Abstract
The river Inn is one of the biggest rivers in the Alps. It is influenced by the geography of this region as well as the infrastructure. This paper deals with the influence of the geological composition of the drainage basins of the river Inn and its tributaries on the dissolved particles in water of these rivers. In addition, a method to determine the discharge of a river based on the dissolved matters was developed.
Several water samples of the river Inn from its source in the Swiss Alps to the city of Kufstein were taken and filtrated in April 2014. Concentration, size and elementary composition were studied. Based on results of the analyses it was examined how different dissolved substances correlate with each other and with the different minerals in the drainage basins of the Inn and its tributaries.
In order to understand abnormalities in the data from the influx Faggenbach in the valley of Kaunertal, additional samples of this tributary were taken and analysed in November 2014.
For evaluation of the influence of the tributaries, the outflow of the rivers was needed, but not given. Therefore a method to calculate the outflow, based on the concentration of the dissolved substances, was developed for the tributary Faggenbach.
The result of the investigations is that the concentrations of different dissolved substances represent the geological composition of the drainage basins of the river Inn and its tributaries.
Februar-März 2014
Nach mehreren Treffen mit den betreuenden Professor Thomas Baumann und der betreuenden Doktorantin Martina Ückert steht Anfang März das Forschungsgebiet meiner Arbeit fest. Ich werde Gewässerproben vom Inn zwischen St. Moritz und Kufstein nehmen, die Kolloide herausfiltern und mitilfe von Massenspektrometer und Elektronenrastermikroskop analysieren. Ein ähnliches Projekt am Inn stellte 2007 bereits die Bachelorarbeit meiner Betreuerin dar und somit kann Sie mich mit ihrer und zwei weiteren Arbeiten auf die Methoden und mögliche Themen vorbereiten.
Feinwaage
Da die Wasserproben am Inn bereits für April angesetzt sind, müssen die dort verwendeten Filter nun gewogen werden. Sie bestehen aus Polycarbonat, haben eine Porengröße von 0.01-10μm und wiegen oft nur wenige Milligramm, weshalb zur Bestimmung des Gewichts eine mechanische Feinwaage verwendet wird. Aus der Differenz zu dem Gewicht nach der Probenahme läst sich später die gesamte Partikelfracht auf den Inn mithilfe der Durchflssmengen errechnen.
Das neue Filtrationssystem
April 2014
Es werden nun noch letzte Vorbereitungen für die Probenahme von 18.4-20.4 getroffen. Die Flaschen für die Gewässerproben müssen für die späteren Analysen teils angesäuert werden, außerdem müssen die Sonden für die Bestimmung der Vorortparameter wie pH-Wert und elektische Leitfähigkeit vorbereitet werden. Da Kollide bereits nach wenigen Tagen ihre Eigenschaften verändern, müssen alle Proben vor Ort filtriert werden. Um diese Filtration zu verkürzen, wir das Wasser unter Druck durch die Filter gepresst, was einen System bestehend aus einer Gasflasche, Druckregler, Filterhaltern, Schläuchen und Dichtungen erfordert. Da sich das alte System bei einer Probenahme 2012 als nicht effektiv genug herausgestellt hat, ist ein Neues aktuell noch in Arbeit.
Die Probenahme
Vor-Ort-Messungen mit verschiedenen Sonden
Am Donnerstag Nachmittag beladen meine Beteuerin, ihr Freund und ich den Forschungsbus des Instituts mit den Glas- und Plastikflaschen, den Sonden, den Pipetier-Equipment und den Einzelteilen des neuen Filtrartionssystems und fahren Richtung St. Moritz, wo wir spät Abends ankommen. Am Freitag nehmen wir die ersten zwei von insgesamt 16 Gewässerproben. Dabei befüllen wir die Plastikflaschen bis zum Rand mit dem Probenwasser, außerdem werden weitere Glasflaschen und Plastikkolben für spätere Analysen im Labor aufgefüllt. Des weiteren wird vor Ort mit Hilfe von Sonden die Elektrische Leitfähigkeit, der pH-Wert, das Redoxpotential und die Temperatur des Wassers bestimmt. An der zweiten Probenahmestelle an einer Brücke am Abfluss des St. Moritzer-Sees führen wir die erste Filtration durch. Bereits hier zeigen sich erste Probleme mit dem neuen Filtersystem, dass zum Teil undicht ist, wehalb der Vorgang länger als geplant dauert. Als wir die Filtration abends um 8 Uhr abrechen, sind nur die Filter mit den Porengrößen von 10μm, 5μm 1μm und 0.1μm von den ersten beiden Proben belegt. Am nächsten Tag betragen die Wassertemperaturen nur noch um die 1° C, was die Arbeit nicht gerade erleichtert. Wegen den viel zu langen Filtrationszeiten beschließen wir alle Proben auf nur eine Porengröße von 1μm zu filtern, was pro Probe circa eine Stunde dauert. Am diesen Tag können wir 4 weitere Proben jeweils nach den Inn-Zuflüssen Brancla, Flaz, Susasca und Spöl und zwei weitere vor und nach dem Kraftwerk in S-Chanf nehmen. Am Sonntag können wir die letzten 7 Proben nach den Zuflüssen des Faggenbachs, der Sanna, dem Gurglbach, der Ötztaler Ache, der Sill und der Ziller nehmen, jedoch bricht bei der Filtration an der vorletzten Probenahmestelle in Brixlegg der Verbindungsschlauch der Gasflasche, weshalb wir die Wasserproben dieser und der letzten Probenahme in Kufstein nicht mehr vor Ort filtern können.
Der Inn bei Brixlegg
Mai 2014
Die 1μm Filtrate der Probenahme müssen nun noch durch die 0.1μm, die 0.05μm und die 0.01μm Filter gepresst werden, was bei den kleinsten Porengrößen bis zu 16 Stunden pro Probenahme dauern kann. Außerdem müssen die Daten der Sondenmessungen der Probenahme und die Gewichte der Filter zur späteren Übersicht in Tabellen übertragen werden. Um die gewonnenen Werte auf den Inn und seine Zuflüsse übertragen zu können, benötigt man auch noch die Durchflussdaten der jeweiligen Gewässer, die von den Hydrographischen Diensten der Schweiz und Tirol gemessen werden und ebenfalls übertragen werden. Auch weitere Faktoren wie der Niederschlag in der Woche vor der Probenahme und die Einwohnerzahlen der größeren Ortschaften an den Flüssen könnten später Ergebnisse erklären.