Mit der weltweit zunehmenden Zahl von Aquakulturanlagen steigt die Bedeutung von Verfahren zur Nitratelimination. Je höher die Anforderungen an die Wasserqualität und die einzuhaltenden Grenzwerte des Ablaufs in den Vorfluter sind, umso eher ist eine Nitratelimination mit einer Denitrifikationsanlage erforderlich.
Nur mit einem Denitrifikationsprozess ist eine Fischproduktion mit unter 40 L Frischwasser je kg Fisch-Zuwachs möglich im Gegensatz zu 500 L/kg Fisch-Zuwachs bei einer konventionellen Kreislaufanlage. Jede Wassereinsparung senkt auch den Energiebedarf für das Aufheizen des Frischwassers auf Betriebstemperatur. Zudem bleibt durch die Denitrifikation der pH-Wert weitgehend konstant und ein Chemikalieneinsatz lässt sich vermeiden.
Ein Ziel des Projektes ist es, einen Beitrag zu leisten zur Verbesserung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Fische. Die Nitratelimination ist dabei von entscheidender Bedeutung, denn eine unzureichende Wasserqualität beeinträchtigt das Wachstum der Fische und begünstigt Stressreaktionen und Erkrankungen.
Der Einsatz wasserunlöslicher, biologisch abbaubarer Festsubstrate, die als Aufwuchsflächen für das mikrobielle Wachstum und als C-Quelle für die Denitrifikation dienen, bieten hier erhebliche Vorteile, denn eine Zudosierung löslicher Kohlenstoffquellen ist hier nicht erforderlich. Damit lässt sich dieses Verfahren deutlich einfacher und sicherer handhaben, als mit konventionellen Verfahren.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens:
In vielen Grundwasserleitern werden die Grenzwerte für Nitrat im Rohwasser der Wasserwerke nur deshalb eingehalten, weil Prozesse der Nitratelimination wie die Denitrifikation vorhanden sind. Für die Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen sind Erkenntnisse zur Art, Intensität, räumlichen Verteilung und Lebensdauer dieser Prozesse von großer Bedeutung. Einige dieser Informationen ließen sich bisher nur durch Laboruntersuchungen an Bohrkernen gewinnen. Wegen des hohen Kosten- und Arbeitsaufwands für diese Untersuchungen liegen derartige Ergebnisse nur vereinzelt vor. Es sollte deshalb ein Verfahren entwickelt werden, bei dem über eine in situ- Messung der aktuellen Denitrifikationsaktivität eine Abschätzung des langfristigen Nitratabbaupotentials und der Menge an reaktivem Material (Gehalt an organischem Kohlenstoff und Sulfid) im Aquifer möglich ist.
Fazit:
Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Ziel der Ermittlung von Transferfunktionen zur Prognose des im Laborversuch gemessenen Denitrifikationspotentials aus Sedimentparametern oder mittels Tracerversuchen im Gelände erfüllt wurde. Eine grobe Einteilung von Aquiferbereichen nach der minimalen Lebensdauer der Denitrifikation anhand von 15N-Tracerveruchen ist damit grundsätzlich möglich. Allerdings bestehen weiterhin Unsicherheiten im Hinblick auf die Frage, welcher Anteil des reaktiven Stoffdepots langfristig, d. h. über Jahrzehnte hinweg, für die Denitrifikation verfügbar ist. Eine weitere Unsicherheit besteht darin, dass in tieferen Aquiferbereichen, die von der Nitratfront bisher nicht erreicht wurden, die bisherige Form der Tracerversuche eine Unterschätzung des Denitrifikationspotentials ergibt. Es wurden methodische Fortschritte erzielt, die erstmals eine in-situ-Analytik bei 15N-Tracerversuchen sowie eine verbesserte Datenauswertung erlauben und die somit für die Etablierung der vorgestellten Methode in der Praxis eine wichtige Voraussetzung darstellen.