Dynamik und Stoffumsatz von Grundwasserfließsystemen
Die BGR untersucht die Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und umgebendem Gestein, um räumliche und zeitliche Entwicklungen von Grundwasserinhaltsstoffen zu bestimmen und zu bewerten.
Die BGR nutzt Gehaltsbestimmungen von stabilen und radioaktiven Isotopen, Spurengasen und anderen Inhaltsstoffen zur Ermittlung und Bewertung der inneren Dynamik, der Entstehungsbedingungen und der anthropogenen Einflüsse auf Menge und Beschaffenheit von Grundwasserressourcen. Die Untersuchungen und Bewertungen erfolgen im Kontext spezifischer Fragestellungen der nationalen Wasserwirtschaft, der Endlagerung radioaktiver Abfälle, der Sanierung von Bergbaualtlasten sowie der Technischen Zusammenarbeit (TZ). Die dafür erforderlichen Präzisionstechniken, z. B. in der Gasanalytik, werden von der BGR weiterentwickelt.
Aktuelle Projekte
Zur Verbesserung der Prognosefähigkeit hinsichtlich der quantitativen und qualitativen Entwicklung von Grundwassersystemen werden auch Stoffgehaltsbestimmungen im Grundwasser und im umgebenden Gestein eingesetzt. Diese erlauben Aussagen über relevante Prozesse, wie z. B. die Freisetzung geogener Schadstoffe (Arsen, Fluor, Selen, Uran) und den zeitlichen Bezug dieser Prozesse. Neue analytische Verfahren, insbesondere an den Schnittstellen zur Mineralogie, Geochemie und Bodenkunde, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Anwendungsfälle für diese Spezialanalytik ergeben sich bei der Beurteilung der Barrierefunktion von Mineralen und Gesteinen.
Die BGR verfügt in ihren Archiven und Datenbanken über langjährige Beobachtungsreihen bodenhydrologischer und hydrogeochemischer Daten unterschiedlicher Skalen in nationalen und internationalen Zielregionen. Die im Rahmen der Afrika-Initiative der Bundesregierung und damit verbundener Auslandsprojekte gewonnenen Daten und Informationen werden zur Kalibrierung prognosefähiger, reaktiver Transportmodelle genutzt.
Isotopenuntersuchungen ermöglichen grundlegende Aussagen zur Grundwasserneubildungsrate, zu (Paläo‑)Bildungsbedingungen, z. B. durch die Klimaentwicklung, sowie zu Verweilzeiten im Untergrund und damit zum Systemverständnis von Grundwasserfließsystemen. Zur Stärkung der Untersuchung oberflächennaher Grundwässer in Deutschland und Mitteleuropa, insbesondere im Hinblick auf die Klimaentwicklung, engagiert sich die BGR im neu gegründeten German Isotope Network (GIN). Unter Federführung der BGR werden im GIN deutschlandweit Isotopendaten aus Niederschlag, Oberflächengewässern und Grundwasser gesammelt und aufbereitet. Die Daten werden auch in die internationale Zusammenarbeit mit der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO) eingebracht.
Die BGR entwickelt insbesondere die Analytik radioaktiver Edelgase zur Datierung sehr tiefer Grundwassersysteme für Anwendungen in der TZ und Endlagerung weiter. Im Endlagerbereich werden diese Arbeiten mit tonmineralogischen Untersuchungen zur Barrierewirkung von Tonsteinen kombiniert und eng mit den Arbeiten des Themenfeldes „Endlagerung radioaktiver Abfälle“ verzahnt. Die Ergebnisse der Datierungen werden als grundlegende Kalibrierparameter in numerischen Grundwassermodellen verwendet.
