hydrogeochemie

Hydrogeochemie ist die Wissenschaft von der chemischen Beschaffenheit von Grundwasser und den geochemischen Prozessen, die deren Zusammensetzung steuern. Sie untersucht, wie Wasser mit Gestein und Böden in Kontakt tritt und wie Lösungs- und Ausfällungsreaktionen, Ionenaustausch, Redoxreaktionen, pH- und Eh-Werte sowie Temperatur- und CO2-Integrationen die Wasserchemie formen. Ziel ist es, die Herkunft, den Transport und die Alterung von Grundwasser zu verstehen, sowie die Auswirkungen anthropogener Einflüsse abzuschätzen.

Typische chemische Größen sind Hauptionen wie Ca2+, Mg2+, Na+, K+, HCO3-, SO42-, Cl-, sowie Spuren- und Übergangsmetalle, gelöste organische Substanz und seltene Elemente. Die Datenerhebung erfolgt durch Feldmessungen und Laboranalysen. Die Interpretation nutzt chemische Diagramme (Piper-, Stiff-Diagramm) und Konzepte der Mineralphasen-Sättigung, um hydrogeochemische Facies zu charakterisieren. Geochemische Modelle (z. B. PHREEQC, MINTEQ) rechnen mit geologischen Randbedingungen, lösen Gleichgewichtspotenziale und zeigen plausible Reaktionspfade wie Kalk-/Dolomitauflösung, Gips- oder Halitbildung sowie Ionenaustausch.

Die Hydrogeochemie setzt auch auf Isotopengeochemie: stabile Isotope (18O, 2H) liefern Herkunft und Temperaturgeschichte, während Radionuklide (3H, 14C, 36Cl) Aufschluss über das Alter des Grundwassers geben. Anwendungen umfassen Beurteilung der Grundwasserqualität, Abklärungen von Kontaminationswegen, Ausbreitung von Salzgehalt in Küstengebieten, Geothermie sowie Umwelt- und Ressourcenmanagement.

Herausforderungen ergeben sich aus der räumlichen Heterogenität, temporalen Veränderungen, CO2-Dynamik und der Kopplung von chemischen Prozessen mit hydrologischen Parametern.