Impact of groundwater-surface water interactions on sediment biogeochemistry in an acidic mine lake

DFG BL563/15-1

Biogeochemische Prozesse in Sedimenten werden überprägt durch die diffusiv-advektive Zufuhr von Stoffen aus Oberflächen- und Grundwässern. So kommt dem advektivem Grundwasserzustrom eine Schlüsselrolle für die Sequestrierung und Mobilisierung von Eisen, Schwefel und Kohlenstoff in Sedimenten zu. Dies ist von besonderer Bedeutung in sauren, eisen- und schwefelreichen Systemen, in denen advektiver Zustrom erhöhte pH-Werte, eine Beschleunigung von Mineralumwandlungen und Veränderungen in der Verteilung von Sulfat- und Eisenreduktion in den betroffenen Sedimenten begünstigt, so dass es sowohl zur sulfidischen Bindung als auch zur Remobilisierung von Eisen und Schwefel kommen kann.Ziel des Forschungsvorhabens ist, die folgenden Hypothesen zu überprüfen:i) Mobilisierung und Immobilisierung der Elemente S und Fe sind eine Funktion advektiver Zustromraten und der Zufuhr an Elektronendonoren,ii) es existieren Schwellenwerte der steuernden Faktoren, an denen Remobilisierungs- oder Immobilisierungseffekte sprunghaft zu dominieren beginnen. Das Prozessgeschehen soll zudem modellhaft nachvollzogen werden. Diese Ziele sollen mit Hilfe von a) Säulenversuchen mit Sedimentkernen, b) der hydrologischen Manipulation eines Sees und c) der frühdiagenetischen Modellierung von Stoffumsetzungen erreicht werden. Hierzu ist die Verknüpfung mit mikrobiologischen und hydrologischen Informationen erforderlich. Von dieser Untersuchung sind grundsätzliche Erkenntnisse über die Steuerung biogeochemischer Prozesse in sauren und eisenreichen Sedimenten und über die biogeochemischen Folgen der Interaktion von Grund- und Oberflächenwasser zu erwarten.