landwirtschaft
Diffuse Stoffeinträge in das Grundwasser
stammen im wesentlichen aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung und dem Eintrag
über die Luft. Im Vordergrund der Diskussion
steht der Eintrag von Nitrat ins Grundwasser.
Bedingt durch den unsachgemäßen Einsatz
von Gülle oder den überhöhten und falschen
Einsatz sonstiger Düngemittel ist seit den
70er Jahren ein verstärkter Anstieg von Nitrat
im Grundwasser festzustellen. Neben Nitrat
steigen auch die Konzentrationen anderer
Stoffe wie z.B. Chlorid, Sulfat und Hydrogencarbonat. Als Indikatoren für eine Belastung der Grundwasserbeschaffenheit durch
flächenhaften Stoffeintrag können die Parameter Nitrat-, Chlorid- und Sulfatkonzentrati-
chen. Auffällig sind die erhöhten Nitrit- und
die KMnOa-Werte (der Kaliumpermanganatverbrauch weist auf anthropogene oder geogene organische Verunreinigungen hin) bei
den Grundwassermeßstellen in den Jahren
1986 bis 1988. Die Grenzwerte der Trinkwasserverordnung von 0,1 mg/l bzw. von 5 mg/l
02 werden in 55,4 bis 70,7 7abzw. in 58,1 bis
78,3 7o aller Fälle überschritten. Die Grenzwertüberschreitungen für Nitrat liegen bei
14,6 bis 19,5 7o (> 50 mg/l) bzw. bei 24,1 bis
29,1 7o (> 25 mg/l). Das Ergebnis ist vermutlich so zu werten, daß in den betreffenden
Jahren schwerpunktmäßig Grundwassermeßstellen in landwirtschaftlich genutzten Bereichen ausgewählt wurden (Abb. 4).
Auch bei den Hausbrunnen sind Grenzwertüberschreitungen nach der TVO bzw. EGRichtlinie in allen Jahren (1977 bis 1988) bei
allen Stoffen aufgetreten (Gne.nau 1994). In
den Jahren 1983 bis 1985 wurden die meisten
Anlagen untersucht. Die Abb. 5 zeigt für das
Jahr 1984 die Verteilung der Eigenwasserversorgungsanlagen in Bielefeld mit Nitratgehalten von über 50 bis unter 100 mg/l bzw.
über 100 mgfl. 164 Anlagen mit 173 Beprobungen von 784 erfaßten Anlagen (20,9 Eo)
weisen einen Nitratgehalt über 50 mg/l auf.
Abgesehen vom Teutoburger Wald sind in allen Außenbezirken der Stadt durch Nitrat belastete Brunnen festzustellen. Besonders kri-
tisch ist die Situation im Südwesten von
Brackwede, einem landwirtschaftlich genutzen Gebiet. Hier sind gehäuft Nitratkonzentrationen über 50 mgn in Brunnen festzustellen.
Die bereits oben erwähnte Untersuchung aus
dem Jahre 1986 in Bielefeld-Brackwede hatte
on herangezogen werden. Sowohl die Meßergebnisse der Grundwasserüberwachung als
folgendes Ergebnis:
Bei 19,4 % der beprobten Meßstellen, die im
oberen Grundwasserleiter verfiltert sind, liegt
gungsanlagen zeigen, daß die Grenzwerte der
Trinkwasserverordnung für die o.g. Stoffe
die NOj-Konzentration über dem TVOGrenzwert von 50 mg/1. Bei 10,3 Vo der
vielfach überschritten werden.
Grundwassermeßstellen,
auch Erhebungen zu Eigenwasserversor-
die im
unteren
Grundwasserleiter verfiltert sind, treten
Nitratkonzentrationen über 50 mg/l auf. Im
In den Jahren 1986 bis 1988 betrug die An-
unteren Grundwasserleiter sind aufgrund des
Nitratabbaus geringere NO3-Gehalte als im
oberen festzustellen. Maximale NOj-Werte
von 100 bis 179 mg/l kommen im vorwie-
zahl der beprobten Grundwassermeßstellen,
je nach Wasserinhaltsstoff, zwischen 20 (Nitrit) und 192 (Chlorid), und die Anzahl der
Beprobungen schwankte von 25 (Nitrit) bis
54
400
350
150
100
Vo
90
EO
70
@
50
4
30
m
l0
0
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Abb 4: Grundwassermeßstellen in Bielefetd 1986
(Quelle: eig. Berechnungen nach Datenmaterial des Wasserschutzamtes Bielefeld)
gend landwirtschaftlich genutzten Gebiet
malwerte" des KMnOa-Verbrauchs von
westlich der Linie Heidekamp-IsringhausenOberröhrmann vor. Im Südwesten von Brackwede konnten stark erhöhte KMnOI-Werte
(größer 50 mg/l 02 bis 123 mgll 02; "Nor-
Grundwasser liegen zwischen 3 und 8 mg/l
Oz). Chlorid- tübir 100 mgflt. Nitrir- t0.t bis
0,4 mg/l) und Ammoniumgehalte (bis 5,7
mgfl ) festgestellt werden.
55
rat in mg/l
(19E4)
(>50-<100)
74000
.l '
a
69000
tt
a
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.
a
a
54000
57000
72000
67000
62000
77000
Nltrat in mg/l (19t4)
(>= 100)
A
74000
I
AA
a
A
69000
64000
IA
A
59000
I
54000
57000
62000
67000
72000
Abb. 5: Nitratgehalte in Grundwässern aus privaten Trinkwasser- / Brauchwasserversorgungsanlagen in Bielefeld 1984
(Quelle: nach Datenmaterial des Wasserschutzamtes Bielefeld)
anlagen und in chemischen Reinigungen verwendet. Dabei gelangen große Mengen dieser
8. Grundwasserverunreinigungen durch
leichtfl üchtige Chlorkohlenwasserstoffe
toxischen und zum Teil kanzerogenen Verbindungen in die Atmosphäre, werden von
dort durch Niederschläge in den Untergrund
gespült, wo sie sich schnell bis zur Grundwassersohle ausbreiten. Chemisch-analytische Untersuchungen auf die leichtflüchtigen
chlorierten Kohlenwasserstoffe in Niederschlags-, Trink-, Oberflächen-, Grund- und
(CKW)
8.1 Vorbemerkungen
Leichtfl üchtige Chlorkohlenwasserstoffe (ins-
besondere Dichlormethan, 1.1.1-Trichlorethan, Trichlorethen und Tetrachlorethen) wer-
den als Lösungsmittel in der metallverarbeitenden Industrie, in Tierkörperbeseitigungs-
56
Bodenwässern sowie in Luft und Bodenluft
dokumentieren eine ubiquitäre Verbreitung
dieser Stoffe in der Umwelt.
1992 auf 10 pgll herabgesetzt. Außerdem ist
Tetrachlorchlorkohlenstoff, frir den der Einzelgrenzwert von 3 pgfl besteht, in die Summe einzubeziehen.
Die Kenntnis physikalischer und chemischer
Eigenschaften wie Dichte, Dampfdruck, Was-
8.2 Grundwasserschadensfälle durch leicht-
serlöslichkeit, Adsorbierbarkeit und Desorbierbarkeit von Chlorkohlenwasserstoffen
fl üchtige
Im Stadtgebiet Bielefeld sind z.Z. etwa 60
Schadensbereiche, die nicht von Altlasten
verursacht worden sind, vor allem mit leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen
(CKW) bekannt. Über 50 liegen im Bereich
der Bielefelder Senne. Von 1985 bis 1994
wurden für Untersuchung und Sanierung des
Grundwassers über 8,8 Mio. DM, für Altlasten zusätzlich über 80 Mio. DM aufsewendet (DüMMER u.a. 1994). lm Stadrgeüiet
Bielefeld werden derzeit acht durch leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe verunreinigte Bereiche saniert. In elf weiteren Bereichen liegen gravierende Verunreinigungen
des Grundwassers durch leichtflüchtise
*
sind unabdingbar für ein Verständnis des Verhaltens dieser Stoffe im Untergrund. Fast alle
CKW haben einen deutlich höheren Dampfdruck (77 bis 473 mbar) als Wasser (23
mbar). Der hohe Dampfdruck begünstigt einen Ubertritt dieser Stoffe in die Atmosphäre
bzw. Bodenluft. Chlorkohlenwasserstoffe
sind zumindest in geringem Umfang wasserlöslich. Für die Ausbreituns von Chlorkohlenwasserstoffen im Untergründ läßt sich eine
Untergliederung in drei Gruppen vornehmen:
(a) eine Ausbreitung als reine flüssige Phase
in Abhängigkeit von der Luftdurchlässigkeit
und dem Wassergehalt des Bodens, (b) eine
Ausbreitung als Gasphase und (c) eine Ausbreitung als wäßrige Lösung. Transportmechanismen im Untergrund sind Konvektions-,
Chlorkohlenwasserstoffe vor (Lönn l9g4).
Diffusions- und Dispersionsvorgänge, Ad-
8.2.1 In Sanierung befindliche Grundwasserschadensfälle
sorptions- und Desorptionsvorgänge sowie
chemische und biochemische Reaktionen.
Chlorkohlenwasserstoffe werden zwar von
organischen Bodenarten in erheblichem Umfang adsorbiert, von rein mineralischen
Bodenarten jedoch nicht bzw. nicht in nennenswertem Umfang. Da die meisten Grundwasserleiter nahezu frei von organischer Substanz sind, können gelöste Chlorkohlenwas-
Die acht durch CKW (Tetrachlorethen, Trichlorethen, 1.1.1-Trichlorethan) verunreinigten
Bereiche befinden sich in Senne (Windelsbleiche), Brackwede (Quelle / Südwestfeld /
Ummeln), Bielefeld-Mitte und am Oststrans
des Wasserwerkes 02 der Stadtwerke Biele]
feld GmbH. Die CKW-Verunreinigungen
serstoffe von solchen Grundwasserleitern
sind in einem Fall auf Deponieemissionen zurückzuführen, in den weiteren Verunreinigungsbereichen sind zwei Chemikalienhand-
praktisch nicht mehr zurückgehalten werden.
Eine Verringerung der CKW-Konzentration
mit zunehmendem Fließweq kann nur noch
durch Verdünnung als FolgJ der hydrodyna-
lungen und verschiedene metallverarbeitende
Betriebe als Verursacher bekannt. In einem
Fall ist die Emissionsquelle noch unbekannt.
Die Grundwassersanierung erfolgt über einstufige (zweistufige) Stripanlagen, Aktivkohlefilteranlagen und Kaskadenbelüftung (Loen
mischen Dispersion erfolgen. Unter bestimm-
ten Bedingungen wäre für einige wenige
Chlorkohlenwasserstoffe auch noch ein mi-
krobieller Abbau denkbar. Dichlormethan
und 1.2-Dichlorethan beispielsweise sind ei-
1994).
nem aeroben Abbau zugänglich, bei dem die
Produkte Kohlendioxid, Wasser und Chlorid
Ein in Sanierung befindlicher Grundwasser-
entstehen (ScHuror 1988).
schadensfall durch CKW soll näher betrachtet
werden. Seit 1983 wurden in mehreren Förderbrunnen des Oststranges des Wasserwerkes Bielefeld Sennestadt-West (ID der Stadtwerke Bielefeld GmbH verschiedene CKW in
Konzentrationen bis zu 350 pg/l festgestellt.
Im direkten Oberstrom dieser Brunnen befin-
Der Summengrenzwert der am häufigsten
eingesetzten CKW (1.1.1-Trichlorethan,
Trichlorethen, Tetrachlorethen und Dichlormethan) ist durch die novellierte Trinkwasserverordnung von 25 trrg/l seit dem
l.
Chlorkohlenwasserstoffe
Januar
57
det sich in einem Abstand von 250 m bis
2.500 m in der Wasserschutzzone III A das
Nach einer Kosten-Nutzen-Analyse soll die
Sanierung in Form einer hydraulischen Maß-
Werkstätten, Tankstellen, Druckereien, Heizöllager, chemische Betriebe, Elektrobetriebe,
Brunnen erfolgen. Eine Entscheidung hierüber fiel erst Ende 1993. Aus dem Sanierungsbrunnen sollen pro Stunde 15 m3 Grundwasser gefördert, über Aktivkohle gereinigt und
in einer Entfernung von 150 m unterstromig
der Wasserwerksbrunnen in einer Versicke-
Industriegebiet "Industriestraße" mit insgesamt 52 Betrieben verschiedener Branchen,
die zu einem überwiegenden Teil wassergefährdende Stoffe, insbesondere CKW, eingesetzt haben bzw. noch immer einsetzen (KFZ-
Lager, Metallverarbeitungsbetriebe, Nahrungsmittelbetriebe, Galvanik). Das Gewerbegebiet
oberstromig des Oststranges des Wasserwerkes zwischen der Autobahn A 2 und der Bundesstraße B 68 entstand Ende der 60er bis Mitte der 70er Jahre. Der Großteil des Industriegebietes liegt in der Schutzzone III A. Das Wasserschutzgebiet wurde 1973 ausgewiesen.
Auf der Grundlage von ca. 70 Grundwassermeßstellen lassen sich von West nach Ost
vier getrennte, in etwa parallel verlaufende
und zeitlich verschobene "Fahnen" mit Trichlorethen. Tetrachlorethen und 1.1.1-Trichlorethan mit einer Breite von insgesamt 400
m erkennen. Die gravierenden CKW-Einträge
erfolgten wahrscheinlich bereits vor l0 bis 20
Jahren. Die Fahnenbereiche strömen entspre-
chend dem nach SW gerichteten Grundwassergefälle mit einer Geschwindigkeit von ca.
200 m bis 300 m pro Jahr auf die Brunnen am
Oststrang des Wasserwerkes zu. Die vertikale
Verteilung im Bereich der östlichen Tetra-
nahme direkt oberstromig der belasteten
rungsmulde dem Grundwasserleiter wieder
zuseführt werden. Es ist mit einer Mindestlarifzeit der Maßnahmen von 6 Jahren zu
rechnen. Diese Sanierungsvariante wird (ohne
Betriebskosten von etwa 50.000 DM/Jahr) ca.
0,7 Mio. DM kosten (Düvmen u.a. 1994).
8.2.2 Weitere Grundwasserschadensfälle
durch leichtfl üchti ge Chlorkohlenwasserstoffe
Wie bereits erwähnt, liegen in elf weiteren
Bereichen gravierende Verunreinigungen des
Grundwassers durch leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe vor. In zehn Bereichen
stehen Sanierungsmaßnahmen bevor. Zum
größten Teil sind die Erkundungsmaßnahmen
und/oder die konkreten Sanierungsplanungen
noch nicht abgeschlossen. In einem der Bereiche erscheint eine Grundwassersanierung gesamtökologisch nicht sinnvoll (LÖsn 1994).
9. Grundwasseruntersuchungen im Bereich von Deponien
chlorethen-Fahne läßt erkennen, daß die CKW
durch den GeschiebemergeV-lehm bis in den
unteren Grundwasserleiter gelangt sind.
Sowohl von Altstandorten als auch von älteren, vor allem nicht ordnungsgemäß angelegten Abfalldeponien geht eine langfristige latente Gefahr für das Grundwasser und damit
für die Gesundheit der Menschen, Tiere und
Pflanzen aus. Altstandorte und Abfalldeponien müssen überwacht werden, um akute Gefahren rechtzeitig erkennen und ihnen begegnen zu können. MstNens u. DüMMER (1987)
geben eine hydrogeologische Risikobeschreibung von Altlasten im Bereich der Senne, des
Teutoburger Waldes und der Herforder Lias-
Bei der Verursachersuche stellte sich heraus,
daß lediglich Schadensereignisse auf den Betriebsflächen in Betracht kommen. Bei den ab
I 989 systematisch durchgeführten Betriebs-
kontrollen mußten 64 Vo der Betriebe, die mit
wassergefährdenden Stoffen umgingen oder
diese lagerten, beanstandet und entsprechende
Sanierungs- und/oder Untersuchungsmaßnahmen eingeleitet werden. 36 7o der Betriebe blieben ohne Beanstandungen. Bodengas-
mulde.
und Grundwasseruntersuchungen führten in
Im Stadtgebiet Bielefeld gibt es eine große
Zahl von Altdeponien, die die Verwaltung
83 Vo der Fälle zu einem ordnungsrechtlichen
Vorgehen bei der Anlagen- sowie der Bodenluft-Sanierung. Für die gesamte Erkundung
entstanden bis Ende 1993 Kosten (ohne Personal) von fast 1,0 Mio. DM mit den Schwerpunkten "Bau von Grundwassermeßstellen"
und "hydrochemische Analysen".
seit vielen Jahren erfaßt. Daneben sind auch
die zur Zeit noch betriebenen Deponien erfaßt. In Bielefeld gibt es etwa 602 Verdachtsstandorte (Stand: 31.12.1993) mit einer ge-
schätzten Gesamtfläche von mehr als 6,7
58
km2. Meistens werden im Bereich der Senne
Sandgruben, im Teutoburger Wald Kalk- und
Sandsteinbrüche und im Norden der Stadt
Tongruben verfüllt. Am 29.1 I . I 984 hat der
Rat der Stadt ein "Standardprogramm zur Untersuchung von Altdeponien in Bielefeld" beschlossen. Dieses Programm regelt u.a. Art
und Umfang der Untersuchungen im Bereich
von Altdeponien wie z.B. Brunnen in der
Umgebung, Gasuntersuchungen, Bohrbrunnen im Unterstrom, Untersuchune des Bodens aus Bohrungen. Untersuchung des Oberbodens. Pfl anzen- und Wasserunteisuchunsen
(Altdeponien in Bielefeld I984).
9.1
.2 Die Industrieschlammdeponie Biele-
feld-Brake
In Bielefeld-Brake befindet sich eine ehemalige Industrieschlammdeponie, in der zwischen 1945 tnd 1917 Industrieschlämme,
Hausmüll, Boden, Bauschutt und Klärschlämme abgelagert wurden. Ab 1979 erfolgte eine
Bebauung der verfüllten Tongrube mit Wohnhäusern. Die ab 1983 durcheefrihrten hvdrogeologischen, hydrochemiichen und epidemiologischen Untersuchungen schließen
eine gesundheitliche Beeinträchtigung der
Anwohner auf Dauer nicht aus. Die Stadt Bielefeld entschloß sich 1985 zur Räumuns der
Wohnhäuser auf der Deponie und zur Sänierung der Deponie. Die Sanierungsmaßnahmen (Anlage einer Gasdrainage und Gasbrunnen, seitliche Dichtungswand, Oberflächenabdichtung) begannen im Dezember 1989,
und in den Jahren 1990191 ist die ehemalise
Industrieschlammdeponie durch Einkapselung gesichert worden. Entlang des Ost- und
Südrandes der Deponie, also im Abstrombereich des Grundwassers. existieren 24 im
I
Altdeponien
9.l.l Die Deponie "Schrapperkuhle" im
Stadtbezirk Brackwede (Senne)
9.
nierungsverfahren stehen noch aus. Der tiefe
Sanierungsbrunnen im südöstlichen Deponierandbereich wird seit l99 l für die Sanieruns
des Grundwassers im direkten Deponieabl
strom genutzt. Zur Aufbereitung des geförderten Wassers wird bis zur Vorlage eines endgültigen Sanierungskonzeptes eine provisorische
Aktivkohlefi I ter-Anlage eingeserzt.
Die Deponie ist eine zwischen 1940 und 1975
mit Hausmüll, Bauschutt, Schlämmen, Fäkalien, Kunststoffen, Schlachtereiabfällen und
Chemikalien verfüllte Sandgrube.
Analysen aus den Jahren 198618l belegen
eine Beeinflussung des Grundwassers im oberen Senne-Porengrundwasserleiter. Von der
Deponie geht eine Belastung durch Ammonium und organische Substanzen aus. Die organische Belastung wird durch erhöhte Werte
für den Kaliumpermanganatverbrauch, chemischen Sauerstoffbedarf (CSB), gelösten organisch gebundenen Kohlenstoff (DOC), erhöhte CKW-Gehalte, Kohlenwasserstoffe und
Lias-Tonstein verfilterte Abfansbrunnen
erhöhte AOX-Werte angezeigt. Ebenso ist
(Tiefe: 25 m u. GOK) zur überwaihung der
Grundwasserbeschaffenheit im Umfeld der
Deponie. Daneben gibt es 6 Deponiestauwas-
eine Erhöhung von anorganischen Grundwas-
ser-Hauptinhaltsstoffen wie Natrium, Kalium,
Calcium, Magnesium, Hydrogencarbonatgehalte, Chlorid und Sulfat festzustellen.
sermeßstellen und 40 Grundwassermeßstellen,
die teilweise im quartären Grundwasserleiter
und teilweise im Lias-Kluftgrundwasserleiter
verfiltert sind. Ein festgelegtes Programm
dient zur Überwachung der Örundwaiserbe-
Im südöstlichen Deponierandbereich wurde
1989 ein Sanierungsbrunnen errichtet, der innerhalb des oberen Senne-Porensrundwasser-
schaffenheit. Halbjährlich werden am Südund Ostrand der Deponie Grundwassermeß-
leiters und innerhalb des Plänersc[orters verfiltert ist. Die Proben aus dem tiefen Sanierunssbrunnen sind gravierend durch Trichloreth-en
stellen beprobt, und monatlich werden in den
Abfangbrunnen die pH-Werte und die Leitlähigkeiten bestimmt. Überschreiten Proben
verunreinigt. Es wurden Gehalte zwischen
4.810 und 7.100 1tg/'l festgesrellr. Zur Erkundung von Herkunft und Verbreitung der Chlorkohlenwasserstoffe im unteren quartären
Grundwasserleiter sind bislang 2l Grundwassermeßstellen errichtet und 7 Erkundunesbohrungen niedergebracht worden. AbschliJßende
Untersuchungen zur Festlegung möglicher Sa-
aus Grundwassermeßstellen bzw. den Abfans-
brunnen festgelegte "Betriebswerte". darin
werden die Abfangbrunnen zum Schutz der
Grundwasserrecourcen in Betrieb genommen.
Im Rahmen der Grundwasserüberwachuns im
Umteld der Deponie ergaben sich gewlsse
59
"Beeinträchtigungen" durch Halogenkohlenwasserstoffe, nachgewiesen als adsorbierbares organisches Halogen (AOX):
I. Proben aus Grundwassermeßstellen im
Umfeld der Deponie (außerhalb des Grundwasserabstroms):
a) quartäre Grundwasserleiter:1988 bis 53
pgll AOX, 1989190 bis 36 gg/l AOX
b) Lias-Kluftgrundwasserleiter: 1988 bis 19
pgll AOX, 1989190 bis 36 prg/l AOX
II.
Proben aus Grundwassermeßstellen im
Grundwasserabstrom der DePonie:
a) quartäre Grundwasserleiter: 1988 bis 34
pgll AOX, 1989190 bis 2l trtg/l AOX
b) Lias-Kluftgrundwasserleiter: 1988 bis 52
;rgll AOX, 1989/90 bis 25 pg/l AOX
Die einzelnen Halogenkohlenwasserstoffe,
die sich hinter den erhöhten AOX-Werten
verbergen, sind unbekannt. Die sechs Deponiestauwassermeßstellen zeigen sehr hohe
Gehalte an leichtflüchtigen Chlorkohlenwasserstoffen und zum Teil auffällige AOX-Werte. Eine Beprobung der 24 Abfangbrunnen im
März/April 1990 erbrachte keinen Nachweis
für AOX. Es ist unklar, ob die o.g. Beeinträchtigungen durch Halogenkohlenwasserstoffe im Grundwasserabstrombereich auf
Deponieeinträge zurückzuführen sind, da im
Umfeld der Deponie außerhalb des Grundwasserabstroms eine vergleichbare Beeinträchtigung durch AOX vorliegt, die Halogenkohlenwasserstoffe, die sich hinter den
AOX-Werten verbergen, unbekannt bzw.
weitgehend unbekannt sind und da auch im
Grundwasserabstrom der Deponie Halogenkohlenwasserstoff-Emissionsquellen vorhan-
den sein können. Eindeutige, signifikante
Einflüsse der Deponie auf die Beschaffenheit
des Grundwassers konnten vor der Sicherung
bzw. können nach der Sicherung weder anhand von Proben aus Grundwassermeßstellen
noch anhand von Proben aus den Abfangbrunnen nachgewiesen werden (LÖen 1990,
S.28-37; LöEn 1994, 5.79-94).
9.2Die Deponie "Senne"
Im Stadtbezirk Senne befindet sich die zentra'
le Mülldeponie "S.enne" (17 ha). Sie ist seit
1912 in Betrieb. Überwiegend wurde hausmüllähnlicher Gewerbemüll, Sperrgut, Asche,
Gießereiabfälle, Verbrennnungsrückstände
der Müllverbrennungsanlage, Klärschlamm,
Hausmüll, Garten- und Marktabfälle,
Straßenkehricht sowie Boden und Bauschutt
deponiert. Der Deponieuntergrund ist mit einer dünnen PE-Folie abgedichtet. Das anfallende Sickerwasser wird über ein Drainagesystem erfaßt und nach Vorbehandlung in die
städtische Kanalisation eingeleitet. Aufgrund
von Konstruktionsmängeln im Abdichtungsund Drainagesystem erfolgen seit 1918/79 trotz Sanierungsarbeiten - Sickerwassereinträge in das Grundwasser, welches in südliche
bis südwestliche Richtung von der Deponie
abfließt. Das Sickerwasser ist u.a. mit hohen
Natrium-, Chlorid- und Ammoniumgehalten
sowie mit organischen Substanzen belastet
(Umweltbericht 1989, S. 63-65).
Die Ausdehnung der Grundwasserverunreinigung ist bis in den Bereich der B 68 nachgewiesen. Aufgrund von Grundwasserbeeinflussungen durch die südlich der B 68 gelege-
nen Altdeponien wird es sich als schwierig
erweisen, den weiteren Verlauf des durch die
Deponie "Senne" verunreinigten Grundwassers zu verfolgen. Die Verunreinigung des
Grundwassers wird durch einen Anstieg der
Leitfähigkeit, der Chloridkonzentrationen,
der Gesamthärte und des Kaliumpermanganatverbrauches sowie durch erhöhte
AOX-Werte und abnehmende Sauerstoff- und
Nitratgehalte angezeigt.
Im Deponienahbereich sind der obere und der
untere Grundwasserleiter verunreinigt, wobei
der obere Grundwasserleiter stärker verschmutzt ist als der untere. Im weiteren Abstrom ist nur noch der untere Grundwasserleiter belastet. Die Grundwassermeßstelle 41,
ca. 750 m südwestlich der Deponie, dokumentiert eindrucksvoll Cen Sachverhalt
Während im oberen Grundwasserbereich
(Tiefe: 4,9 und 7,9 m u. GOK) nur Chloridkonzentrationen zwischen 2 und 14 mg/l und
Leitfähigkeitswerte zwischen 55 und 296
pS/cm vorliegen, sind die Belastungen im unteren Grundwasserbereich (Tiefe: 14,2 m u.
GOK) mit Chlorid (37 bis 718 mg/l) wesentlich gravierender, und die Leitfähigkeiten betragen 503 bis 3250 trrS/cm. Im zeitlichen
Verlauf ist im unteren Grundwasserraum bei
Chlorid und den Leitfähigkeiten seit 1987 zrtnächst ein Anstieg zu verzeichnen, und nach
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Abb. 6: Chloridkonzentrationen (mg/l) und Leitf?ihigkeitswerte (pS/cm) im Grundwasser der Meßstelle 4l in 49,79 und 142 dm unter GOK lgBT-1994
(Quelle: Nach Datenmaterial des Wasserschutzamtes Bielefeld)
1991 sind die entsprechenden Werte
rückläufig (Abb. 6).
wieder
bzw. elf Brunnen in Betrieb. Durch Abpumpen von flachen und tiefen Brunnen der ioge-
nannten "Oberen Sanierungsgalerie" wird
Seit 1988 bzw. 1989 ist am südwestlichen eine hydraulische Sperre zur sofortigen FasDeponierand eine Sanierungsgalerie mit
neun
61
sung des in den oberen und unteren quartären
Grundwasserleiter gelangenden Sickerwassers aufgebaut. Bis Ende 1993 wurde über die
schützt werden muß. Der Schutz des Grundwassers vor übermäßigen Entnahmen und vor
Brunnen der Oberen Sanierungsgalerie ca.
qualitativen Veränderungen gehört zu den
610.000 m3 verunreinigtes Wasser gefördert
und zusammen mit dem Deponiewasser entsorgt. Auch im weiteren Grundwasserabstrom
der Deponie wurden im Juli 1989, Mai 1991
vordringlichsten Aufgaben einer verantwortlichen Umweltpolitik. Systematisch erhobene
und ausgewertete Daten über die Grundwasserbeschaffenheit stellen eine wesentliche
und Januar 1994 Sanierungsbrunnen der "Un-
Grundlage bei der Bewältigung dieser Aufga-
teren Sanierungsgalerie" in Betrieb genommen. Einer der Sanierungsbrunnen soll das
stark verunreinigte Wasser im Bereich der
oberstrom gelegenen Grundwassermeßstelle
41.3 fassen. Bis Ende 1993 wurde über die
Brunnen der Unteren Sanierungsgalerie ca.
125.000 m3 verunreinigtes Wasser gefördert.
be dar.
Zur Kontrolle der Sanierungsmaßnahmen
werden in den Sanierungsbrunnen und
Mit der gewässerkundlichen und nutzungsbezogenen Uberwachung des Wasserschutzamtes Bielefeld werden Informationen über die
Grundwasserbeschaffenheit in den wasserwirtschaftlich bedeutsamen Grundwasserlei-
tern bereitgestellt. Die vom Verfasser vorgenomme Datenaufbereitung und -auswertung
erfolgt nach:
-
Grundwassermeßstellen am südwestlichen
Deponierand monatlich die Grundwasserstände und die elektrische Leitfähigkeit gemessen. Vierteljährlich werden die Grundwassermeßstellen bis zur B 68 beprobt zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit, der Ge-
samthärte,
-
Grundwasserbeprobungsstellen undEigenwasserversorgungsanlagen.
dem relativen Alter des Grundwassers.
Aus hydrogeologischen Gründen wird eine
Unterteilung vorgenommen im Hinblick
auf die relative Verweilzeit des Grundwas-
sers und seiner Inhaltsstoffe im Untergrund. Einige Grundwassermeßstellen erlauben eine Differenzierung in zwei Tie-
des
Kaliumpermanganatverbrauchs und der Chloridkonzentration. Seit
Aufnahme der hydraulischen Sanierung ist es
an den beobachteten Grundwassermeßstellen
(vgl. obige Ausführungen zu der Grundwassermeßstelle 4l) im Abstrom der Deponie zu
einer deutlichen Verbesserung der Grundwasserqualität gekommen (Löen 1994, S. 95-
fenzonen.
- Den derzeit gültigen Grenzwerten
der
Trinkwasserverordnung. Da für Grundwasser keine Grenzwerte definierbar sind und
wegen des Fehlens von auf das Grundwasser bezogenen Orientierungs- oder Richtwerten werden hilfsweise die Grenzwerte
der Trinkwasserverordnung herangezogen
und für ausgewählte Wasserinhaltsstoffe
und den pH-Wert die Unter- bzw. Überschreitung der jeweiligen Grenzwerte be-
100).
10. Zusammenfassung
Die Ansicht, das Grundwasser sei durch die
Filterwirkung seiner Deckschichten und das
Selbstreinigungsvermögen im Untergrund vor
Verunreinigungen geschützt, muß weitgehend
rechnet.
revidiert werden. lm Zlge der wirtschaftli-
Für das Stadtgebiet Bielefeld ergibt sich fol-
chen Entwicklung werden immer neue Konta-
gendes:
minationsquellen ausgemacht. Die unüber-
sehbar große Anzahl und Menge der
produzierten Stoffe stellen ein weder qualitativ noch quantitativ einschätzbares Risiko für
natürliche Stoffkreisläufe und Systeme dar.
Vor diesem Hintergrund kommt der Aufrechterhaltung einer sicheren Trinkwasserversorgung besondere Bedeutung zu. Die aufgezeigten Gefährdungen des Grundwassers machen deutlich, daß das Grundwasser in qualitativer und quantitativer Hinsicht vor Verun-
1. In der kreisfreien Stadt Bielefeld stehen für
die Analyse der Grundwasserbeschaffenheit
über 2.000 Grundwassermeßstellen und über
700 Hausbrunnen auf einer Fläche von 257
km2 zur Verfügung. Zwischen 350 und 800
Beprobungen pro Jahr erlauben eine differenzierte Betrachtung der räumlichen Verteilung
von Wasserinhaltsstoffen.
Die Grundwasserbeschaffenheit hängt von
reinigungen und Beeinträchtigungen ge-
zahlreichen Standortfaktoren ab, die räumlich
62
und zeitlich variieren. Insofern ersibt sich für
alle Parameter ein sehr differenziärtes Vertei-
lungsmuster
der Wasserinhaltsstoffe im
Grund- und Trinkwasser.
2. Flächenhafte (diffuse) Belastungen stellen
die größte Gefahr ftir das Grundwasser dar.
Die flächigen Stoffeinträge stammen im wesentlichen aus landwirtschaftlicher Bodennut-
zung und aus dem Eintrag über die Luft.
Nitrat sowie die Grundwasserversauerunq
stellen die slärksten Belastunqen für dai
Grundwasser und die größten öefahren für
im Bereich von
(Alt)Deponien auf.
Ortlich begrenzt, dort aber von herausragender Bedeutung sind die Verunreinigungen des
Grundwassers durch Schadensfälle / Deponieeinträge. Neben den regionalen Problemen
der Grundwasserversauerung und der erhöhten Nitratgehalte stellen lokal leichtflüchtige
chlorierte Kohlenwasserstoffe das srößte Gefährdungspotential dar. Bei Altdep=onien zeigen sich erhöhte Leitfähigkeiten, Oxidierbarkeiten, erhöhte Ammonium-, Hydrogencarbonat- und Sulfatgehalte sowie erhöhte AOXFlächennutzung sowie
die private Trinkwasserversorgung dar.
Werte.
Die Belastung des Grundwassers mit Stick-
Aufgetretene Verunreinigungen des Grund-
stoffverbindungen hat gebietsweise, vor allem
in oberflächennahen Grundwasserbereichen,
ein hohes Niveau erreicht. In Gebieten mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzuns sind
die Chlorid-, Nitrat-. Nitrit- und AmmJnium-
wassers durch Industrie und Gewerbe machen
deutlich, daß generell im Bereich von Industrie- und Gewerbestandorten verstärkt
Grundwasseruntersuchungen - besonders unter Berücksichtigung der eingesetzten Stoffe erfolgen müssen. Strömungsmodelle für Kontaminationen im Untergrund und insbesondere
werte sowie der Kaliumpermanganatverbrauch erhöht. Insbesondere vor dem Hintergrund gut durchlässiger Sande im Sennebereich mit z.T. geringen Flurabständen und
fehlenden Deckschichten ist das Grundwasser
für die Konfiguration einer hydraulischen Sanierung können hier hilfreich sein. Kontaminationen des Grundwassers durch wassersefährdende Chemikalien sowie länger bekanite
Grundwasserverschmutzungen werden mit einem hohen Aufwand saniert. Sanierunssmaßnahmen lassen erste Erfolge erkennen.
gefährdet. Die Gülleverordnung bietet hier
nur unzureichende Eingriffsmöglichkeiten.
Eigenwasserversorgungsanlagen sind durch
Nitrat akut gefährdet. In diesen Fällen ist ein
Anschluß an die zentrale Wasserversorgung
anzustreben.
4. Die festgestellten Tiefenverteilungen einzelner Parameter (Nitrat, pH-Wert) -beruhen
Die Belastung der Atmosphäre mit säurebildenden Substanzen führt in der Senne zu ei-
auf;
ner Grundwasserversauerung. Die öffentliche
und die private Trinkwasserversorgung ist
a) einer stärkeren anthropogenen Beeinflus-
akut und/oder langfristig durch Aluminium
und Schwermetalle gefährdet. Lang- bzw.
mittelfristig müssen die Maßnahmen zum
Schutz des Grundwassers vor Aluminium-Be-
b) Unterschieden in der petrographischen Zu-
sung der oberen Grundwasserleiter,
sammensetzung der Grundwasserleiter und
c) verschiedenen hydrochemischen und hydrodynamischen Prozessen beim Grundwas-
lastungen deshalb vor allem darauf zielen, die
serfließen.
anthropogenen und natürlichen (Abbau der
Streu und von humosem Material im A-Horizont) Säureeinträge in die Böden zu verringern. Dazu gehören neben der Reduktion atmogener Säureeinträge auch forstliche Maßnahmen in den überwiegend bewaldeten Wassergewinnungsgebieten in Form einer Umstellung von Kiefern- auf Laubwaldbewuchs.
5. In den letzten Jahren sind eine Vielzahl von
Grundwasserverunreinigungen erkannt und
auch saniert worden. Die CKW-Schadensfälle
sind weitgehend unter Kontrolle, und auch
bei der Untersuchung und Sanierung von Ah
lasten sind Fortschritte erzielt worden. In den
nächsten Jahren müssen zunehmend Vorsorgemaßnahmen (2.8. Vorsorgemaßnahmen für
potentiell grundwassergefährdende Anlagen)
3. Anthropogene punktuelle Kontaminationsquellen treten bei gewerblicher / industrieller
im Vordersrund stehen.
63
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