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Floodplains are important ecosystems that play a vital role in storing water during times of high river discharge. Unfortunately, many floodplains have become disconnected from their rivers. To properly manage rivers and their floodplains, we need to better understand the complex interactions between water, soil, plants, and animals. Studying rivers and floodplains that are minimally impacted by human intervention can provide valuable insights. In this thesis, we compare two relatively undisturbed rivers, the Narew in Poland and the Songkhram in Thailand, to explore similarities and differences between floodplains in temperate and tropical climates. We examine vegetation zoning and spatial patterns in water quality, composition, and nutrient availability, which are related to flood characteristics like duration, depth, and frequency. We found that both floodplains act as nutrient sinks, storing rather than releasing nutrients to the river. Along the river, tall vegetation made up of bamboo (in the Songkhram) or reeds, grasses, and sedges (in the Narew) filters water and supports high productivity. As vegetation becomes less productive further from the river, the influence of river water decreases. This zoning creates a high level of biodiversity that's closely tied to river and floodplain dynamics. While nitrogen is the main nutrient that regulates vegetation in both areas, nutrient supply from flood water and soil varies by location and vegetation type. The Narew's water discharge is relatively constant year-round, whereas the Songkhram has highly variable discharges, with high peaks during post-monsoon flooding and very low discharges during the dry season. To develop effective floodplain conservation, management, and restoration plans, we need to consider climate, river discharge patterns, nutrient loads, local conditions, vegetation zones, and how these factors interact. Empirical studies like this one, though labor-intensive, can provide a better understanding of the system as a whole and enable a targeted approach to conservation and restoration efforts in different climate zones.

These are the abstracts of the oral presentations of the 6th PhD conference held on 10. June 2022 in Freiberg.

The diploma thesis deals with the comparison of selected surface water properties in a small watercourse in the "Pasecký potok" and "Váčkový potok" river basins in 2018 and 2019. The evaluation was performed in three currency profiles- the upper specific profile of "Váčkový potok", the lower specific profile of "Váčkový potok" and "Pasecký potok". The differences between these streams are in the management of the landscape and in the use of the landscape by man, which means a significant effect on the chemistry of water in surface water. The monitored hydrochemical indi-cators in the profiles were electrolytic conductivity, pH, insolubles, nitrates, phosphates, total organic carbon, inorganic carbon, total carbon and total nitrogen. Limit values of Government Regulation No. 401/2015 Sb. were not exceeded in the upper profile of "Váčkový potok" and in the profile of "Pasecký potok". The values of total nitrogen was exceeded in the lower specific profile of "Váčkový potok".The basin of the lower profile of "Váčkový potok" is located near arable land and in this profile other values were higher- electrolytic conductivity, pH, nitrates, total organic carbon, inorganic carbon and total carbon were proved. Human intervention in the upper profile of "Váčkový potok" and in "Pasecký potok" is small. We can consider the state of ecosystems here to be the most similar to a natural landscape.

In Abhängigkeit der hydrochemischen Zusammensetzung des Tiefenwassers sowie der Betriebsweise einer Geothermieanlage können sich Ablagerungen bilden und zu einem unwirtschaftlichen Betrieb der gesamten Geothermieanlage führen. In der Dissertation wird eine Methode beschrieben, mit der die mögliche Bildung von Ablagerungen bereits im Vorfeld der Errichtung einer tiefen Geothermieanlage prognostiziert werden kann. Dazu wurden zum einen Experimente mit einem neu entwickelten Hochdruck-Hochtemperatur-Säulenversuchstand durchgeführt. Weiterhin erfolgte der Aufbau und Betrieb von zwei hydrogeochemischen Modellen. Mit den Experimenten wurden spezifische Mineralausfällungen nachgewiesen. Kinetische Modellberechnungen zeigen Mineralausfällungen als Ergebnis von Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen. Das hydrogeochemische Modell einer tiefen Geothermieanlage im Ruhrgebiet zeigt Mineralausfällungen an unterschiedlichen Beobachtungspunkten.

Die vorliegende Studie befasst sich mit einer hydrochemischen Untersuchung des Aquifersystems auf der Westseite des Toten Meeres. Für die Untersuchungen der Grundwasserressourcen der kreidezeitlichen Grundwasserleiter, insbesondere Grundwasserherkunft, Mischprozesse, Identifizierung von Wasser-Gesteins- Wechselwirkungen, Datierung von Grundwasseraltersbereichen, Identifizierung der Herkunft des Quellen an der Küste des Toten Meeres und Abtrennung quartärer Grundwassermuster, wurde eine Tracerkombination auf Wasser- und Gesteinsproben angewendet. Die hier vorgestellte Multitracer-Methodik ist auch in anderen datenarmen Gebieten mit komplexer Hydrogeologie (Karst oder Störungen) unter anthropogenem Einfluss anwendbar. The present study deals with a hydrochemical investigation of the aquifer system on the western side of the Dead Sea. To examine the groundwater resources of the Cretaceous aquifer, particularly groundwater origins, mixing processes, identification of water-rock interaction, dating of groundwater age ranges in the aquifers and identification of spring water origins at the Dead Sea coast and separation of Quaternary groundwater patterns, a combination of tracer is applied on water and rock samples. The multi-tracer method presented here is also applicable in other data-poor areas with complex hydrogeology (karst or fracture) under anthropogenic influence.

The aim of this diploma thesis was a statistical evaluation of the impact of farming methods and the land cover on hydrochemical parameters of surface waters drainage patterns in Novohradské mountains and identify the possible impact of agriculture on the valuesof these parameters. The area for the evaluation is consist of lower and upper parts of the basin of Pasecký, Bedřichovský and Váčkový stream. Sampling sites include agriculturally cultivated land, but also forest ecosystems. The work is mainly focused on the following parameters: conductivity, nitrate nitrogen (N-NO3-), suspended solids (NL105) and phosphate phosphorus (P-PO43-), which are parameters causing eutrophication of water. The parameters changes were analysed for the years 2014 - 2017. Significant differences were observed in the all three streams in the water chemisms between upper and lower parts of the watersheds of conductivity and nitrate nitrogen (N-NO3-). The results confirmed that the farming has a significant influence on the water quality in the Pasecký, Bedřichovský and Váčkový stream although it is an extensive farming.

Die kontrollierte Grundwasseranreicherung (engl.: managed aquifer recharge, MAR) ist ein vielversprechender Ansatz zur Erhöhung der Grundwasserverfügbarkeit in wasserarmen Regionen. Speziell in semi-ariden Gebieten, mit einer hohen Variabilität der Wasserverfügbarkeit, hilft die zeitliche Speicherung von Regenwasser im Untergrund Trockenperioden zu überbrücken und ist somit eine Schlüsseltechnologie in der Wasserwirtschaft. Eine besondere Herausforderung für die technische Umsetzung und den Betrieb von MAR stellen jedoch Karstgrundwasserleiter dar, da sie in der Regel eine starke hydraulische Anisotropie und Heterogenität aufweisen und daher sehr anfällig für Verunreinigungen sind. Hauptfokus dieser Arbeit liegt auf der Untersuchung der Flutwasserspeicherung im Wala Stausee in Jordanien und der Anreicherung des darunter liegenden Karstgrundwasserleiters. Von besonderem Interesse ist hierbei die Auswirkung auf das stromabwärts liegende Hidan Brunnenfeld, welches zur Trinkwasserversorgung der Städte Amman, Madaba und kleinerer Gemeinden beiträgt. Dazu wurde ein umfassendes hydrogeologisches Konzeptmodell erstellt, das wiederum als Grundlage für ein numerisches Grundwassermodell diente. Anhand der simulierten Wasserstände und Szenarien konnten die Haupteinflüsse auf den Langzeittrend des Grundwasserspiegels abgeleitet werden. Für einen verbesserten Schutz des Stausees und des Brunnenfeldes wurde ein kombiniertes Schutzzonenkonzept für die Karstumgebung entwickelt, dass die Interaktion von Oberflächen- und Grundwasser berücksichtigt. Berechnungen zeigten, dass etwa 6.7 Millionen m³ Wasser pro Jahr im Durchschnitt (2002-2012) vom Stausee in den Untergrund infiltrierten, was einem durchschnittlichen Grundwasserentnahmeanteil von ca. 60 % im gleichen Zeitraum entspricht. Tritiumdaten zeigen den unmittelbaren Einfluss der Stausee-Infiltration auf das Brunnenfeld, wobei die mittleren Verweilzeiten des natürlichen Grundwasserzustroms nach der 14C-Methode auf mehrere tausend Jahren berechnet wurden. Eine Auswirkung auf die Grundwasserchemie durch das niedrig mineralisierte Oberflächenwasser auf das hochmineralisierte Grundwasser wurde nur in den ersten Jahren anhand starker Schwankungen der Salinität im Brunnenfeld beobachtet. Für das numerische Modell wurde ein „äquivalent poröses Medium“ (engl: equivalent porous medium, EPM) Ansatz gewählt und eine spezielle Anpassung an die karstspezifischen heterogenen und anisotropen Eigenschaften vorgenommen. Dafür wurde die 3-dimensionale Aquifergeometrie auf ein 2-dimensionales Profil entlang des Wadis projiziert und weiter in hydraulische Zonen unterteilt, welche sowohl Zonen niedriger als auch hoher Fließgeschwindigkeit repräsentieren. Die Simulationen zeigten, dass der absteigenden Langzeittrend des Grundwasserspiegels auf die Sedimentation bzw. auf die dadurch sinkende Infiltrationsrate im Stausee zurückzuführen ist. Kurzfristige starke Grundwasserspiegelschwankungen im Brunnenfeld gehen allerdings auf Änderungen der durchschnittlichen Entnahmetiefe zurück. Untersuchungen zur Vulnerabilität des Grundwasserleiters und auftretender Kontamination haben gezeigt, dass regelmäßig auftretende bakteriologische Verunreinigungen des Grundwassers auf Infiltration von Oberflächenabfluss nahe dem Brunnenfeld zurückzuführen sind. Dieser wird sowohl durch Regenereignisse ausgelöst, als auch durch Grundwasseraustritte im Wadi aufgrund hoher Infiltrationsraten im Reservoir. Diese Erkenntnisse dienten zur Erstellung einer vereinfachten Vulnerabilitäts- und Risikokarte, die wiederum die Basis für ein kombiniertes Schutzzonenkonzept ist, dass sowohl das Einzugsgebiet des Wala Stausees als auch das des Hidan Brunnenfeldes berücksichtigt, sowie die Interaktion von Oberflächen- und Grundwassers. Die Ergebnisse zeigen, dass das Wadi Wala geeignete strukturelle Voraussetzungen für die Anwendung von MAR in den darunter liegenden Karstgrundwasserleiter bieten, da die starke Verkarstung entlang des Wadis die Infiltration von erheblichen Mengen an Flutwässern in den Untergrund ermöglicht. Weiterhin bilden die steilen Flanken und der verengte Talquerschnitt geeignete topographische Voraussetzungen für die Flutwasserspeicherung mit Hilfe eines Staudammes. Darüber hinaus ermöglicht der Abstand zwischen dem Reservoir und dem Brunnenfeld die unterirdische Speicherung von Wasser bis zum Sommer, wenn die Nachfrage steigt. Allerdings stellen diese für MAR vorteilhaften Strukturen auch Probleme dar, weshalb der Betrieb der MAR-Anlagen einer Verbesserung bedarf. Folglich sind dringend Maßnahmen erforderlich, die den Sedimentationsprozess verringern und Sedimente aus dem Wala Reservoir entfernen, um langfristig die Infiltrationsraten des Stausees zu erhalten und somit auch die Grundwasserspiegelabsenkung abzuschwächen. Darüber hinaus ist ein verbessertes Konzept zur Betreibung des Hidan Brunnenfeldes erforderlich, um kurzfristige starke Grundwasserspiegel-schwankungen zu vermeiden. Eine weitere Erhöhung der Förderrate ist nicht empfohlen. Die Umsetzung der Schutzzonen und eine bessere Abstimmung der Anreicherungsbrunnen sind dringend erforderlich, um eine weitere Verschmutzung des Grundwassers während Niederschlagsereignissen zu vermindern und um Grundwasseraustritte in das Wadi zu vermeiden. Die angewandten Methoden, insbesondere der numerische Ansatz und das kombinierte Schutzzonenkonzept, sind übertragbar auf bestehende oder geplante MAR Standorte in vergleichbaren semi-ariden Karstgebieten.

Summary Understanding the spatial–temporal patterns of water quality parameters and apportioning the sources of water pollution are important for water management. Within the Zerafshan basin a basin efficiency approach is practiced. Here water quality data for a 30 year period are presented and analysed according to spatial distribution utilising box plots and cluster analysis. The results show quality declines in its middle and lower reaches due to return flows from intensively irrigated agricultural region as well as a “Hot spot” with organic and nutrient pollution due to return flows from industrial effluent and municipal wastewater. Comparison between upstream and downstream sites shows an increase of salinity and COD concentrations as well as a more sulphate-rich and chloride-rich composition of the downstream waters. The application of box plots, the Seasonal Mann–Kendall Test and the Mann–Kendall Trend in combination show a moderate increase in river water quality due to the reduction of industrial discharges after the collapse of the Soviet Union. However, during this period chloride has a strong decreasing trend which is connected to increased reuse of drainage and return waters. Overall the lower Zerafshan can be described as a collector for water pollutants causing water quality problems for local water supply. The outcomes support the more general debate on Zerafshan water quality with reliable and more detailed information and provide information on water quality issues for the inclusion in the basin efficiency discussions.

Over thousands of years, the eastern part of the Mediterranean has developed ways to supply and manage its water resources. The most important evidence of this is the water networks that are distributed in the area. Case studies involving a literature review, fieldwork, sample collection and analysis were conducted that focused on two areas in the West Bank: Nablus city and the northern part of Jordan Valley. These locations were chosen because Nablus city and its vicinity have many of Roman tunnels and aqueducts while the Jordan Valley has many watermills. This study aims to examine the changes in water quality over time in various ways; in an attempt to explain environmental degradation, to understand archeological aspects relating to the water management system, and to piece together what sustained the past environmental development. Throughout centuries carbonate deposits have accumulated along the sidewalls of the water system, containing and archiving geochemical and hydraulic information. These carbonate deposits were sampled from the walls of tunnels together with water samples from the tunnel and surrounding springs in the area. In addition, carbonate sinter has accumulated at the outlet of the watermill on the water shaft. This sinter was also sampled along with water samples from the springs and the water in the Wadi in the area. Water and carbonate samples were analyzed. Water analysis included major cations and anions, trace elements, rare earth elements, 18O/16O isotope ratio, and 87Sr/86Sr isotope ratio. Results indicate the presence of different underground water bodies and Sr resources. Furthermore, thin sections were made from the carbonate samples for SEM–EDX analyses and microscopic investigations. The microscope analysis showed that the distribution of minerals precipitated differs within one sample. Likewise, SEM–EDX results show a variation in element distribution along the growth axis. After finishing the analysis of water samples and thin sections, the layers of the carbonate samples were acidified and trace elements and rare earth elements were measured by means of ICP–MS. Then selected layers were prepared for isotope analyses (18O, 13C, and 87Sr/86Sr) and subsequently measured. The carbonate samples were dated using the U–Th method. Rare earth elements and trace elements measurements provide clear evidence that urbanization has an adverse effect on groundwater quality. Different groundwater bodies were identified by means of geochemical analysis. In the same way, the water sources used to feed the ancient water system were also identified. Through petrological and geochemical analysis, the sustainability of the watermill concept could be demonstrated. This study recommends a more controlled regulation of urbanization expansion. It will only be possible to continue living in this region with sufficient amounts of groundwater and innovative techniques for water supply and management that are environmentally sustainable, as it used to be centuries ago.:Declaration V Acknowledgment VI Abstract VIII List of Figures X List of Tables XVI List of Abbreviations XVII Terms and definitions XIX 1. Introduction 1 1.1 Structure of the thesis 1 1.2 General information, background 2 1.2.1 Spiritual value of water in Palestine 2 1.2.2 Water resources and management condition in Palestine 3 1.2.3 Water crisis in Palestine 4 1.3 Motivation 5 1.4 Hypothesis 6 1.5 Location of study area 6 1.5.1 Description of geology and hydrogeology of the study area 8 1.5.2 Climate 13 2. Literature review 18 2.1 Research history of aqueducts 18 2.2 Aqueducts in Palestine 18 2.2.1 Agricultural aqueducts (related to watermills) in Palestine 20 2.3 Utilization of springs in Palestine 21 2.3.1 Ancient water system in Nablus–Sebestia 22 2.4 Carbonate sinter accumulation in aqueducts and artificial water network 24 2.4.1 Research history of secondary carbonate sinter 26 2.4.2 Growth mechanism of secondary carbonate 29 2.4.3 Carbonate sinter analysis 30 3. Methodology 33 3.1 Literature review 33 3.2 Fieldwork 34 3.3 Sampling and analysis 37 3.3.1 Water samples: 37 3.3.2 Carbonate samples 38 3.3.3 U–Th series dating 41 3.4 Software used 43 3.5 Challenges 43 4. Results and discussion (Nablus area) 45 4.1 Ancient water system description 45 4.2 Water sample results and discussion 54 4.2.1 Stable isotope 59 4.2.2 Strontium isotope analysis (87Sr/86Sr) 60 4.2.3 Saturation index 62 4.2.4 Discussion 63 4.3 Carbonate analysis (host rock) 64 4.4 Aqueduct building material 65 4.5 Secondary carbonate analysis 66 4.5.1 Ras Al Ein location (S-2) 66 4.5.2 Ijnisinya location (S-9) 72 4.5.3 Harun Location (S-8) 79 4.5.4 Water tunnel Location (A-1) 86 4.5.5 Water aqueduct Location (A-4) 99 4.6 Discussion 101 4.6.1 Is urbanization a source of groundwater quality degradation? 101 4.6.3 Paleoclimate calculations 105 5. Results and discussion (Al Malih area) 107 5.1 Water system description 107 5.2 Geochemical results (water) 108 5.3 Geochemical results (Carbonate) 111 5.3 Sustainability of watermills 113 6. Conclusions and recommendation 115 6.1 Conclusions 115 6.2 Recommendations 116 6.2.1 Recommendation for further research 116 6.2.2 Recommendation for policy makers 116 References 118

The aim of this thesis was to compare chemical and physical parameters of surface water drainage patterns in Novohradské mountains and identify the possible impact of agriculture on the values of these parameters. Were used data for 2015 and 2016. Sampling sites include agriculturally cultivated land, but also forest ecosystems. The work is mainly focused on the following parameters: conductivity, pH, alkalinity, NO3-N and PO4-P, which are parameters causing eutrophication of water. The difference between the upper closures flows in forest ecosystems and lower closures flows near the agriculturally cultivated land has been contradictory. Conductivity values clearly showed that agricultural activity deteriorating water quality because conductivity at lower closures flows was sometimes three times higher than conductivity in the forest ecosystems, but for example, the value of PO4-P concentrations were higher at the upper closures flows, ie in forest ecosystems.

Für die beim Fracking anfallenden Abwässer sind Behandlungsverfahren, Verwertungskonzepte oder Entsorgungswege entsprechend dem Stand der Technik zu definieren. Anhand Charakterisierung und Bilanzierung des Flowback sowie Auswertung internationaler Erfahrungen werden Maßnahmen und Empfehlungen abgeleitet.

Zielsetzung der Arbeit war vorrangig die Entwicklung bzw. Weiterentwicklung von Methoden zur verbesserten Interpretation der hydraulischen Gegebenheiten in einem Grundwasserleiter mit Hilfe der Bestimmung von Radiumisotopenverhältnissen im Verlauf von Pumpversuchen. Daneben wurden 222Rn/226Ra-Verhältnisse betrachtet und interpretiert. Des Weiteren wurden Gesteinsuntersuchungen durchgeführt sowie Untersuchungen an Gesteinsoberflächen (Sekundärminerale) um Aussagen über das Löslichkeitsverhalten bzw. die Mobilität von Radium im Grundwasser zu erhalten. Die Grundwasser- und Gesteinsproben stammten vor allem aus dem Umfeld der kontinentalen Tiefbohrung (KTB Oberpfalz) sowie aus der Vorbohrung zur KTB, aber auch aus benachbarten Bundesländern und der Tschechischen Republik (Egergraben). Im Ergebnis zeigte sich, dass sich die Untersuchung der Isotopenverhältnisse zur vertiefenden Aquiferdiagnose gut eignet. Die geochemischen Untersuchungen erlaubten einen Einblick in das Löslichkeitsverhalten der untersuchten Radionuklide.:LISTE DES ABKÜRZUNGEN 12 LISTE DER TABELLEN 17 1. EINLEITUNG - BISHERIGE ARBEITEN 23 1.1 ZIELSETZUNG 23 1.2 BISHERIGE ARBEITEN ZU RADIUM UND RADON 25 2. RADIUM UND RADON: GRUNDLAGEN 27 2.1 ENTSTEHUNG UND VORKOMMEN 27 2.1.1 VORKOMMEN IN DER LITHOSPHÄRE 27 2.1.2 VORKOMMEN IN DER HYDROSPHÄRE 29 2.2 PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN 31 2.2.1 RADIOAKTIVITÄT 31 2.2.2 CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON RADIUM 32 2.2.3 CHEMISCHE UND PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON RADON 33 2.3 DAS VERHALTEN VON RADON UND RADIUM IM GRUNDWASSERLEITER 34 2.3.1 DAS VERHALTEN VON RADON 34 2.3.2 GEOCHEMIE UND HYDROCHEMIE DES RADIUMS 35 2.3.3 VERHALTEN VON RADIUM BEI ANWESENHEIT VON KOLLOIDEN UND TONMINERALEN 37 2.3.4 STOFFTRANSPORT UND ADSORPTION 38 2.3.5 DAS VERHALTEN VON RADIUM BEI ANWESENHEIT VON EISEN UND MANGAN 41 2.3.5.1 HYDROLYSE DES EISEN-III 42 2.3.5.2 BILDUNG VON EISENHYDROXIDNIEDERSCHLÄGEN AUF GESTEINSOBERFLÄCHEN UND IHRE ALTERATION 42 2.3.5.3 PARAMETER WELCHE DIE HYDROLYSE, DIE BILDUNG VON NIEDERSCHLÄGEN UND DIE ALTERATION BEEINFLUSSEN 43 2.3.5.4 RADIUM-ADSORPTION AN EISEN- UND MANGANHYDROXIDE 45 3. DIE RADIUM-ISOTOPENVERHÄLTNIS-METHODE ALS HILFSMITTEL FÜR DIE AQUIFERDIAGNOSE 47 3.1 GRUNDLAGEN DER HYDRAULIK 47 3.1.1 PERMEABILITÄT (K) 47 3.1.2 WEITERE HYDRAULISCHE PARAMETER 48 3.2 HYDRAULISCHE METHODEN FÜR DIE AQUIFERDIAGNOSE 49 3.2.1 PUMPVERSUCHE 50 3.2.1.1 DATENERHEBUNG 50 3.2.1.2 AUSWERTUNG 50 3.3 VERÄNDERUNG VON RADIUM- UND RADONISOTOPENVERHÄLTNISSEN IM VERLAUF VON PUMPVERSUCHEN ALS INDIKATOREN FÜR FLIEßVERHALTEN UND MISCHUNG VERSCHIEDEN MARKIERTER GRUNDWÄSSER 52 3.3.1 THEORIEN ZU DEN RADIUM-ISOTOPENVERHÄLTNIS-METHODEN 52 3.3.1.1 EINSCHÄTZUNG DER RELATIVEN FLIEßGESCHWINDIGKEIT - FLIEßZEITMODELL - 53 3.3.1.2 EINSCHÄTZUNG DER ZUMISCHUNG EINES FREMDEN SYSTEMS - MISCHMODELLE - 57 3.3.1.3 UNTERSCHEIDUNG VON DOPPELPOROSITÄT, LEAKAGE UND SCHEINBARER DOPPELPOROSITÄT - DOPPELPOROSITÄTSMODELL - 58 3.3.1.4 METHODE ZUM NACHWEIS ANTHROPOGENER RADIONUKLIDE IM GRUNDWASSER - KONTAMINATIONSMODELL - 60 3.3.1.5 ÄNDERUNG DES 222RN/226RA-VERHÄLTNISSES - REDOXMODELL - 60 3.3.1.6 ÄNDERUNG DES 222RN-GEHALTES - DRUCKÄNDERUNGSMODELL - 61 4. PROBENAHME, PRÄPARATION UND ANALYSE VON WASSERPROBEN 63 4.1 RADIUM IN GRUNDWASSERPROBEN 63 4.1.1 PROBENAHME 63 4.1.2 PRÄPARATION 63 4.1.3 MESSUNG 63 4.2 RADON IN GRUNDWASSERPROBEN 64 4.2.1 PROBENAHME 64 4.2.2 PRÄPARATION 64 4.2.3 MESSUNG 64 5. ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER RA- UND RN- ISOTOPEN-UNTERSUCHUNGEN UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER GEOLOGIE, DER WASSERCHEMIE UND DER KONVENTIONELLEN ISOTOPENUNTERSUCHUNGEN (3H, 2H, 18O, 13C, 14C) 65 5.1. GEOLOGIE DES BEREICHES DER KTB UND DES KTB-UMFELDES 65 5.2 AUSWERTUNG DER CHEMISCHEN UND RADIOMETRISCHEN UNTERSUCHUNGEN VON EINZELPROBEN VON GRUNDWÄSSERN VERSCHIEDENER REGIONEN 67 5.2.1 RELATION ZWISCHEN DEN SPEZIFISCHEN ELEKTRISCHEN LEITFÄHIGKEITEN UND DEN RADIUM-AKTIVITÄTEN 68 5.2.2 RELATION ZWISCHEN DEN CHLORID-GEHALTEN UND DEN RADIUM-AKTIVITÄTEN 71 5.2.3 RELATION ZWISCHEN DEN SULFAT-GEHALTEN UND RADIUM-AKTIVITÄTEN 72 5.2.4 RELATION ZWISCHEN DEN BARIUM- UND STRONTIUM-GEHALTEN SOWIE DEN EISEN- UND MANGAN-GEHALTEN UND DEN RADIUM-AKTIVITÄTEN 72 5.2.5 RELATION ZWISCHEN DEN PH-WERTEN UND DEN RADIUM-AKTIVITÄTEN 75 5.2.6 RELATION ZWISCHEN DEN REDOX-POTENTIALEN UND DEN RADIUM-AKTIVITÄTEN 78 5.2.7 RADONAKTIVITÄTEN IN RELATION ZU RADIUMAKTIVITÄTEN UND ENTNAHMETIEFEN SOWIE RADIUMAKTIVITÄTEN IN RELATION ZU DEN VERWEILZEITEN DES GRUNDWASSERS, 226RA/228RA-VERHÄLTNISSE 78 5.2.8 DISKUSSION EINZELNER UNTERSUCHUNGSGEBIETE 84 5.2.8.1 KTB-UMFELD 84 5.2.8.2 SÜDSCHWARZWALD - HERKUNFT DES RADIUMS 85 5.2.8.3 MYDLOVARY (ČR) - ANWENDUNG DES KONTAMINATIONSMODELLS 86 5.3 UNTERSUCHUNGEN AN FLUID- UND GESTEINSPROBEN AUS DER KTB-VB UND AN FLUIDPROBEN DER KTB-HB 88 5.3.1 PUMPVERSUCH APRIL 1990 AN DER KTB-VB 89 5.3.1.1 RADIUM-AKTIVITÄTEN DER FLUIDPROBEN 90 5.3.2 PUMPVERSUCH AUGUST BIS DEZEMBER 1991 AN DER KTB-VB 91 5.3.3 RADONAKTIVITÄTEN VON FLUID- UND GASPROBEN AUS DER KTB-VB 93 5.3.4 RELATION DER RA-AKTIVITÄTEN DER FLUIDE ZU DENEN DES GESTEINS DER KTB-VB 94 5.3.5 UNTERSUCHUNGEN AN FLUIDEN DER KTB-HB 95 5.4 PUMPVERSUCHE IM NÄHEREN KTB-UMFELD 96 5.4.1 PUMPVERSUCHE IN EINEM GRANIT-/DIABAS-GRUNDWASSERLEITER 96 5.4.1.1 PECHBRUNN SILVANA I 96 5.4.1.2 PECHBRUNN SILVANA II 99 5.4.1.3 ZUSAMMENFASSENDE BEURTEILUNG DER GRUNDWÄSSER AUS SILVANA I UND II 101 5.4.2 PUMPVERSUCH IN EINER TIEFBOHRUNG IM EGERGRABEN UND VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNG DES GRUNDWASSERS AUS EINER THERMALQUELLE: KARLOVY VARY (KARLSBAD, ČR) 102 5.4.2.1 EINFÜHRUNG UND BESCHREIBUNG DER PROBENAHMESTELLEN 102 5.4.2.2 VERLAUF DES PUMPVERSUCHS IN DER BOHRUNG HJ-2 103 5.4.2.3 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER FLUIDE 104 5.4.2.4 ERGEBNISSE DER RADIUM- UND RADONISOTOPENUNTERSUCHUNGEN UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER ISOTOPENHYDROLOGISCHEN UNTERSUCHUNGEN 106 5.4.2.5 ERGEBNISSE DER GASANALYSEN 109 5.4.2.6 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE UND DARAUS ABGELEITETE FOLGERUNGEN 110 5.4.3 PUMPVERSUCH IN KELLERHAUS NE` MANTEL (OBERPFALZ) 111 5.5 PUMPVERSUCHE IM WEITEREN KTB-UMFELD 113 5.5.1 PUMPVERSUCH IM OBEREN BUNTSANDSTEIN (RHÖT) UNTERFRANKENS: WIESENFELD BEI KARLSTADT 113 5.5.1.1 ERGEBNISSE DER VOR-ORT-MESSUNGEN UND DER HYDROCHEMISCHEN UNTERSUCHUNGEN 113 5.5.1.2 ERGEBNISSE DER ISOTOPENUNTERSUCHUNGEN 114 5.5.1.3 ERGEBNISSE DER RADIUM-UNTERSUCHUNGEN UND INTERPRETATION 114 5.5.2 PUMPVERSUCH IM UNTEREN KEUPER/BENKER SANDSTEIN OBERFRANKENS: NEUHAIDHOF BEI CREUSSEN 117 5.5.2.1 ERGEBNISSE DER VOR-ORT-MESSUNGEN UND WASSERCHEMIE 118 5.5.2.2 ERGEBNISSE DER TRITIUMUNTERSUCHUNGEN 118 5.5.2.3 ERGEBNISSE DER RADIUM- UND RADON-AKTIVITÄTSBESTIMMUNGEN 118 5.5.3 PUMPVERSUCH IN EINEM GRUNDWASSERLEITER DES MITTLEREN KEUPER: THERMALBOHRUNG BAYREUTH/OBERFRANKEN 120 5.5.3.1 ERGEBNISSE DER ISOTOPENUNTERSUCHUNGEN 120 5.5.3.2 ERGEBNISSE DER GASGEHALTSBESTIMMUNGEN 122 5.5.3.3 ERGEBNISSE DER RADIUM- UND RADON-AKTIVITÄTSBESTIMMUNGEN 123 5.5.4 PUMPVERSUCH IM MITTLEREN KEUPER/BURGSANDSTEIN: ECKERSDORF/OBERFRANKEN 123 5.5.4.1 ERGEBNISSE DER VOR-ORT-MESSUNGEN 125 5.5.4.2 ERGEBNISSE DER ISOTOPENUNTERSUCHUNGEN 125 5.5.4.3 ERGEBNISSE DER RADIUM- UND RADON-AKTIVITÄTSBESTIMMUNGEN 125 5.5.5 PUMPVERSUCH IM MUSCHELKALK UND ROTLIEGENDEN DER BOHRUNG TREUCHTLINGEN T2 126 5.5.5.1 ERGEBNISSE DER RADIUM-AKTIVITÄTSBESTIMMUNGEN 128 5.6 PUMPVERSUCHE IN BADEN-WÜRTTEMBERG 128 5.6.1 DREI HORIZONTIERTE PUMPVERSUCHE IN EINER OPALINUSTON-BOHRUNG IN WÜRTTEMBERG (GEISINGEN) 128 5.6.1.1 ERGEBNISSE DER VOR-ORT-MESSUNGEN 130 5.6.1.2 ERGEBNISSE DER ISOTOPENUNTERSUCHUNGEN 130 5.6.1.3 ERGEBNISSE DER RADIUM UND RADON-AKTIVITÄTSBESTIMMUNGEN 132 6. UNTERSUCHUNGEN AN GESTEINSPROBEN 136 6.1 RÖNTGENFLUORESZENZANALYSE (RFA) 136 6.2 PROBENAHME 136 6.3 PRÄPARATION 136 6.4 MESSUNG UND AUSWERTUNG 137 7. ERGEBNISSE UND DISKUSSION DER GESTEINSUNTERSUCHUNGEN 138 7.1 BOHRKERN AUS DER BOHRUNG KARLOVY VARY HJ-2 138 7.1.1 PETROGRAPHISCHE BESCHREIBUNG DER BEARBEITETEN BOHRKERNABSCHNITTE DER BOHRUNG HJ-2 IM EGERGRABEN 138 7.1.1.1 BESCHREIBUNG DER DÜNNSCHLIFFE 141 7.1.1.2 ERGEBNISSE DER RÖNTGENFLUORESZENZANALYSE UND DER KRISTALLWASSER-BESTIMMUNG NACH DER PENFIELD-METHODE 150 7.1.1.3 DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER DÜNNSCHLIFF- UND DER RÖNTGENFLOURESZENZANALYSE UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DES GRUNDWASSERCHEMISMUS 157 7.1.2 BESTIMMUNG DER 226RA- 228RA- UND 230TH-AKTIVITÄTEN AN GESTEINSPROBEN DER BOHRUNG KARLOVY VARY HJ-2 159 7.1.3 BESTIMMUNG DER Δ18O-WERTE AN GESTEINSPROBEN DER BOHRUNG KARLOVY VARY HJ-2 162 7.1.4 VERGLEICHENDE INTERPRETATION DER GEOCHEMISCHEN, ISOTOPEN-GEOCHEMISCHEN UND RADIOMETRISCHEN ERGEBNISSE 168 7.2 GESTEINSOBERFLÄCHEN 169 7.2.1 BESTIMMUNG DER 238U-GEHALTE, DER 234U/238U- UND 230TH/234U-VERHÄLTNISSE, SOWIE DER 226RA- UND 228RA-AKTIVITÄTEN UND DER 226RA/228RA-VERHÄLTNISSE AN AUSGEWÄHLTEN GESTEINSPROBEN AUS DER BOHRUNG KARLOVY VARY HJ-2 169 7.2.1.1 PRÄPARATION UND LEACHING 169 7.2.1.2 DISKUSSION UND INTERPRETATION DER ERGEBNISSE 173 7.2.2 LEACHING-TESTS AN GESTEINSPROBEN AUS SIBYLLENBAD 174 7.3 RADIUMGEHALTSBESTIMMUNGEN AN VERSCHIEDENEN GESAMTGESTEINSPROBEN 175 8. GEOCHEMISCHE UND RADIOMETRISCHE UNTERSUCHUNGEN AN EISEN- UND MANGAN-OXIHYDROXIDEN 177 8.1 SEQUENTIELLE EXTRAKTION DER EISEN- UND MANGANOXIHYDROXIDE 178 8.1.1 PRÄPARATIONSVERFAHREN 178 8.1.2 ERGEBNISSE DER SEQUENTIELLEN EXTRAKTION 179 8.2 RÖNTGENAUFNAHMEN 180 8.3 ELEKTRONENMIKROSKOPISCHE AUFNAHMEN VERBUNDEN MIT ENERGIEDISPERSIVER RÖNTGENANALYSE EDX 181 8.3.1 PRÄPARATION UND MESSUNG 181 8.3.2 ERGEBNISSE DER ELEKTRONENMIKROSKOPIE UND DER EDX 182 8.4 RÖNTGENFLUORESZENZANALYSEN 184 8.5 ZUSAMMENFASSENDE DISKUSSION DER ERGEBNISSE DER 194 EISEN- UND MANGANOXIHYDROXID-UNTERSUCHUNGEN 194 9. KURZE GESAMTZUSAMMENFASSUNG DER ARBEIT 194 DANK 195 LITERATURVERZEICHNIS 196 VERZEICHNIS DER VERWENDETEN KARTEN 204 ANHANG A: FUßNOTEN 206 ANHANG B: TABELLEN 210 ANHANG C: AUFNAHMEN DER UNTERSUCHTEN BOHRKERNABSCHNITTE DER BOHRUNG KARLOVY VARY HJ 2. 309 ANHANG D: GEOLOGIE DES KTB-UMFELDES (AUS: GEOLOG. KARTE DES KTB-UMFELDES OBERPFALZ 1: 50.000, HANNOVER 1991) 313

In het kader van het onderzoek zijn een aantal boringen geplaatst in De Peel (overwegend zandgrond) en Z.Holland. De boringen werden per 1/2 meter befilterd en gedurende een periode van 1 jaar 5 x bemonsterd en onderzocht op 23 parameters (waaronder Pb, Zn, Ni en Cu). In de zandgebieden blijkt de grondwaterkwaliteit en variatie daarin sterk te worden bepaald door het bodemgebruik. In kleiveengebieden zijn de variaties minder groot dan bij voor landbouw in gebruik zijnde zandgronden. Seizoenseffecten worden in het bovenste grondwater niet aangetroffen. Wel zijn zeer lokale effecten aantoonbaar (effecten wegen!). In de zandgebieden wordt in diverse gevallen een verontreinigingsfront aangetroffen op 6 a 8 m-mv (meetnet grondwater bovenste filter 8-10 m-mv). Variaties zijn beter met de diepte dan met de tijd gecorreleerd.

In der Anfangsphase der Exploration (die sogenannte greenfield exploration) ist die Charakterisierung der Permäbilitaetsstruktur von besonderer Bedeutung und bedarf der integrativen Datenerhebung aus Strukturgeologie und Hydrochemie, verglichen mit der regionalen Geologie und dem rezenten Spannungsfeld. Eine Methodenkombination, bestehend aus Strukturgeologie und Hydrochemie, spielt eine wichtige Rolle in der Identifzierung geothermischer Systeme und der geologischen Kontrollfaktoren von Permeabilitätszonen, Temperaturverteilung, Fluidherkunft und dem allgemeinen Fluidfluss. Eine Fallstudie im Tarutung Becken in Nord-Zentral Sumatra, 170 km südwestlich der Provinzhauptstadt Medan, widmet sich mit dieser vorliegenden Arbeit dem Forschungsthema der geothermischen Exploration von störungskontrollierten geothermischen Lagerstättentypen in tropischen Regionen. Das Tarutung Becken liegt an einer rechtsseitigen Übersprungzone der bekannten rechtslateralen aktiven etwa 1650 km langen Sumatra Störung, die NW-SE orientiert ist. Durch die Auswertung von Satellitenbildern und Feldarbeit im Tarutung Becken wurde das Störungsmuster kartiert, das aus dominierenden NW-SE Störungen und untergeordneten N-S (Extensionsbrüche), NNE-SSW (synthetische Riedel-Scherbrüche) und NE-SW (antithetische Riedel-Scherbrüche) Störungen besteht. Rezent aktive N-S orientierte Extensionsbrüche und dilative Scherbrüche, die NE and NW-SE orientiert sind, dienen als bevorzugte Fluidflusswege. An diesen Brüchen befinden sich Heisswasserquellen, die kontinuierlich bikarbonat-dominierte Wässer von 38 – 65.6° C Temperatur schütten. Dieser Fakt deutet auf eine Kontrolle der Fliesswege durch das rezente Spannungsfeld mit einer horizontalen maximalen Kompressionsrichtung in N-S Richtung hin. Schersinndaten von Störungen an Miozaenen Andesiten und Quartären Travertinen geben das heutige Spannungsfeld wieder, das ein Horizontalspannungsregime mit einer maximalen Horizontalspannung in N-S Richtung ist. Die Rotation von Sekundärstrukturen im Uhrzeigersinn deutet auf einfache Scherung als Deformationsmechanismus hin (im Tarutung Becken), das offenbar ein Zerrgraben (pull-apart basin) ist. Ein neu entwickeltes konzeptionelles Modell erklärt diese Blockrotation im Zusammenhang mit der Bildung von Dehnungsspalten zwischen den dominierenden NW-SE steichenden und den untergeordneten NNE-SSE streichenden Störungen. Diese Dehnungsspalten sind assoziiert mit Heisswasserquellen, und das Auftreten von geothermischen Oberflächenmanifestationen an der Ostflanke des Tarutung Beckens kann mit diesem Konzept systematich erklärt werden. Die Rotation hat jedoch auch impermeable Zonen entlang ENE-WSE verlaufender Störungen hervorgerufen, die in einem steilen Winkel zur rezenten maximalen Hauptspannungsrichtung liegen. Diese Störungen fungieren offenbar als Barrieren für den Fluidfluss was durch die unterschiedliche Fluidchemie jenseits und diesseits dieser Störung hindeutet, sauere gegenüber neutral bikarbonatischen Wässerm am nördlichen Beckenrand. Die Hydrochemiedaten zeigen, dass Kalzium-Bikarbonat Wässer mit signifikantem Chloridinhalt die Quellen am östlichen Rand des Tarutung Beckens dominiert. Die Wassertemperaturen dieser Quellen liegen bei etwa 65.5°C. Ein Ungleichgewichts-Stadium zwischen Fluid und Gestein kann in einem Vier-Kationen-Diagramm (Na-K-Mg-Ca) gezeigt werden und deutet für das Tarutung Beckem auf Lösungsprozesse im unteren Temperaturbereich hin. Es gibt keine Hinweise in der Hydrochemie auf Hochtemperatur Fluid-Gesteins Wechselwirkung. Aus diesem Grund ist ein Silizium-basiertes Geothermometer gewählt worden und nicht ein Kation-basiertes Geothermometer. Somit kann eine maximale Temperatur des Quellwassers von 115°C bestimmt werden mit einer wahrscheinlichen Herkunft aus dem östlichen Flankengebiet des Tarutung Beckens. Basierend auf Isotopen (Oxygen und Deuterium) kann ein Einfluss von magmatischem Wasser bestimmt werden, der bei etwa 10% liegt. Damit sind die im Tarutung Becken zirkulierenden Wässer zu 90% meteorischen Ursprungs und mit etwa 10% magmatischen Fluiden gemischt. Die strukturell bedingten Hochpermeabilitätszonen am Ostrand des Tarutung Beckens werden hierbei als die Infiltrationsareale gedeutet, während die Mischungszone mit den magmatischen Fluiden in größerer Tiefe liegen muss. Zusammenfassend lässt sich festellen, dass das Tarutung Becken nicht assoziiert ist mit aktivem Magmatismus, dass aber sehr wohl eine tiefere magmatische Intrusion als Wärmequelle und Ursprungsort der magmatischen Wässer dienen kann. Die Fließwege des hauptsächlich meteorischen Wassers sind kontrolliert durch dilative und scherende Brüche, die N-S, NW-SE und NE-SW verlaufen, während Fluidbarrieren in ENE-WSW Richtung vorliegen., Characterizing the permeability structure in geothermal greenfield exploration requires collection and integration of hydrochemical and structural geological data related to background geology and present-day stress field. A methodological combination of field based structural geology with hydrochemistry plays an important role in identifying the geothermal system and geologic controls on permeable zones, temperature distribution, fluid origin and the overall flow pattern. A case study in the Tarutung Basin in North Central Sumatra 170 km SW from the provincial capital city Medan, is addressed to this research topic in geothermal greenfield exploration of fault controlled geothermal plays in tropical environments. The Tarutung Basin is located at a right sided step over region of the prominent right lateral active 1650 km long Sumatra Fault Zone oriented in NW-SE. Satellite imagery and field mapping of the Tarutung Basin evidenced dominating NW-SE faults with secondary fractures striking N-S (extensional fractures), NNE-SSW (synthetic Riedel shears), and NE-SW (antithetic Riedel shears). Recently active extensional fractures and extensional shear fractures striking N-S & NW-SE serve as preferential fluid path ways. From these fractures, hot springs continuously discharge predominately bicarbonate water of 38 – 65.6° C and suggest that the permeability structure is controlled by the regional current stress regime in N-S direction. Fault slip data in on Miocene andesite and Quaternary travertine reflect the present-day stress field with the maximum principal stress as horizontal in N-S and a strike-slip stress regime. Clockwise rotation of secondary fractures indicates simple shear deformation in the Tarutung Basin, which is obviously a pull-apart basin. A conceptual model is developed to accommodate this rotation with the formation of dilational jogs between NNE-SSW striking secondary faults and the NW-SE striking major fault. These dilational jogs are associated with hot springs and a systematic pattern of geothermal surface manifestations can be explained that occurs at the eastern margin of the Tarutung Basin. This rotation also generated impermeable zones along ENE-WSW oriented faults that are at a high angle to the maximum principal stress direction. These faults act as barriers and might control the separation of two spring complexes of different chemical composition (acidic versus pH neutral bicarbonate water) at the northern basin margin. Hydrochemistry data show that calcium-bicarbonate water with significant chloride content dominates the composition of spring water at the eastern margin of Tarutung Basin. The surface temperature of these springs is up to 65.5°C. A non-equilibrium state of fluid-rock as shown with a four-cations-diagram (Na-K-Mg-Ca) suggests that a dissolution process in a low temperature condition is dominant in the Tarutung geothermal system. There are no evidences in spring water hydrochemistry for fluid-rock interaction processes at high temperatures. For this reason a silica geothermometer is selected rather than a cation based geothermometer and results in a maximum temperature of 115°C which could occur underneath the eastern spring area of Tarutung Basin. Only up to 10% of thermal water in the Tarutung Basin is of magmatic origin revealed from oxygen and deuterium isotopes. This isotope data imply that meteoric water is more dominant in this field. A permeable zone at the eastern side of the Tarutung Basin, as interpreted from structural geological data, provides a favorable pathway for meteoric water to infiltrate the area and to mix with the deeper fluids. Summarizing the Tarutung Basin is not associated with active magmatism. Instead a deep intrusion might generate the heat source for the hot spring waters that are recharged by predominately meteoric water. Fluid pathways are controlled by dilational and shear fractures striking N-S, NW-SE and NE-SW while ENE-WSW faults act as barriers.

In RIVM rapport 714851004 wordt de interpretatie van de metingen weergegeven

Monsters water uit sprengen en grondwater van de Veluwe zijn onderzocht op concentraties van hoofdcomponenten en van microcomponenten (bepalingen door NITG). Onderzoek is gedaan ter bepaling van verblijftijden in de bodem van grondwater en van het water in sprengen. De intrekgebieden van de sprengen en het neerslagoverschot zijn bepaald. Bij de onderzochte monsters van het grondwater en de sprengen bestaat een verband tussen concentraties van de hoofdcomponenten en varierende concentraties in de atmosferische depositie als rekening wordt gehouden met verblijftijden in de bodem en indampfactoren. Concentraties aan nitraat in grondwater en sprengen zijn een gevolg van de atmosferische depositie van stikstof, waarbij ca. 78% door denitrificatie in de bodem verdwijnt. De concentraties zijn toegenomen van 0.3 tot bijna 5 mg.l-1 en ze kunnen nog verder toenemen tot 10 mg.l-1 (als N). De zuurgraad is afgenomen van pH=6.5 tot pH=5.5 in 1996 en die kan nog verder dalen tot pH=4.5 in de komende eeuw. Verhoogde concentraties in het grondwater en de zuidelijke sprengen van Be, B, Al, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, As, Rb, Y, Cd, Cs en Ba zijn vermoedelijk het gevolg van een extra belasting aan maaiveld. De concentraties in het water van de lantaniden (zeldzame aarden) zijn ongeveer een factor 10 hoger bij de huidige lage pH in vergelijking tot vroeger

Monsters water uit sprengen en grondwater van de Veluwe zijn onderzocht op concentraties van hoofdcomponenten en van microcomponenten (bepalingen door NITG). Onderzoek is gedaan ter bepaling van verblijftijden in de bodem van grondwater en van het water in sprengen. De intrekgebieden van de sprengen en het neerslagoverschot zijn bepaald. Bij de onderzochte monsters van het grondwater en de sprengen bestaat een verband tussen concentraties van de hoofdcomponenten en varierende concentraties in de atmosferische depositie als rekening wordt gehouden met verblijftijden in de bodem en indampfactoren. Concentraties aan nitraat in grondwater en sprengen zijn een gevolg van de atmosferische depositie van stikstof, waarbij ca. 78% door denitrificatie in de bodem verdwijnt. De concentraties zijn toegenomen van 0.3 tot bijna 5 mg.l-1 en ze kunnen nog verder toenemen tot 10 mg.l-1 (als N). De zuurgraad is afgenomen van pH=6.5 tot pH=5.5 in 1996 en die kan nog verder dalen tot pH=4.5 in de komende eeuw. Verhoogde concentraties in het grondwater en de zuidelijke sprengen van Be, B, Al, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, As, Rb, Y, Cd, Cs en Ba zijn vermoedelijk het gevolg van een extra belasting aan maaiveld. De concentraties in het water van de lantaniden (zeldzame aarden) zijn ongeveer een factor 10 hoger bij de huidige lage pH in vergelijking tot vroeger

In RIVM rapport 714851004 wordt de interpretatie van de metingen weergegeven

Für die beim Fracking anfallenden Abwässer sind Behandlungsverfahren, Verwertungskonzepte oder Entsorgungswege entsprechend dem Stand der Technik zu definieren. Anhand Charakterisierung und Bilanzierung des Flowback sowie Auswertung internationaler Erfahrungen werden Maßnahmen und Empfehlungen abgeleitet.

Mining of lignite in Lusatia has a long history of over 100 years. The extracted brown coal is utilized to generate electricity in three large power plants: Jänschwalde, Boxberg, and Schwarze Pumpe. With an annual carbon dioxide (CO2) output of approximately 50 million tons, these power plants are among Germany’s large-scale CO2 emitters. The environmental impact from open-pit mining is of a considerable degree and currently poses a challenging problem. The groundwater deficit in 1990 was 7 billion m3 over a surface area of approximately 2100 km2 (Luckner, 2006a) and was bisected in value until today. Due to the decline of mining activity and the termination of mine drainage at most open pits in the Lusatian region, the groundwater table has recovered forming 28 pit lakes (Zschiedrich, 2011). The majority of the post mining lakes do not meet the quality standards for pH, iron or sulfate parameters; because of pyrite oxidation that produces acid mine drainage (Luckner, 2006b, Klapper and Schultze, 1995, Schultze et al., 2010). The post mining lakes in Lusatia have low pH values (3 – 4), high sulfate contents (up to 2800 ppm) as well as high iron concentrations (100 – 150 ppm). Lakes are flooded by groundwater and using surface water from Spree and Neisse River to achieve fast filling and dilution; however, due to the limited availability of surface water, further rehabilitation strategies for the region had to be investigated. Between 1970 and 1990, approximately 26 million m3 of suspended fly ash were deposited in the lake Burghammer and settled as an ash body at its base; where it may be used for rehabilitation. In a first experiment conducted in 2001 material from the ash body was picked up and redistributed throughout the lake. By this treatment the pH of the lake was raised temporarily; however, a sustainable remediation was not achieved. Based on these experiments it was investigated whether the ash reacts more sufficiently through additional CO2 injection or not. Aim was to combine the rehabilitation of acid mine lakes with the utilization of atmospheric carbon dioxide emissions from coal-fired power plants. The CO2 sequestration is achieved through the generation and accumulation of carbonates in the lake. The following equations describe the precipitation of carbonate by using CO2 and alkaline earth cations M: CO2 + MO → MCO3 (s) CO2 + M(OH)2 → MCO3 (s) + H2O Therefore, neutral pH conditions are necessary for the long-term accumulation of carbonates in the lakes. In laboratory investigations it was shown, that the 20 to 30 years old fly ash deposits of lake Burghammer can be used for carbonate sequestration and lake water treatment. Bivalent ions (Ca2+, Mg2+) are eluable and available for carbonate precipitation; on average we assumed 1 wt.-% of reactive calcium to be contained in the settled ash sediments. Settled fly ash sediments are less reactive than fresh fly ash from a power plant (e.g. Schwarze Pumpe). During batch experiments, we increased the buffering capacity to maximum values of 7 mmol/L. Beforehand no buffering capacity exists due to the low pH of 2.9 in the lake. Batch investigations provided a sequestration potential of 17 g CO2/kg ash sediment; in comparison fresh fly ash results in a sequestration potential of 33 g CO2/kg ash (Schipek and Merkel, 2008b, Schipek and Merkel, 2008a, Schipek, 2009). Based on the laboratory results a field experiment was conducted. In this field experiment gas injection lances were installed to a sediment depth of 12 m. Gaseous CO2 was applied with a pressure of 2.2 bar and 2.2 m³/h for 3 months and lake water was monitored during injection. Variations in total inorganic carbon due to diffusion processes of CO2 saturated pore waters could be observed. As the pilot experiment comprised only a small area of lake Burghammer no initial neutralisition (e.g. by a suction excavator) was possible. Thus, no further changes in water chemistry were observed. Drilling cores in the vicinity of the injection area provided mineralogical and geochemical conditions before and after CO2 treatment. No trace metal mobilization was found during CO2 injection. Most elements showed decreasing trends or didn’t change significantly. Calculated saturation indices for calcite indicated equilibrium conditions or slightly oversaturated conditions (SICalcite,average +0.12; SICalcite,median +0.31). Geochemical and mineralogical investigations proved that CO2 sequestration is possible with an average precipitation rate of 0.5 wt.-% (2.2 g CO2/kg). The maximum rate for carbonate precipitation was determined with 7.4 wt.-% Calcite, according to 32.6 g CO2 per kilogram treated ash. Besides the use of the settled fly ash as neutralizing agent in acidic mining lakes, laboratory and field investigations were conducted in order to improve in-lake liming. In batch and columns experiments, different liming agents (synthetic marble powder and industrial products) were tested and investigated. Significant differences in reactivity were obvious at pCO2 > 3.8 • 10-4 atm. Ions typical for acid mine drainage (e.g. Mn2+, Cd2+, SO42-) do have different effects on the kinetic of carbonate dissolution. Manganese concentrations typical for acidic mining lakes inhibit calcite dissolution. Cadmium has as well a significant influence on dissolution and kinetics. Only circa 50 % of the calcium concentration was reached with cadmium as inhibitor compared to the dissolution in pure water. Increased CO2 partial pressure might be used to compensate inhibtion by material impurities and/or water constituents. Column experiments showed that a multi-stage application of liming agent increases the efficiency of a lake treatment. The combination of a first application of calcite (up to pH 4.5) and further application of Ca(OH)2 seemed to be the most promising method. This treatment sheme was successfully applied in lake Burghammer from March 2009 – December 2010 (initial neutralisation and 6 follow-up treatments). Finally, it can be concluded, that in lignite mining districts in-lake treatment of acidic mining lakes is a seminal method to handle water quality problems. Using gaseous CO2 in combination with industrial by-products can be accounted as sustainable method for CO2 sequestration and for treatment of AMD. The advantage for mining areas lays in the prevention during treatment of acid mine lakes. Nevertheless, this method presents only a niche solution due to the dependence on alkaline materials, e.g. fly ash. The development of further strategies and optimization during lake water treatment by in-lake liming might improve the effectiveness of the method. Using calcite instead of NaOH or CaO as liming agent will provide advantages in being more economic and ecological (CO2 bilance). In order to enhance efficiency the use of calcite in combination with CO2 can be a worth considering suggesting. If meteorological parameters (wind) and lake specific characteristics (morphology, currents, etc.) will be considered efforts and costs for in-lake liming will be minimized. Der Abbau von Braunkohle im Lausitzer Bergbaurevier hat seit über 100 Jahren Tradition. Die abgebaute Braunkohle wird dabei hauptsächliche zur Energieerzeugung in den drei großen Kraftwerken Jänschwalde, Boxberg und Schwarze Pumpe genutzt. Mit einem jährlichen Kohlenstoffdioxid (CO2) – Ausstoß von circa 50 Millionen Tonnen gehören diese Kraftwerke zu Deutschlands größten CO2-Emittenten. Der Einfluss auf die Umwelt durch Tagebau-Betrieb ist von beträchtlichem Ausmaß und bringt große Probleme mit sich. Im Jahr 1990 betrug das Grundwasser-Defizit im Lausitzer Bergbaurevier 7 Milliarden m³ auf einer Fläche von circa 2100 km² (Luckner, 2006a). Dieses Defizit hat sich bis zum heutigen Zeitpunkt halbiert. Durch den Rückgang der Bergbauaktivitäten und die Beendigung der Wasserhaltungsmaßnahmen in den meisten Tagebauen, hat der ansteigende Grundwasserspiegel 28 Tagebaufolgeseen geschaffen (Zschiedrich, 2011). Der überwiegende Teil der Tagebaufolgeseen ist aufgrund der Pyritoxidation, welche AMD (acid mine drainage) produziert, hinsichtlich der Wasserqualitätsparameter stark beeinflusst (Luckner, 2006b, Klapper and Schultze, 1995, Schultze et al., 2010). Die Tagebaufolgeseen im Lausitzer Bergbaurevier sind durch niedrige pH-Werte (3 – 4), hoche Sulfat-Konzentrationen (bis zu 2800 ppm) und hohe Eisengehalte (100 – 150 ppm) gekennzeichnet. Die entstehenden Seen sind hauptsächlich durch aufsteigendes Grundwasser und Oberflächenwasser aus den Flüssen Spree und Neisse geflutet. Aufgrund der geringen Verfügbarkeit von Oberflächenwasser mussten weitere Sanierungsmaßnahmen für die Region untersucht werden. Zwischen 1970 und 1990 wurden im Tagebaufolgesee Burghammer circa 26 Millionen m³ Flugasche-Suspension als Aschekörper abgelagert, wobei eine Nutzung zu Sanierungszwecken angedacht war. Im Rahmen einer Aschesedimentumlagerung im Jahr 2001 wurde der pH-Wert des Seewassers kurzzeitig angehoben, eine nachhaltige Sanierung fand jedoch nicht statt. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wurde im Rahmen dieser Dissertation untersucht, ob die abgelagerten Aschesedimente nachhaltiger durch Einsatz von CO2 reagieren. Ziel war es die Sanierung von Tagebaufolgeseen mit der Reduktion von CO2-Emissionen aus Kohlekraftwerken zu kombinieren. Diese CO2-Sequestrierung sollte durch die Bildung und Ablagerung von Carbonaten im Seesediment erfolgen. Die Gleichungen (1) und (2) beschreiben dabei die Fällungsreaktion von Carbonaten aus CO2 mit dem Alkalimetall M (aus Oxiden bzw. Hydroxiden): CO2 + MO → MCO3 (s) CO2 + M(OH)2 → MCO3 (s) + H2O Zur Carbonatfällung und nachhaltigen Ablagerung sind neutrale pH-Bedingungen notwendig. In Laboruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass die 20 bis 30 Jahre alten Flugaschesedimente zur CO2-Sequestrierung in Kombination mit Seewasserbehandlung genutzt werden können. Zweiwertige Ionen (Ca2+, Mg2+) sind aus den Aschesedimenten eluierbar und stehen für die Fällungsreaktion zur Verfügung. Durchschnittlich 1 Masse-% reaktives Calcium befindet sich in den Sedimenten. Die abgelagerten Aschesedimente sind dabei weniger reaktiv als frische Flugaschen aus Kohlekraftwerken (z.B. Schwarze Pumpe). In Batch-Versuchen mit Tagebaufolgesee-Wasser konnte die Säure-Pufferkapazität auf maximal 7 mmol/L erhöht werden. Sequestrierungs-Raten von 17 g CO2/kg Aschesediment wurden im Rahmen der Versuche erreicht. Im Vergleich dazu betrugen die Sequestrierungs-Raten in Versuchen mit frischen Flugaschen bis 33 g CO2/kg Asche (Schipek and Merkel, 2008b, Schipek and Merkel, 2008a, Schipek, 2009). Auf Grundlage dieser Laborergebnisse wurde ein Feldversuch im Tagebaufolgesee Burghammer geplant. Während diesem wurden Gasinjektionslanzen bis in eine Sedimenttiefe von 12 m im abgelagerten Aschesediment installiert. Gasförmiges CO2 wurde mit einem durchschnittlichen Druck von 2.2 bar und 2.2 m³/h für eine Dauer von 3 Monaten injiziert. Während dieser Zeit fand ein kontinuierliches Monitoring des Seewassers im Bereich der Injektion statt. Veränderungen des Gehaltes an TIC (total inorganic carbon) aufgrund von Diffusionprozessen von CO2-gesättigtem Porenwasser aus dem Aschekörper waren beobachtbar. Da der Feldversuch nur in einem begrenzten Bereich des Tagebaufolgesees Burghammer stattfand und keine Initialneutralisierung vorsah, konnten keine weiteren, großmaßstäblichen Veränderungen im Wasserkörper festgestellt werden. Bohrkernentnahmen im Umfeld des Behandlungsgebietes lieferten Aussagen bezüglich der mineralogischen und geochemischen Beschaffenheit vor und nach CO2-Injektion. Im Porenwasser wurde keine Spurenmetall-(re)-mobilisierung durch die Behandlung mit CO2 festgestellt. Nahezu alle Elemente zeigten einen abnehmenden Trend durch die Behandlung mit CO2, bzw. keine signifikanten Veränderungen. Modellierte Sättigungsindizes für Calcit wiesen auf Gleichgewichtsbedingungen oder leichte Übersättigung bzgl. Calcit hin (SICalcit, Mittelwert +0.12; SICalcit, Median +0.31). Geochemische und mineralogische Untersuchungen zeigten, daß CO2-Sequestrierung mit einer durchschnittlichen Fällungsrate von 0.5 Masse-% (2.2 g CO2/kg Aschesediment) erreicht wurde. Die maximale Fällungsrate wurde mit 7.4 Masse-% Calcit bestimmt, dies entspricht einer Festlegung von 32.6 g CO2/ kg Aschesediment. Neben der Nutzung der abgelagerten Aschesedimente zur Behandlung des Tagebaufolgeseewassers wurden desweiteren Labor- und Feldversuche durchgeführt um In-Lake-Behandlungen mit industriellen Kalkprodukten zu optimieren. In Batch- und Säulenversuchen wurden verschiedene Kalkprodukte (synthetisches Marmorpulver und industrielle Produkte) getestet und untersucht. Signifikante Unterschiede auf die Reaktivität wurde bei erhöhten CO2-Partialdrücken (pCO2 > 3.8 • 10-4 bar) beobachtet. Wasserinhaltsstoffe, die typisch für AMD sind (z.B.. Mn2+, Cd2+, SO42-) zeigten einen signifikanten Einfluss auf die Calcit-Lösungskinetik. Mangankonzentrationen, wie sie in Lausitzer Tagebaufolgeseen vorkommen, zeigten – ebenso wie Cadmium - eine inhibitierende Wirkung auf die Kinetik. Im Vergleich zu Versuchen mit destilliertem Wasser wurden nur ungefähr 50 % der Calcium-Gleichgewichtskonzentration mit Cadmium als Inhibitor erreicht. Erhöhte CO2-Partialdrücke könnten genutzt werden, um die inhibitierende Wirkung von vorhanden Materialverunreinigungen und/oder Wasserinhaltsstoffen zu kompensieren. Säulenversuche zeigten, dass der mehrstufige Einsatz von Kalkprodukten die Effizienz während einer Seewasserbehandlung erhöht. Die Kombination einer Erstbehandlung mit Kalksteinmehl (bis pH 4.5), und einer Behandlungsfortsetzung mit Ca(OH)2 erwies sich als wirkungsvollste Methode. Dieses Behandlungsschema (Initialneutralisation, 6 Nachfolgebehandlungen) wurde im Tagebaufolgesee Burghammer von März 2009 – Dezember 2010 erfolgreich angewandt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in ehemaligen Bergbaurevieren die In-Lake-Behandlung von Tagebaufolgeseen eine zukunftsträchtige Methode zur Behandlung von Wasserqualitätsproblemen darstellt. Die Nutzung von gasförmigen CO2 in Kombination mit industriellen „Abfall-Produkten“ kann als nachhaltige Methode zur CO2-Sequestrierung und zur Behandlung von AMD bezeichnet werden. Der Vorteil in Bergbaurevieren liegt dabei in der Vorbeugung der Entstehung von Wasserqualitätsproblemen. Dennoch stellt diese Methode nur eine Nischenlösung aufgrund der Verfügbarkeit der alkalischen Materialien (Flugasche) dar. Die Entwicklung und Optimierung weiterführender Strategien zur In-Lake-Behandlung durch Kalkung wird zur Effizienzerhöhung beitragen. Die Nutzung von Kalksteinmehl anstelle von NaOH bzw. CaO als Neutralisationsprodukt wird Vorteile hinsichtlich ökonomischer und ökologischer Sicht (CO2-Bilanz) mit sich führen. Um die Effizienz beim Einsatz von Kalksteinmehl zu steigern, kann der Einsatz von CO2 in Betracht gezogen werden. Sobald meteorologische Parameter (Wind) und see-spezifische Merkmale (Morphologie, Strömungen, etc.) berücksichtigt werden, kann der Aufwand und die Kosten für In-Lake-Behandlungen minimiert werden.

Ein mehrjähriges Höhlenmonitoring in der Bunkerhöhle, welche im devonischen Massenkalk von Iserlohn (Sauerland/NRW) liegt, wurde durchgeführt, um die im Karstsystem ablaufenden Prozesse, die zur Bildung von Tropfsteinen führen, besser zu verstehen. Die Ergebnisse sollen die Interpretation der geochemischen Daten von Stalagmiten als kontinentales Paläoklimaarchiv verbessern. Untersucht wurden Luft, Wasser und Calcit der Atmo-, Bio-, Hydro- und Geosphäre. Die Ergebnisse dieses Höhlenmonitorings zeigen Veränderungen auf multi-annueller Skala und liefern eine wichtige/notwendige Grundlage für die Interpretation der Speläotheme aus dieser Höhle, welche somit langfristige Veränderungen des Klimas aufgezeichnet haben. Allgemein ist Höhlenmonitoring für das Verständnis von Karstprozessen und für die Interpretation des Paläoklimas aus Speläothemen essentiell.

Ein mehrjähriges Höhlenmonitoring in der Bunkerhöhle, welche im devonischen Massenkalk von Iserlohn (Sauerland/NRW) liegt, wurde durchgeführt, um die im Karstsystem ablaufenden Prozesse, die zur Bildung von Tropfsteinen führen, besser zu verstehen. Die Ergebnisse sollen die Interpretation der geochemischen Daten von Stalagmiten als kontinentales Paläoklimaarchiv verbessern. Untersucht wurden Luft, Wasser und Calcit der Atmo-, Bio-, Hydro- und Geosphäre. Die Ergebnisse dieses Höhlenmonitorings zeigen Veränderungen auf multi-annueller Skala und liefern eine wichtige/ notwendige Grundlage für die Interpretation der Speläotheme aus dieser Höhle, welche somit langfristige Veränderungen des Klimas aufgezeichnet haben. Allgemein ist Höhlenmonitoring für das Verständnis von Karstprozessen und für die Interpretation des Paläoklimas aus Speläothemen essentiell.

This paper introduces the conjunctive use of a deterministic water quality model and water balance criteria for supporting the assessment of simulation and to evaluate the effectiveness of proposed operation strategies. By this, the applicability of enhanced reservoir operation strategies addressing both water quality as well as water quantity aspects under water deficit conditions in dry years can be shown. Arguments will be developed to address stakeholders and decision makers in the context of a more conservative past operation regime. Results are presented for the Kaparas reservoir, which is located in the lower Amu Darya River, on the border of Turkmenistan and Uzbekistan. As being one out of four large reservoirs of the Tuyamuyun Hydro Complex (THC), the Kaparas reservoir could be increasingly used for drinking water supply for the lower Amu Darya region. The results for the dry year 2001 indicates that the combination of simulation together with practical assessment criteria confirm the applicability of adapted operation rules for THC reservoirs and ways can be found to supply the local population (of the lower Amu Darya region) with more potable water of higher quality even subject to a parallel reduction of water deficits. Future aggravation of water stress due to increasing population growth and water quality deterioration will require a more comprehensive consideration of water quality aspects in many arid and semi arid regions. The experience gained during this study emphasizes the fact that classical deterministic water quality models provide effective tools to address even more complex water quality problems under water stressed conditions, provided processing of results is performed, to support the decision making process.

eingereicht von: Sylke Hilberg Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2007 OeBB

The chemical evolution of surface waters and of exposed bedrock surfaces in the high-altitude area of the Zermatt-Saas region is predominantly driven by water-rock interaction. Surface water composition in high-altitude calcite-free catchments is primarily controlled by sulfide weathering; Silicate weathering is significant even in cold high-altitude catchments; Low pH (pH <6) in high-alpine surface waters is related to oxidation of primary sulfide in the bedrock; The composition of surface waters in the high-alpine Zermatt area very delicately reflect the complex bedrock geology; Water-rock interaction produces typical WR on bedrock outcrops; The mineralogy of WR is controlled by characteristic redox and hydration reactions and the product solids characterize the weathering bedrock., Die chemische Entwicklung der Oberflächewässer und der Gesteinsoberflächen in dem hochalpinen Gebiet der Zermatt-Saas Region swird überwiegend durch Wasser-Gesteins-Wechselwirkungsprozesse betrieben. Die chemische Oberflächenwasser Zusammensetzung in Hochalpinen Kalkfreien Regionen ist in erster Linie durch Sulfid-Verwitterung bestimmt; darüber hinaus ist die Silikatverwitterung ein wichtiger Prozess in den kalten hochalpinen Einzusgebieten. Die niedrigen pH-Werte (pH <6) in hochalpinen Oberflächenwasser wird durch Oxidation von primären Sulfiden in den Gesteinen dominiert. Die chemische Zusammensetzung von Oberflächengewässern in der hochalpinen Region von Zermatt spiegelt die komplexe Lithologische Vielfalt wieder. Wasser-Gesteins-Wechselwirkungsprozesse generieren typische Verwitterungsrinden an den anstehenden Gesteinen. De Mineralogie der Verwitterungsrinden wird dabei durch Redox- und Hydratationsreaktionen bestimmt. Neu gebildete Alterationsprodukte charakterisieren dabei die verwitterten Gesteine.

(de)Groundwater, sulphate, system analysis, reaction-transport modeling, groundwater management, sulpide oxidation, autotropic denitrification, graph. Darst., Kt

Das Vorhaben sollte dazu dienen, die Funktion der Wärmespeicherung im Aquifer auf höherem Temperaturniveau an einem konkreten Beispiel in Deutschland zu untersuchen. Damit sollte festgestellt werden, ob die in der Anlagenplanung vorhergesagten Erwartungen an Energieeinsparung und Emissionsminderung, aber auch an Zuverlässigkeit, Versorgungssicherheit und Komfort erfüllt werden können. Die Treffsicherheit der Simulationen zur Anlagenauslegung soll ebenso überprüft werden wie die vermutete Entwicklung des Wasserchemismus während des Anlagenbetriebs. Für die Erleichterung der Anlagenplanung sollte ein Testverfahren für Wasserchemie (bei Aquiferspeichern) entwickelt, getestet und beispielhaft eingesetzt werden. Das seit Ende der 90er Jahre in IEA-Zusammenarbeit entstandene Verfahren des Thermal Response Test zur Bestimmung der thermischen Untergrundparameter (bei Erdwärmesondenspeichern) sollte im Bereich höherer Temperaturen erprobt und angewendet werden. Um möglichst umfangreiche Ergebnisse mit begrenztem Mitteleinsatz zu erreichen und an den Erfahrungen in anderen Ländern zu partizipieren, in denen z.T. bereits seit längerem Hochtemperatur-Untergrundspeicher betrieben und/oder einschlägige Untersuchungen gemacht wurden, wurde das Vorhaben in eine Zusammenarbeit im Rahmen der Annexes 12 und 13 im Implementing Agreement 'Energy Conservation through Energy Storage' der IEA eingebracht. Deutschland trat dabei als Operating Agent von Annex 12 auf (seit Dez. 1997)., The aim of the project was to investigate the operation of heat storage in aquifers at elevated temperatures with an example in Germany. It should be tested if the design expectations in energy savings, emission reduction, reliability and comfort could be met. The accuracy of design simulations should be checked, and the development of water chemistry during operation should be monitored. To facilitate planning of ATES, a mobile test equipment for water chemistry was designed, built and tested. The method of the Thermal Response Test, developed in IEA-co-operation since the late 90s, was further developed and tested for high temperature Borehole Heat Exchangers. To achieve the best results with limited funds, and to learn from the experience of countries running high temperature ATES since some time, the project was part of IEA co-operation in the Annexes 12 and 13 of the Implementing Agreement 'Energy Conservation through Energy Storage'; Germany acted as Operating Agent for Annex 12.

This paper gives an overview of the hydrogeochemical and hydrogeological situation in the catchment area of the Burgfeyer Stollen and the old abandoned mining area at the southern part of the Mechernicher Triasbucht. The Burgfeyer Stollen with its length of 7,5 km nowadays is the main base of drainage in this area. It causes a reverse of the original groundwater flow towards S and SE and a strong drawdown of the ground water level in the vicinity of the old mine site. The outflow is about 300 l/s, which is mainly derived from: 1. the western part of its catchment (Westfeld) which is connected to the Sötenicher Kalkmulde. 2. the aquifer of the bunter sandstone. Hydrochemical analyses and investigations of environmental isotopes (d34S, d13C, d2H, d18O, d15N, 3H) and trace gases (CFC) of the upper and middle bunter sandstone groundwaters and of the mine waters have been performed in order derive a genetic model for the outflow waters of the Burgfeyer Stollen and identify the main chemical and mixing processes. Combining the ground water flow situation with the age structure and the hydrochemical and isotopic signatures of the groundwater outside the mining area the influences of the Mechernich waste disposal site ZMM (Zentrale Mülldeponie Mechernich) on the subsurface waters were discussed. On the basis of the water chemistry, the sulfur and carbon isotopes, stable isotopes and the tritium content of the samples a significant influence of the waste disposal on the ground and mine water could not be observed. Although some of the sulfur isotope signatures of the ground water samples may show an anthropogenic background caused by atmospheric deposition and fertilizers, most of the sulfur isotope data can be explained by geogenic processes - depleted delta-values caused by the oxidation of sulfide ores and enriched signatures caused by sulfate reduction. The ground waters of the shallow and intermediate flow system in the upper bunter sandstone show residence times of less than 47 years. In the deep confined circulation system of the middle bunter sandstone the turnover time and the flow velocities are lower. Derived from tritium and CFC data the residence times of the ground waters in the middle bunter sandstone aquifer, away from the recharge area, are more than 47 years (recharge before 1953). These ground waters in general contain no tritium and CFC. Due to the drawdown of the groundwater in the mining area, some samples show little to significant amounts of dating tracers caused by a mixing component resulting by a vertical flow from the shallow ground water circulation systems.

Die Niederterrassenaquifere der „Goldenen Meile” und des Unteren Ahrtales zwischen Bad Breisig, Sinzig und Bad Neuenahr stellen ergiebige Porengrundwasserleiter dar. Mehrere unterschiedliche Grundwassertypen sind verbreitet. Die physiko-chemischen Eigenschaften der Grundwässer unterscheiden sich im südlichen Bereich der Goldenen Meile deutlich von denjenigen im nördlichen Teil des Untersuchungsgebietes. Die Grundwasserhydraulik wird maßgeblich durch den ergiebigen ahrbegleitenden West-Ost gerichteten Grundwasserstrom aus dem Ahrtal bestimmt. Die Grundwässer des Unteren Ahrtales sind durch Mineralwasserzutritte verändert., The aquifers of the „Goldene Meile” and of the Lower Ahr between Bad Breisig, Sinzig and Bad Neuenahr abound in water. Several types of groundwater are found. The physical and chemical qualities of ground waters differ between south and north part of the investigated area. The hydraulic system is dominated by the groundwaters of der Ahr Valley. The chemical differences are caused by ascent of acid mineralwaters, in the Ahr Valley. In the south part of the „Goldene Meile” there is no recognizable change of ground water quality caused by acid mineral water., 1. Einleitung . 2. Geologisch-geographische Übersicht 3. Hydrogeologie 3.1. Grundwasserhydraulik 3.2. Hydrochemische Beschaffenheit der Grundwässer 3.2.1. Grundwässer der „Goldenen Meile“ 3.2.2. Grundwässer der Ahrniederterrasse 3.2.3. Grundwässer der Ost-Eifel 3.2.4. Tiefenwässer 3.2.5. Mischwässer der Niederterrasse 4. Schlussfolgerungen Schriften, research

Die hydrochemische Zusammensetzung in den verschiedenen Grandwasserleitern des nördlichen Oberrheingrabens verändert sich sowohl kurz- als auch langfristig. Anhand monatlicher Beprobungen kann nachgewiesen werden, daß im oberflächennahen Grandwasser im Unterstrom landwirtschaftlich genutzter Flächen jahreszeitliche Konzentrationsschwankungen der Hauptinhaltstoffe auftreten, die auf Auswaschungen aus dem Sickerwasserraum zurückgeführt werden können. Im tieferen Bereich des Oberen Grandwasserleiters sowie im Abstrom von Waldgebieten können diese Periodizitäten nicht beobachtet werden, sofern keine wasserwirtschaftliche Nutzung vorliegt. Auch im Mittleren Grandwasserleiter können keine jahreszeitlichen Konzentrationsschwankungen beobachtet werden. Bei geeigneten hydraulischen und lithofaziellen Gegebenheiten können erhöhte Stoffkonzentrationen aus dem oberflächennahen Grandwasser jedoch in das zweite Grandwasserstockwerk verfrachtet werden. Kritisch ist zunächst nicht die Tatsache der erhöhten Konzentrationen der Hauptinhaltstoffe zu sehen. Vielmehr ist relevant, daß diese Entwicklung seit über 20 Jahren unvermindert anhält und ein Ende nicht abzusehen ist. Man muß jedenfalls davon ausgehen, daß auch Schadstoffe diesen wasserwirtschaftlich bedeutsamen Leiter erreichen können und langfristig nicht von einem geschützten Grandwasserleiter ausgegangen werden kann., The Upper Rhinegraben is one of the most important areas for municipal and industrial water-supply in Southwest Germany. Its hydrogeologic system consists of a leakage multiaquifer formation. The hydrochemical composition in the different aquifer layers can be distinguished by the main components (i.e. calcium, magnesia, sulfate, chloride). Time Series Analysis of the hydrochemical compositions were made to recognize the length of periods and to describe the development of the concentrations. In the different aquifer layers the Chemical composition of groundwater is changing at short and long terms. Monthly taken samples of the shallow groundwater in the downstream of agricultural areas show saisonally changing concentrations of the main components. These are accumulated in the unsaturated zone during a dry period and washed out at the beginning of the recharge. Comparable saisonalities are missing in the lower part of the upper aquifer layer and in the downstream of woodlands as well as in the deeper aquifer layers. The second aquifer layer is the most important water resource. Under distinct hydraulic and lithofacial conditions the concentrations rose significantly since 20 years and more. The hydrochemical composition of this groundwater can be interpreted as a mixture between the first and the second aquifer layer. The results of the Time Series Analysis show that the concentrations of the main components tend increasingly towards the composition of the upper aquifer. The forecasts until 2000 predict that these processes will last undiminished. At long term it is therefore possible that pollutants as pesticides or chlorated hydrocarbons, which can be detected in the unconfined aquifer, reach the pumping wells., research

— This studies are disposed according to two greater directions of searches : — karstic hydrology and hydrochemie, détermination of specific ablation rate, in order to compare to present the evolution of karstic massives; — study on solid discharge (mainly all suspended load) and on the evolution of fluvial beds., Résumé. — Les travaux s'ordonnent suivant deux axes de recherches principaux : — hydrologie et hydrochimie karstique, détermination du taux d'ablation spécifique, permettant de comparer l'évolution actuelle des massifs calcaires; — étude des transports solides (principalement en suspension) et de l'évolution des lits fluviaux., Nicod Jean. Quelques recherches récentes sur hydrologie et érosion dans le domaine méditerranéen (d'après thèses et mémoires soutenus à l'Institut de Géographie d'Aix-en-Provence). In: Revue de géographie alpine, tome 74, n°1-2, 1986. pp. 139-156.