Die vier Griechischen Elemente: - TOBIAS-lib - Universität Tübingen
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Sandstein Kristallin ”Interflow”- Quelle 1 smb smc1 su gr Deckschichtenquelle 2 Periglaziale Deckschichten und Böden Basisquelle 3 Vorfluter 4 4.1 Grundlagen Abbildung 4-2 Schematischer Querschnitt durch das Seebach-Einzugsgebiet mit Skizzierung der Wasserprobenahmepunkte (nach Hinderer, 1995, verändert). des weiteren an einer flachgründigen Quelle im Mittelhangbereich, welche die Deckschichten (Interflow) sowie die oberen Bereiche des Sandsteinaquifers entwässert (2); schließlich an einer Quelle im Hangfußbereich die den tiefen Bereich des Sandsteinaquifers (Kluftaquifer) entwässert (3). Während Niederschlagsperioden wird Probenahmepunkt (1) vom Oberflächenabfluss dominiert, Probenahmepunkt (2) vom Interflow. Bei Trockenwetterlagen wird die Schüttung an Punkt (1) durch den Interflow in den Deckschichten bedingt, bei langanhaltenden Trockenperioden fällt die Quelle trocken. Punkt (2) wird dann aus den oberen Bereichen des Sandsteinaquifers gespeist. Die Wasserproben für die PAK-Analytik wurden im Seebach-Gebiet nach Konditionierung mit dem jeweiligen Beprobungswasser als Doppelproben in 1-l Braunglasflaschen genommen, welche zur Rückhaltung grober Partikel (z.B. Koniferen-Nadeln) mit einem Sieb mit 0,5 mm Maschenweite überdeckt wurden. Als Blank-Proben wurden bei jeder Probenkampagne zwei Flaschen mit Milliporwasser in das Gelände mitgenommen. Ergänzend dazu wurden mit 0,5-l PE-Flaschen Proben für die Analytik des DOC sowie anorganischer Parameter (Anionen, Kationen) entnommen. Dies erfolgte auch unter dem Aspekt der Fortsetzung langjähriger Datenreihen, die von Hinderer (1995a, b) begonnen wurden. In Monitoringprogrammen zur Überwachung von Schadstoffkonzentrationen in Gewässersystemen kommen in jüngerer Zeit verstärkt zeitlich integrierende Passivsammler zum Einsatz. Dieses Konzept wird durch die Akkumulation der Schadstoffe in einer stark sorbierenden Phase, die von dem Beprobungswasser durch eine semipermeable Membran bzw. eine Keramikwand getrennt wird, technisch realisiert (Gustaffson & Harkin, 2000; Luellen & Shea, 2002; Williamson et al., 2002; Martin et al., 2003). Diese Probenahmetechniken eignen sich vor allem bei hohen Konzentrationsgradienten zwischen Beprobungswasser und akkumulierender Phase, also vergleichsweise hohen Schadstoffkonzentrationen z.B. im Abstrom eines kontaminierten Standortes. Des weiteren wird, abhängig von den Porendurchmessern der semipermeablen Membran bzw. der Keramik, der partikelgetra- 103
4 Massenbilanzierung von PAK auf Einzugsgebietsskala gene Transport nicht erfasst (Gustaffson & Harkin, 2000). Da in den Untersuchungsgebieten nur geringe PAK-Wasserkonzentrationen erwartet wurden und auch der partikelgetragene Transport erfasst werden sollte, wurde zur zeitlich integrierenden Probenahme als Ergänzung zu der konventionellen Probenahme ein Durchflusssammler konstruiert, in dem das Adsorbermaterial unmittelbaren Kontakt mit dem Beprobungswasser bekommt. Dieses, im Folgenden beschriebene, Probenahmesystem wurde beim Schadstoffmonitoring im Grundwasserabstrom eines ehemaligen Gaswerkstandortes erfolgreich zur zeitlich integrierenden Probenahme eingesetzt (Rügner et al., 2004). Das Probenahmesystem besteht aus mit Adsorbermaterial befüllten Edelstahlkartuschen, die im Untersuchungsgebiet „Lange Klinge“ im Schönbuch im Stauraum eines Messwehres zwischen April 2001 und März 2002 zur zeitlich integrierenden Probenahme eingesetzt wurden. Als Adsorbermaterial wurde das Polystyren Amberlite ® IRA-743 verwendet, dessen Eigenschaften bereits in Kap. 2.3.1 beschrieben sind. Die Länge der Edelstahlkartuschen betrug 25 cm, der Durchmesser 1,3 cm. Die Kartuschen wurden mit 15 g des Adsorbermaterials befüllt, an beiden Enden mit Quarzsand verfiltert und mit Edelstahlsieben (0,5 mm Maschenweite) fixiert. Zur Kontrolle eines möglichen Durchbruchs von PAK wurden zwei Kartuschen in Reihe eingesetzt. Am Einlass des Probenahmesystems wurde zur Rückhaltung grober Partikel wiederum ein Edelstahlsieb (0,5 mm Maschenweite) aufgesetzt. Am Auslauf wurde über eine Kupplung aus Edelstahl ein PE-Schlauch (∅ 10 mm) angebracht, der bachabwärts in ein Vorratsgefäß geleitet wurde. Der Wasserfluss durch das Probenahmesystem erfolgte gravimetrisch (stromnetzunabhängige Probenahme). Zur Probenahme wurden die Adsorberkartuschen ausgetauscht und mittels einer Wasseruhr das beprobte Bachwasservolumen aus dem Vorratsgefäß bestimmt. 104 In einer einmaligen Beprobungskampagne zur Untersuchung von PAK-Konzentrationen in unterschiedlichen Gewässertypen wurden Proben von weiteren Quell- und Oberflächengewässern aus den beiden Untersuchungsgebieten sowie aus dem Untersuchungsgebiet „Waldstein“ im Fichtelgebirge entnommen. Am „Waldstein“ und im Neckartal bei Tübingen wurden außerdem Schöpfproben von Grundwasser an ausgebauten Pegeln entnommen. Des weiteren wurden in der Innenstadt von Tübingen in zwei Gebäuden (Sigwartstr. 10 und Nauklerstr. 15) Leitungswasserproben genommen. Die Probenahme dieses Screenings erfolgte in 1-l Braunglasflaschen. 4.2.2 Temperatur, pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit Die angeführten Parameter wurden direkt im Gelände gemessen. Der pH-Wert wurde elektrometrisch mit einer Glaselektrode sowie dem batteriegetriebenen Digitalmeter pH340 der Fa. WTW bestimmt. Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit sowie der Temperatur erfolgte ebenfalls elektrometrisch mit einem Leitfähigkeitsmessgerät der Fa. WTW, Modell LF91. 4.2.3 Anionen und Kationen Die Anionen (NO3, SO4, Cl) und Kationen (K, Na, Ca, Mg) der Wasserproben aus dem Untersuchungsgebiet Seebach wurden an Ionenchromatographen der Fa. Dionex, Modell DX-120 gemessen. Als Trennsäule für die Anionen wurde eine IonPac ® As 14 verwendet, deren Innendurchmesser 4 mm bei einer Länge von 25 cm beträgt. Die Kationen wurden über eine IonPac ® CS 12A (3 mm Innendurchmesser bei einer Länge von 15 cm) getrennt. Die Detektion erfolgte in Leitfähigkeitsdurchflusszellen. 4.2.4 Organisch und anorganisch gebundener Kohlenstoff Als löslichkeitserhöhender Parameter für die PAK wurde der gelöste organische Kohlenstoff
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Sandstein<br />
Kristallin<br />
”Interflow”-<br />
Quelle<br />
1<br />
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Deckschichtenquelle<br />
2<br />
Periglaziale Deckschichten<br />
und Böden Basisquelle<br />
3 Vorfluter<br />
4<br />
4.1 Grundlagen<br />
Abbildung 4-2 Schematischer Querschnitt durch das Seebach-Einzugsgebiet mit Skizzierung der<br />
Wasserprobenahmepunkte (nach Hinderer, 1995, verändert).<br />
des weiteren an einer flachgründigen Quelle im<br />
Mittelhangbereich, welche die Deckschichten<br />
(Interflow) sowie die oberen Bereiche des<br />
Sandsteinaquifers entwässert (2); schließlich an<br />
einer Quelle im Hangfußbereich die den tiefen<br />
Bereich des Sandsteinaquifers (Kluftaquifer)<br />
entwässert (3). Während Niederschlagsperioden<br />
wird Probenahmepunkt (1) vom Oberflächenabfluss<br />
dominiert, Probenahmepunkt (2) vom<br />
Interflow. Bei Trockenwetterlagen wird die<br />
Schüttung an Punkt (1) durch den Interflow in<br />
den Deckschichten bedingt, bei langanhaltenden<br />
Trockenperioden fällt die Quelle trocken. Punkt<br />
(2) wird dann aus den oberen Bereichen des<br />
Sandsteinaquifers gespeist.<br />
<strong>Die</strong> Wasserproben für die PAK-Analytik<br />
wurden im Seebach-Gebiet nach Konditionierung<br />
mit dem jeweiligen Beprobungswasser<br />
als Doppelproben in 1-l Braunglasflaschen<br />
genommen, welche zur Rückhaltung<br />
grober Partikel (z.B. Koniferen-Nadeln) mit<br />
einem Sieb mit 0,5 mm Maschenweite überdeckt<br />
wurden. Als Blank-Proben wurden bei jeder<br />
Probenkampagne zwei Flaschen mit Milliporwasser<br />
in das Gelände mitgenommen. Ergänzend<br />
dazu wurden mit 0,5-l PE-Flaschen Proben<br />
für die Analytik des DOC sowie anorganischer<br />
Parameter (Anionen, Kationen) entnommen.<br />
<strong>Die</strong>s erfolgte auch unter dem Aspekt der<br />
Fortsetzung langjähriger Datenreihen, die von<br />
Hinderer (1995a, b) begonnen wurden.<br />
In Monitoringprogrammen zur Überwachung<br />
von Schadstoffkonzentrationen in Gewässersystemen<br />
kommen in jüngerer Zeit verstärkt<br />
zeitlich integrierende Passivsammler zum<br />
Einsatz. <strong>Die</strong>ses Konzept wird durch die<br />
Akkumulation der Schadstoffe in einer stark<br />
sorbierenden Phase, die von dem Beprobungswasser<br />
durch eine semipermeable Membran<br />
bzw. eine Keramikwand getrennt wird, technisch<br />
realisiert (Gustaffson & Harkin, 2000;<br />
Luellen & Shea, 2002; Williamson et al., 2002;<br />
Martin et al., 2003). <strong>Die</strong>se Probenahmetechniken<br />
eignen sich vor allem bei hohen<br />
Konzentrationsgradienten zwischen Beprobungswasser<br />
und akkumulierender Phase, also<br />
vergleichsweise hohen Schadstoffkonzentrationen<br />
z.B. im Abstrom eines kontaminierten<br />
Standortes. Des weiteren wird, abhängig von<br />
den Porendurchmessern der semipermeablen<br />
Membran bzw. der Keramik, der partikelgetra-<br />
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