Grundwasser

Warum Grundwasser Deutschlands wichtigste Wasserressource ist

Grundwasser bildet das Fundament der öffentlichen Trinkwasserversorgung in Deutschland. Rund 70 Prozent des Trinkwassers werden aus Grund- und Quellwasser gewonnen, der Rest aus Oberflächenwasser wie Talsperren, Seen und Uferfiltrat. Doch trotz seiner natürlichen Schutzlage ist Grundwasser keineswegs unverwüstlich: Einträge aus Landwirtschaft, Industrie und Siedlungen belasten die Ressource regional erheblich. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Belastungsquellen, ihre Ursachen und mögliche Schutzmaßnahmen.

Wie Grundwasser entsteht

Grundwasser ist kein statischer unterirdischer See, sondern ein bewegliches Glied im Wasserkreislauf. Sein Ausgangspunkt ist der Niederschlag: Regen und Schmelzwasser treffen auf die Erdoberfläche, und ein Teil davon dringt in den Boden ein. Dieses eindringende Wasser wird als Sickerwasser bezeichnet. Es durchquert zunächst die ungesättigte Bodenzone, in der die Poren noch teilweise mit Luft gefüllt sind, und wandert langsam abwärts, bis es die gesättigte Zone erreicht und dort zum eigentlichen Grundwasser wird.

Den Vorgang, bei dem versickerndes Wasser den Untergrund neu auffüllt, nennt man Grundwasserneubildung. Wie viel Wasser tatsächlich ankommt, hängt von mehreren Faktoren ab: von der Menge und Verteilung der Niederschläge, von der Verdunstung, von der Vegetation, der Hangneigung und vor allem von der Durchlässigkeit des Bodens. Sandige und kiesige Böden lassen Wasser gut passieren, während tonige oder versiegelte Flächen die Versickerung stark behindern. In dicht bebauten Städten gelangt deshalb deutlich weniger Niederschlag in den Untergrund als in unversiegelten Landschaften. Auch der Jahresverlauf spielt eine Rolle: Der Großteil der Neubildung findet im hydrologischen Winterhalbjahr statt, wenn die Pflanzen ruhen und wenig Wasser verdunstet, während im Sommer ein großer Teil des Niederschlags über die Vegetation wieder an die Atmosphäre abgegeben wird und gar nicht erst versickert.

Wasserführende Gesteinsschichten, die genug nutzbares Grundwasser speichern und weiterleiten, heißen Grundwasserleiter oder Aquifere. Man unterscheidet vor allem Porengrundwasserleiter, bei denen das Wasser in den Zwischenräumen von Lockergestein wie Sand und Kies sitzt, sowie Kluft- und Karstgrundwasserleiter, bei denen das Wasser durch Risse und Hohlräume im festen Gestein fließt. Die Oberfläche des zusammenhängenden Grundwasserkörpers ist der Grundwasserspiegel. Er ist nicht konstant, sondern steigt nach niederschlagsreichen Phasen und sinkt in Trockenzeiten. Aus dem Abstand zwischen Geländeoberkante und Grundwasserspiegel ergibt sich der Flurabstand, der für Brunnen, Bauwerke und Pflanzenwurzeln gleichermaßen von Bedeutung ist.

Natürliche Reinigung durch die Bodenpassage

Eine der wertvollsten Eigenschaften des Grundwassers ist seine natürliche Reinheit. Auf seinem oft jahrelangen Weg durch Boden und Gestein durchläuft das Sickerwasser einen mehrstufigen Filterprozess, der als Bodenpassage bezeichnet wird. Dabei wirken mechanische, chemische und biologische Vorgänge zusammen und entfernen einen großen Teil unerwünschter Stoffe, bevor das Wasser die gesättigte Zone erreicht.

Mechanisch wirkt der Boden wie ein feiner Filter: Schwebstoffe, Trübstoffe und ein Großteil der Krankheitserreger bleiben in den engen Porenräumen hängen. Chemisch binden Tonminerale und Humusstoffe gelöste Substanzen, indem sie an deren Oberflächen anlagern; auf diese Weise werden etwa Phosphate und manche Schwermetalle zurückgehalten. Mikrobiologisch bauen Bakterien und andere Bodenorganismen in der belebten Bodenzone abbaubare organische Verbindungen ab und wandeln sie in unbedenkliche Stoffe um. Je länger die Verweildauer und je mächtiger die durchsickerten Deckschichten sind, desto wirksamer ist diese Selbstreinigung. Aus diesem Grund ist tief liegendes, langsam gebildetes Grundwasser in der Regel besser geschützt als oberflächennahes Wasser, das rasch und mit kurzer Bodenpassage neu gebildet wird.

Allerdings hat die Bodenpassage Grenzen. Gut wasserlösliche und schwer abbaubare Stoffe werden kaum zurückgehalten und gelangen nahezu ungehindert ins Grundwasser. Das gilt insbesondere für Nitrat sowie für persistente Industriechemikalien wie PFAS. Wo schützende Deckschichten fehlen oder dünn sind, etwa über Karstgebieten mit raschem Wasserdurchfluss, ist das Grundwasser besonders verletzlich. Die natürliche Reinigungskraft ersetzt deshalb keinen vorsorgenden Schutz der Ressource, sondern ergänzt ihn.

Wasserschutzgebiete und ihre Zonen

Damit Grundwasser auch künftig als Trinkwasser nutzbar bleibt, weisen die Behörden um Förderbrunnen und Quellen Wasserschutzgebiete aus. Sie sollen verhindern, dass Schadstoffe in den Einzugsbereich der Gewinnungsanlage gelangen. Das Schutzprinzip ist abgestuft: Je näher eine Fläche an der Entnahmestelle liegt, desto strenger sind die Nutzungsauflagen. Üblicherweise gliedert sich ein Wasserschutzgebiet in drei Zonen.

Die Zone I, der Fassungsbereich, umfasst das unmittelbare Umfeld des Brunnens. Hier ist nahezu jede Nutzung untersagt; das Gelände ist meist eingezäunt und dient allein dem Schutz der Anlage vor direkter Verunreinigung. Die Zone II, die engere Schutzzone, erstreckt sich bis zu der Linie, von der das Grundwasser rund fünfzig Tage bis zum Brunnen benötigt. Diese sogenannte 50-Tage-Linie ist so bemessen, dass abbaubare Krankheitserreger auf dem Weg zur Fassung absterben. In Zone II sind unter anderem das Ausbringen von Gülle, der Umgang mit wassergefährdenden Stoffen und intensive Bebauung stark eingeschränkt. Die Zone III, die weitere Schutzzone, deckt den übrigen Teil des Einzugsgebiets ab und schützt vor allem vor schwer abbaubaren chemischen Belastungen; hier sind die Auflagen weniger streng, betreffen aber etwa Industrieansiedlungen und großflächige Versickerungen. In ausgedehnten Einzugsgebieten wird die Zone III bisweilen weiter unterteilt. Der Zuschnitt eines Schutzgebiets richtet sich nach den hydrogeologischen Verhältnissen des jeweiligen Einzugsgebiets und wird auf Grundlage von Gutachten festgelegt, sodass die Zonen nicht überall gleich groß ausfallen. Ergänzt wird dieser Gebietsschutz durch ein flächendeckendes Messnetz, mit dem Behörden Stand und Beschaffenheit des Grundwassers laufend überwachen und Veränderungen frühzeitig erkennen.

Belastungen des Grundwassers im Detail

Die größte und flächenmäßig bedeutsamste Belastung des Grundwassers in Deutschland ist Nitrat aus der Landwirtschaft. Wird mehr Gülle oder Mineraldünger ausgebracht, als die Pflanzen aufnehmen können, sickert der überschüssige Stickstoff als Nitrat ins Grundwasser. Nitrat ist gut wasserlöslich und wird in der Bodenpassage kaum zurückgehalten, sodass es sich über Jahre anreichern kann. In Regionen mit intensiver Tierhaltung und Ackerbau überschreiten Messstellen regelmäßig den geltenden Wert. Gegenmaßnahmen setzen vor allem bei der bedarfsgerechten Düngung, der Begrünung über den Winter und Gewässerrandstreifen an.

Eine zunehmend beachtete Stoffgruppe sind die per- und polyfluorierten Alkylverbindungen, kurz PFAS. Sie stammen aus industriellen Prozessen, Löschschäumen und belastetem Klärschlamm und gelten als „Ewigkeitschemikalien“, weil sie in der Umwelt praktisch nicht abgebaut werden. Einmal im Grundwasser, bleiben sie über sehr lange Zeiträume nachweisbar und lassen sich nur mit aufwendiger Technik wie Aktivkohle entfernen. Der Schutz setzt deshalb vorrangig bei der Vermeidung von Einträgen und der Sanierung von Altlasten an.

Hinzu kommen Pestizide, also Pflanzenschutzmittel und ihre Abbauprodukte, die als Metabolite bezeichnet werden. Manche dieser Abbauprodukte sind selbst schwer abbaubar und werden in Messstellen häufig nachgewiesen, teils noch lange nachdem der ursprüngliche Wirkstoff nicht mehr zugelassen ist. Weil Grundwasser sich nur sehr langsam bewegt, wirken solche Einträge oft über Jahrzehnte nach: Was heute versickert, erreicht manche Förderbrunnen erst nach langer Verweildauer im Untergrund. Schwermetalle wie Arsen, Cadmium oder Nickel gelangen vor allem aus Bergbaualtlasten, Industriestandorten und Deponien ins Grundwasser; sie können teils auch natürlich aus dem Gestein stammen. Während Pestizide über Zulassungsbeschränkungen und integrierten Pflanzenschutz reduziert werden, erfordern Schwermetallbelastungen meist eine gezielte Altlastensanierung und ein dauerhaftes Monitoring. Für alle diese Stoffe gilt: Vorsorge an der Quelle ist wirksamer und kostengünstiger als die nachträgliche Aufbereitung im Wasserwerk.

Klimawandel und sinkende Grundwasserstände

Der Klimawandel verändert die Wasserbilanz des Untergrunds spürbar. Längere und häufigere Trockenperioden sowie veränderte Niederschlagsmuster verringern die Grundwasserneubildung, weil in den entscheidenden Monaten weniger Wasser versickert. Gleichzeitig steigt durch Hitze und Verdunstung der Wasserbedarf, etwa für die Bewässerung in der Landwirtschaft, sodass mehr Grundwasser entnommen wird. Beides zusammen lässt die Grundwasserstände in vielen Regionen sinken.

Verschärfend kommt hinzu, dass sich Niederschläge zunehmend in kurzen, intensiven Starkregenereignissen entladen. Solch konzentrierter Regen fließt häufig oberflächlich ab oder verdunstet rasch, statt langsam und gleichmäßig zu versickern, und trägt deshalb seltener zur erwünschten Neubildung bei. Sinkende Grundwasserstände können Folgen für die Förderung von Trinkwasser, für Feuchtgebiete und für die Vegetation haben. Wo der Grundwasserspiegel über längere Zeit fällt, geraten zudem grundwasserabhängige Ökosysteme unter Druck, und küstennahe Grundwasserleiter können verstärkt von eindringendem Salzwasser betroffen sein. Anpassungsstrategien zielen darauf, Niederschlag besser zurückzuhalten und versickern zu lassen, Flächen zu entsiegeln, den Wasserverbrauch zu senken und die Entnahmen am tatsächlichen Dargebot auszurichten. Ergänzend gewinnt die gezielte Anreicherung von Grundwasser, bei der aufbereitetes Wasser planmäßig versickert wird, in einzelnen Regionen an Bedeutung.

Häufige Fragen zu Grundwasser

Woher kommt Grundwasser?

Grundwasser entsteht durch Grundwasserneubildung: Niederschlag wie Regen und Schnee versickert im Boden, durchsickert die ungesättigte Bodenzone und füllt die Hohlräume des Untergrunds. Auf diesem Weg wird das Wasser durch die Bodenpassage natürlich gefiltert. Der Prozess ist Teil des globalen Wasserkreislaufs.

Ist Grundwasser dasselbe wie Trinkwasser?

Nein. Grundwasser ist die natürliche Ressource im Untergrund, Trink- oder Leitungswasser hingegen das daraus aufbereitete Produkt. Wasserwerke fördern Grundwasser, kontrollieren es und bereiten es nach den Vorgaben der Trinkwasserverordnung auf, bevor es ins Netz gelangt.

Wie wird Grundwasser belastet?

Die größte Belastung ist Nitrat aus der Überdüngung in der Landwirtschaft. Hinzu kommen Pestizide, Schwermetalle und zunehmend PFAS, sogenannte Ewigkeitschemikalien. Diese Stoffe versickern mit dem Niederschlag und reichern sich über Jahre im Grundwasser an.

Wie wird Grundwasser geschützt?

Zentrales Instrument sind Wasserschutzgebiete, die in abgestufte Zonen rund um Förderbrunnen gegliedert sind und Nutzungen einschränken. Dazu kommen die Düngeverordnung, Grenzwerte für Schadstoffe sowie ein regelmäßiges Grundwassermonitoring der Behörden. Vorsorgender Boden- und Gewässerschutz ist günstiger als nachträgliche Aufbereitung.

Was ist ein Aquifer oder Grundwasserleiter?

Ein Aquifer, deutsch Grundwasserleiter, ist eine Gesteinsschicht, die genug nutzbares Grundwasser speichern und weiterleiten kann. In Porengrundwasserleitern aus Sand und Kies sitzt das Wasser in den Zwischenräumen, in Kluft- und Karstgrundwasserleitern fließt es durch Risse und Hohlräume im festen Gestein. Die Durchlässigkeit des Aquifers bestimmt, wie schnell sich Grundwasser bewegt und wie ergiebig ein Brunnen ist.

Was sind die Zonen eines Wasserschutzgebiets?

Wasserschutzgebiete gliedern sich meist in drei Zonen. Zone I ist der unmittelbare Fassungsbereich um den Brunnen, in dem nahezu jede Nutzung untersagt ist. Zone II, die engere Schutzzone, reicht bis zur 50-Tage-Linie und beschränkt unter anderem Güllegaben und den Umgang mit wassergefährdenden Stoffen. Zone III, die weitere Schutzzone, deckt das übrige Einzugsgebiet ab und schützt vor allem vor schwer abbaubaren chemischen Belastungen.

Wie wirkt sich der Klimawandel auf Grundwasser aus?

Längere Trockenperioden und veränderte Niederschlagsmuster verringern die Grundwasserneubildung, während Hitze und Bewässerung die Entnahme steigern. Sinkende Grundwasserstände sind die Folge. Gleichzeitig kann konzentrierter Starkregen schlechter versickern und führt seltener zur gewünschten Neubildung.

Grundwasser ist das wertvolle Rohmaterial hinter unserem täglichen Trinkwasser. Wer verstehen will, wie aus der Ressource sauberes Leitungswasser wird, sollte die rechtlichen Vorgaben der Trinkwasserverordnung kennen. Die größten Gefahren für die Qualität sind Nitrat im Wasser und die langlebigen PFAS im Trinkwasser.