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OUw - Ökosysteme/Umweltfaktor: Wasserchemie - Thermalwasser
Gasteinertal - Ökologie Ökologie
Gasteinertal
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Umwelt . Gasteinertal

Wasserchemie IV

Thermalwasser

Dem Thermalwasser im Gasteinertal kommt im medizinischen Bereich eine besondere Bedeutung zu. Zahlreiche Anwendungen, inklusive Trinkkuren sind wie z. B. auf den Doku-Seiten - Gasteiner Kur - ausreichend dokumentiert. Nachfolgend sollen Zusammensetzung, Qualität und Verteilung des Thermalwassers beschrieben und durch Analysewerte ergänzt werden, zumal die besonderen geologischen Verhältnisse, insbesondere der Granitgneis auch die Inhaltsstoffe des Thermalwassers bestimmen.
Zahlreiche Thermalwasserbrunnen, teilweise künstlerisch ausgestaltet finden sich in der Gemeinde Bad Gastein wie in der Marktgemeinde Bad Hofgastein. Das sehr warme Wasser mit dem heißen Dampf setzt allerdings eine nicht unerhebliche Menge Radon frei. Alle Thermalbrunnen der Marktgemeinde Bad Hofgastein erhalten das heiße Wasser aus der Elisabethquelle in Bad Gastein. Zahlreiche Brunnen in Bad Gastein aber, insbesondere bei den Quellaustritten werden unterschiedlichen Quellen entnommen und haben so auch unterschiedliche Mineralzusammensetzungen oder aber sie enthalten Thermalmischwasser aus den Thermalwasserhochbehältern. Nachfolgende Tabellen, im Wesentlichen dem Bericht der geolog. Bundesanstalt, Wien 2018 entnommen, enthalten zahlreiche Analysen unterschiedlicher Quellen, insbesondere in Bezug auf Herkunft und Konzentration der darin enthaltenen Minerale und Radionuklide.

Thermalquellen . Verteilungssystem

In das Thermalwasserversorgungssystem von Bad Gastein sind gegenwärtig (Stand 2018) folgende Thermalquellen eingebunden: die Elisabethquelle (2–12), Doktor-Quelle, Lainer-Quelle, Rudolf-Quelle, Wasserfall-Quelle, Reissacher-Quelle, Mitteregg-Quelle, Mesnil-Quelle und die Sophien-Quelle.
In einem Bereich von 3 ha östlich der Gasteiner Ache tritt das Wasser im steilen Hangbereich entweder aus Bergsturzblockwerk, Hangschutt, Klüften oder Bankungsfugen aus. Alle hier vorkommenden Thermalquellen mit ihren knapp 90 Einzelaustritten sind zwar einem gemeinsamen Aquifer zuzuordnen, zeigen allerdings an den Austrittsstellen höchst unterschiedliche Werte bzgl. Schüttung und Austrittstemperatur. Die Gesamtschüttung aller Quellen beträgt rund 50 l/s, wobei die Elisabethquelle mit rund 25 l/s die Hälfte der Gesamtschüttung ausmacht. Niederschlagswässer, welche den Thermalquellen zufließen, konnten bisher nicht nachgewiesen werden, obwohl erhöhte Tritium-Werte einen Einfluss von jüngeren Wässern zu belegen scheinen. Als Einzugsgebiet der Thermalwässer wird das Gebiet östlich des Grau- und Hüttenkogels bzw. die weitere Umgebung des Reed Sees angenommen, für das Einzugsgebiet der Kaltwässer hingegen der Westhang des Grau- und Hüttenkogels. Zudem weist ein hoher Fluoridgehalt (bis 6,4 mg/l), viel Kieselsäure (bis 70,8 mg/l) darauf hin, dass es sich um tief zirkulierende Grundwässer handeln muss. Unterschiedlich große Beimengung von sauerstoffreichen Oberflächenwässern bewirken hohe Schwankungen des Radongehaltes. Die Tritium-Werte belegen den Einfluss jüngerer Wässer. Eine C14-Analyse (1969) lässt auf eine Verweilzeit der heißen Quellen von ca. 3.600 bis 3.800 Jahren schließen.
- Quelle: Bericht d. Geolog. Bundesanstalt, Wien 2018

Thermalwasserhochbehälter

Die Thermalquellen in Bad Gastein, welche sich in einem Höhenbereich von 1.034 - 932 m befinden, können das tiefer gelegene Badbruck und das Kötschachdorf aufgrund des Gefälles direkt versorgen. Für höher gelegene Endverbraucher allerdings braucht es Hochbehälter mit Pumpenbetrieb (Thermalwasserhochbehälter 1 und 3).
Das naturheiße Wasser wird ohne Zumischung von Oberflächenwasser in einen Pumpbehälter am Fuße des Wasserfalls gefasst und von dort in einen Hochbehälter geführt, wo es als Mischwasser den Kurhäusern und Kurhotels zugeleitet wird. Dazu berichtet und Dr. Greinwald in seinem Buch "Die Gasteiner Kur": "Ein Teil des Wassers wird ohne Vermischung mit Leitungswasser im Gegenstromverfahren gekühlt und als "kaltes Thermalwasser" in die Kurhäuser geleitet, die dadurch das Radon-Thermalbad der ärztlichen Verordnung entsprechend auf eine bestimmte Temperatur einstellen können. Mit einer Mischbatterie wird naturheißes und gekühltes Thermalwasser zur vorgeschriebenen Badetemperatur gemischt."
Regelmäßige Analysen durch das Forschungsinstitutes Gastein ergeben immer wieder identische Ergebnisse wie z. B. aus dem Jahr 1978: Wassertemperatur: 42,9° C, Trockenrückstand bei 105° C,: 338 g/t Wasser, Summe der Erdalkalien (Härte): 0,526 mol/m3, Gehalt an Radon: 17,9 nCi/l. - Ein tägliches Kontingent von etwa 1 Mill. Liter Thermalwasser wird von der Elisabethquelle nach Bad Hofgastein geleitet und im Thermalwasserbehälter hinter dem Beherbergungsbetrieb Hohe Tauern gesammelt und verteilt.

Thermalwasserhochbehälter, Bad Gastein Thermalwasserleitung, Bad Hofgastein Thermalwasserleitung, Bad Hofgastein
Thermalwasserhochbehälter

Thermalwasseraustritte Bad Gastein

Gem. = Gemeinde Bad Gastein : Probe vom 15.1.2013
MW = Mittelwert aus den Jahren 1935 bis 2003

QUELLE Seehöhe
(m)
Erschließung
Austritt
Ergiebigk.
(l/s)
Auslauf-T.
(°C)
Ergiebigk.
(l/s)
Auslauf-T.
(°C)
Bewilligung
Nutzung
  15.1.2013 MW (1935 bis 2003)  
I - Franz-Josef 1.034 Stollen, Klüfte 2,3 45,9 2,3 44 ungenutzt
II - Rudolf 1.018-
1.019
Stollen, Klüfte 5,1 47,1 4,8 46,9 4,85 l/s
IIa - Post   Quellfassung im Postgebäude (Keller) - - - 27,8
(J. 1969)
ungenutzt
IIb - Gruberhaus 1.008 Quellfassung - - 2,2
(J. 1969)
14,9
(J. 1969)
ungenutzt
III - Wasserfall 1.011-
1.015
Quellfassung, Klüfte 3,7 37,2 3,8 36,3 4 l/s
IV - Alte Franzens 1.007 Stollen, Klüfte - - 0,1
(J. 1969)
44,5
(J. 1969)
ungenutzt
V - Lainer 1.006 kurzer Stollen, Klüfte - 47,1 2
(J. 1969)
46,4
(J. 1969)
ungenutzt
VI - Doktor 1.002 Quellfassung, Klüfte 0,7 44,6 1,2 44 bewilligt ohne Limit
VII - Neue Franzens 1.001 Stollen, Klüfte - - 0,2 41,2 ungenutzt
VIIa - Speisesaal 996,2-
999,5
Quelle unter dem Hotel Straubinger - - - - ungenutzt
VIII - Wandelhalle - - - - - - versiegt
IX - Elisabeth
- Austritt 8-12
995-
996
Stollen, Lockergestein - 47,2 20,7 46,6 bewilligt ohne Limit
IX - Elisabeth
- Austritt 2-7
995-
996
Stollen, Klüfte - 46,5 6,1 45,7 bewilligt ohne Limit
X - Fledermaus 983 Stollen, Klüfte 0,1 35,6 0,1 28,1 Schauquelle
0,14 l/s
XI - Mitteregg 976 Quellfassung, Klüfte 0,1 39,2 0,3 36,7 0,09 l/s
XII - Reissacher 975 Stollen, Hangschutt, Lockermassen 3,2 41,1 4,1 39,7 2,31 l/s
XIII - Kanal 972 Quellfassung, Lockermassen - - - - versiegt
XIV - Grabenbäcker 968 Quellfassung, Klüfte - - 1,2
(J. 1969)
36,8
(J. 1969)
ungenutzt
XVa - Brücken 957 Quellfassung, Flussbett der Ache - - - 24,5
(J. 1969)
ungenutzt
XV - Spitzwand             versiegt
XVI - Sophien 964 Quellfassung, Klüfte 1,4 38,6 1,2 37,8 1,13 l/s
XVII - Mesnil 958 Quellfassung, Klüfte 1,7 37,1 1,4 37 104 m³/Tag
XVIII - Grabenwirt 954 Quellfassung, Lockermassen - - - 23
(J. 1969)
ungenutzt
XIX - Strochner 932 Quelle, Flussbett der Ache - - 3
(J. 1969)
16,1
(J. 1969)
ungenutzt

- Quelle: Mineral- und Heilwässer, Geolog. Bundesanstalt, Wien 2018
CAVE : Alle Angaben ohne Gewähr !

Elisabethquelle . Thermalmischwasser

Elisabethquelle-Analyse (6. März 1939) :
Das Wasser präsentiert sich geruchlos, geschmacklos, farblos und klar.
Quellentemperatur an der Entnahmestelle: 46,8 Grad Celsius.
Lufttemperatur: 35,2 Grad Celsius, Luftdruck: 667 mm Hg.
Außentemperatur der Luft: 5 Grad Celsius. Wasserstoffexponent: pH = 7,5;
Radioaktivität: Gehalt an Radiumemanation: 66,2, Nanocurie pro Liter (10-9 c/1). Radium 14,2 (10-12 g/Liter).

  Thermalwasser
Elisabethquelle
Thermalmischwasser
Hochbehälter
Thermalmischwasser
(nach E. Komma)
  mg/kg mg/kg mg/kg
Kationen      
Kalium 3,4 5,71 3,01
Natrium 77,6 80,1 78,9
Calcium 21,5 19,84 20,0
Magnesium 0,39 0,75 0,97
Ferro 0,42 ? 0,06
Mangan 0,1 ? 0,08
Lithium 0,22 0,27 0,2
Strontium 0,47   0,5
Aluminium 0,2   0,15
Anionen      
Chlor 25,7 24,96 26,15
Sulfat 130,1 130,67 130,2
Hydrogenkarbonat 63,8 57,91 57,36
Nitrit 0,1    
Fluor 2,8 5,61 4,8
Thiosulfat 0,55    
Kieselsäure 75,4    
Borsäure 4,97 0,4 3,9
freies CO2 5,4 6,87 4,0
Spurenanalyse      
Quecksilber - 0,0008  
Arsen - < 0,02  
Blei - 0,08/td>  
Chrom - < 0,01  
Selen - 0,005  
Cadmium - < 0,01  
Cyanid - < 0,01  
Barium - - 0,02
Uran - - 0,00235
Radium - - 10E-12;
Radon - - 10E-9; Ci
Probenentnahme 1939 1978 1961 (?)

Die - Radiumemanation - beträgt 66,2 nCi pro Liter = 2450 Bq/L (2.450.000 Bq/m³)
Elisabethquelle: 6. März 1939 - (Quelle: S. Hinterseer, 1977, S. 473)
Mischwassers i. Hochbehälter: 1978 (Quelle: Dr. Greinwald, Gasteiner Kur, 2004)
Thermalmischwasser (Komma, 1961) : Forschungsinstitut Gastein 1965 (Quelle: Mitteilung Nr. 278, Uranminerale von H. Meixner)
CAVE : Alle Angaben ohne Gewähr !

Hydrochemische Analyse unterschiedlicher Thermalwasserquellen

Elisabethquelle (Austrittsstellen 8-12) : Analyse am 14. 9. 2016
Franz-Josef-Quelle
Rudolf-Quelle
: Ergebnisse vom 20. 10. 2010

  Elisabethquelle (8-12) Franz-Josef-
Quelle
Rudolf-
Quelle
Elektr. Leitfähigkeit
bei 25°C (µS/cm)
521 498 521
Auslauftemp. (°C) 45 44 47
pH-Wert 8,21 7,68 7,88
Sauerstoff (O2) (mg/l) 2,27 1,80 4,4
 
Kationen mg/l mg/l mg/l
Natrium 68,7 74,1 78,7
Kalium 3,93 3,9 3,8
Calcium 20,4 21,4 20,6
Magnesium 0,3 0,5 0,5
Strontium (Sr) 0,67 0,71 0,71
Barium 0,00053 0,0075 0,0062
Ferro-ges. - 0,47 0,70
Mangan 0,0025 0,042 0,048
Anionen      
Hydrogenkarbonat (HCO3) 73,7 67,9 71,03
Fluorid (F) 6,4 4,01 4,21
Chlorid (Cl) 24,1 25,2 27,5
Bromid (Br) 0,2    
Jodid (J) <0,2    
Sulfat (SO4) 122,4 127,5 131,6
Nitrat < 0,5 0,3 0,4
 
Spurenelemente µg/l µg/l µg/l
Aluminium 3,35 375,60 547,50
Antimon (Sb) - 1,5 1,5
Arsen 4,94    
Beryllium 0,14    
Blei - 2,7 2,9
Cadmium 0,16 < 0,1 < 0,1
Cäsium   41,4 44,4
Chrom - 0,9 1,2
Kupfer - 6,6 8,5
Lithium 354 302 328
Molybdän 29,1 29,7 28,3
Nickel - 0,8 4,1
Quecksilber - 0,7 0,7
Rubidium 39,4 38,8 41,9
Uran 7,9 0,9 0,4
Vanadium 0,11 0,5 0,7
Zink 7,5 10 22,2
 
Undissoziierte Stoffe mg/l mg/l mg/l
Kieselsäure 56,38 67,29 70,83
o-Borsäure 1,16    
Feststoffsumme : 378,79 394,01 411,68
Freies CO2   1,81 1,18
Probenentnahme 14.9.2016 20.10.2010 20.10.2010

- Quelle: Bericht der Geologische Bundesanstalt, Wien 2016
CAVE : Alle Angaben ohne Gewähr !

Uran im Granosyenitgneis Gasteins

Mit wenigen Ausnahmen sind alle Radonquellen mehr oder minder mit granitischen Gesteinen in Kontakt, so wie auch in Bad Gastein, wo insgesamt 14 Radonquellen dem Granitgneis entspringen, die gemeinsam einen mittleren Radongehalt von knapp 1.350 Bq/l aufweisen. Dabei weist die Fledermausquelle (5 Austritte) den höchsten Radongehalt auf mit einem Mittelwert für alle fünf Austritte von knapp 3.500 Bq/l (im Jahr 1993 wurden 4.588 Bq/l gemessen).
Allgemein wird für die radonhältigen Thermalwässer in Bad Gastein eine Mischung von oberflächennahen Kaltwässern mit tief zirkulierenden warmen Wässern angenommen. Das Tiefenzirkulationssystem ist an tektonisch angelegte Kluftsysteme gebunden, wo neben den bekannten Goldvererzungen auch rezente hydrothermale Bildungen von Uranmineralen auftreten. Infolge der Mischung der Wässer in den Kluftsystemen bilden sich auch Quellschlämme, worin das in den Tiefenwässern mitgeführte Radium festgesetzt wird. Das Zerfallsprodukt Radon geht dabei in die Quellwässer über. Zur Herkunft des Urans kann eine Mobilisierung aus den Granitgneisen angenommen werden.

Im Gebiet Böckstein/Radhausberg werden in Quellen Urankonzentrationen über 60 μg/l, von Radium-226 über 25 mBq/l, von Radon-222 über 100 Bq/l und von Radium-228 über 20 mBq/l gemessen- Das spezifisches Ausgangsgestein ist hier der Granosyenitgneis. Dieser wurde schon im Jahr 1939 als das am stärksten radioaktive Gestein in der Umgebung erkannt (Exner, 1957) und als - Romategneis - bezeichnet. Als ein Maximalwert für den Urangehalt dieses granitoiden Gesteins wurde 37 ppm gemessen.

Mobilität der Radionuklide
In Laboruntersuchen wurde festgestellt, dass Uran-234 gegenüber Uran-238 leichter aus dem Gestein mobilisierbar ist. Demgegenüber zeigt das Radium ein umgekehrtes Verhalten. In natürlichen Wässern unter oxidierenden Bedingungen ist Radium als zweiwertiges Ion grundsätzlich löslich, jedoch ist seine Mobilität in einem weiten pH-Eh-Bereich – in Analogie zum Barium – stark vom Lösungsgleichgewicht mit Sulfaten oder Karbonaten abhängig. Bariumsulfate und -karbonate sind allgemein schwer löslich. Für das Uran gilt, dass es in der oxidierten Form (sechswertig) im sauren Bereich als Uranylion bzw. im leicht basischen Bereich als Uranylanionenkomplex (z.B. Karbonat-Komplex, Sulfat-Komplex) gut löslich ist und somit eine hohe Mobilität besitzt.
Hinsichtlich der Verbreitung von Radium-228 wurde eine hohe Immobilität des Mutternuklids Thorium-232 festgestellt, woraus eine generell geringere Verfrachtungsmöglichkeit von Radium-228 abgeleitet werden kann.
Die wichtigsten Träger der natürlichen Radioaktivität im Grundwasser sind also das Uran-238, dessen Tochternuklide Uran-234, Radium-226 und Radon-222 sowie das Radium-228, ein Tochternuklid des Thorium-232. Aufgrund der geringen Löslichkeit des Thoriums im Wasser scheidet das Thorium als relevante Strahlungsquelle in diesem System aus.
Wichtige Produkte der Zerfallsreihen von Uran-238 und Thorium-232 sind Radon-222 bzw. Radon-220 (Thoron, wegen der kurzen HWZ von 55,6 s hier ohne Bedeutung). Radon-222 hat eine Halbwertszeit von 3,825 Tagen. Radon versucht als Edelgas seinem Entstehungsort zu entweichen (Emanation), wobei in Räumlichkeiten wie z.B. Brunnen- oder Quellstuben, Sanitärräume etc. potenziell erhöhter Konzentration von Radon dem Wasser entweichen. Grundsätzlich ist die Aktivität des Radons im Grundwasser um ein vielfaches größer als diejenige von Uran und Radium und es zeigt sich, dass die Radonkonzentrationen im Wesentlichen von den lithologischen Verhältnissen des Aquifers bestimmt sind. Ein Großteil des Radons stammt somit aus dem Gesteinskörper und dem darin enthaltenem Radium.
- Uran-Radium-Reihe : Uran-238 → Radium-226 → Radon-222
- Quelle: Radionuklide in Grundwässern, Gesteinen und Bachsedimenten Österreichs, Bericht der Geolog. Bundesanstalt, 2014

Isotopenanalyse

Elisabeth-/Franz-Josef-Quelle : Analyse am 31. 8. 2004
Mesnil-/Wasserfallquelle : 1966

  Elisabeth-
Quelle

31.8.2004
Franz-Josef-Quelle
31.8.2004
Mesnil-
Quelle
1966
Wasserfall-
Quelle
8.8.1990
Tritium (TU) 5,3 6,3 - -
Sauerstoff-18 (‰) -13,46 -13,30 - -13,10
Deuterium (‰) -97,1 -59,5 - -96,9
Radon-222 (Bq/l) 1.590
(J.2016)
177,6
(J.1966)
2.190,4 - 4.588
(J.1966)
1.398,6
(J.1966)

- Quelle: Bericht der Geologische Bundesanstalt, Wien 2016
CAVE : Alle Angaben ohne Gewähr !
Grundwasseraltersdatierung

Die natürlichen Radionuklide - Kalium-40, Radiokohlenstoff-14, Tritium, Sauerstoff-18, Deuterium - werden für Grundwasseraltersdatierungen herangezogen, was man sich bei der Altersbestimmung der Thermalwässer in Bad Gastein zunutze macht. Das Umweltisotop Tritium gilt als verlässlicher Indikator für die Bestimmung von jungen Wässern. Höhere Tritium-Konzentrationen sind überwiegend auf die Atombombenversuche in den 50er-Jahren zurückzuführen, wobei es zu einem Konzentrationsanstieg (Tritium units = 0,12 Bq/l vor 1953) auf bis zu 2000 TU kam. Da Tritium ebenso wie Deuterium am Wasserkreislauf teilnimmt, werden heute Wässer mit Werten über 2 TU als Hinweis für eine Beimischung von jungem Wasser gesehen.
Sauerstoff-18 ebenso wie das Deuterium werden ebenfalls zur Altersdatierung herangezogen. Diese korrelieren gut mit den Niederschlägen und erlauben so eine relativ verlässliche Grundwasseraltersdatierung. Die Werte der Isotopenanalyse (Tabelle) zeigen das Ausmaß der Vermischung mit Niederschlagswasser von Thermalquellen in Bad Gastein.

Weiterführende und verwandte Themen :
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Anmerkung: Die Informationen wurden auszugsweise u. a. dem Bericht der Geolog. Bundesanstalt, Wien 2018,
"Österreichs Mineral- und Heilwässer" und unterschiedlichen Online-Datenbanken entnommen.
Angaben ohne Gewähr.

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