Renken, Christian (2019) Kontrollierende Faktoren der Nitratkonzentrationen in europäischen Grundwässern. (Master thesis), University of Bremen, Bremen, 108 pp.

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Abstract

Aufgrund der gesundheitlichen Folgen, welche bei der Aufnahme von Nitrat bzw. Nitrit
auftreten können, sollten Maßnahmen zur Reduzierung des Nitrats im Grundwasser ergriffen
werden. Um zu verstehen, welche Faktoren einen Einfluss auf die Nitratkonzentration
im Grundwasser ausüben und wie stark diese Einflüsse sind, sollen in dieser Masterarbeit
die kontrollierenden Faktoren statistisch untersucht werden. Hierfür kommen
verschiedene Methoden zum Einsatz: 1. Bivariate Korrelationen, 2. Multiple lineare Regressionen,
3. Kastengrafiken und 4. Zufallswälder. Nach dem Erstellen des finalen Datensatzes
sind 18.137 Daten der Nitratkonzentrationen aus europäischen Grundwässern
vorhanden. Die 16 Faktoren, spiegeln verschiedene Eigenschaften der Landnutzung, Pedologie,
Klimatologie, Lithologie und Hydrogeologie wider. Diese wurden aus öffentlichen
Kartenmaterialien über ArcMap extrahiert und mit den Grundwassermessstationen
verknüpft. Da für die multiple lineare Regression eine Normalverteilung der Daten notwendig
ist, wurde der natürliche Logarithmus der Nitratkonzentrationen angewandt. Die
multiplen linearen Regressionen zeigen eine erklärte Varianz von 18 % (Gesamtdatensatz)
bis zu 32 % (Magmatisch/Metamorph), während die Regression der Zufallswälder
einen höheren Anteil von 40,4 % erklärt. Die jährliche Durchschnittstemperatur ist sowohl
in der MLR, als auch in der RFR der wichtigste Einflussfaktor. In der Rangliste des
Anstiegs der mittleren quadratischen Abweichung folgt auf die Temperatur die Regenmenge
und die verfügbaren Wasserkapazität. Insgesamt zeigen die klimatologischen Faktoren
die größten Einflüsse auf die Nitratkonzentrationen. Darauffolgen die pedologischen
Eigenschaften, welche die Nitratauswaschung und die Denitrifikation steuern. Die
Agrar- und Urbanflächen zeigen aufgrund des erhöhten Nitrateintrages eine signifikante
positive Korrelation, allerdings wurde diese im Vorfeld als bedeutender geschätzt, da der
Eintrag durch Düngung als größte Quelle des Nitrats gilt. Es ist möglich, dass die Agrar-
Urbanflächen kein idealer Indikator der Düngemenge in Europa sind. Die Temperatur als
größter Einflussfaktor auf die Nitratkonzentration ist, nach dem Vergleich mit weiteren
wissenschaftlichen Arbeiten, als unrealistisch anzusehen. Dabei ist es möglich, dass in
südlichen Ländern Europas mehr Mineraldünger, welcher stickstoffhaltig ist, ausgebracht
wird als im Norden. Hingegen scheinen die lithologischen Eigenschaften nur geringe Einflüsse
auf die Nitratauswaschung auszuüben. Insgesamt können die Ergebnisse den
Grundwasserschutz und der Wasserwirtschaft helfen, die Zusammenhänge der untersuchten
Faktoren zu den Nitratkonzentrationen zu verstehen, um daraus geeignete Gegenmaßnahmen
für hohe Nitratkonzentrationen im GW zu entwickeln. Für Forschungszwecke
können die Ergebnisse helfen die Nitratquelle und den Weg in die Ozeane und Gewässer
nachzuvollziehen.

Document Type: Thesis supervision (Master thesis)
Thesis supervisor: Moosdorf, Nils and Panteleit, Björn
Research affiliation: Biogeochemistry and Geology > Submarine Groundwater Discharge
Affiliations > Not ZMT
Projects: SGD-NUT
Date Deposited: 08 Sep 2020 16:26
Last Modified: 01 Oct 2020 13:01
URI: http://cris.leibniz-zmt.de/id/eprint/4113

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