Wasserinhaltsstoff Nitrat

Kaum Nitrat im Trinkwasser – warum dann der ganze Ärger?

Seit Jahren drängen die Wasserversorger darauf, Nitrateinträge drastisch zu reduzieren und die Nitratrichtlinie der EU endlich umzusetzen. Inzwischen hat die Bundesregierung auf Druck der Europäischen Union ihre Düngeverordnung angepasst, wodurch erhebliche zusätzliche Anforderungen an die Landwirtschaft gestellt werden. Die jahrzehntelang geführte Diskussion kulminierte Anfang 2020 in massiven Bauernprotesten, die medienwirksam auf den Straßen der Republik ausgetragen wurden. Immer wieder wurden dabei die Messergebnisse der Ländermessnetze in Zweifel gezogen und Wasserversorger ins Feld geführt, die gar kein akutes Nitratproblem haben.

Auch die Fernwasserversorgung Elbaue-Ostharz GmbH ist ein solcher Versorger. Warum wir dennoch die Forderung der Wasserwirtschaft nach einer Reduzierung der Nitrateinträge durch die Landwirtschaft unterstützen, soll hier erklärt werden.

Die lokale Situation

Der für die Trinkwassergewinnung genutzte Grundwasserleiter in der Elbaue besteht aus bis zu 50m mächtigen Sand- und Kiesschichten, die im und nach der letzten Eiszeit abgelagert wurden.

In der Elbaue selbst ist dieser Grundwasserleiter an den meisten Stellen von einer bis zu zwei Meter mächtigen Auelehmschicht bedeckt, die den darunter liegenden Grundwasserleiter vor einer Beeinträchtigung schützt. Hier versickert (Regen)wasser langsam, die Verweilzeit des Sickerwassers im Boden ist lang und die Chance, dass Pflanzen dieses mit Nährstoffen versetzte Wasser wieder aufnehmen können, entsprechend hoch.

In den angrenzenden, höher liegenden Bereichen des Trinkwassereinzugsgebietes fehlt diese Auelehmschicht. Wasser und damit die darin gelösten Nährstoffe wie Nitrat oder Kalium versickern entsprechend schneller. Wenn das Wasser die durchwurzelte Zone - meist die oberen 1 bis 2 Meter - verlassen hat, sind die mitgeführten Nährstoffe für die Pflanzen verloren. Das Wasser sickert mit der Stofffracht bis ins Grundwasser.

Umwandlungsprozesse im Boden

Dabei kommen nicht alle Stoffe, die im Oberboden enthalten sind, tatsächlich auch dort an. Ein Teil der Stoffe wird an Bodenbestandteile gebunden und so aus dem Wasser gefiltert. Das gilt vor allem für chemisch reaktive Stoffe mit guten Adsorptionseigenschaften wie Kalzium oder Phosphat. Nitrat ist dagegen sehr gut löslich. Es wird kaum zurückgehalten.

Grafik Mockritz

Dafür kann Nitrat, wie auch andere im Wasser enthaltene Stoffe unter Mithilfe von Mikroorganismen chemisch so verändert werden, dass es aus dem Wasserkreislauf entfernt oder abgebaut wird. Allerdings ist der mikrobielle Nitratabbau nur unter bestimmten chemischen Bedingungen möglich. So muss zum Beispiel die Verfügbarkeit von Sauerstoff vermindert sein, sodass die Mikroorgansimen auf den im Nitrat enthaltenen Sauerstoff zurückgreifen müssen. Für diesen Abbauprozess kommen somit nur die tiefen Bodenschichten in Frage.

Eine weitere Möglichkeit eines wirksamen Nitratabbaus ist durch die chemische Reaktion zwischen Nitrat und Pyrit gegeben. Pyrit kann in begrenzter Menge in tieferen Bodenschichten enthalten sein. Bei dieser Reaktion wird Nitrat in Stickstoff und der Schwefel im Pyrit in Schwefelsäure umgewandelt. Die Schwefelsäure löst nachfolgend das Eisen, so dass am Ende dieser Reaktion anstelle von Nitrat große Mengen Sulfat und Eisen im Wasser enthalten sind.

Diese Reaktion läuft vergleichsweise schnell ab und führt derzeit auch in den Einzugsgebieten der Wasserwerke Torgau-Ost und vor allem Mockritz dazu, dass die Nitratkonzentrationen im geförderten Grundwasser sehr gering sind – auf Kosten hoher Eisengehalte, die bei der Wasseraufbereitung aufwändig abgetrennt und entsorgt werden müssen, sowie hoher Sulfatkonzentrationen, die zu einer Aufhärtung des Wassers führen.

Messdaten zur Grundwasserbeschaffenheit

Die Fernwasserversorgung Elbaue-Ostharz hat bereits Mitte der 90er Jahre damit begonnen, ein eigenes Grundwasserbeschaffenheitsmessnetz zu errichten. Damit wird eine höhere Sicherheit bei der Trinkwasserversorgung erreicht indem Veränderungsprozesse, die im Grundwasser oftmals zwar sehr langsam, aber dafür sehr langanhaltend und zeitlich verzögert ablaufen, frühzeitig erkannt werden.

Grafik Torgau-Ost

Trotz der sehr niedrigen Nitratkonzentrationen im Rohwasser, welches an der Basis des Grundwasserleiters entnommen wird, kann man anhand der gewonnen Daten erkennen, dass auch im Einzugsgebiet der Wasserwerke ein Nitrateintrag ins Grundwasser stattfindet. An mehreren Messstellen werden die gesetzlichen Grenzwerte für Trinkwasser deutlich, zum Teil um das Doppelte, überschritten. Käme diese Nitratkonzentration so im Brunnen an, wäre eine Trinkwassergewinnung in der jetzigen Form für den mitteldeutschen Raum kaum mehr möglich.

Dass diese hohen Nitratwerte nicht im Rohwasser gemessen werden, hat wahrscheinlich mehrere Ursachen:

  • Zunächst ist die zuvor beschriebene Nitratabbaukapazität ausreichend, um den Nitrateintrag zurückzuhalten. Allerdings wird dabei der Pyritvorrat im Boden nach und nach verbraucht. Dieser Vorrat ist damit endlich und kann nicht wieder regeneriert werden.
  • Die Fließzeiten im Grundwasser sind – auch gemessen an der Einzugsgebietsgröße – sehr gering, sodass das nitratbelastete Wasser unter Umständen noch gar nicht bis an die Trinkwasserbrunnen gelangt ist.
  • Innerhalb des Einzugsgebietes halten sich Gebiete mit hohen und geringeren Nitrateinträgen derzeit noch die Waage, so dass insgesamt in der Mischung die Nitratkonzentrationen derzeit noch auf einem niedrigen Niveau liegen.

Schaut man auf die Ursachen, wird deutlich, dass der derzeitige Zustand zwar aktuell zufriedenstellend ist, jedoch für die Zukunft keinen Bestand haben wird.

  • Sind die Pyritvorräte im Boden vollständig abgebaut, kann das Nitrat in wesentlich größerer Menge ins Grundwasser gelangen und langfristig die Nitratkonzentration ansteigen lassen – bis hin zu einem Wert, der die Trinkwasserversorgung unmöglich macht.
  • Gibt es im Untergrund bereits eine Nitratzone, die derzeit aber wegen der langen Fließzeiten noch nicht bis an die Entnahmestellen gelangt ist, wird diese Zone in Zukunft die Brunnen erreichen und zu einem Anstieg der Nitratkonzentrationen im Rohwasser führen.
  • Nehmen die Gebiete mit höherem Nitrateintrag zu Lasten der nitratärmeren Gebiete zu, kann sich das Mischungsverhältnis zu Ungunsten der Nitratwerte im Rohwasser ändern.

Das Ziel muss daher sein, die Nitrateinträge im Einzugsgebiet der Wassergewinnungsanlagen so gering wie möglich zu halten, damit die Selbstreinigungskräfte im Untergrund möglichst lange Bestand haben und sich die Mischungsverhältnisse nicht negativ verändern.

Das Oberflächenwasser der Rappbodetalsperre

Im Gegensatz zur Elbaue wird im Ostharz Niederschlagswasser für die Trinkwasserversorgung genutzt. Es wird in Vorsperren der Flüsse Hassel, Rappbode, Warme Bode und Kalte Bode angestaut und mündet in die Rappbodetalsperre mit einem Gesamtstauvolumen von über 100 Millionen Kubikmeter.

Die Qualität des Talsperrenwassers wird in erster Linie von den Regenmengen, Temperaturen und Wind, der Größe des Speicherraumes sowie von den Bedingungen im Einzugsgebiet bestimmt. Dieses ist sehr dünn besiedelt und zu etwa 75 Prozent bewaldet. Landwirtschaft findet nur auf wenigen Flächen und unter den Bestimmungen der Trinkwasserschutzzonenverordnung statt. Wichtigster Beitrag zur Reduzierung von Nährstoffeinträgen ist dabei die Abgrenzung der landwirtschaftlich genutzten Flächen zu Bächen und Flüssen mittels Gewässerrandstreifen bzw. die Umwandlung in Dauergrünlandflächen.

Im Rahmen von regelmäßig stattfindenden Schutzzonenbegehungen werden die bestehenden Auflagen in den ausgewiesenen Gebieten kontrolliert und dokumentiert. Zusätzlich werden regelmäßig Wasseruntersuchungen in den Zuflüssen, den Vorsperren und der Rappbodetalsperre vorgenommen, die seit Jahrzehnten die gute Wasserqualität mit sehr niedrigen Nitratwerten belegen. In den vergangenen 30 Jahren lagen die Konzentrationen an Nitrat im Trinkwasser aus dem Harz in einem Intervall von zwischen 5 und 7 mg/L.

Weiterführende Links

Umweltbundesamt - Stickstoff – Zuviel des Guten? Eine Publikation des UBA, die die Stickstoff-/Nitrat-/Nitritproblematik auch über die Wasserversorgung hinaus sehr umfangreich und verständlich erläutert

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit - Katalog vorsorgender Leistungen der Wasserversorger für den Gewässer- und Gesundheitsschutz

Zuletzt aktualisiert am 29.05.2020 von .

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