Hessischer Umwelt-Monitor - Berichte, Fakten und Daten zur Umwelt 02/2022
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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
Hessisches Statistisches Landesamt
Hessischer Umwelt-Monitor
Berichte, Fakten und Daten zur Umwelt
02/2022
26. Jahrgang
Gemeinsam herausgegeben von dem
Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
und dem Hessischen Statistischen Landesamt
Inhalt
Geologische 3D-Modellierung in der Untermainebene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
A. Gewässerüberwachung in Hessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1. Hydrologische Daten nach Messstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2. Gewässerbelastung nach Messstellen und Komponenten . . . . . . . . . . . . 14
B. Die Luftqualität in Hessen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Der „Hessische Umwelt-Monitor“ erscheint vierteljährlich.
Er wird gemeinsam herausgegeben von dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie und dem
Hessischen Statistischen Landesamt.
Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG)
Rheingaustraße 186
65203 Wiesbaden
Hessisches Statistisches Landesamt (HSL)
Rheinstraße 35/ 37
65175 Wiesbaden
Verantwortlich für den Inhalt: Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie
Telefon: 0611/6939-0
Telefax: 0611/6939-555
Redaktion: HLNUG Franziska Vogt Telefon: 0611/6939-307
Layout: HLNUG Nadine Senkpiel
Titelbild: Aerial drone picture of the historical city of Steinheim near Hanau at river Main in Germany
© Adobe Stock/Aquarius
Nachdruck, auch in Auszügen, nur mit genauer Quellenangabe bei Einsendung eines Belegexemplares gestattet.
Das HLNUG auf Twitter:
https://twitter.com/hlnug_hessen
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Geologische 3D-Modellierung in der
Untermainebene
Hannah Budde, Christian Hoselmann, Gudrun Radtke, Heiner Heggemann & Rouwen Lehné
Einleitung
In einem Kooperationsprojekt zwischen dem Hes- betreffen sowohl den oberflächennahen bis mitteltie-
sischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und fen Untergrund (z. B. Erkundungsbohrungen, Brun-
Geologie, Dezernat G1 Geologische Grundlagen, nenbau, Baugrunderkundung), als auch eine langfri-
und dem Institut für Angewandte Geowissenschaf- stige und nachhaltige Nutzungsplanung zum Beispiel
ten der TU Darmstadt wurde in den letzten Jahren für rohstoffgeologische und wasserwirtschaftliche
ein geologisches 3D-Modell des oberflächennahen Fragestellungen sowie oberflächennahe Geothermie.
bis mitteltiefen Untergrunds in der Untermainebene So wird das geologische Modell der Untermainebene
erarbeitet. Das Modell grenzt nahtlos an das bereits unter anderem für den Aufbau eines großräumigen
bestehende 3D-Modell des nördlichen Oberrhein- Grundwasserströmungsmodells im Dezernat W4
grabens an (vgl. 3D_NORG, Lehné et al. 2013 und (Grundwasser, Hydrogeologie) genutzt.
Abb. 1), baut aber hinsichtlich seiner inhaltlichen Er-
arbeitung auf einem modifizierten methodischen An-
satz auf. Dies ist insbesondere den unterschiedlichen
Anforderungen zur Abbildung des Ablagerungsraums
in Bezug auf die Datendichte, Tektonik und Zielhori-
zonte geschuldet.
Die Untermainebene umfasst große Teile der Metro-
polregion Frankfurt/Rhein-Main. Das flache Relief,
die großen Flussläufe und die leichte Verfügbarkeit
von Massenrohstoffen wie Sand und Kies, aber auch
Grundwasser, schufen optimale Bedingungen für die
Entwicklung des urbanen Ballungsraums. Gleichzei-
tig führt der steigende Flächenbedarf für Siedlungs-,
Industrie- und Infrastrukturflächen gegenüber den
ortsgebundenen Georessourcen zunehmend zu Abb. 1: Übersicht der strukturräumlichen Untergliederung des
Senkungsgebietes der Untermainebene (violette Linie).
Nutzungskonflikten (Hoppe 2013). Das geologische Quelle Strukturraumgrenzen und geologische Karte:
3D-Modell bietet daher eine Unterstützung bei der Geologische Übersichtskarte des Landes Hessen
Bearbeitung tagtäglicher Nutzungsanfragen. Diese 1 : 300 000, HLNUG, 2007
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Projektgebiet
Die Untermainebene ist geologisch ein känozoisches Verglichen mit den mehrere hundert Meter mäch-
Senkungsgebiet und repräsentiert den nördlichsten tigen Sedimentfüllungen des nördlichen Oberrhein-
Ausläufer des Oberrheingrabens, dessen Öffnung grabens sind die tertiären und quartären Lockerse-
und Einsenkung mit dem Tertiär begann. Neben dem dimente der Untermainebene durch eine geringere
Hauptgraben entstanden die Randsenken des Main- Absenkung des Ablagerungsraums, insbesondere in
zer Beckens im Westen und des Hanauer Beckens den Randsenken, und Hebungstektonik entlang von
im Osten. Die Modellumrandung orientiert sich Horst-Strukturen z. B. des Sprendlinger und Frank-
daher im Wesentlichen an den geologischen Struk- furter Horsts gekennzeichnet.
turraumgrenzen der Geologischen Übersichtskarte
1 : 300 000 (Abb. 1).
Methodik
Ziel des Projektes war die inhaltliche und räumliche der Flächen verbundenen Schwankungsbreiten und
Zusammenführung und Harmonisierung der ver- Unsicherheiten für Dritte stets leicht nachvollzieh-
fügbaren Daten (vorwiegend Bohrungen, aber auch bar zu transportieren. Im letzten, noch ausstehen-
Karten und Literaturangaben) zur Rekonstruktion den, Modellierungsschritt erfolgt der Aufbau und die
des geologischen Aufbaus und der Entwicklung einer Attribuierung eines Volumenmodells der Homogen-
anwendungsnahen Darstellung und Interpretation bereiche, um die unterschiedlichen lithologischen
der Verteilung der känozoischen Ablagerungen in Eigenschaften auch zwischen den modellierten
der Untermainebene. Das Modell sollte sich dabei Einheiten abzubilden und somit ein noch breiteres
nah und transparent an den ursprünglichen Ein- Anwendungsspektrum (z. B. die Identifizierung weit-
gangsdaten orientieren, um die mit der Erstellung flächiger Geringleiter) zu ermöglichen.
Bohrdatenbank HLUG
Horizontspezifische Bewertungsmatrix
Petrographische
Beschreibung: LayerID W01_01 W01_02 W01_03 ….
Schichttiefe
Korngröße Parameter 1 1 0 1 ….
Optional: Parameter 2 0 1 0 ….
Karbonatgehalt Parameter 3 0 0 1 ….
Farbe
Fossilien … … … … ….
Organik Weitere Daten:
Total% 33% 33% 66% ….
…. 26 GK 1:25.000
Literatur
Stratigraphische Klassifikation (Seismik)
Interpretation Expertenwissen
Gewichtung
Abhängig von:
Bearbeiter
Bohrverfahren Strukturmodel Volumen Grid
Probennahme
… 3D-Modellierung
Abb. 2: Schematisches Vorgehen zur Auswahl und Klassifikation der Marker mittels Bewertungsmatrix
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Das Modell besteht aus verschiedenen geologischen Die Anzahl verfügbarer Bohrungen ist im oberflä-
Leithorizonten, die zur Unterteilung des Ablage- chennahen Untergrund sehr hoch, so dass für die
rungsraums und Abbildbarkeit der Geoarchitektur quartären Ablagerungen vergleichsweise viele Boh-
ausgewählt wurden. Kriterien dabei waren neben rungen zur Verfügung stehen. Die Qualität der Boh-
einer ausreichenden Datengrundlage vor allem die rungen und die räumliche Konsistenz der Schicht-
gute Identifizierbarkeit in den Schichtenverzeich- informationen variieren jedoch stark. Gründe dafür
nissen oder ihre Bedeutsamkeit hinsichtlich späterer sind z. B. Unterschiede im Bohrverfahren und der
Nutzung. Als flächendeckende Leithorizonte wurden Detailierungsgrad in der Schichtbeschreibung, sowie
folgende Schichtgrenzen definiert: Unterschiede in der lithostratigraphischen Ansprache
über die Zeit und die Erfahrung des Bearbeiters bei
• Basis quartärer Ablagerungen der regionalgeologischen Interpretation. Um sicher
zu stellen, dass in der Modellierung stets die gleichen
• Basis pliozäner Ablagerungen
Schichten korreliert werden, mussten die Schichten-
• Basis mächtiger, toniger Schichten des Miozäns verzeichnisse daher unter diesem Gesichtspunkt
(Wiesbaden-Formation bzw. Frankfurt-Formation, ebenfalls kontrolliert, bewertet und interpretiert wer-
ehemals auch Hydrobien-Schichten) den. Da der Datensatz mit mehr als 200 000 Schicht-
• Basis der Rüssingen-Formation einträgen zu groß für eine manuelle Korrelation ist,
wurde die Entwicklung eines semi-automatischen
• Basis des Kalktertiärs (Hochheim-Formation bzw. Ansatzes zur Vorselektion der Marker im Hinblick
Cerithien-Schichten) auf die Ableitung belastbarer Schichtinformationen
für die oberflächennahen Ablagerungen gewählt
Zur weiteren Unterteilung des Ablagerungsraumes (Abb. 2). Fragliche Marker wurden sowohl bei die-
wurden darüber hinaus folgende lokal auftretende sem, als auch dem semi-automatischen Ansatz in
Einheiten ergänzt: Rücksprache mit dem jeweils zuständigen Bearbeiter
am HLNUG neu interpretiert oder verworfen.
• Basis äolischer Ablagerungen (Löss, Flugsand)
Die semiautomatische Auswertung der Schichtin-
• Basis der fluviatilen Ablagerungen (Haupt-, Mit-
formationen basiert auf der Definition und Abfrage
tel-, Niederterrasse des Mains und Rheins)
von Charakteristiken für jeden Schichteintrag und
• Basis des Untermain-Basalts der Auswertung hinsichtlich ihrer wahrscheinlichen
• Kohle-Flöze innerhalb der Bockenheim- und Zuordnung zu einer stratigraphischen Einheit. Dazu
Praunheim-Formation werden die definierten Kriterien in einer Matrix zu-
sammengestellt, jeder Schichteintrag auf das Zutref-
Die wichtigste Datengrundlage für die Modellierung fen des Kriteriums hin abgefragt und mit 1 oder 0
bildet die Bohrdatenbank Hessen (BDH) des HLNUG. (Kriterium erfüllt/nicht erfüllt) bewertet. Über das
Die Datenbank umfasst im Projektgebiet etwa 10 000 gewichtete Aufsummieren der Bewertungen kann
Bohrungen für die digitale Schichtenverzeichnisse eine Angabe über die wahrscheinliche Zugehörig-
vorliegen. Die Bohrungen sind räumlich unterschied- keit eines Schichteintrags gemacht werden. Hierbei
lich dicht verteilt und unterscheiden sich zudem in wird die ursprüngliche stratigraphische Interpretation
der erreichten Endteufe und dem Bohrverfahren. Zur ebenfalls berücksichtigt, tritt aber neben den petro-
Sicherstellung einer hohen Qualität der Eingangs- graphischen Kriterien vermehrt in den Hintergrund.
daten wurde jeder Bohrungseintrag der Datenbank Dabei konnten die einzelnen Kriterien über einen
manuell mit den originalen Bohraufnahmeprotokol- Faktor gewichtet werden. Erreichte eine Schicht hier
len verglichen und auf Vollständigkeit und Eingabe- den Wert von 70 % oder mehr, wurde sie als entspre-
fehler geprüft. Dabei lag ein besonderes Augenmerk chender Marker im Modellierungsprozess verwendet.
auf dem Höhen- und Lagebezug der Bohrung sowie Die Vorgehensweise ist schematisch in Abb. 2 darge-
der korrekten Beschreibung der Petrographie. stellt. Die Ergebnisse wurden im Anschluss anhand
von Referenzbohrungen auf Plausibilität geprüft.
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Ablagerungen des Miozäns und Oligozäns wurden Sämtliche Schichtenverzeichnisse mit Angaben zum
aufgrund ihrer größeren Tiefenlage sehr viel seltener Miozän oder Oligozän wurden daher manuell über-
erbohrt als die quartären und pliozänen Einheiten. prüft.
Ergebnisse
Quartäre Zielhorizonte
Die quartären Sedimente sind überwiegend fluvia- Hangeinträge vom Taunus- und Odenwaldrand so-
til und durch die Flüsse Main und Rhein sowie ih- wie dem Sprendlinger Horst.
rer Nebenflüsse geprägt. Zusätzlich bedeutsam sind
Quartärbasis
Etwa 70 % (6 403) der berücksichtigten Bohrungen bis 200 m über NN ansteigt (Abb. 3). In der west-
enthalten direkte Informationen zur Basis des Quar- lichen Untermainebene fällt die Quartärbasis nach
tärs. Die übrigen 30 % können als indirekte Hinweise Süden ein und ist im Übergangsbereich zum nörd-
auf eine tiefer liegende Basis verwendet werden. lichen Oberrheingraben zusätzlich nach Südwesten
in Richtung der westlichen Hauptrandverwerfung
Bei der Betrachtung der modellierten Quartärbasisflä- des Grabens geneigt. Das Quartär besitzt hier auch
che wird ein starker Einfluss der Flüsse Rhein und seine größte Mächtigkeit. In der östlichen Unter-
Main hinsichtlich der Tiefenlage der Quartärbasis mainebene liegt die Quartärbasis relativ konstant
deutlich. Die Tiefenlage liegt entlang der ehemaligen bei 100 m über NN und steigt erst im südlichen Teil,
und heutigen Flussverläufe bei 48 m bis 120 m über dem Dieburger Becken, auf 140–160 m über NN an.
NN, während sie zu den Beckenrändern auf 120 m
Abb. 3: Basisflächen der quartären Sedimente in GOCAD. Die Farbskala zeigt Tiefenangaben in [m NN].
Quelle Strukturraumgrenzen und geologische Karte: Geologische Übersichtskarte des Landes
Hessen 1 : 300 000, HLNUG, 2007
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Terrassenflächen
Durch die Modellierung der Terrassenflächen lässt Die Basis der Hauptterrassen-Formation ist im süd-
sich der quartäre Ablagerungsraum weiter unterteilen lichen Bereich des Hanauer Beckens und in der
und genetisch beschreiben (Abb. 4). Insgesamt 2 116 westlichen Untermainebene auf Blatt Neu-Isenburg,
Schichteinträge erfüllen die Kriterien für die Basis der Blatt Kelsterbach und Blatt Hochheim verbreitet. Sie
Terrassensedimente und wurden nach einer weiteren zeichnet den ursprünglichen Verlauf des Mains wäh-
Differenzierung in die Haupt-, Mittel- und Nieder- rend des frühen Pleistozäns nach. Damals querte der
terrassen-Formation als belastbare Marker zur 3D- Fluss den Frankfurter Horst südlich des Sachsen-
Modellierung verwendet. Für die Untergliederung der häuser Bergs durch die sogenannte Neu-Isenburger
Terrassen-Formationen wurde dabei auf die morpho- Pforte und lagerte seine Sedimentfracht als weitflä-
logische Kartierung von Scheer (1974) und Angaben chig verzweigtes Braided–River-System in der Ebe-
zur Höhenlage von Semmel (1974) zurückgegriffen ne ab. In der Folgezeit verlagerte der Fluss sein Bett
und mittels des DGM5 und lokal mittels des DGM1 weiter nach Norden bis zu seinem heutigen Verlauf
verfeinert. Darüber hinaus wurden weitere Stützstel- durch das Stadtgebiet Frankfurt. Abgesehen von
len in den Bohrungen über fining-upwards Zyklen er- den Randbereichen zum Sprendlinger Horst werden
mittelt und mit Referenzbohrungen korreliert. die Sedimente der Hauptterrassen-Formation daher
Untermain-Hauptterrassen-Formation (t1) Untermain-Niederterrassen-Formation (t6-t7)
Untermain-Mittelterrassen-Formation (t2-t5) Terrasse ungegliedert
Abb. 4: Basisflächen der Terrassen-Formationen in GOCAD. Quelle Strukturraumgrenzen und geologi-
sche Karte: Geologische Übersichtskarte des Landes Hessen 1 : 300 000, HLNUG, 2007
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
heute von den Sedimenten der Mittelterrassen- und das heutige Flussbett weiter nördlich nah am Schie-
auf dem Blatt Hochheim auch der Niederterrassen- fergebirgsrand. Die Ablagerungen der Mittelterrasse
Formation überlagert. Neben der Verlagerung des finden sich überwiegend im nordwestlichen Teil des
Mains nach Norden zeigt sich auch eine nordwest- Hanauer Beckens sowie in der westlichen Unter-
lich gerichtete Verschiebung des Flusses in der west- mainebene. Sie wurde zum Teil von den Sedimenten
lichen Untermainebene. Während der Main im Un- der Niederterrasse erodiert, die im Verlauf des heu-
terpleistozän in einem breiten Flusssystem südlich tigen mäandrierenden Flussbettes zu finden ist.
Kelsterbach bei Trebur in den Rhein floss, verläuft
Äolische Deckschichten
In der Untermainebene sind Löss und Flugsand als lagerung zu einer Durchmischung. Um dies in der
Deckschichten verbreitet. Im Projektgebiet weisen Flächenmodellierung zu berücksichtigen, wurde das
943 digital vorliegende Schichtenverzeichnisse Flug- Teilstück der Fläche hier als Übergangsbereich ausge-
sand auf, 1 475 Schichtenverzeichnisse enthalten wiesen. Das Auftreten dieser Einheiten ist oft deut-
Löss (Abb. 5). Sie zeigen ein sehr deutliches Bild der lich lokal abgegrenzt. Eine detaillierte Auskartierung
räumlichen Verteilung äolischer Sedimente. Wäh- der äolischen Deckschichten, wie sie auf den GK25
rend der Löss überwiegend auf die Hangbereiche zu finden ist, ist aufgrund der Größe des Betrach-
am Südrand des Rheinischen Schiefergebirges und tungsraums für die Modellierung nicht sinnvoll. Da-
des Odenwaldes konzentriert ist, sind Flugsande im her wurden Gebiete potenzieller äolischer Sedimente
zentralen Bereich des Betrachtungsraumes zu finden. in das Modell integriert und Bereiche, in denen Boh-
Im Übergangsbereich des Odenwaldes zum Hanauer rungen das Auftreten von Flugsand oder Löss wider-
Becken treten beide Sedimenttypen auf und verzah- legen, entsprechend ausgeschnitten.
nen sich kleinräumig. Zusätzlich kam es durch Um-
Frankfurt
Wiesbaden Hanau
Mainz
Äolische Sedimente
Marker
Löss
Flugsand
Übergangsbereich
Abb. 5: Modellierte Basisflächen der Löss- und Flugsandverbreitung. Die Punkte geben das Auftreten der Einheiten in den Bohrungen an.
Quelle Strukturraumgrenzen und geologische Karte: Geologische Übersichtskarte des Landes Hessen 1 : 300 000, HLNUG, 2007
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Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Tertiäre Zielhorizonte
Für die flächendeckende Modellierung der tertiären hafte Modellierung nur anhand von Mächtigkeitsan-
Horizonte im Senkungsbereich standen aufgrund der nahmen erfolgen. Im Bereich der Hebungsstrukturen
größeren Tiefenlage häufig nur wenige Daten zur wie dem Frankfurter Horst hingegen, an denen die
Verfügung. Teilweise, insbesondere im Bereich des Schichten teilweise sogar an der Oberfläche ausbei-
nördlichen Oberrheingrabens, konnte die flächen- ßen, ist die Datenlage oft sehr detailliert.
Pliozänbasis
Die meisten Bohrungsinformationen (499) für terti- sind die pliozänen Ablagerungen von den fluvia-
äre Ablagerungen liegen für die relativ oberflächen- tilen Sedimenten des Pleistozäns aufgearbeitet und
nah verbreiteten pliozänen Sedimente vor. Hier teilweise erodiert. Auf dem Frankfurter Horst sind
lässt sich die Geometrie eines weitflächigen Rinnen- pliozäne Abfolgen nicht zur Ablagerung gekommen
systems mit einzelnen kleineren Ausläufern rekon- (Radtke 2018). Die Tiefenlage im nördlichen Ober-
struieren, die in die liegende verschiedene miozäne rheingraben schwankt von ca. 55 m unter NN bis
Abfolgen eingegriffen haben. Im Raum Frankfurt Ost, 200 m über NN und fällt im Frankfurter Raum fast
Neu-Isenburg und nordwestlich von Seligenstadt sprunghaft nach Süden hin ab.
Untermain-Basalt
Für die Verbreitung des Untermain-Basalts stehen tung in der westlichen und östlichen Untermain-
ebenfalls ausreichend Daten zur Verfügung. Neben ebene mit den größten Mächtigkeiten (>30 m) im
dem Antreffen als Festgestein wurde der Basalt oft Raum Hanau. Auf dem Frankfurter Horst tritt der
auch in verwitterter Form als grünlicher Ton oder Untermain-Basalt aufgrund tektonischer Lagerungs-
Schluff erbohrt. Die Ergebnisse zeigen eine Verbrei- prozesse nicht auf (Abb. 6).
Frankfurt am
Main Hanau
Abb. 6: Verbreitung des Pliozäns (gelb) und des Untermain-Ba-
salts (olivgrün). Vorkommen der Untermain-Basalte im
Liegenden des Pliozäns (hellgrün). Quelle Strukturraum-
grenzen und geologische Karte: Geologische Übersichts-
karte des Landes Hessen 1 : 300 000, HLNUG, 2007
9Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Tektonik
Für das Projektgebiet wurde ein tektonisches Konzept mente von meist gleichbleibenden Mächtigkeiten.
erarbeitet, in dem Hinweise aus Literatur und Karten Die Störungsflächen reichen von etwa 250 m über
zusammengetragen und mit Versätzen in den Bohr- NN bis 450 m unter NN. Die Hauptverwerfungen
daten verglichen wurden. Diese einzelnen Hinweise des nördlichen Oberrheingrabens sind aufgrund der
wurden anschließend zu einem vernetzten Gesamt- hier tiefer reichenden Basisflächen bis etwa 600 m
konzept zusammengestellt, in dem jedoch nur Stö- unter NN modelliert. Da der Einfallswinkel weitest-
rungen verwendet wurden, die durch entsprechende gehend unbekannt ist, wurden die Störungen als
Bohrungsinformationen belegt sind. Demnach han- steilstehend mit etwa 80 ° angenommen (Abb. 7).
delt es sich um bruchtektonisch beanspruchte Sedi-
Frankfurt
Wiesbaden Hanau
Mainz
Abb. 7: Modellierte Störungsflächen in GOCAD. Quelle Strukturraumgrenzen und geologische Karte: Geologi-
sche Übersichtskarte des Landes Hessen 1 : 300 000, HLNUG, 2007
Fazit und Ausblick
Das 3D-Modell führt die verfügbaren geologischen Gefahr, dass die Belastbarkeit überschätzt und das
Informationen im Untersuchungsgebiet zusammen Verständnis der Aussagengenauigkeit verloren geht.
und harmonisiert diese. So gehen sowohl „harte Es ist daher wichtig, die modellierten Inhalte stets
Daten“ wie Bohrungen in den Modellierungspro- im Kontext der Eingangsdaten zu sehen. Bezogen
zess ein, als auch daraus entstandene geologische auf die stratigraphischen Horizonte lassen sich die
Interpretationen in Form von Karten und Fach- Bohrungen als wichtigste Stützstellen und Maß für
publikationen. Der Nutzer erhält folglich eine leicht die Aussagegenauigkeit heranziehen. Die Aufberei-
zugängliche, harmonisierte Zusammenstellung der tung und Qualitätskontrolle dieser Daten war daher
Datenvielfalt sowie eine strukturelle Interpretation ein unerlässlicher Schritt in der Vorbereitung für die
des Betrachtungsraums. Dabei besteht jedoch die Modellierung. In größeren Tiefen nimmt die Anzahl
10Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
der Stützstellen schnell ab und die räumlichen Ab- Fragstellungen relevant sein können. Das Auftreten
stände zwischen den Markern werden größer. Damit sehr mächtiger toniger Schichten im Bereich des
nehmen die theoretischen Freiheitsgrade in der In- Tertiärs oder Festgestein, wie Kalkstein oder Basalt,
terpolation entsprechend zu. Aufgrund der marinen können aus ingenieurgeologischer Sicht wertvolle In-
bis marin-brackischen Ablagerungsverhältnisse ist formationen liefern (z. B. bei Gründungsmaßnahmen,
das miozäne und oligozäne Tertiär gegenüber dem Tunnelbauwerken). Allerdings gibt es insbesondere in
quartären Ablagerungssystem deutlich homogener den fluviatilen, quartären und pliozänen Sedimenten
(Kümmerle & Radtke 2012). Deshalb kann man für eine große Heterogenität im Korngrößenspektrum.
die tiefer liegenden marin-geprägten Sedimente eine Um auch kleinere Strukturen, wie Rinnenfüllungen,
gewisse Vorhersagegenauigkeit trotz weniger Stütz- abbilden zu können, soll das Modell daher um ein
stellen annehmen. Die Belastbarkeit eines Modells attribuiertes Volumenmodell erweitert werden.
kann daher nicht allein aus der Entfernung der Stütz-
stellen abgeschätzt werden, sondern ist immer ein Um die Zugänglichkeit der Daten zu erhöhen, wer-
Zusammenspiel aus Eingangsdaten und Komplexität den die Modellergebnisse in die 3D-Datenbank GST
des Ablagerungsraums. überführt und von dort über eine an die Datenbank
angebundene Webanwendung (GST Web) zunächst
Die Unterteilung des Ablagerungsraums in verschie- intern funktional zur Verfügung gestellt. Eine Veröf-
dene Faziesräume bietet eine Grundlage für vielfäl- fentlichung der 3D-Inhalte im Internet wird ange-
tige Nutzungsmöglichkeiten. So geben die Flächen strebt. Weiterhin sollen abgeleitete 2D-Karten (z. B.
der Terrassensedimente Aufschluss über die Verbrei- Isolinienpläne, Verbreitungskarten, etc.) auch im
tung und Mächtigkeit der sandig-kiesigen Sedimente, Geologie-Viewer (geologie.hessen.de) veröffentlicht
die für rohstoffgeologische und wasserwirtschaftliche werden.
Literatur
Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Radtke, G. (2018): Geologischer Untergrund der
Geologie (2007): Geologische Übersichtskarte Stadt Frankfurt am Beispiel des Europaviertels.
des Landes Hessen 1 : 300 000, überarbeitete, – Altlasten annual, 2018: 105–113, 8 Abb.;
digitale Ausgabe. Wiesbaden.
Hoppe, A. (2013): Cities and geology. – Z. Dt. Ges. Scheer, H. D. (1974): Pleistozäne Entwicklung Der
Geowiss., 164 (4): 517–524. östlichen Untermainebene. Dissertation. 173 S.;
Kümmerle, E. & Radtke, G. (2012): Die Fossilien des Frankfurt a. M.
Tertiärmeeres im Hanauer Becken. – Jber. Wett. Semmel, A. (1974): Der Stand Der Eiszeitforschung
Ges. ges. Naturkunde, 162. Jg.: 59–77, 21 Im Rhein-Main-Gebiet. – Rhein-Mainische
Abb., 1 Tab.; Hanau. Forsch., 78: 9–56; Frankfurt a. M.
L ehné , R.J., H oselmann , C., H eggemann , H.,
Budde, H. & Hoppe, A. (2013): Geological 3D
Modelling In The Densely Metropolitan Area
Frankfurt/Rhine-Main. – Z. Dt. Ges. GeoGwiss.
164(4): 591–603.
11Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Hessischer Umwelt-Zahlenspiegel
A. Gewässerüberwachung in Hessen
Gewässeruntersuchungen sind Grundlage für die ord- Die Überwachung der Gewässerbeschaffenheit
nungsgemäße Bewirtschaftung der Gewässer sowie und die Bewertung des chemischen Zustands
den Schutz der Gewässer als Bestandteil des Natur- gemäß der europäischen Wasserrahmenrichtlinie
haushaltes. Zunehmende Ansprüche an die ober- und (EU-WRRL) in Hessen erfolgt an den größeren Ge-
unterirdischen Gewässer erfordern einen umfassenden wässern in Hessen wie Main, Nidda, Kinzig, Werra,
Gewässerschutz mit einer laufenden Überwachung Lahn, Fulda und wegen der besonderen Belastungs-
der Gewässer. Die Bereitstellung der hierfür benö- situation im Schwarzbach (Ried) durch Messstati-
tigten quantitativen und qualitativen Daten bedingt onen. Hier werden physikalisch messbare Parameter
die Einrichtung von umfangreichen Messnetzen. kontinuierlich, d. h. minütlich bzw. halbstündlich
registriert und es wird kontinuierlich Probenwas-
In Hessen werden betrieben/untersucht: ser für die spätere chemische Analyse entnommen.
108 Pegel an oberirdischen Gewässern zur Erfassung des Wasser- Um den chemischen Zustand auch der kleineren Ge-
standes und daraus abgeleitet des Abflusses wässer zu erfassen, werden darüber hinaus an 251
75 Niederschlagsmessstellen Messpunkten sowohl umfangreiche physikalische als
7 Messstellen zur kontinuierlichen Erfassung der Beschaffen-
auch quantitative und qualitative chemische Untersu-
heit oberirdischer Gewässer chungen durchgeführt. Diese Messstellen liefern zwar
251 Messstellen zur stichprobenhaften Erfassung der eine geringere Informationsdichte als die Messstati-
Beschaffenheit oberirdischer Gewässer onen, umfassen dafür aber ein dichtes Messstellen-
94 Messstellen zur stichprobenhaften Erfassung der Beschaf- netz, das gleichmäßig über die Fläche Hessens verteilt
fenheit von Seen ist und je nach Situation bei negativer Entwicklung
910 Grundwassermessstellen zur Erfassung des Wasserstandes der Güte einzelner Gewässer bzw. in deren Teilein-
sowie 67 Quellschüttungsmessstellen, davon
zugsgebieten regional durch zusätzliche Messstellen
351 Grundwassermessstellen zur Erfassung der Wasserbeschaf- verdichtet werden kann.
fenheit
> operative Messstellen (gemäß EU-WRRL) zur Erfassung von
Fischen, Fischnährtieren, Algen und/oder Wasserpflanzen in
Die Beschaffenheit von Seen wird an 94 Messstellen
1 200
Fließgewässern überwacht. Die Bewertung des ökologischen Zustands
gemäß EU-WRRL erfolgt in erster Linie anhand der
Für alle Messstellen hat das HLNUG gemäß § 57 im Gewässer vokommenden Fauna und Flora. Die
Hessisches Wassergesetz die Aufgabe, die quantita- Einzelergebnisse dieser Untersuchungen sind unter
tiven und qualitativen Gewässerdaten zu erfassen, http://wrrl.hessen.de einsehbar. Sowohl hier als
zu sammeln, fortzuschreiben und fallweise zu veröf- auch unter http://www.flussgebiete.hessen.de
fentlichen. Die Daten werden nach unterschiedlichen sind zahlreiche weitere Informationen zur Umsetzung
Gesichtspunkten und mit verschiedenen Techniken der EU-WRRL zu finden. Ziel der Gewässerüberwa-
erfasst und in die jeweiligen Datenbanken einge- chung ist somit einerseits Langzeitwirkungen zu beo-
stellt. Die der Erfassung des Wasserstandes an den bachten, andererseits kurzfristige Änderungen der Ge-
Fließgewässern dienenden Pegel sind zum Groß- wässerbeschaffenheit frühzeitig zu erkennen.
teil (97) über Einrichtungen zur Datenfernübertra- Der quantitative Grundwassermessdienst wird
gung mit einer zentralen Datenbank verbunden. im Auftrag der Regierungspräsidien von Beobachtern
Damit stehen die Daten zeitnah zur Verfügung. Bei vorgenommen, die überwiegend im Wochenturnus
Überschreitung eines vorgegebenen Wasserstandes Einzelmessungen im Hinblick auf Grundwasserstand
wird automatisch eine Hochwasserwarnung an die und Quellschüttung durchführen. Nur in einigen Fäl-
für den Hochwasserwarndienst zuständigen Behör- len werden überall dort, wo aus hydrogeologischen
den abgegeben. Die Öffentlichkeit kann sich auch Gründen der Grundwasserspiegel in Beobachtungs-
über das Internet (http://www.hlnug.de) über rohren oder die Schüttung von Quellen starken
die Wasserstände hessischer Gewässer informieren. Schwankungen unterworfen sind, die entspre-
chenden Messgrößen kontinuierlich mittels konven-
Die Niederschlagshöhen werden an den 75 Mess- tioneller Schreibgeräte und/oder mittels Datenlogger
stellen des landeseigenen Niederschlagsmessnetzes registriert. Aus 351 Grundwassermessstellen und
ermittelt. Derzeit sind 50 Messstellen mit Datenfern- Quellen werden Proben genommen. Die chemische
übertragung ausgerüstet, deren Werte digital in eine Analyse dient der Bewertung des Ist-Zustandes der
zentrale Datenbank übermittelt werden. Dort stehen Grundwasserbeschaffenheit und der Prognose der
sie u. a. für Hochwasservorhersagemodelle und für zukünftigen Entwicklung unter dem Einfluss anthro-
die Internetdarstellung zur Verfügung. pogener Wirkfaktoren.
12Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
1. Hydrologische Daten nach Messstellen
°C Lufttemperatur
25
20
15
Frankfurt/M.-
10 Flughafen
5
0
Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
mm Niederschlag
150
Hofgeismar -
Beberbeck
100
Marburg -
Lahnberge
50
Schotten -
Eichelsachsen
0
Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Mio m³ Talsperreninhalt
200
160
Edertalsperre
120
80
Diemeltalsperre
40
0
Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
m³/s Abfluss
70
Helmarshausen/
60 Diemel
50 Rotenburg/Fulda
40 Aßlar/Dill
30 Marburg/Lahn
20 Hanau/Kinzig
10 Bad Vilbel/Nidda
0
Okt Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
13Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
m unter Gelände Grundwasserstand
14
Weissenborn
12
Bracht
10
Schwalbach
8
Kath. Willenroth
6
Bauschheim
4
Langstadt
2
Lampertheim
0
Nov Dez Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
2. Gewässerbelastung nach Messstellen und Komponenten
mg/l Sauerstoff
16
Bischofsheim/
14 Main
12
Oberbiel/Lahn
10
Witzenhausen/
8 Werra
6 Wahnhausen/
4 Fulda
2 Wiesbaden-
Mainz/Rhein
0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Periode
°C Wassertemperatur
28
Bischofsheim/
24 Main
20 Oberbiel/Lahn
16 Witzenhausen/
Werra
12
Wahnhausen/
8 Fulda
4 Wiesbaden-
Mainz/Rhein
0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Periode
14Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
mg/l Gesamt-N
6
Bischofsheim/
5 Main
Oberbiel/Lahn
4
Witzenhausen/
3 Werra
2 Wahnhausen/
Fulda
1 Wiesbaden-
Mainz/Rhein
0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Periode
mg/l NO³-N
6
Bischofsheim/
5 Main
Oberbiel/Lahn
4
Witzenhausen/
3 Werra
2 Wahnhausen/
Fulda
1 Wiesbaden-
Mainz/Rhein
0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Periode
mg/l Gesamt-P
0,4
Bischofsheim/
Main
0,3
Oberbiel/Lahn
Witzenhausen/
0,2 Werra
Wahnhausen/
0,1 Fulda
Wiesbaden-
Mainz/Rhein
0,0
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Periode
* Periode
14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
28.06.21 12.07.21 26.07.21 09.08.21 23.08.21 06.09.21 20.09.21 04.10.21 18.10.21 01.11.21 15.11.21 29.11.21 13.12.21
15Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Messwerte Wasser
http://www.hlnug.de/?id=10
Wir überwachen die Gewässer in Hessen. Viele gewässerkundliche Messstellen, sowie Sondermesspro-
gramme und die Daten Dritter liefern die notwendigen Informationen. Die aufbereiteten Daten dieses
gewässerkundlichen Datenpools stellen wir Ihnen auf unserer Homepage aktuell zur Verfügung. Dort
können Sie sich über Wasserstände, Durchfluss, Wassertemperatur, Grundwasser, Niederschlag, Abfluss-
und Wasserstandsvorhersagen sowie sowie über physikalische, chemische und biologische Gewässergüte-
Parameter informieren.
16Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
B. Die Luftqualität in Hessen
Zur kontinuierlichen Überwachung der Luftqua- Sowohl die Aufteilung Hessens in Ballungsräu-
lität betreibt das Hessische Landesamt für Na- me und Gebiete nach 39. BImSchV als auch die
turschutz, Umwelt und Geologie (HLNUG) ein Standorte der Luftmessstationen sind der fol-
landesweites Messnetz mit rund 35 Luftmess- genden Übersichtskarte zu entnehmen.
stationen. Die Verpflichtung zur landesweiten
Immissionsüberwachung ergibt sich aus den EG-
Luftqualitätsrichtlinien, welche durch die 39.
BImSchV (Verordnung über Luftqualitätsstan-
dards und Emissionshöchstmengen) in deutsches
Recht umgesetzt sind, und durch das Bundes-
Immissionsschutzgesetz (BImSchG) selbst, das
seit 1974 die rechtliche Grundlage für die Luft-
reinhaltung in Deutschland, so auch in Hessen,
darstellt.
Die automatisierten Stationen des Luftmess-
netzes sind mit Analysegeräten für gasförmige
Schadstoffkomponenten und für Feinstaub, und
mit Messgeräten zur Erfassung meteorologischer
Einflussgrößen ausgestattet. Die ermittelten Da-
ten werden direkt an die Messnetzzentrale im
Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt
und Geologie nach Wiesbaden übertragen. Von
dort aus werden die Daten über verschiedene
Medien wie z. B. Info-Telefon, Videotext und In-
ternet zeitnah veröffentlicht, damit sich Interes-
sierte aktuell informieren können.
Darüber hinaus dienen die Messdaten der landes-
weiten Überwachung der Luftqualität und sind Für die Komponenten Stickstoffmonoxid (NO),
eine wesentliche Grundlage für die hessische Stickstoffdioxid (NO2), Ozon (O3), Schwefel-
Luftreinhalteplanung, deren Ziel das Erreichen dioxid (SO2), Feinstaub (PM10) und Feinstaub
und Einhalten anspruchsvoller Luftqualitätsziele (PM2,5), Benzol/Toluol/Xylol (BTX), Kohlen-
ist. monoxid (CO) und Lufttemperatur sind auf
den folgenden Seiten je eine Verlaufsgrafik und
Aktuelle Informationen zur Luftqualität erhält man eine Tabelle der Monatsmittelwerte für den zu-
über folgende Medien: rückliegenden Zeitraum von zwölf Monaten
• Info-Telefon des HLNUG: 0611/6939-666 (Ansage) dargestellt. Mittels dieser Darstellungen lässt
• Videotext des HR 3: Hessentext: Tafeln 160–168 sich pro Komponente ein vollständiger Jahres-
(akt. Messwerte), Tafeln 174–178 (Wetterdaten) gang verfolgen. In den Darstellungen sind die
• Internet: http://www.hlnug.de Konzentrationswerte der Luftschadstoffe je-
weils in der Einheit „Mikrogramm pro Kubik-
meter Luft“ (µg/m3) angegeben. Für Kohlenmono-
Die Messstationen sind entsprechend ihrer xid (CO) gilt die Einheit „Milligramm pro Kubik-
Standortcharakteristik in drei Gruppen unterteilt: meter Luft“ (mg/m3). Die gemessenen Feinstaub-
fraktionen PM10 und PM2,5 beinhalten Partikel
Luftmessstationen in Städten mit einem Durchmesser kleiner oder gleich 10
bzw. 2,5 Mikrometer (µm).
p Luftmessstationen an Verkehrsschwerpunkten
¢ Luftmessstationen im ländlichen Raum
17Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Monatsmittelwerte – Stickstoffmonoxid (NO) in µg/ m³
µg/m³ Stickstoffmonoxid (NO)
70
Kassel-Mitte
60
Wetzlar
50
Frankfurt -
40 Höchst
30 Michelstadt
20
Spessart
10
Wiesbaden-
0 Ringkirche
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Monatsmittelwerte – Stickstoffdioxid (NO2) in µg / m³
µg/m³ Stickstoffdioxid (NO²)
60
Kassel-Mitte
50
Wetzlar
40
Frankfurt -
Höchst
30
Michelstadt
20
Spessart
10
Wiesbaden-
Ringkirche
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Monatsmittelwerte – Ozon (O3) in µg/m³
µg/m³ Ozon (O³)
100
Kassel-Mitte
80 Wetzlar
60 Frankfurt -
Höchst
40 Michelstadt
Spessart
20
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
18Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Monatsmittelwerte – Schwefeldioxid (SO2) in µg / m³
µg/m³ Schwefeldioxid (SO2)
3
Kassel-Mitte
Wetzlar
2
Frankfurt -
Höchst
Michelstadt
1
Spessart
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Monatsmittelwerte – Feinstaub (PM2,5) in µg / m³
µg/m³ Feinstaub (PM2,5)
30
Bad Arolsen
Gießen-
Westanlage
20
Frankfurt -
Friedb.-
Landstraße
10 Wiesbaden-
Ringkirche
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Monatsmittelwerte – Feinstaub (PM10) in µg / m³
µg/m³ Feinstaub (PM10)
40
Kassel-Mitte
Wetzlar
30
Frankfurt -
Höchst
20 Michelstadt
Fürth/Odenwald
10 Frankfurt-
Friedb.-
Landstraße
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
19Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Monatsmittelwerte – Benzol/Toluol/Xylol (BTX) in µg/ m³
µg/m³ Benzol/Toluol/Xylol (BTX)
4
Benzol Wetzlar
Toluol Wetzlar
3 m-/p-Xylol
Wetzlar
Benzol Darmstadt-
2
Hügelstraße
Toluol Darmstadt-
Hügelstraße
1
m-/p-Xylol
Darmstadt-
0 Hügelstraße
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Monatsmittelwerte – Kohlenmonoxid (CO) in mg/m³
mg/m³ Kohlenmonoxid (CO)
0,8
Kassel-
Fünffenster-
0,6 straße
Raunheim
0,4
Darmstadt
Wiesbaden-
0,2 Ringkirche
0,0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
Lufttemperaturen an drei hessischen Messstationen: Monatsmittelwerte – Temperatur in °C
°C Temperatur
25
20 Kassel
15 Wetzlar
10
Michelstadt
5
0
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021 2021
20Hessischer Umwelt-Monitor 2/2022
Messwerte Luft
http://www.hlnug.de/?id=445
Saubere Luft ist von grundlegender Bedeutung für Menschen, Tiere und Pflanzen. Das HLNUG betreibt ein
landesweites Messnetz mit über 35 Luftmessstationen und ist zuständig für die Beurteilung der Luftqua-
lität in Hessen. Auf unseren Luftmesswerte-Seiten werden die ermittelten Daten zeitnah veröffentlicht.
Dort können Sie sich über die aktuellen Messwerte von Ozon, Stickstoffoxiden, Feinstaub und anderen
Luftschadstoffen informieren sowie Recherchen zu diesen Daten durchführen.
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