Tracerversuch

Ein Färbeversuch ist in der Hydrogeologie das gezielte Einbringen einer chemischen Substanz um den Verlauf einer unterirdischen Entwässerung zu bestimmen. Bei genügend dichter Anordnung der Versickerungsstellen kann damit das Einzugsgebiet einer Quelle beziehungsweise die Lage der Wasserscheiden bestimmt werden. Unterirdische Entwässerung ist ein wesentliches Kennzeichen von Karstgebieten, so dass Färbeversuche oft zu den Methoden der Speläologie gezählt werden.

Färbeversuche heißen im Englischen dye tracing, ein Fachbegriff der auch in der deutschen Fachliteratur synonym verwendet wird. Die chemische Substanz wird entsprechend als Tracer bezeichnet. Ein weiteres Synonym ist der englische Begriff Tracerversuch. Ursprünglich wurden ausschließlich Farbstoffe verwendet, da ihr Erscheinen an einer Quelle visuell wahrgenommen werden kann, daher der deutsche Name Färbeversuch. Heutzutage werden aber vielfach unsichtbare Substanzen verwendet und chemisch nachgewiesen, da diese nicht zu einer Irritation der Bevölkerung führen, oft preiswerter und ungefährlicher sind, und zudem mit elektronischen Sensoren vollautomatisch festgestellt werden können. Bei der Verwendung von Salzen spricht man auch von Salzungsversuchen.

Geschichte

Karstquelle der Loue

Der ersten Färbeversuch der Geschichte fand unfreiwillig im Jahr 1901 statt^[1]. Bei einem Brand der Firma Pernod in Pontarlier im französischen Jura, drohte das Feuer auf das Absinth Lager überzugreifen. Um einen Brand des hochprozentigen Alkohols und die damit verbundene Explosionsgefahr zu vermeiden öffnete ein Angestellter die Fässer und eine Million Liter hochprozentiger Absinth floss in den Fluss Doue. Wie man das heute noch von Pastis kennt, wurde das Wasser durch den Absinth milchig und verbreitete den typischen Anisgeruch. Ganz verblüfft waren die Anwohner jedoch 15 Kilometer entfernt an der Quelle der Loue. Dort trat nämlich nach zwei Tagen das gleiche milchige Wasser an der Quelle aus. Die Schlussfolgerung ist klar: im Flussbett des Doubs gibt es Schlucklöcher, die einen Teil des Flusswassers ableiten und unterirdisch die Loue Quelle speisen.

Der erste gut dokumentierte und mit wissenschaftlichem Anspruch durchgeführte Färbeversuch fand neun Jahre später an der gleichen Stelle statt. Édouard Alfred Martel, der Nestor der Höhlenforschung, hatte von der Geschichte gehört und wiederholte den Versuch indem er einen fluoreszierenden Farbstoff in ein Schluckloch im Doubs eingab. Es dauerte dieses mal 64 Stunden bis der Farbstoff die Quelle der Loue erreichte und das Quellwasser grün färbte^[2].

Vorgehensweise

Um den Weg des Wassers zu bestimmen, muss der Versuch exakt geplant werden. Es wird ein geeigneter Tracer gewählt und alle in Frage kommenden Wiederaustrittsstellen mit den geeigneten Messvorrichtungen ausgestattet. Dann wird eine größere Menge Wasser mit dem verdünnten Tracer an der Versickerungsstelle freigesetzt. Von diesem Zeitpunkt an werden die Messpunkte überwacht. Die Dauer kann sehr unterschiedlich sein, liegt aber typischerweise unter einer Woche. Es werden Messreihen durchgeführt, so dass neben der Bestimmung der Fließwege und Fließgeschwindigkeiten auch die qualitative und quantitative Schadstoffwegsamkeit bestimmt werden kann. Dazu muss zusätzlich die Schüttung gemessen werden.

Die Markierung erfolgt mit Substanzen, die in der Natur nicht vorkommen, zumindest nicht im Untersuchungsgebiet. Sie müssen grundsätzlich unschädlich sein, gut mit dem Grundwasserstrom verbreitet werden und auch bei starker Verdünnung quantitativ nachweisbar sein^[3].

Als Tracer werden folgende Stoffe verwendet:

• Fluoreszenzfarbstoffe: Uranin, Eosin, Rhodamin
• Gut detektierbare Salze: Natriumbromid, Natriumchlorid, Kalisalz, Borax
• Radionuklide: 3H, 51Cr
• Spezielle Triftkörper: Bärlappsporen, fluoreszierende Kunststoffpartikel

Ein wichtiger Teil der Planung sind auch die notwendigen Genehmigungen. Karstgebiete sind in der Regel Grundwasserschutzgebiete und deshalb müssen alle derartigen Versuche angemeldet und/oder genehmigt werden. Ansprechpartner sind die betroffenen Kommunen sowie die Naturschutzbehörden.

Referenzen

1. ↑ Karstgeologie: Karstquelle
2. ↑ Karst Features of France: The Pernod Accident (englisch)
3. ↑ Tracerversuch / Färbeversuch, Stand 27.5.2008