Eisen-Mangan-Anomalien im Grundwasser: Analyse der beeinflussenden Prozesse

Abstract

Im oberflächennahen Grundwasser Norddeutschlands wurden höhere Mangan- als Eisenkonzentrationen beobachtet. Diese Beobachtung wurde als Anomalie angesehen, da die Konzentration des Eisens (Fe) typischerweise mindestens 10-mal höher ist als die des Mangans (Mn). Um das Auftreten dieser Anomalien besser zu verstehen, wurden zwei Grundwassermessstellen mit unterschiedlichen Fe/Mn-Verhältnissen untersucht. Das Redoxpotenzial und der pH-Wert wurden als singuläre Steuerung der Anomalie ausgeschlossen, da beide Grundwässer außerhalb des Stabilitätsfeldes für Fe2+ im Eh-pH Diagramm lagen. Darüber hinaus war Mangankarbonat im anomalen Grundwasser stabil. Ein vierwöchiger Batchversuch mit Torfmaterial zeigte einen Anstieg der Konzentrationen von Mn und Fe. Derselbe Versuch mit Zugabe von Nitrat zeigte jedoch nur eine Erhöhung der Mangankonzentration, was darauf hindeutet, dass die Oxidation von Fe2+ durch Nitrat die Ursache für die unterschiedlichen Fe/Mn-Verhältnisse an den beiden Standorten ist. Daher sollte der Nitrateintrag in oberflächennahe Grundwasserleiter einen entscheidenden Einfluss auf die Fe/Mn-Verhältnisse im Grundwasser haben.