Geochemische und wasserisotopische Untersuchungen im ...

Diplomarbeit Grundlagen
2.2 Hydrogeologie
2.2.1 Bodenaufbau
Ein Untergrund kann grob in vier
vertikale Abschnitte unterteilt
werden: Oberboden, Matrix eines
Grundwasserleiters der ungesättigten
und der gesättigten Zone sowie der
Sohlschicht des Grundwasserleiters
(meist Fels). Dies wird schematisch
in Abbildung 2 gezeigt:
Abb. 2 Schema der vertikalen
Wasserverteilung im Untergrund (Moser und
Rauert 1980)
Unter Infiltration versteht man den Zugang von Wasser in den Untergrund. Dabei
infiltriert das Wasser zunächst in die ungesättigte Zone; dem Raum zwischen
Erdoberfläche und Grundwasseroberfläche, der nicht gänzlich mit Wasser ausgefüllt ist.
Das Wasser in dieser Zone bezeichnet man als Sickerwasser und dessen Bewegungen im
Sickerraum als Perkolation (Hölting 1996).
Die Gefügestruktur wird in Makroporen und Mikroporen unterteilt: Makroporen sind
grosse Bodenporen, die durch die biologische Aktivität (Regenwürmer, Pflanzenwurzeln,
Abbauprozesse) und strukturelle Spalten und Risse entstehen. Mikroporen dagegen sind
Kleinstbodenhohlräume, die sich zwischen den einzelnen Mineralkörnern bilden (Kendall
und McDonnell 1998). In der gesättigten Zone des Grundwasserleiters beginnt der
eigentliche Grundwasserkörper.
Grundwasser ist definiert als dasjenige unterirdische Wasser, das die
Hohlräume des Untergrundes zusammenhängend ausfüllt (Internationales
Hydrologisches Glossar 2001).
2.2.2 Geochemische Verwitterung
Die Verwitterung ist ein irreversibler und komplexer Mechanismus, in dem mechanische,
chemische und biologische Prozesse zusammenspielen. In alpinen Einzugsgebieten mit
zeitlich variierender Schneedecke dominiert die mechanische und chemische
Gesteinsverwitterung (Moldan und Cerny 1994).
Die chemische Gesteinsverwitterung spielt sich hauptsächlich an der Kontaktzone
zwischen der festen Mineraloberfläche und der flüssigen Phase ab. Sie resultiert in der
Neutralisation von H + -Ionen und in der Produktion von löslichen Kationen wie Ca 2+ ,
Mg 2+ , K + , Na + , Al 3+ sowie SiO 2. Die chemische Zusammensetzung eines Gewässers hängt
massgeblich von der Geologie, der Beschaffenheit des Untergrunds, den unterirdischen
Fliesswegen sowie der hydrologischen Aufenthaltszeit des Wassers ab. In natürlichen
Gewässern können Ca 2+ , Mg 2+ , Na + und K + als Hauptkationen und HCO3 - , Cl - , SO4 2- und
NO3 - als Hauptanionen identifiziert werden. NH4 + , Fe 2+ , Mn 2+ , NO2 - und HPO4 2- tragen
normalerweise nur unbedeutend zur Ionenbilanz bei (Sigg und Stumm 1989).
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