„Heimliches“ Nitrat im Grundwasser: N2-Excess-Untersuchung

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Glas wird mit Leitungswasser aufgefüllt

Grundwasser, insbesondere solches, das zur Trinkwassergewinnung genutzt wird, wird auf verschiedenste Parameter untersucht. Allein in Hessen gibt es ein Netz aus über 500 Messstellen, die beständig überwacht werden. Einer der vielen Parameter ist Nitrat (NO­3-), welcher als gesundheitsschädlich gilt und einen festgelegten Grenzwert von 50 mg je Liter im Trinkwasser nicht überschreiten darf. Laut Umweltbundesamt wird dieser Wert deutschlandweit bereits bei knapp einem Fünftel der Messstellen überschritten.

Nitrat entsteht im Boden hauptsächlich aus stickstoffhaltigem Dünger und gelangt ins Grundwasser, wenn es nicht von den Pflanzen aufgenommen wird. Es versickert dann mit dem Regenwasser, bis es schließlich im Grundwasser zu finden ist. In bestimmten Schichten des Bodens kann Nitrat jedoch mikrobiell zu reinem Stickstoff (N2) reduziert werden, welcher auch ganz natürlich im Grundwasser gelöst vorkommt und ungefährlich ist.

Diese „Reinigung“ verhindert für Grundwässer unter solchen Schichten, dass das Nitrat dort hineingelangt. Die Fähigkeit dieser Schichten zur Nitratreduktion ist jedoch nicht unbegrenzt und mit der Zeit werden die notwendigen chemischen Reaktionspartner der Mikroorganismen aufgebraucht. Das Nitrat „bricht“ dann plötzlich durch und die Belastung des Grundwassers steigt in relativ kurzer Zeit stark an.

Landeslabor etabliert Methode zur Stickstoffbestimmung

Am Standort Bad Hersfeld des hessischen Landeslabors wurde eine Methode etabliert, die eine Detektion von Stickstoff im Grundwasser erlaubt. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit abzuschätzen, welcher Anteil des Stickstoffs aus dem natürlichen Eintrag stammt und welcher Anteil aus abgebautem Nitrat kommt. Dies erlaubt den zuständigen Behörden die Belastung des Einzugsgebietes und die zukünftige Gefährdung einer Nitratbelastung des Grundwassers einzuschätzen und gegebenenfalls Maßnahmen zum Schutz des Grundwassers einzuleiten.

Für die Analyse greift das Labor hierfür zu einem „Trick“: Es bestimmt mit einem Membraneinlass-Massenspektrometer (MIMS) neben dem im Wasser gelösten N2 auch das gelöste Argon (Ar). Dieses Edelgas kommt immer in einem festen Verhältnis zum Stickstoff in unbelastetem Grundwasser vor. Verändert sich dieses Verhältnis zugunsten des Stickstoffs, ist das entstehende Grundwasser mit Nitrat belastet: Der überschüssige Stickstoff ist aus der Nitratreduktion entstanden und kann anhand der Differenz zum natürlichen Verhältnis von Stickstoff und Argon berechnet werden. Diese Methode erlaubt es, viel früher als bislang die Gefahr einer drohenden Nitratbelastung von Grundwasser vorherzusehen. Die Methode wird bereits für die Überwachung von hessischen Grundwasser-Messstellen eingesetzt.