Quantifizierung von Stickstoffeinträgen über unterirdische Abflusspfade in Gewässer

Im Rahmen der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie werden zur Bilanzierung vonpunktuellen und flächenhaften Nährstoffeinträgen auf Ebene von Flusseinzugsgebietender oberen Mesoskala verstärkt mit Geographischen Informationssystemen (GIS)gekoppelte Simulationsmodelle eingesetzt. Ein Teilgebiet der Stoffbilanzierung beschäftigtsich mit diffusen Stickstoffeinträgen über die unterirdischen Abflusspfade in Gewässer. Inden dabei verwendeten Ansätzen werden zumeist pauschalisierte Annahmen für dieQuantifizierung der Umsetzungsprozesse im Untergrund getroffen. Eine andereHerangehensweise zur modellhaften Abbildung der Bilanzgrößen ist eine komplexenumerische Simulation der Strömungs-, Transport- und Reaktionsprozesse im gesamtenEinzugsgebiet.In der vorliegenden Dissertation wird ein neues, pfadbezogenes Berechnungsverfahrenzur Quantifizierung der diffusen, wasserbürtigen Stickstoffeinträge in Gewässer entwickelt.Es erfolgt eine differenzierte Betrachtung der Transport- und Reaktionsprozesse desStickstoffes entlang des gesamten Fließweges, d.h. vom Eintrag in die ungesättigteBodenzone über die ungesättigte Gesteinszone und die gesättigte Zone sowie über diekünstlichen Entwässerungssysteme bis zur Exfiltration in das oberirdische Gewässer.Hierbei werden die beiden unterirdischen Abflusspfade Grundwasserabfluss undDränabfluss berücksichtigt.Entsprechend der differenzierten Betrachtung der Transport- und Reaktionsprozesse desStickstoffes im Untergrund werden für die Entwicklung des Berechnungsverfahrensfolgende Teilschritte durchgeführt:. Quantifizierung der Stickstoffauswaschung aus der Wurzelzone einschließlich derAufteilung des Untersuchungsgebietes in gedränte und nicht gedränte Flächen. Verfahren für die nicht gedränten Flächen: Berechnung des potenziellenStickstoffeintrages mit dem Sickerwasser aus der ungesättigten Gesteinszone in diegesättigte Zone. Anschließend werden die Nitratkonzentrationen, die potenziell überden Grundwasserabfluss in die oberirdischen Gewässer gelangen können,lokalisiert und quantifiziert.. Verfahren für die gedränten Flächen: Ermittlung des Stickstoffeintrages auskünstlichen Entwässerungssystemen in die oberirdischen Gewässer.Anhand eines Beispielgebietes in Schleswig-Holstein (EZG Pinnau) wird das entwickelteBerechnungsverfahren umgesetzt. In der Ergebnisdarstellung werden zum einen dieaustragsgefährdeten Flächen identifiziert und zum anderen eine Frachtabschätzung derGesamtemissionen für das Einzugsgebiet der Pinnau vorgenommen.Mit dem in der vorliegenden Arbeit entwickelten Berechnungsverfahren wird einhandhabbares Instrument für die Ausweisung von Flächen mit einem erhöhtenAustragsrisiko bzgl. des Stickstoffes in das Grundwasser und das oberirdische Gewässerbereitgestellt. Für die Aufstellung der Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogrammedient es als entscheidungsunterstützendes Element und leistet somit einen wichtigenBeitrag zur praktischen Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie.