Eine wissenschaftliche Publikation über die Verwendung von spectro::lysern zur Messung hochaufgelöster Wasserqualitätsdaten von Grundwasser

Die Universitäten Graz und Wien haben sich zusammengetan, um die Nitratkonzentration in nicht konsolidierten Grundwasserleitern mit hoher zeitlicher Auflösung durch s::can spectro::lyser zu überwachen. Die Ergebnisse sind in einer Open-Access-Publikation, verfügbar seit Januar 2023, zusammengefasst[1].

4 spectro::lyser wurden so eingerichtet, dass sie die Messdaten im internen Speicher aufzeichnen und ausschließlich von Batterien betrieben werden. Da man davon ausgeht, dass das Grundwasser sehr klar ist, wurde zunächst keine automatische Reinigung für die Sensoren installiert. Der Artikel gibt sehr praxisnahe Einblicke in die Konfiguration des Messsystems, z. B. worauf zu achten ist, wenn die Überwachungsbrunnen von verschiedenen Personengruppen genutzt werden. Außerdem analysieren Haas et al. die Messdaten, die sich über mehrere Monate erstrecken.

Die überwachten Daten ließen zunächst Zweifel an den vorinstallierten Algorithmen aufkommen, welche zur Berechnung der Nitratkonzentrationen aus den gemessenen UV/VIS-Spektren verwendet werden. Insbesondere bei Brunnen, die ungewöhnlich hohe Trübungswerte aufwiesen, zeigten die Online-Daten niedrigere Nitratkonzentrationen als die Laboranalysen. Weiterführende Untersuchungen ergaben, dass die betroffenen Brunnen eigentlich keine echte Trübung aufwiesen, sondern es sich (höchstwahrscheinlich) um Ablagerungen von Eisenoxidflocken auf den Fenstern der Instrumente handelte. Diese konnten durch die eingebaute Trübungskompensation der Messgeräte nicht korrekt kompensiert werden. Durch die Installation eines Bürstenreinigungssystems in einem der Brunnen wurden die gemessenen „Trübungswerte“ zwar verhindert, die kurzfristigen Schwankungen der Nitratwerte, die mit nahe gelegenen Niederschlagsereignissen korrelierten, blieben jedoch bestehen.

Darüber hinaus nutzte s::can die gemessenen Daten, um die bestehenden Nitrat-Algorithmen so zu verbessern, dass diese auch mit den beschriebenen „Trübungs-Ereignissen“ umgehen könnten, so dass alle bisher gemessenen Daten für die Auswertung verwendet werden konnten. Der s::can Nitrat-Algorithmus zeigte gute Ergebnisse, wobei eine lokale Kalibrierung die Korrelation mit den Labordaten noch weiter verbesserte. Die lokale Kalibrierung wurde diesem Fall an einem gepoolten Datensatz von 27 Proben aus allen vier Überwachungsbrunnen durchgeführt.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die beiden Flachbrunnen erhebliche jahreszeitliche und ereignisbedingte Veränderungen der Nitratkonzentrationen aufwiesen (siehe Abbildung oben), die bei einer jährlichen oder vierteljährlichen manuellen Überwachungskampagne völlig übersehen würden. Insbesondere das Absinken der Nitratkonzentration bei Regenereignissen und die Erholung der Nitratkonzentration innerhalb weniger Tage deutet auf eine lokale Wiederbefüllung des Grundwasserleiters hin. Solche Befunde wurden bisher noch nicht publiziert und bieten wertvolle Einblicke in die Nitratdynamik. Im Vergleich dazu zeigten die beiden Tiefbrunnen einen geringeren saisonalen Einfluss und keinen Einfluss von Niederschlägen.

Bleiben Sie dran, denn die Überwachungskampagne ist noch nicht beendet. Die vier spectro::lyser sind noch im Einsatz und wir warten auf die weiteren Ergebnisse.

[1] Haas, J. et al. High-resolution monitoring of groundwater quality in unconsolidated aquifers using UV-Vis spectrometry. Grundwasser – Zeitschrift der Fachsektion Hydrogeologie (2023). https://doi.org/10.1007/s00767-022-00540-3, License: CC-BY

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