Ammonium stellt in vielen Grundwasserleitern eine bedeutende Stickstoffverbindung dar, deren erhöhte Konzentrationen häufig auf komplexe Umsetzungsprozesse und verschiedene Eintragspfade zurückzuführen sind. Im Rahmen des Projektes „Wassersystemmodell Rhein/Main“ (WaRM) wird die Herkunft des Ammoniums im Grundwasser des Hessischen Rieds untersucht, um bestehende Wissenslücken zur Rolle von Stickstoff-Umwandlungsprozessen in landwirtschaftlich und urban beeinflussten Grundwassersystemen zu schließen. Ziel der Studie ist die Differenzierung potenzieller Ammoniumquellen wie landwirtschaftliche Düngung, mikrobieller Nitratabbau oder Einträge aus belasteten Oberflächengewässern mithilfe von Isotopensignaturen (δ¹⁵N).

Hierzu wurden an mehreren Messstellen im Hessischen Ried Grundwasserproben entnommen, die unterschiedliche hydrogeologische Bedingungen und Belastungssituationen repräsentieren. Neben den physikalisch-chemischen Vor-Ort-Parametern wurde die hydrochemische Zusammensetzung der Proben bestimmt. Gelöstes Ammonium wurde mittels Kjeldahl-Destillation in eine messbare Form (Ammoniumsulfat) überführt. Die Isotopensignaturen wurden anschließend mit einer Elementaranalysator-Isotopenpenverhältnis-Massenspektrometer-Gerätekombination (EA-IRMS) analysiert. Ergänzend wurden die δ¹⁵N -Werte von Düngemitteln, Gülle und Klaranlagenabläufen bestimmt, um typische Endmember-Signaturen zu erfassen. Zur quantitativen Herkunftszuordnung wird ein Bayes’sches Isotopenmischungsmodell (MixSIAR) eingesetzt, das auf Basis der gemessenen δ¹⁵N-Werte und der Endmember-Isotopensignaturen die relativen Beiträge verschiedener Quellen statistisch abschätzt. Zusätzlich werden bestehende Monitoringdaten des HLNUG, insbesondere N₂/Argon-Verhältnisse sowie δ¹⁵N- und δ¹⁸O-Werte des Nitrats, einbezogen, um mikrobiell vermittelte Umwandlungsprozesse wie Denitrifikation und Ammonifikation zu bewerten.

Die Isotopensignaturen ermöglichen eine differenzierte Bewertung der Ammoniumquellen und liefern Hinweise auf die zugrunde liegenden Transformationsprozesse. Die Ergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Nitrat- und Ammoniumdynamik unter variierenden Redoxbedingungen bei und unterstützen die Entwicklung nachhaltiger Strategien zur Reduktion von Stickstoffeinträgen in das Grundwasser des Hessischen Rieds. Damit leistet die Arbeit einen Beitrag zur Verbesserung der Grundwasserschutz- und Bewirtschaftungskonzepte für die Grundwasserressource des Hessischen Rieds.