Ermittlung von Ursachen und Ausmaß der Nitratauswaschung aus Böden ins Grundwasser im Projektgebiet Serowe/Orapa, Botswana

Land / Region: Botswana

Projektanfang: 01.01.2001

Projektende: 31.12.2006

Projektstand: 31.12.2006

Beprobung eines Bodenprofils für die Ermittlung von Nitratkonzentrations-Tiefenprofilen Quelle: BGR

In einem gemeinsamen Vorhaben untersuchen Hydrogeologie-BGR und Bodenkunde-BGR die Prozesse der Nitratanreicherung in Aquiferen semi-arider Gebiete des südlichen Afrikas am Beispiel des Projektgebietes Serowe/Orapa in Botswana.

Entnahme von Grundwasser mit einer Windmühle für die Viehtränkung Quelle: BGR

Erhöhte Nitratgehalte im Grundwasser sind ein Problem für die Wasserversorgung von Mensch und Vieh in den ländlichen Gebieten in Botswana, Südafrika und Namibia. In einem überregionalen Kooperationsprojekt mit dem Council for Scientific and Industrial Research (CSIR) Südafrika, dem Department Geological Survey Botswana (DGS) und dem Department Water Affairs Namibia (NDWA) untersucht die BGR die Herkunft der Stickstoffanreicherung. Gemeinsam mit dem DGS erforscht die BGR insbesondere Anreicherungsprozesse im Aquifersystem des Ntane-Sandstein in der Kalahari Ost-Botswanas im Gebiet Serowe/Orapa, die nicht allein auf anthropogene Verschmutzung zurückgeführt werden können. Forschungspartner sind das Institut für Allgemeine und Angewandte Geologie der Universität Tübingen, das Institut für Bodenkunde der Universität Hannover und das Department of Environmental Science der Universität von Gaborone, Botswana.

Ein Kraal im Projektgebiet Quelle: BGR

Ziel:
Ziel im bodenkundlichen Teil des Forschungsvorhabens ist die Identifizierung und Quantifizierung von wichtigen Prozessen und Ursachen, die zu einer Verlagerung von Nitrat aus dem Boden ins Grundwasser unter den semi-ariden Klimabedingungen und der Nutzung im Projektgebiet Serowe/Orapa führen.

Die natürliche Vegetation ist die Ernährungsgrundlage für die Rinder Quelle: BGR

Hintergrund:
Für die Trinkwasserversorgung wichtige z.T. fossile Grundwasservorkommen in Botswana, Namibia und Südafrika weisen hohe Nitratgehalte auf (Botswana bis 200 mg/l, Südafrika bis 600 mg/l, Namibia bis 400 mg/l). Ohne Aufbereitung sind diese Wässer für Trinkwasser und Viehtränkung ungeeignet. Anthropogen bedingte Kontamination scheidet in vielen Fällen als Nitratquelle aus. Natürliche Prozesse, deren Parameter und Ablauf bisher nur ansatzweise bekannt sind, führen offenbar zur Nitratanreicherung im Grundwasser.

Messstation für meteorologische und bodenhydrologische Messungen Quelle: BGR

Beispielhaft für die Sandsteinaquifere des Kalaharibeckens werden im Ntane-Sandsteinaquifer zwischen Serowe (Neubildungsgebiet) und Orapa/Rysana Pan (Entlastungsgebiet) in Botswana die Prozesse und die sie kontrollierenden Faktoren (Klima, Vegetation, Böden, Stoffparameter in der ungesättigten Zone) erforscht, die zur Anreicherung von Nitrat im Grundwasser führen.

Viehtränke: eine mögliche Quelle für die Nitratbelastung des Grundwassers? Quelle: BGR

Weiterhin wird der reaktive Transport des Stickstoffs in der gesättigten Zone entlang des Fließpfades untersucht. Das Verständnis der beteiligten Prozesse trägt zu einer verbesserten Grundwasserbewirtschaftung der begrenzten Süßwasserressourcen bei. Im bodenkundlichen Teil des Forschungsvorhabens sollen alle wichtigen Prozesse des N-Kreislaufes in den Kompartimenten Atmosphäre, Vegetation und Boden quantifiziert werden.

Literatur:

• Schwiede, M., Duijnisveld, W. H. M., Böttcher J. (2005): Investigation of Processes Leading to Nitrate Enrichment in Soils in the Kalahari Region, Botswana. Physics and Chemistry of the Earth, 30: 712-716
• Schwiede, M., Duijnisveld, W. H. M. & Böttcher J. (2005): Investigation of processes leading to nitrate enrichment in soils in the Kalahari region, Botswana. In: Vogel, H. and C. Chilume (Eds.): Environmental Geology in Semi-Arid Environments in Southern Africa. Proceedings of the Regional Workshop on “Environmental Geology in Semi-Arid Environments”, November 11-12th 2004, Selebi-Phikwe, Botswana: 103-112
• Schwiede, M. (2007): Stickstoffhaushalt und Nitratauswaschung sandiger Böden der semiariden Kalahari, Botswana. Diss. Leibniz Universität Hannover, 288 S. (PDF, 17 MB)
• Stadler, S., Schwiede, M., v. Hoyer, M., Duijnisveld, W. H. M., Böttcher, J., Hötzl, H., Himmelsbach, T. (2004): Investigation of Natural Enrichment Processes of Nitrate in Soil and Groundwater of Semi-Arid Regions: Case-Study Botswana. In: Stephenson, D., Shemang, E.M., Chaoka, T.R. (eds.) (2004) - Water Resources of Arid Areas. Balkema, pp. 379-388.

Partner:

• Institut für Geowissenschaften der Universität Tübingen
• Institut für Bodenkunde der Universität Hannover
• Department of Environmental Science, University of Botswana
• Department of Geological Survey, Botswana