Bewertung des Nitratabbaupotenzials in einem zur Trinkwassergewinnung genutzten Kluftgrundwasserleitersystem mittels Isotopenanalysen

Ca. 35 % aller Grundwasserkörper in Deutschland sind in einem schlechten chemischen Zustand. Hauptursache sind diffuse Belastungen durch Nitrat aus der Landwirtschaft (ca. 27 %). Da im Untergrund Nitratabbauprozesse stattfinden, wird der Nitrateintrag in vielen Grundwasserleitern reduziert. Ob, in welchem Ausmaß und wie nachhaltig dies stattfindet, sind wichtige Informationen, die für die Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Reduktion der Nitratbelastung im Grundwasser essenziell sind. Hierfür bedarf es geeigneter Untersuchungskonzepte auf Grundlage aussagkräftiger Monitoringmethoden.

Isotopenanalysen gewinnen zunehmend für die Bewertung des Nitratabbaupotenzials an Bedeutung. Diese wurden auch verwendet, um die Relevanz der Nitratumsetzung für das zur Trinkwassergewinnung genutzte Kluftgrundwasserleitersystem in Barntrup und Dörentrup (Kreis Lippe in NRW) zu erfassen. Vorherige Untersuchungen hatten Indizien dafür erbracht, dass es in einzelnen Teilbereichen des Aquifers Nitratabbau durch chemo-lithotrophe Denitrifikation geben könnte, bei der Pyrit zu Sulfat oxidiert wird. Anhand der Stickstoff- und Sauerstoffisotopenverhältnisse (¹⁵N/¹⁴N, ¹⁸O/¹⁶O) des Nitrats sowie der Schwefel- und Sauerstoffisotopenverhältnisse (³⁴S/³²S, ¹⁸O/¹⁶O) des Sulfats sollte ermittelt werden, ob die chemo-lithotrophe Denitrifikation im Untersuchungsgebiet nachhaltig zur Umsetzung von Nitrat beiträgt.

Die Isotopenverhältnisse von Nitrat und Sulfat waren weitgehend konstant und gaben somit keinen Hinweis auf Denitrifikation bzw. Pyritoxidation. Die festgestellten Konzentrationsunterschiede der beiden Komponenten waren offenbar auf Verdünnungs- bzw. Mischungsprozesse zurückzuführen. Neben der Abbaubewertung ergaben sich mittels der erhobenen Isotopenverhältnisse Hinweise auf die Quellen von Nitrat und Sulfat im Untersuchungsgebiet.

Obwohl in einzelnen Messstellen bzw. Brunnen vor dem Hintergrund einer negativen Korrelation von Nitrat- und Sulfatgehalten die Hypothese einer chemo-lithotrophen Denitrifikation plausibel erschien, ließen sich anhand der durchgeführten Isotopenuntersuchungen keine Indizien dafür finden. Dementsprechend ist in dem Kluftgrundwasserleitersystem nicht von einem relevanten Nitratabbau auszugehen. Dies unterstreicht die Notwendigkeit, in den Einzugsgebieten der Wassergewinnungsanlagen alle Anstrengungen zu unternehmen, die Nitrateinträge in das Grundwasser soweit zu reduzieren, dass dauerhaft der Nitratgrenzwert im Grund- und Trinkwasser unterschritten wird. Vor dem Hintergrund fehlender Abbauprozesse im Grundwasser darf dementsprechend das Bodensickerwasser unterhalb des durchwurzelten Bereichs (bzw. unterhalb des Bereichs, aus dem mittels der an den Wurzeln entstehenden Saugspannung ein kapillarer Aufstieg erfolgen kann) im Jahresmittel und gemittelt über alle Flächen im Einzugsgebiet den Trinkwassergrenzwert von 50 mg/L nicht übersteigen.