Definition: Was bedeutet Grundwasser?
Grundwasser ist Wasser, das sich unterhalb der Erdoberfläche in den Hohlräumen von Böden, Lockergesteinen und festen Gesteinsschichten befindet. Es entsteht überwiegend dadurch, dass Niederschlag in den Boden eindringt und langsam in tiefere Schichten sickert. Dort sammelt sich das Wasser über einer wenig durchlässigen oder undurchlässigen Schicht. Grundwasser gehört zum natürlichen Wasserkreislauf und bildet eine wichtige Verbindung zwischen Niederschlag, Boden, Oberflächengewässern und Quellen.
Im Gegensatz zu Wasser in Flüssen, Seen oder Teichen ist Grundwasser nicht unmittelbar sichtbar. Dennoch stellt es einen großen Teil der verfügbaren Süßwasserressourcen dar. In vielen Regionen wird Trinkwasser überwiegend oder vollständig aus Grundwasser gewonnen. Auch Landwirtschaft, Industrie und Gewerbe nutzen Grundwasser für Bewässerung, Produktionsprozesse, Reinigung oder Kühlung.
Grundwasser bewegt sich meist sehr langsam. Je nach Beschaffenheit des Untergrundes kann es wenige Zentimeter am Tag oder noch deutlich weniger zurücklegen. In grobkörnigem Kies und Sand fließt es schneller als in feinen Ton- oder Lehmschichten. Die langsame Bewegung führt dazu, dass Veränderungen des Grundwassers häufig erst nach längerer Zeit sichtbar werden. Gleichzeitig können Belastungen über Jahre oder Jahrzehnte bestehen bleiben.
Entstehung und Neubildung von Grundwasser
Die Neubildung von Grundwasser beginnt mit Niederschlag in Form von Regen, Schnee, Hagel oder Graupel. Ein Teil des Wassers verdunstet direkt, wird von Pflanzen aufgenommen oder fließt oberirdisch in Bäche und Flüsse. Der verbleibende Anteil dringt in den Boden ein. Dort passiert das Wasser verschiedene Bodenschichten, bevor es tiefere wasserführende Bereiche erreicht.
Wie viel Grundwasser neu gebildet wird, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Dazu zählen Niederschlagsmenge, Temperatur, Vegetation, Bodenart, Geländeform und Versiegelungsgrad. Lockere, durchlässige Böden ermöglichen eine stärkere Versickerung als verdichtete oder versiegelte Flächen. Wälder, Wiesen und naturnahe Böden können Wasser aufnehmen, speichern und verzögert weiterleiten. Straßen, Gebäude und Parkplätze verhindern dagegen häufig, dass Niederschlag in den Untergrund gelangt.
Grundwasserleiter und Grundwasserstauer
Gesteins- oder Bodenschichten, die Wasser aufnehmen und weiterleiten können, werden als Grundwasserleiter bezeichnet. Typische Grundwasserleiter bestehen aus Sand, Kies, porösem Sandstein oder stark geklüftetem Kalkgestein. Die Hohlräume und Risse dieser Materialien bieten Platz für Wasser und ermöglichen eine langsame Bewegung.
Grundwasserstauer sind Schichten, die Wasser nur schlecht oder nahezu gar nicht durchlassen. Dazu gehören beispielsweise Ton, Mergel oder bestimmte dichte Gesteine. Trifft versickerndes Wasser auf einen solchen Untergrund, sammelt es sich darüber. Die obere Grenze dieses gesättigten Bereichs wird als Grundwasserspiegel bezeichnet.
In manchen Regionen liegen mehrere Grundwasserstockwerke übereinander. Sie sind durch wenig durchlässige Schichten voneinander getrennt. Tiefes Grundwasser kann dadurch teilweise vor oberflächlichen Einflüssen geschützt sein. Eine vollständige Trennung besteht jedoch nicht immer, da Brunnen, Bohrungen, Klüfte oder beschädigte Deckschichten Verbindungen schaffen können.
Schwankungen des Grundwasserspiegels
Der Grundwasserspiegel ist nicht dauerhaft gleich hoch. Er steigt meist in niederschlagsreichen Zeiten und sinkt während längerer Trockenperioden. Auch die Vegetation beeinflusst den Verlauf. Im Sommer verdunsten Pflanzen große Wassermengen, sodass weniger Wasser in tiefere Bodenschichten gelangt. Im Winter kann die Grundwasserneubildung höher sein, sofern der Boden nicht gefroren ist und ausreichend Niederschlag fällt.
Starke Entnahmen durch Trinkwassergewinnung, Industrie oder Bewässerungslandwirtschaft können den Grundwasserspiegel zusätzlich absenken. Werden dauerhaft größere Mengen entnommen, als neu entstehen, kommt es zu einem Grundwasserdefizit. Dadurch können Quellen versiegen, Feuchtgebiete austrocknen und grundwasserabhängige Pflanzen geschädigt werden.
Bedeutung für Natur und Ökosysteme
Grundwasser ist für zahlreiche Ökosysteme von zentraler Bedeutung. Quellen, Moore, Sümpfe, Feuchtwiesen, Auen und bestimmte Wälder sind auf einen ausreichend hohen Grundwasserstand angewiesen. Das Wasser versorgt Pflanzen über ihre Wurzeln und beeinflusst Bodenfeuchte, Nährstoffverfügbarkeit und Temperaturverhältnisse.
Sinkt der Grundwasserspiegel, verändern sich die Lebensbedingungen. Feuchtigkeitsliebende Pflanzen können verschwinden und durch trockenheitsverträgliche Arten ersetzt werden. Mit der Vegetation verändert sich auch die Tierwelt. Amphibien, Insekten, Vögel und Bodenorganismen verlieren Nahrung, Fortpflanzungsstätten oder Rückzugsräume.
Grundwasser tritt an bestimmten Stellen als Quelle wieder an die Oberfläche. Das Quellwasser speist Bäche und trägt dazu bei, dass diese auch in niederschlagsarmen Zeiten Wasser führen. In Trockenperioden kann der Grundwasserzufluss einen erheblichen Teil des Abflusses eines Flusses ausmachen. Ein abgesenkter Grundwasserspiegel wirkt sich deshalb nicht nur auf den Untergrund, sondern auch auf Oberflächengewässer aus.
Grundwasser als Lebensraum
Grundwasser ist selbst ein Lebensraum. In den wassergefüllten Poren und Spalten leben Bakterien, Pilze und kleine wirbellose Tiere. Viele dieser Organismen sind farblos, sehr klein und an Dunkelheit, Nährstoffarmut sowie gleichmäßige Temperaturen angepasst. Sie beteiligen sich am Abbau organischer Stoffe und können zur natürlichen Reinigung des Wassers beitragen.
Die Regenerationsfähigkeit dieses Lebensraums ist begrenzt. Gelangen Schadstoffe in tiefe Grundwasserschichten, werden sie häufig nur langsam abgebaut. Empfindliche Organismen können geschädigt werden, während sich die ursprüngliche Lebensgemeinschaft erst nach langer Zeit oder gar nicht vollständig erholt.
Grundwasser und Trinkwasserversorgung
Grundwasser eignet sich häufig gut für die Trinkwassergewinnung, weil es beim Durchströmen des Bodens auf natürliche Weise gefiltert wird. Bodenpartikel halten Schwebstoffe zurück, während Mikroorganismen bestimmte organische Verbindungen abbauen. Auch chemische Reaktionen mit Mineralien verändern die Zusammensetzung des Wassers.
Die natürliche Filterwirkung darf jedoch nicht mit einer vollständigen Reinigung verwechselt werden. Nitrat, Pestizide, Lösungsmittel, PFAS und andere langlebige Stoffe können Bodenschichten passieren und das Grundwasser erreichen. Manche Belastungen werden erst nach vielen Jahren in einem Brunnen nachgewiesen, weil das Wasser lange Fließwege zurücklegt.
Wassergewinnung durch Brunnen
Zur Nutzung wird Grundwasser über Brunnen an die Oberfläche gepumpt. Flache Brunnen erschließen oberflächennahe Vorkommen, während tiefe Brunnen Grundwasser aus tieferen Gesteinsschichten fördern. Vor der Abgabe als Trinkwasser wird die Qualität untersucht und das Wasser je nach Zusammensetzung aufbereitet.
Bei der Wassergewinnung muss darauf geachtet werden, dass die Entnahme langfristig nicht größer ist als die verfügbare Neubildung. Eine übermäßige Förderung kann Absenkungstrichter verursachen. Dabei fällt der Grundwasserspiegel im Umfeld eines Brunnens trichterförmig ab. Mehrere große Entnahmestellen können sich gegenseitig beeinflussen und die Wasserverhältnisse einer ganzen Region verändern.
Belastungen des Grundwassers
Grundwasser kann durch Landwirtschaft, Industrie, Verkehr, Siedlungen und Altlasten belastet werden. Besonders häufig treten erhöhte Nitratwerte auf. Nitrat gelangt vor allem durch stickstoffhaltige Düngemittel, Gülle und andere landwirtschaftliche Einträge in den Boden. Wird mehr Stickstoff ausgebracht, als Pflanzen aufnehmen können, kann ein Teil in tiefere Bodenschichten ausgewaschen werden.
Auch Pflanzenschutzmittel und ihre Abbauprodukte können das Grundwasser erreichen. Weitere mögliche Belastungen stammen aus undichten Abwasserleitungen, Deponien, Tankstellen, Industrieanlagen, Löschschäumen oder unsachgemäß gelagerten Chemikalien. In städtischen Räumen können Streusalz, Mineralölprodukte und Schadstoffe aus Baustoffen eine Rolle spielen.
Langfristige Folgen von Verunreinigungen
Eine Grundwasserverunreinigung lässt sich häufig nur schwer beseitigen. Der betroffene Untergrund ist nicht frei zugänglich, und Schadstoffe können sich in feinen Poren oder Gesteinsschichten festsetzen. Sanierungsmaßnahmen umfassen beispielsweise das Abpumpen und Reinigen des Wassers, den Austausch belasteter Böden oder die biologische Behandlung bestimmter Stoffe.
Solche Verfahren sind technisch aufwendig und können über viele Jahre notwendig sein. Bei großflächigen oder tief reichenden Belastungen ist eine vollständige Sanierung nicht immer möglich. Vorbeugender Grundwasserschutz ist deshalb meist wirksamer als eine spätere Reinigung.
Grundwasser im Klimawandel
Der Klimawandel verändert Niederschlagsmuster, Temperaturen und Verdunstung. Längere Trockenperioden können dazu führen, dass weniger Wasser versickert und sich Grundwasservorräte langsamer erneuern. Gleichzeitig erhöhen heiße Sommer den Wasserbedarf von Landwirtschaft, Bevölkerung und Industrie.
Starkregen gleicht lange Trockenphasen nur eingeschränkt aus. Fällt in kurzer Zeit sehr viel Wasser, kann der Boden die Menge häufig nicht vollständig aufnehmen. Ein großer Teil fließt oberirdisch ab. Besonders auf verdichteten oder versiegelten Flächen gelangt nur wenig Wasser in den Untergrund.
In Küstenregionen kann eine starke Grundwasserentnahme das Eindringen von Salzwasser fördern. Sinkt der Druck des Süßwassers, verschiebt sich die Grenze zwischen Süß- und Salzwasser landeinwärts. Dadurch können Brunnen versalzen und landwirtschaftliche Böden beeinträchtigt werden.
Schutz des Grundwassers
Grundwasserschutz beginnt an der Erdoberfläche. Eine bedarfsgerechte Düngung, der sparsame Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und der sichere Umgang mit Chemikalien verringern das Risiko von Einträgen. Intakte Böden, Wälder, Grünflächen und Feuchtgebiete fördern die Versickerung und unterstützen die natürliche Filterwirkung.
Wasserschutzgebiete schützen die Umgebung wichtiger Trinkwasserbrunnen. In ihnen gelten abgestufte Beschränkungen für Bebauung, Landwirtschaft, Lagerung gefährlicher Stoffe und andere Nutzungen. Zusätzlich sind dichte Abwasserleitungen, kontrollierte Deponien und die Sanierung belasteter Industriestandorte wichtig.
Auch eine wassersensible Stadtplanung kann zur Grundwasserneubildung beitragen. Entsiegelte Flächen, Versickerungsmulden, begrünte Dächer und durchlässige Beläge halten Regenwasser zurück. Dabei muss berücksichtigt werden, ob das Wasser Schadstoffe enthält und vor der Versickerung gereinigt werden muss.
Zusammenfassung
Grundwasser ist unterirdisch gespeichertes Wasser und ein wesentlicher Bestandteil des natürlichen Wasserkreislaufs. Es versorgt Menschen mit Trinkwasser, speist Quellen und Flüsse und erhält Feuchtgebiete sowie andere grundwasserabhängige Lebensräume. Seine Neubildung hängt von Niederschlag, Boden, Vegetation und Flächennutzung ab.
Übermäßige Entnahmen, Flächenversiegelung, Trockenheit und Schadstoffeinträge können Grundwassermenge und Grundwasserqualität beeinträchtigen. Da sich Grundwasser langsam bewegt und Verunreinigungen lange bestehen bleiben können, ist ein vorsorgender Schutz besonders wichtig. Eine nachhaltige Nutzung setzt voraus, dass Entnahme und Neubildung langfristig im Gleichgewicht bleiben.
