4.2.4.3 Stoffausträge in das Grundwasser

Die größte Quelle für den anthropogenen Nährstoffeintrag in das Grundwasser ist das Ausbringen von Düngemitteln (mineralische Düngemittel, Wirtschaftsdünger, Klärschlamm). Die wichtigsten Verbindungen sind hierbei das Nitrat, das Ammonium und das Phosphat. Tiefere Grundwasser-Messstellen sind durch die Überdeckung mit zum Teil mächtigen Grundwasserstauern relativ gut vor dem Nährstoffeintrag geschützt. Es konnten jedoch auch hier Nitratkonzentrationen von bis zu 139 mg/l festgestellt werden. Es ist davon auszugehen, dass in Bereichen, die intensiv landwirtschaftlich genutzt werden, die höchsten Nährstoffkonzentrationen zu messen sind (Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V 2001a). Der Stickstoffgehalt des Sickerwassers zeigt enge Korrelationen mit dem Stickstoffgehalt des Bodens (Nmin-Gehalt), mit der applizierten Düngermenge sowie aber auch mit der Sickerwassermenge. Das gilt für Acker- aber auch für Grünlandstandorte. Ketelsen et al. (1999) konnten für norddeutsche Grünlandstandorte mit verschiedenen Nutzungen (1S bis 3S bedeutet 1-Schnitt bis 3-Schnittmähweiden) eine eindeutige Korrelation zwischen dem N-Eintrag und der NO3-Konzentration im Sickerwasser dieser Standorte nachweisen.

 

Abbildung 25: Beziehung zwischen N-Eintrag und NO3 im Sickerwasser


Quelle: nach Ketelsen et al. (1999)

 


Nur 32 % der Grundwasser-Messstellen Mecklenburg-Vorpommerns wiesen 1999 keine Nitratbelastung auf, einige der Messstellen wiesen Werte von über 100 mg/l Nitrat auf. Im Einzugsbereich der ehemaligen industriellen Rindermastanlage Hohen Wangelin konnten im Herbst 1998 auf den Gülleverregnungsflächen noch Nitratkonzentrationen von über 250 mg/l nachgewiesen werden (Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V 2001a).

Erhöhte Ammoniumkonzentrationen konnten 1998/1999 an 36 % der Messstellen festgestellt werden, hier lagen die Konzentrationen über dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung. Die Nitritkonzentrationen lagen 1999 bei 4 % der Messstellen über dem Grenzwert der Trinkwasserverordnung von 0,1 mg/l.

 

Die Stickstoffauswaschung aus dem Wurzelraum in das Grundwasser erfolgt überwiegend als Nitrat und weist im Vergleich zu anderen Nährstoffen erhebliche Schwankungen in der Konzentration auf. Neben hydrologisch-meteorologischen und pedologischen Faktoren werden diese Schwankungen durch die Art und Intensität der Bodennutzung beeinflusst. Da die überwiegende Menge des Sickerwassers im Winterhalbjahr anfällt, kommt es in diesem Zeitraum zu den größten Stoffausträgen. In Blume (1992) werden für die Ackernutzung durchschnittliche Auswaschungsmengen von 75 bis 100 kg N pro ha und Jahr angegeben, für die Nutzungen Wald und ungedüngtes Grünland Mengen zwischen 1 und 12 kg N. Diese Mengen führen bei einer Sickerwassermenge von 250 mm/a zu einer durchschnittlichen Konzentration im Sickerwasser von 30 bis 40 mg NO3-N/l für Ackerstandorte und 0,4 bis 5 mg für Wald- bzw. Grünlandstandorte. Weideflächen weisen hierbei höhere Nitratauswaschungsverluste auf als vergleichbare Wiesenstandorte (siehe Abbildung 25).

Pfaff und Schütze (1995) gehen davon aus, dass bei einer angenommenen Sickerwassermenge von 250 mm/a der Stickstoffaustrag 25 kg/ha nicht überschreiten darf um den in der EG-Nitratrichtlinie geforderten Grenzwert von 50 mg NO3/l im Grundwasser einzuhalten. Bei geringeren Sickerwassermengen, wie sie auch in Mecklenburg-Vorpommern zu beobachten sind, liegen die zulässigen Austräge noch niedriger.

Die Herbst-Nmin-Gehalte im Boden dürfen bestimmte Werte nicht übertreffen, wenn eine maximal tolerierbare Nitratkonzentration im Sickerwasser nicht überschritten werden soll. Diese tolerierbaren Nmin-Gehalte sind von der Sickerwasserrate und von der Bodenart abhängig. Da die Denitrifikationsprozesse in der ungesättigten Zone und im Grundwasser begrenzt und schwer abzuschätzen sind, ist der Grenzwert der EU-Trinkwasserrichtlinie (50 mg NO3/l) als maximal tolerierbare Konzentration anzunehmen (Hennings und Scheffer 2000).

 

Tabelle 111: Tolerierbare Herbst-Nmin-Gehalte im Boden in kg/ha

Bodenart

Sickerwasserrate in mm/a

<100

100-200

200-300

>300

mS, gS, Su, fS

15

20

30

40

St, Sl

30

30

35

40

Ul, Ls, Lu, Lt, Tu, T

40

40

40

40

Quelle: Hennings und Scheffer (2000)

 

Der Phosphatgehalt des Grundwassers lag in Mecklenburg-Vorpommern 1999 zwischen 0,003 und 0,153 mg PO4-P pro Liter (Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V 2001a). Im Sickerwasser werden in der Regel Gesamtphosphat-Konzentrationen von 0,1 bis 0,5 mg/l festgestellt, auf Moorböden kann eine Phosphatdüngung jedoch einen Anstieg der Konzentrationen im Sickerwasser zur Folge haben (Blume 1992).

 

Das Sickerwasser unter Waldbeständen, die an punkt- oder flächenhafte landwirtschaftliche Stickstoffemittenten angrenzen, weist ebenfalls eine hohe Nitratkonzentration auf. An einigen Standorten nehmen die Nährstoffkonzentrationen im Waldinneren erst in einer Entfernung von 150 m von Waldrand ab. Generell lässt sich sagen, dass die Stickstoffkonzentrationen des Sickerwassers unter Buchenbeständen sehr viel geringer sind als unter Fichtenbeständen (Spangenberg et al. 1999).

 

Die Salzgehalte und die Gehalte der Hauptinhaltsstoffe Eisen und Mangan des Grundwassers in Mecklenburg-Vorpommern sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Die Gehalte an Eisen und Mangan sind vorwiegend geogen bedingt. Aber insbesondere das Chlorid kann als Zeigerion für die Düngungsintensität dienen, es dominiert im Dränwasser bewirtschafteter Ackerflächen (Bockholt und Kappes 1994). Die Konzentration der meisten Salze hat zwischen 1997 und 1999 zugenommen, die Zahl der Messstellen, an denen Überschreitungen der Trinkwasserverordnung festgestellt wurden ist jedoch in etwa konstant geblieben. 1999 wurden im Rahmen des Grundwassermessnetzes insgesamt 79 Messstellen beprobt.

 

Tabelle 112: Salzbelastung des Grundwassers in Mecklenburg-Vorpommern

 

1997

1999

Messstellen mit Grenzwertüberschreitung (Herbst 1999)*

Grenzwert Trinkwasser-verordnung

Mittelwert mg/l

Anzahl

%

mg/l

Natrium

22,5

30,8

2

2,5

(150*) 200

Kalium

3,7

5,9

8

10,1

12*

Calcium

103,7

103,2

0

0

400*

Magnesium

12,6

12,9

2

2,5

50*

Chlorid

41,0

47,3

3

3,8

250

Sulfat

75,3

70,2

4

5,1

240

Eisen, gesamt

3,2

2,8

63

79,7

0,2

Mangan

0,3

0,2

59

74,7

0,05

* Grenzwerte der alten Trinkwasserverordnung vom 5.12.1990

Quelle: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V (2001a)

 

Neben geogenen Ursachen (z.B. Nähe zu tektonischen Störungen) kann der hohe Salzgehalt des Grundwassers auch anthropogen bedingt sein. Eine wahrscheinlich unvollständige Übersicht der anthropogenen Quellen zeigt die folgende Tabelle.

 

Tabelle 113: Wichtigste anthropogene Quellen der Stoffbelastung des Grundwassers

 

Anthropogene Quellen

Natrium

Streusalz, Deponiesickerwasser, Abwassereinflüsse

Kalium

Düngemittelbestandteil, Deponiesickerwasser, Abwassereinflüsse

Calcium

Düngemittelbestandteil, Deposition industrieller Emissionen, Sickerwasser von Bauschuttdeponien

Magnesium

Düngemittelbestandteil, Hausmüll- und Bauschuttdeponien, Abwasser

Chlorid

Düngung, Streusalze, Deponiesickerwasser

Sulfat

Unter reduzierenden Bedingungen kann bei hohen Nitratkonzentrationen von Mikroorganismen durch die Denitrifikation Sulfat gebildet werden, Niederschlagswasser, Schwefeldioxid-Deposition, Düngung, Deponien

Eisen, gesamt

-

Mangan

Sickerwasser von Hausmülldeponien

Quelle: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V (2001a)

 

Die Sulfatkonzentration im Grundwasser nimmt mit der Tiefe ab, bei anderen Salzen ist kein Gradient festzustellen. Sorptionsschwache Sand- oder Moorböden weisen Kalium-Auswaschungsverluste zwischen 5 und 36 kg pro ha und Jahr auf, bei tonigen Böden liegt die Auswaschung zwischen 1 und 7 kg pro ha und Jahr (bei starker Al-Blockierung der Austauscher: bis 58 kg/ha*a) (Blume 1992).

 

Die Konzentrationen anorganischer Schadstoffe im Grundwasser liegen nur an wenigen Messstellen in Mecklenburg-Vorpommern über den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung. Der Boden ist durch die Immobilität der Schwermetalle bis zu einer gewissen Grenze eine Schadstoffsenke für diese Stoffe, der Austrag in das Grundwasser kann als relativ gering eingestuft werden. Die Löslichkeit der Schadstoffe ist in den meisten Fällen stark von der Bodenart und vom pH-Wert der Bodenlösung abhängig. In der Regel führt ein höherer Schwermetallgehalt des Bodens zu einer Erhöhung der Konzentration in der Bodenlösung, welche dann verlagerbar ist. Bei Cadmium z.B. nimmt bei pH-Werten von 6,5 und niedriger die unspezifische Adsorption zu, d.h., das Cadmium liegt in einer mit Erdalkaliionen austauschbaren pflanzenverfügbaren Form vor. Unter ungünstigen Umständen kann sich Cadmium um mehr als 10 m in 100 Jahren vertikal verlagern (Gäth 1995).

 

Tabelle 114: Anorganische Stoffe im Grundwasser in Mecklenburg-Vorpommern

 

1999

(ohne Extremwerte)

höchster Messwert

Messwerte unterhalb Bestimmungsgrenze

Grenzwert Trink-wasserverordnung

µg/l

µg/l

%

µg/l

Aluminium

10-660

1.440

44

200

Arsen

0,1-9,8

14,0

93

10

Blei

0,23-11,7

98,3

53

10 (bis 2013 25)

Bor

10-250

1.400

41

1.000

Cadmium

0,01-0,13

0,95

50

5

Chrom

1,2-17,1

35,0

22

50

Fluorid

100-900

1.200

65

1.500

Kupfer

0,21-15,0

64,0

78

2.000

Nickel

0,15-13,3

68,0

50

20

Quecksilber

0,014-0,056

0,42

27

1

Zink

1,0-3.930

17.800

62

-

Quelle: Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V (2001a)

 

Mit anhaltender Intensivierung der Landwirtschaft steigt der Einsatz von Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmitteln. Sie können aufgrund ihrer schlechten Abbaubarkeit über längere Zeit im Boden verbleiben bzw. in das Grundwasser verlagert werden. In Deutschland wird eine seit mehreren Jahren etwa gleichbleibende Menge von rund 30.000 Tonnen PSM-Wirkstoff jährlich in Verkehr gebracht (s. Kapitel 4.2.2.4).

An drei von 14 Messstellen wurde 1999 der Grenzwert der Trinkwasserverordnung für die Summe der Pestizide (0,5 µg/l) überschritten und an der Hälfte der Messstellen wurden Grenzwerte für einzelne Pflanzenschutzmittel (0,1 µg/l) überschritten (Fettdruck) (Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V 2001a).

Folgende 19 Pflanzenschutzmittel wurden 1999 in unterschiedlicher Konzentration und Häufigkeit im Grundwasser in Mecklenburg-Vorpommern nachgewiesen (Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V 2001a):

 

 Atrazin

 Bromacil

 Chloridazon

 Chlortoluron

 p,p-DDT

 Desethylatrazin

 Desisopropylatrazin

 Dichlorprop

 Hexazinon

 Lenacil

 Mecoprop

 MCPA

 Metazachlor

 Metolachlor

 Pentachlorphenol

 Propazin

 Terbutryn

 Terbutylazin

 Trifluralin

 

 

Die Stoffausträge aus Deponien und anderen Altablagerungen und Altstandorten in das Grundwasser sowie die davon ausgehenden Gefährdungen wurden in Kapitel 4.2.3 näher behandelt.