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Technischer Bericht NTB 85-04
Hydrochemische Labormethoden für das Nagra-Untersuchungsprogramm
Die Nagra führt in der Nordschweiz ein umfassendes geowissenschaftliches Erkundungsprogramm durch, um die Möglichkeiten zur Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in diesem Raum zu beurteilen. Innerhalb dieses Programmes hat das Institut Fresenius vor allem die umfassenden chemischen und biologischen Wasseranalysen und deren Beprobung durchzuführen. Das EIR analysiert gelöste Gase, Uran und natürliche Radioaktivität.
In einem Regionalprogramm wurden die Vorkommen von Mineralwässern und Thermen flächendeckend erfasst. 17 bedeutende Mineralquellen und Thermen werden längerfristig im Hinblick auf Schwankungen in der Wasserzusammensetzung überwacht. In einem Sondierprogramm sind 12 Tiefbohrungen vorgesehen, bei denen Grundwasserproben aus definierten Tiefen entnommen und unter in-situ-Bedingungen untersucht werden.
In Abhängigkeit von den jeweiligen Fragestellungen wurde der Untersuchungsumfang variiert. Während allgemeine Parameter sowie Hauptbestandteile immer zu bestimmen waren, wurden je nach Bedeutung und Güte der Wasserprobe anorganische und organische Spurenbestandteile in unterschiedlichem Umfang untersucht. Die Untersuchungsprogramme sind im Kapitel 2 im einzelnen aufgeführt und beschrieben.
Die Probenahmestellen und Bedingungen waren im Regionalprogramm extrem unterschiedlich. Es gab gut ausgebaute Brunnen und Quellen, bei denen die in Kapitel 3 beschriebene Probenahme ordnungsgemäss durchgeführt werden konnte. Daneben gab es jedoch auch ungefasste Quellen, solche die in Oberflächengewässern austreten und Wasserentnahmen in Tunnels, bei denen sich trotz aller Vorkehrungen bei der Probenahme gewisse Beeinträchtigungen der Probenqualität nicht vermeiden liessen.
Im Tiefbohrprogramm wurden bei genügendem Wasserzutritt sowohl druckentlastete Wasserproben an der Erdoberfläche als auch Wasserproben unter Formationsdruck in der Tiefe entnommen. In solchen Druckbehältern erfolgte die Probenahme auch dann, wenn nur relativ geringer Wasserzufluss vorhanden war. Druckentlastete Proben wurden entweder bei artesischem Auslauf oder nach Abpumpen gezogen, die Probenahmen in der Tiefe erfolgten in Druckbehältern verschiedener Firmen, die in Kapitel 3.7.3 beschrieben sind.
Abschliessend wird noch auf einige spezielle Probleme eingegangen, die beim Tiefbohrprogramm eine ungünstige Beeinflussung der Wasserproben ergeben haben. Durch die Bohrspülung gelangen relativ grosse Mengen an Fremdstoffen in das Bohrloch. Zu nennen sind Natriumchlorid, Tone mit ihren Kationenaustausch-Eigenschaften und organische Substanzen. Eine weitere Quelle für beträchtliche Beeinflussungen können die Gestänge-Schmiermittel sein. Sie enthalten zum Teil grosse Mengen von Zink oder Blei und eine Vielzahl an weiteren Spurenmetallen. Auch der Gehalt an organischen Substanzen ist nicht zu vernachlässigen. Werkzeug- und Gesteinsabrieb erhöhen die Eisengehalte. Eventuell entsteht beim Gesteinsabrieb auch kolloidale Kieselsäure, die getrennt von der gelösten Kieselsäure des Formationswassers zu erfassen ist.
Die Druckentlastung bei der Förderung des Wassers an die Erdoberfläche bedingt vor allem ein Entbinden von Gasen, die unter Formationsdruck im Wasser gelöst sind. Veränderungen finden hier vor allem im Kohlensäure-Carbonatsystem einschliesslich pH-Wert statt. Ein Vergleich der Ergebnisse aus Wasserproben nach Pumpversuchen mit denen aus Druckbehältern ergibt erste Anhaltspunkte für diese Auswirkungen. Unter Berücksichtigung der Ergebnisse aller bisherigen Tiefbohrungen sind jedoch noch Widersprüche vorhanden, die noch interpretiert werden müssen.
Insgesamt ist festzustellen, dass für die Wasserproben in den Tiefbohrungen kein einzelnes Probenahmesystem alleine in allen Punkten befriedigende Ergebnisse erbringt. Durch die Kombination mehrerer Entnahmesysteme und die Bewertung der jeweiligen Ergebnisse können jedoch bei entsprechender Reinigung des Bohrloches und weiteren technischen Vorkehrungen gute Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des Wassers bestimmter Formationen gezogen werden.