Hydrologen erforschen die Dynamik in Grundwasser leitenden Sedimenten

Der auffällige Stranddreizack wächst fast überall auf den Salzwiesen an der Nordsee. Aber auch mitten in Brandenburg findet sich zuweilen die langstielige Pflanze: Sie ist absolut genügsam, doch eines braucht sie zum Gedeihen: Salz!

An der Küste kommt das Salz aus dem Meer, rund um Berlin jedoch gelangt es aus dem Untergrund an die Oberfläche. Auf Pekdegers Schreibtisch steht eine Flasche, deren Inhalt an schwarze Tinte erinnert. Es handelt sich um eine Wasserprobe, die auf dem Lankwitzer Institutsgelände aus 200 Metern Tiefe gepumpt wurde: Salzwasser, dessen schwarze Farbe von gelöstem organischen Material aus den Braunkohlesanden stammt. Die Vorstellung, dieses Zeug könnte in unser Trinkwasser gelangen, ist äußerst unappetitlich.

Doch genau hier liegt das Problem: „Die Wasserwerke haben Brunnen in Gatow und Kladow außer Betrieb nehmen müssen, weil sie versalzenes Wasser heraufgeholt haben. Potsdam hat auch ein Wasserwerk aufgeben müssen“, erzählt Asaf Pekdeger. Nur der kleinere Teil des Berliner Trinkwassers entstammt dem Grundwasser.

Wenn aber die Uferfiltration nicht mehr ausreicht, weil sich die Filterwirkung des Bodens erschöpft oder die Qualität des Oberflächenwassers noch weiter abnimmt, dann kann Berlin nicht einfach tief liegende Grundwasservorkommen anbohren, wie das oft in anderen Gegenden möglich ist. In der Tiefe droht das Salz unser Trinkwasser ungenießbar zu machen.

Woher kommt dieses Wasser, dessen Salzgehalt mit teilweise über 100 Gramm Salz pro Liter ungefähr dreimal so hoch wie der von Ozeanwasser sein kann? Am Anfang stand auch hier ein Meer, das vor rund 250 Millionen Jahren fast den gesamten norddeutsche Raum überflutete. Nachdem das Wasser unter ähnlichen Bedingungen, wie sie heute am Toten Meer herrschen, verdunstet war, blieb eine mächtige Salzablagerung zurück. Andere Sedimente überlagerten sie im Laufe der Zeit, so dass sie sich heute meist in 2000 bis 3000 Meter Tiefe befindet.

Weil aber das Salz unter dem Gewicht der darauf lastenden Sedimentschichten plastisch wird und es leichter als das umgebende Gestein ist, steigt es infolge einer ungleichen Druckverteilung an einigen Stellen nach oben. Ein Beispiel dafür ist der Salzstock ca. 500 Meter unter Rüdersdorf.

„Unter bestimmten Bedingungen werden diese nach oben steigenden Salze vom Grundwasser ausgewaschen“, erklärt Pekdeger. Beispielsweise dort, wo die in 200 Meter Tiefe liegende wasserundurchlässige Rupeltonschicht, die das Salz und seine Lösungen von den vier Süßwasser leitenden Schichten hermetisch abtrennt, von eiszeitlichen Rinnen durchschnitten wird. Dort kann das Salzwasser in die obersten Bodenschichten eindringen und das Süßwasser verunreinigen.

Da Salzwasser schwerer als Süßwasser ist, bleibt die Versalzung meist auf den untersten Süßwasserleiter beschränkt, doch es gibt Gebiete, in denen durch eine ungleichmäßige Verteilung des hydrostatischen Drucks das Salzwasser weiter aufsteigt und aus dem Boden austritt. In einem groß angelegten Projekt soll nun untersucht werden, inwiefern die Trinkwasserförderung Auswirkungen auf diese Prozesse hat: Durch das Abpumpen von Süßwasser sinkt punktuell der Druck auf das Salzwasser und es wird nach oben gesogen.

Mit Mitteln der Berliner Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz ist auf dem Institutsgelände in Lankwitz ein kleines Wasserwerk gebaut worden. „Es gibt drei Brunnen, die Wasser aus fünfzig, hundert und hundertfünfzig Meter Tiefe pumpen, und zusätzlich 13 Messstellen drum herum,“ konkretisiert Pekdeger.

Parallel dazu läuft jetzt ein gemeinsames Projekt mit dem GFZ und der TU Cottbus an, das die Salzwasserbewegung im Norddeutschen Becken untersucht. Dort will Pekdeger unter anderem der Frage auf den Grund gehen, welche Mechanismen Salzwasser aus mehreren tausend Metern Tiefe zum Aufsteigen bringt.

(Quelle: idw – Freie Universität Berlin, Gabriele André, 11.07.2002)

Geonet News vom 15.07.2002