2017 Scheiner, David: Hydrogeologische und hydrochemische Charakterisierung der Quellökosysteme im Nationalpark Schwarzwald

Im Jahr 2016 wurden vom Hydrogeologischen Institut des Karlsruher Instituts für Technologie insgesamt drei Probenahmen an 19 ausgewählten Quellen im oberen Schönmünztal und einer umfangreicheren Untersuchung des Flusswassers durchgeführt.

Es konnten von Haupt et al. (2012) bereits anhand von Bohrungen drei Aquifere identifiziert werden, die in der vorliegenden Arbeit bestätigt werden konnten. Zum einen der geklüftete Badische Buntsandstein an den Talflanken, der an der Basis durch die kompetente, semipermeable Eck-Formation begrenzt ist. Darunter folgt der geklüftete Tigersandstein. Den untersten Aquifer bilden die an ihrer Oberfläche stark verwitterten Granite aus. Die beprobten Quellaustritte treten an den horizontalen Schichtgrenzen zwischen den Aquiferen, topographischen Einschnitten in die Talflanken und undurchlässigen Bereichen im Granit aus.

Hydrochemisch lassen sich die generell gering mineralisierten Quellen (elektrische Leitfähigkeit <120 µS/cm) in drei Gruppen einteilen. Zum einen die stratigraphisch niedrig gelegenen Quellen im Osten, die sich durch viel Hydrogenkarbonat (>0,5 mq/l) und Erdalkalimetallionen von den anderen Quellen abheben. Die Wasser sind geprägt durch lange Aufenthaltszeiten im Aquifer. Des Weiteren befinden sich in der Talmitte die Quellen mit ausgeglichenem Ionenverhaltnis von HCO3 -, die an der Schichtgrenze des Tigersandsteins zum Granit austreten. Die Quellen D803 und D804 gehören auch zu dieser Gruppe, treten aber aus dem Granit aus und zeigen hohe Natriumgehalte (>0,1 mg/l), durch Kationenaustausch mit den Feldspaten hervorgerufen. Stratigraphisch hoch gelegen im Badischen Bausandstein befinden sich die Quelle mit wenig oder keinem gelösten Hydrogenkarbonat
(<0,02 meq/l), dafür aber teilweise hohen Organikgehalten (TOC bis 28 mg/l). Bei den anderen Ionen
herrschen zwischen den Quellwassern wenig Unterschiede.

Die stratigraphisch hoch gelegenen Quellen sind stark durch den Eintrag von organischem Material geprägt. Es wird bei starken oder lang anhaltenden Niederschlagsereignissen aus dem Waldboden gelöst und in den Badischen Bausandstein eingetragen. Über Komplexierung mit Calcium flockt es aus, adsorbiert in das Gefüge des Aquifers (Romkens et al., 1996) oder wird über Sulfatoxidation und biologische Aktivität zersetzt (Kovalevsky et al., 2004). Über diese Prozesse kontrolliert es das Redox-Verhalten und den pH-Wert des Wassers. Je tiefer das Wasser in die Aquifere eindringt, desto langer wirken die genannten Prozesse, sodass der Organikgehalt mit der Tiefe abnimmt, sich der pH-Wert erhöht und die Wasser durch die Losung karbonatischen Materials dominiert werden. Durch eine 48-Stunden-Beprobung der Schönmünz mit einem automatischen Probenehmer konnte eine hohe Abhängigkeit der Wasser vom Organikgehalt bestätigt werden. Je nach Lange einer trockenen Periode sowie Intensität und Dauer des Niederschlags wird aus dem Bodenhorizont organisches Material eingetragen. Im saisonalen Verlauf sind die Quell- und Oberflächenwasser massgeblich durch die Niederschlage beeinflusst.