Gutachten zur Versalzung der Gerstunger ... - Runder Tisch

an NaCl und/oder MgCl 2 , sowie am zeitlichen Verlauf der Salzkonzentrationen zu erkennen.
Bei schwach mineralisierten Wässern kann sich eine Versalzung sowohl durch absolut
ansteigende Chlorid-Trends wie auch durch zunehmende Dominanz des Chlorid-Ions
gegenüber den Sulfat- und Hydrogencarbonat-Konzentrationen ankündigen (relative Zunahme
des Chlorids; Umkehr des Cl/SO 4 -Verhältnisses!). Bei unbeeinflussten Buntsandstein- und
Quartärwässern sollten die Chlorid-Werte nicht höher als die Hydrogencarbonat- oder Sulfat-
Konzentrationen sein.
Bei oberflächennahen Messstellen ist oftmals ein jahreszeitlicher Zyklus zu beobachten, der
andere zeitliche Trends verschleiern kann. Bei gering mineralisierten Wässern muss man
schließlich auch noch damit rechnen, dass durch Ausbreitung von Mineraldünger auf
landwirtschaftlichen Flächen (Überdüngung) ein Effekt im Grundwasser erkennbar sein kann.
Messwerte unmittelbar nach Herstellung der Bohrungen weichen oftmals stark ab und eine
Störung der Verhältnisse durch die Bohr- und Ausbauarbeiten (Zementierung!) sollte in
Betracht gezogen werden. Die Wässer einiger Bohrungen fallen auch noch später durch
erhöhte pH-Werte auf, die in einem Fall sogar bis pH 12 reichen. Dieser pH deutet auf
Pufferung durch die Löslichkeit der Zement-Phase Portlandit (Ca(OH) 2 ) hin. pH-Werte um 9
bis 9,5 deuten auf Pufferung durch die Löslichkeit von Gibbsit (Mg(OH) 2 ) hin, der durch
Umsetzung von Portlandit mit Mg-Ionen entsteht:
Ca(OH) 2 + Mg ++ Mg(OH) 2 + Ca ++
Ca(OH) 2 Ca ++ + 2 OH -
Mg(OH) 2 Mg ++ + 2 OH -
Bei dieser Zement-Zersetzung kann auch Sulfat aus der Zementphase Ettringit frei gesetzt
werden. Diese Verfälschungen des Wasserchemismus können nur durch verlängertes
Abpumpen vor Probenahme vermieden werden.
(Alle diese Reaktionen zerstören die Zementierungen der Bohrungen. Die gleichen
Reaktionen sind auch für den Angriff Mg-reicher Laugen auf Betonbauwerke (Fundamente,
Kanalrohre) verantwortlich, wo sie zusätzlich auch die Stahl-Armierungen korrodieren. )
Thermodynamische Modellierung von Mineral-Lösungs-Gleichgewichten
Zur weitergehenden Interpretation der zahlreichen Messdaten wurden einige theoretische
Kurven für Mineral-Lösungs-Gleichgewichte berechnet. Hierzu kam das Programm Phrqpitz
(Plummer et al, 1988) mit der Harvie-Møller-Weare-Datenbasis (Harvie et al, 1984) zum
Einsatz, welches die Modellierung von Mineral-Lösungsgleichgewichten und der Element-
Speziation in der wässrigen Phase sowie der Aktivitätskoeffizienten der Lösungsspezies unter
Verwendung der Pitzer-Theorie (Pitzer, 1991) für konzentrierte Elektrolyt-Lösungen
berechnet.
Für die Plattendolomitwässer wurde hinsichtlich ihres chemischen Gleichgewichtes mit den
beiden Mineralphasen Calcit (CaCO 3 ) und Dolomit (CaMg(CO 3 ) 2 ) diese Phasengrenze und
die entsprechenden Lösungszusammensetzungen berechnet. Hierzu wurde die Umwandlung
von Calcit zu Dolomit durch Einwirkung einer idealen Q-Lösung (MgCl 2 -reiche Lösung, die
gleichzeitig an Halit, Sylvin, Carnallit und Kainit gesättigt ist) rechnerisch modelliert. Die in
dem Ca-Mg-Diagramm (Diagramme 61; 81-83) dargestellte Gerade entspricht dem Ca/Mg-
Dr.habil. Ralf E. Krupp – Diplom-Geologe, Geochemiker 25