Sauerstoff

Sauerstoff (O₂) ist ein reaktives Element und an vielen chemischen und biochemischen Prozessen beteiligt. Der Sauerstoffgehalt kennzeichnet das chemische Milieu eines Grundwassers (oxidierend, reduzierend) und ist daher für die Beurteilung der chemischen Zusammensetzung und der im Grundwasser ablaufenden (bio-) chemischen Prozesse von Bedeutung.

Sauerstoff gelangt in gelöster Form mit dem Sickerwasser ins Grundwasser. Die Sättigungskonzentration von Sauerstoff nimmt mit steigender Temperatur ab. Bei 5 °C lösen sich 12,8 mg und bei 20 °C nur 9,2 mg in einem Liter Wasser (NLWKN, 2001). Im Grundwasser liegen die Sauerstoffkonzentrationen im Allgemeinen niedriger, zwischen 2 und 8 mg O₂/l (Kunkel et al., 2002). Im sauerstoffhaltigen Grundwasser kommt es aufgrund mikrobieller Stoffwechselprozesse zu einer Oxidation von organischen Substanzen und reduzierter Schwefelverbindungen (oxidierendes Milieu). Diese Prozesse können zu einem vollständigen Verbrauch des gelösten Sauerstoffs führen. Unter sauerstoffarmen Verhältnissen stellt sich ein reduzierendes chemisches Milieu ein. Typische Kennzeichen für reduzierte Grundwässer sind der Abbau von Nitrat (Denitrifikation), die Erhöhung von Eisen- und Mangankonzentrationen sowie das Auftreten von Nitrit und Ammonium. Im Extremfall kommt es zur Reduktion von Sulfaten (Desulfurikation) und damit einhergehender Bildung von Schwefelwasserstoff. Als Grenze zwischen oxidierenden und reduzierenden Verhältnissen werden Sauerstoffkonzentrationen zwischen 0,001 und 0,7 mg O₂/l (Mattheß, 1994) definiert. Die Grenze ist anhängig von verschiedenen Einflussfaktoren, daher gibt es in Bezug auf die Sauerstoffkonzentrationen jedoch einen breiten Übergangsbereich. Reduzierte Grundwässer sind vor allem in Lockergesteinsaquiferen anzutreffen, während oxidierte Grundwässer vor allem für Festgesteine typisch sind (Kunkel et al., 2002).