Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Rennes (Frankreich) mit Beteiligung von Hydrologen der Universität Bayreuth und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ), hat sich die in den tieferen Bodenschichten ablaufenden Prozesse vorgenommen. Diese in den tiefen Bodenschichten ablaufenden Prozesse werden durch die üblichen Messvorrichtungen kaum erfasst. „Deshalb ist es schwer festzustellen, wieviel Stickstoff bis ins Grundwasser und daraus gespeisten Flüsse transportiert wird“, sagt Dr. Tamara Kolbe, Universität für Agrarwissenschaften in Uppsala und Erstautorin der Studie.
Basis der Forschungsarbeit sind Daten zu Qualität und Alter des Grundwassers aus mehr als 50 Grundwasserbrunnen in Frankreich und den USA. Bei mehr als 40 der Brunnen zeigte sich ein deutlicher Nitrat-Abbau in der Tiefe. Kolbe und ihre Koautoren führen das auf die Existenz von energiereichen Mineralien im Untergrund zurück. Einige Mikroorganismen können bei der Atmung Nitrat in harmloses Stickstoffgas umwandeln, das den Großteil der Atmosphäre ausmacht. Dazu benötigen die Mikroben eine Energiequelle. Diese finden sie im organischen Kohlenstoff (z.B. aus Pflanzenresten) der Böden. Davon erreicht nur ein geringer Teil tiefere Grundwasserleiter. Grundwasserführende Gesteine sind reich an energiereichen Mineralien, wie Eisen- und Schwefelverbindungen. Die Mikroorganismen nutzen diese Gesteinsmineralien, um Nitrat abzubauen, auch lange nachdem der organische Kohlenstoff bereits aufgebraucht ist. „Dies ist eine gute Nachricht, weil Trinkwasser häufig aus Grundwasserleitern in großer Tiefe gewonnen wird“, erklärt Prof. Stefan Peiffer, Universität Bayreuth und Mitautor der Studie. „Aber die Verfügbarkeit mineralischer Energiequellen für den mikrobiellen Nitratabbau ist endlich“, warnt Mitautor Prof. Jan Fleckenstein vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).
Die Ergebnisse der Studie können erklären, warum Nitrat aus dem Grundwasser selbst dann noch in Fließgewässer gelangen kann, wenn die Einträge in den Boden schon längst stark reduziert oder sogar gestoppt wurden. Verschmutztes Wasser kann über lange Zeiträume im Untergrund unterwegs sein, ohne dass die richtigen Bedingungen für den Nitratabbau angetroffen werden. „Die Methoden, die wir im Rahmen unserer Studie entwickelt haben, lassen uns die Erholungszeiträume für kontaminierte Grundwasserleiter besser abschätzen. Dieses Wissen könnte Verantwortliche in der Umweltpolitik auch vor unrealistischen Erwartungen bewahren“, ergänzt Tamara Kolbe.
