Die Grundwasserressourcen mehrerer Berliner Wasserwerke sind von geogener Grundwasserversalzung beeinflusst. In den am stärksten versalzenen Brunnen wurden Chloridkonzentrationen von über 250 mg/L gemessen; in einzelnen Grundwassermessstellen liegen die maximalen Werte sogar im vierstelligen Bereich. Angesichts des wieder steigenden Trinkwasserbedarfs in der Metropolregion sowie zusätzlicher Herausforderungen durch den Klimawandel, abwasserbürtige Spurenstoffe im Uferfiltrat und Altlasten wächst der Druck auf die Ressourcen. Vor diesem Hintergrund wurde im Forschungsprojekt „GeoSalz“ die Genese und Dynamik der Versalzung im Kontext der hydrogeologischen Verhältnisse und der über 100-jährigen Grundwasserbewirtschaftung im Teileinzugsgebiet eines Wasserwerkes im Südosten Berlins untersucht. Ziel war es, mithilfe verschiedener Methoden Prozesse zu analysieren, um die Wechselwirkungen zwischen Grundwasserförderung und Salzwasseraufstieg besser zu verstehen und eine nachhaltige Bewirtschaftung der Ressourcen zu gewährleisten. Hierfür wurden historische Daten ausgewertet, Leitfähigkeitsmessketten in Trinkwasserbrunnen installiert und Brunnen und Grundwassermessstellen auf hydrochemische Parameter und Umweltisotope (δ¹⁸O, δ²H, ¹⁴C, δ¹³C) analysiert. Die betrieblichen Einflüsse im Brunnenumfeld wurden in einem schematischen Detailmodell, die Prozesse auf Einzugsgebietsebene in einem Großraummodell simuliert (vgl. Tagungsbeitrag Schätzl & Luo et al). Die Ergebnisse der Radiokarbondatierung deuten darauf hin, dass die Salzwassermigration ein Prozess mit Fließzeiten von Tausenden bis Zehntausenden Jahren ist. Nach der stratigraphischen Zuordnung der Grundwasserproben konnte anhand von Mischungsrechnungen (mit Chlorid und δ¹⁸O als Tracer) die Mischung mehrerer Komponenten entlang des Fließweges nachvollzogen werden (Abb. 1). Die Berechnung der hydrologischen Halbjahres-Isotopensignaturen erwies sich als nützlich für die Bestimmung der Endglieder in den Brunnen. Das Strömungs- und Transportmodell bildete den historischen Verlauf der Chloridkonzentrationen im Förderwasser gut ab und lieferte somit erstmals eine modellbasierte Erklärung für die beobachteten hydrochemischen Veränderungen. Mittels Szenarienanalysen konnten gezielte Aussagen über die Wirkung einzelner Eingangsparameter wie Brunnenschaltung, Entnahmemenge und Flusspegel auf die Salzwassermigration getroffen werden.

Die gewonnenen Erkenntnisse tragen wesentlich zum Prozessverständnis bei und bestätigen, dass der Aufstieg versalzenen Grundwassers im Urstromtal ein natürlicher Prozess ist, der durch die Grundwasserförderung überprägt wird (Abbildung 1). Die Aufstiegspfade des Salzwassers werden durch geologische Fenster in den grundwasserhemmenden Schichten bestimmt; im Hauptgrundwasserleiter wird das salzhaltige Wasser in die Absenktrichter der Brunnen gelenkt. Die Förderung eines Anteils versalzenen Grundwassers ist in den Trinkwasserbrunnen im Untersuchungsgebiet somit unumgänglich, unter den standortspezifischen Bedingungen kontrollierbar. Günstige Faktoren sind insbesondere die flächige Verbreitung des Holstein-Interglazials, hohe Uferfiltratanteile sowie die große Anzahl an Wasserfassungen, die es auch langfristig ermöglichen, höher mineralisierte Wässer aus lokalen Hotspots im Mischrohwasser sicher zu verdünnen.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Salzwassermigration und der Mischungsprozesse im natürlichen Zustand (A) sowie nach Überprägung der Grundwasserhydraulik durch die Grundwasserentnahme (B).