Nähr- und Schadstoffe

Einträge von Stickstoff haben in den letzten Jahrzehnten zu großräumigen Belastungen des Grundwassers geführt. Zusätzlich gibt es immer wieder auch Verunreinigungen durch Pflanzenschutzmittel. Zunehmend diskutiert werden mögliche Belastungen durch Biozide, Human- und Tierarzneimittel und Industriechemikalien.

Belastungen des Grundwassers

Grundwasser ist die Basis für unser Trinkwasser. Es erfüllt wichtige ökologische und wasserwirtschaftliche Funktionen, die durch vom Menschen verursachte Verunreinigungen gestört werden können.

Grundwasservorkommen unter landwirtschaftlich genutzten Flächen sind häufig hohen Belastungen ausgesetzt, die durch die intensive Bodennutzung verursacht werden. Gleichzeitig werden rund 74 Prozent des Trinkwasseraufkommens in Deutschland aus dem Grundwasser entnommen. Dies führt zu einem wirtschaftlichen Nutzungskonflikt, aber auch zu einem Interessenskonflikt mit dem Gewässerschutz. Hauptproblem sind aus Sicht des Gewässerschutzes diffuse Nährstoffeinträge aus stickstoffhaltigen Düngemitteln, die häufig nicht standort- und nutzungsgerecht ausgebracht werden. Ein Maßstab für die Höhe der Belastungen sind bilanzierte Nährstoffüberschüsse. So betrug 2010 der Stickstoffüberschuss in der Gesamtbilanz Deutschlands immer noch 96 kg/N/ha.

Nitratgehalte des Grundwassers

Erhöhte Nitratgehalte beeinträchtigen die Ökologie der Gewässer sowie die Trinkwasserqualität und können damit zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen. Die Bundesländer überwachen daher mit landeseigenen Messnetzen den Grundwasserzustand. Der Parameter „Nitrat“ wird an fast allen Messstellen regelmäßig untersucht.

Für die regelmäßige Berichterstattung an die Europäische Umweltagentur (EUA) über den Zustand des Grundwassers in Deutschland wurden von den Bundesländern repräsentative Messstellen ausgewählt und zu einem EUA-Grundwassernetz zusammengefasst. Die Länder übermitteln die Daten aus diesem Messnetz jährlich an das Umweltbundesamt, das wiederum jedes Jahr die Europäische Umweltagentur über den Zustand des deutschen Grundwassers informiert.

Im Jahr 2010 wurde der Nitratgehalt des Grundwassers an 723 Messstellen des EUA-Grundwassermessnetzes untersucht. 50,9 Prozent aller Messstellen waren nicht oder nur geringfügig belastet, da der Nitratgehalt zwischen null und zehn Milligramm pro Liter (mg/l) lag. Bei 35,1 Prozent der Messstellen lag der Nitratgehalt zwischen zehn und 50 mg/l. Diese Messstellen waren deutlich bis stark durch Nitrat belastet. Die übrigen 14 Prozent der Messstellen enthielten zum Teil deutlich mehr als 50 mg/l Nitrat. Dieses Grundwasser kann nicht ohne Weiteres zur Trinkwassergewinnung genutzt werden, da es den Grenzwert von 50 mg Nitrat pro Liter aus der Trinkwasserverordnung (TrinkwV 2001) überschreitet.

Im Jahr 2010 ließ sich in 28,9 Prozent der Messstellen des Grundwassermessnetzes weniger als 1 Milligramm Nitrat pro Liter nachweisen. In 8,6 Prozent lag der Wert über 50 Milligramm pro Liter und darf nicht direkt als Trinkwasser genutzt werden.
Verteilung der Nitratgehalte im EUA-Grundwassermessnetz 2010
Quelle: Umweltbundesamt 2013 nach Angaben der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) Diagramm als PDF

Ursachen und die Nitratrichtlinie

Die Höhe der Nitratkonzentration hängt von mehreren Faktoren ab. Das ist in besonderem Maße die Belastung durch die Landnutzung im Einzugsgebiet einer Messstelle. Daneben spielen die regionalen hydrogeologischen Bedingungen, wie Grundwasserflurabstand und Fließgeschwindigkeit, sowie die hydrochemischen Bedingungen im Untergrund eine wichtige Rolle.

Betrachtet man die Messstellen nach der Nutzung in ihrem unmittelbaren Umfeld, zeigt sich, dass die höchsten Nitratbelastungen unter Ackerflächen festzustellen sind. In den meisten Fällen dürfte dies auf zu hohe Stickstoffeinträge aus der Düngung zurückzuführen sein. In dieser Gruppe wiesen im Jahr 2010 rund 50 Prozent der Messstellen Nitratbelastungen von mehr als 25 Milligramm pro Liter (mg/l) auf. Unter Wald oder Grünlandnutzung sind es hingegen nur 13,1 beziehungsweise 18,5 Prozent der Messstellen.

Zum Schutz des Grundwassers in Regionen mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung hat die Europäische Unionim Jahr 1991 die Nitratrichtlinie erlassen. Die EU schreibt mit diesem Gesetz die Einhaltung der „guten fachlichen Praxis“ in der Landwirtschaft vor sowie weitergehende Reduktionsmaßnahmen durch  Aktionsprogramme. Zudem werden in Deutschland seit mehr als 15 Jahren von den Ländern, dem Bund und von Wasserversorgern Programme zur Senkung der Nitratbelastung durchgeführt. Wie wirksam solche Programme sind, müssen alle EU-Mitgliedstaaten durch gezielte Grundwassermessungen überprüfen und der Europäischen Kommission alle vier Jahre darlegen.

Im Jahr 2010 waren 14,6 Prozent des Grundwassers unter Ackerflächen nicht als Trinkwasser geeignet. Das traf auch für 11,1, 2,2 beziehungsweise 2,9 Prozent des Grundwassers unter Siedlungen, Grünflächen beziehungsweise Wäldern zu.
Verteilung der Nitratgehalte (2010) unter verschiedenen Landnutzungen
Quelle: Umweltbundesamt 2013 nach Angaben der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA)

Das EU-Nitratmessnetz und der Nitratbericht 2012

Die Datenbasis für die deutschen Berichte über die Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie (Nitratbericht 2012) liefert das sogenannte EU-Nitratmessnetz mit etwa 180 Messstellen. Im Unterschied zum EUA-Messnetz soll es möglichst genaue Aussagen über die Wirkung der Aktionsprogramme ermöglichen. Die Messstellen befinden sich daher in Regionen mit deutlichen Nitratbelastungen. Das Messnetz ist damit nicht repräsentativ für die Nitratbelastung des gesamten Grundwassers in Deutschland.

Die Messungen im EU-Nitratmessnetz zeigten, dass die Nitratbelastung an hoch belasteten Messstellen zwischen 1995 und 2005 deutlich abgenommen haben. In den Folgejahren setzte sich dieser Trend allerdings nicht weiter fort. Der Trend lässt sich an den Messergebnissen des repräsentativen EUA-Grundwassermessnetzes nur schwer erkennen. Zudem nahm die mittlere Nitratbelastung des Grundwassers in Deutschland zwischen den Jahren von 1995 bis 2006 nur geringfügig ab.

Die Ursache könnte sein, dass viele der Maßnahmenprogramme in Regionen mit sehr hohen Belastungen und seltener in gering oder nur mäßig belasteten Gebieten durchgeführt wurden. So wurden vorrangig Spitzenbelastungen abgebaut, dies hat aber nur einen geringen Einfluss auf die mittlere Belastung des Grundwassers insgesamt. Auch der Zeitfaktor ist wichtig: Zwar nahmen die Stickstoffeinträge in den Boden und ins Sickerwasser ab, doch die Auswirkungen auf die Nitratgehalte im Grundwassers kann sich stark verzögern. Denn die Fließzeit von der Bodenoberfläche durch die wasserungesättigten Deckschichten bis ins Grundwasser beträgt oft Jahre oder Jahrzehnte.

  • Im Jahr 1995 war das Wasser an 11,2 Prozent der Grundwassermessstellen nicht direkt als Trinkwasser geeignet, im Jahr 2010 traf dies auf 8,6 Prozent zu.
    Entwicklung der Nitratbelastung im repräsentativen EUA-Messnetz
    Quelle: Umweltbundesamt 2013 nach Angaben der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA)
  • Im Jahr 1995 war das Wasser an 58,8 Prozent der Messstellen des Nitratmessnetzes nicht direkt als Trinkwasser geeignet, im Jahr 2006 traf dies auf 50,5 Prozent zu. Parallel stieg der Anteil der gering belasteten Messstellen von 0,6 auf 4,7 Prozent.
    Entwicklung der mittleren Nitratgehalte im EU-Nitratmessnetz (Belastungsmessnetz)
    Quelle: Umweltbundesamt 2013 nach Angaben der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA)
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Umweltrelevanz des Stoffes Methyltertiärbutylether (MTBE) unter besonderer Berücksichtigung des Gewässerschutzes

Zusammenfassung


MTBE wird in Deutschland und Europa überwiegend als Zusatz in Ottokraftstoffen zur Erhöhung der Klopffestigkeit verwendet. Es ersetzt im Kraftstoff bleiorganische Verbindungen (Oktanbooster), sowie Benzol und andere aromatische Kohlenwasserstoffe, die eindeutig als umwelt- und gesundheitsgefährdend zu bewerten sind.

MTBE hat einen hohen Dampfdruck und eine hohe Wasserlöslichkeit. In der Atmosphäre wird es relativ rasch durch Hydroxylradikale abgebaut. Demgegenüber ist MTBE nach Eintrag in Boden und Grundwasser (diffuser Eintrag durch nasse Deposition ((Auswaschung durch Regen)) oder punktförmiger Eintrag nach Unfällen und Havarien) weitgehend persistent. MTBE adsorbiert nur schwach an die Bodenmatrix und wird daher schnell ins Grundwasser verlagert.

MTBE zeigt keine besonders auffälligen toxischen und ökotoxischen Wirkungen. Bisher liegt eine Legaleinstufung nach europäischem Gefahrstoffrecht nur als "leichtentzündlich" und als "Reizt die Haut" vor. Eine Einstufung als "umweltgefährlich" wird im Rahmen der europäischen Risikobewertung nicht vorgeschlagen. Die empfindlichsten Wirkungen sind organoleptische Effekte, die ab etwa 15 µg/l auftreten.

Die derzeit in der Umwelt festgestellten Konzentrationen sowie die modellmäßigen Emissionsschätzungen lassen keine unmittelbare Gefährdung von Mensch und Ökosystemen durch MTBE erkennen. Nach derzeitigem Kenntnisstand sind deshalb in Deutschland keine über die bereits geltenden Anforderungen hinaus gehenden Maßnahmen zur Gefahrenabwehr erforderlich. In siedlungsnahen Bereichen kann die MTBE-Belastung des Grundwassers durch defekte Tankstellen oder andere Havarien jedoch eine Gefährdung verursachen, insbesondere dessen Verwendung als Trinkwasser einschränken oder eine Aufbereitung erfordern.

Der weitverbreitete Einsatz von MTBE und seine hohe Mobilität sowie Persistenz führen dazu, dass in vielen siedlungsnahen und ländlichen Grundwasserleitern der Stoff in niedrigen Konzentrationen nachgewiesen werden kann. Die genaue Verteilung und zeitliche Entwicklung ist weiter zu klären. Obwohl durch den Einsatz des MTBE der Eintrag sehr gefährlicher Stoffe wie Bleiverbindungen vermieden und Benzolemissionen stark verringert werden können, kann die Nutzung von MTBE wegen der unbefriedigenden Umwelteigenschaften unter Vorsorgegesichtspunkten nur eine Zwischenstufe sein; es sollte nach umweltverträglicheren Alternativen gesucht werden, die MTBE langfristig ersetzen können.

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