Grundwasser: lebenswichtig

Über 70 Prozent unseres Trinkwassers gewinnen wir aus Grundwasser in Deutschland. Doch Grundwasser ist nicht nur für uns lebenswichtig! Mit Wasser in oberen Bodenschichten versorgen sich Pflanzen. Grundwasser hält Lebensräume in Oberflächengewässern am Leben. Aber auch das Grundwasser selbst bietet zahlreichen Tieren und Mikroorganismen einen - wenn auch kargen - Lebensraum.

Doch ausbleibende Niederschläge und ein hoher Wasserbedarf lassen Grundwasserspiegel absinken. Einträge aus der Landwirtschaft - etwa Dünger und Pestizide -, Industrie und Verkehr verschmutzen das Grundwasser. Durch Klimakrise und menschliche Nutzung verändern sich die Temperaturen in dem sensiblen Lebensraum.

Wir sprachen mit dem Gewässerökologen Hans Jürgen Hahn über die aktuellen Gefahren für unser Grundwasser und Wege, das lebenswichtige Wasser wirksam zu schützen.

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Grit Ebert: Wenn wir Lebensraum hören, dann denken wir an Wald und vielleicht an das Meer, aber nicht an das Grundwasser. Wer oder was lebt denn eigentlich hier und wie kann man sich das Leben unter der Erde vorstellen?

Hans Jürgen Hahn: Zunächst einmal muss man sich klar machen, dass das Grundwasser der größte und älteste Lebensraum auf den Kontinenten ist. Hier kommen die gleichen Tiergruppen vor, wie wir sie auch in den Oberflächengewässern haben. Aber andere, ganz speziell angepasste Arten leben im Lückenraum, in Lücken zwischen den Gesteinsteilchen, Sand, Kies, Schotter, aber auch in Klüften in Felsen, im felsigen Untergrund. Und dort sind sie dann an die jeweiligen Lebensbedingungen, vor allem aber auch an die Nahrungsarmut, die sauberes Grundwasser normalerweise auszeichnet, angepasst.

"Eines ist klar, die Artenvielfalt im Grundwasser ist maßlos unterschätzt - wahrscheinlich mindestens so stark wie in der Tiefsee -, auf jeden Fall sehr viel stärker als in allen anderen Lebensräumen, die wir in Mitteleuropa haben."
(Hans Jürgen Hahn)

 

Grit Ebert: Die Arten sind durch besondere Merkmale angepasst an den besonderen Lebensraum: Was braucht es denn da? Wie muss man sich das vorstellen?

Hans Jürgen Hahn: Vielleicht erst einmal vorneweg: Die Tiere sind nicht dort, weil sie es dort so toll finden, sondern weil sie der Konkurrenz in den oberirdischen Gewässern an der Oberfläche ausweichen können. Man muss nämlich sehr hart im Nehmen sein, wenn man im Grundwasser überleben will. Wir haben dort ganz wenig Nahrung, das hatte ich schon gesagt, das ist ein ganz wichtiger Punkt. Aber wir haben auch einen ganz engen Lebensraum. Die müssen sich da durchschlängeln. Und wir haben dort kein Licht. Das sind Dinge, die die Tiere dort unten ganz stark prägen. Sie haben einen reduzierten Stoffwechsel. Sie haben eine ganz geringe Fortpflanzungsrate. Diese winzigen Tiere werden bis zu 15 Jahre alt, weil der Stoffwechsel eben so reduziert ist. Sie haben nur ganz wenige Nachkommen, wenige Junge – die brauchen zum Teil 5 – 6 Jahre, bis sie geschlechtsreif sind. Es wird überall gespart. Deswegen sind die Tiere auch blind. Sie brauchen keine Augen. Es ist ja dunkel da unten. Und sie sind auch farblos, um Pigmente zu sparen.

Das sind die wesentlichen Merkmale der Grundwassertiere. Da kommen natürlich immer noch ein paar andere hinzu, aber das sind so die zentralen Kennzeichen.

Grit Ebert: Sie hatten gerade gesagt, die Ernährung ist da unten sehr kompliziert. Von was leben denn die Tiere?

Hans Jürgen Hahn: Zunächst mal von organischem Material, Pflanzenteilchen und dergleichen, totem Material in der Regel, das von der Oberfläche eingetragen wird. Und, wenn das Grundwasser tiefer ist, vor allem auch von Bakterien, die gelöstes organisches Material aus dem Wasser aufnehmen und in bakterielle Biomasse umwandeln. Und diese Bakterien fressen die Tiere und es ist nichts anderes, als die Selbstreinigung des Grundwassers - also die Lebensgemeinschaften reinigen das Grundwasser, was deren größte Ökosystem-Leistung ist.

Grit Ebert: Wie viele Arten haben die Forscher*innen denn schon gefunden in diesem Lebensraum? Und von wie viel Arten wird denn noch ausgegangen, die sich den Blicken bislang noch entzogen haben?

Hans Jürgen Hahn: Das ist eine der schwierigsten Fragen! Wir kennen aus Deutschland bis zu 500 Arten, aus Europa 2.000 Arten etwa. Allerdings gibt es sehr viele kryptische Arten, Arten, denen man gar nicht ansieht, dass sie eine eigene Art darstellen. Die sehen morphologisch, vom Körperbau ganz ähnlich aus wie die Schwesterarten, aber sie sind genetisch unterschiedlich, weil die Lebensräume so stark unterteilt sind.

Andererseits ist das Grundwasser einfach sehr schlecht untersucht. Bei jeder größeren Studie finden wir tatsächlich neue Arten. Eines ist klar, die Artenvielfalt im Grundwasser ist maßlos unterschätzt - wahrscheinlich mindestens so stark wie in der Tiefsee -, auf jeden Fall sehr viel stärker als in allen anderen Lebensräumen, die wir in Mitteleuropa haben.

Grit Ebert: Sie hatten schon die Rolle angesprochen, die eben genau jene Arten übernehmen für die Säuberung des Grundwassers. Tummeln die sich denn dann auch in unserem Trinkwasser – immerhin werden ja 70 Prozent unseres Grundwassers für unser Trinkwasser verwendet?

Hans Jürgen Hahn: Trinkwasserversorgungsanlagen sind künstliche Grundwasser-Lebensräume, das bedeutet – vor allem, wenn sie auch aus Grundwasser gespeist sind -, dass wir da auch Grundwassertiere in den Leitungsnetzen finden. Diese sind aber komplett harmlos für die menschliche Gesundheit. Man nimmt sie in der Regel auch gar nicht wahr, weil sie meistens sehr klein sind und herausgefiltert werden. Ich finde, ein gutes Beispiel sind immer die Kirschen: Da weiß jeder, dass man da ab und zu mal eine Made drin findet. Und beim Grundwasser ist es auch so. Grundwasser ist belebt, eben nicht steril und deswegen hat man in allen Leitungsnetzen eine geringe Anzahl dieser Grundwasser-Organismen oder verwandte Arten.

Grit Ebert: Die immer weiter fortschreitende Klimakrise mit steigenden Temperaturen, extremen Schwankungen beim Niederschlag - mal viel zu viel, mal viel zu wenig - und teils extremer Hitze verändern das Leben auf der Erde enorm! Wie sieht es denn im Lebensraum Grundwasser aus?

Hans Jürgen Hahn: Es gibt zwei Typen von Auswirkungen, nämlich die direkten und die indirekten. Eine direkte ist, dass die Grundwasserstände sehr stark sinken, wenn die Niederschläge ausbleiben und damit auch die Vulnerabilität, die Verletzlichkeit, des Grundwassers durch eindringendes Oberflächenwasser erhöht wird. Zum anderen können bei Starkregenereignissen gerade über die Fließgewässer Pulse vom Oberflächenwasser ins Grundwasser durchdringen. Eine weitere direkte Auswirkung ist die Erwärmung des Grundwassers durch den Klimawandel. Grundwasser ist normalerweise gleich bleibend kühl, entspricht in etwa dem Jahresmittel der Lufttemperatur: In Deutschland sind das so zwischen acht und zwölf Grad im Schnitt. Und die Tiere sind daran seit Jahrmillionen angepasst. Umgekehrt bedeutet das, dass die meisten Arten sehr empfindlich auf Erwärmung reagieren. Und deswegen bedeutet der Klimawandel, die Erwärmung des Grundwassers tatsächlich für viele Arten eine Bedrohung - vor allem, wenn wir wissen, dass sich heute schon Erwärmungen des Grundwassers bis in 100 Meter Tiefe nachweisen lassen.

"Wir haben keine Konzepte, die tatsächlich auf den Klimawandel ausgerichtet sind.
Wir wissen für die allermeisten Gebiete gar nicht, wie viel Wasser tatsächlich verfügbar ist."
(Hans Jürgen Hahn)

 

Grit Ebert: Was heißt das für unser Trinkwasser, wenn sich das Grundwasser erwärmt? Hat das Auswirkungen auf die Trinkwasserversorgung und die Qualität unseres Wassers?

Hans Jürgen Hahn: Wir haben da ein Mengenproblem, mit dem wir uns auseinandersetzen müssen. Das ist ganz klar. Wir haben in vielen Regionen deutlich verringerte Neuwasserbildungsraten in den letzten 20 Jahren. Das heißt, wir brauchen Konzepte für den zukünftigen nachhaltigen Umgang mit Grundwasser, mit unserem Trinkwasser. Aber die Erwärmung hat natürlich auch Auswirkungen auf die Qualität des Grundwassers: zum einen chemisch-physikalisch, weil sich bestimmte Stoffe leichter lösen oder umgesetzt werden und zum anderen auch biologisch, speziell mikrobiologisch. Wenn genügend organisches Material vorhanden ist, verändert sich die Bakteriengemeinschaft und wird vor allem auch zunehmen. Auch dadurch steigen die Herausforderung an die Trinkwasserversorgung.

Aber ich hatte vorhin noch die indirekten Effekte angesprochen: Zunehmend, vor allem auch, um Energie zu sparen, wird Grundwasser für die Gebäudekühlung genutzt und dann erwärmt zurückgeleitet. Dadurch kommt es zu Wärmeinseln im Grundwasser, wie umgekehrt auch Wärme entnommen wird im Winter zum Heizen. Das ist kein Einzelphänomen, sondern findet fast flächig in Deutschland statt und nimmt zu. Das heißt, wir kriegen plötzlich in einem ursprünglich stabilen Lebensraum eine große Temperatur-Spannbreite in bestimmten Bereichen. Was wir also ganz dringend brauchen, ist ein biologisch begründetes Wärmemanagement des Grundwassers.

Grit Ebert: Sie hatten vorhin schon von sinkenden Grundwasserständen gesprochen. Mich würde interessieren, was genau passiert, wenn der Grundwasserspiegel absinkt hinsichtlich des Wasserhaushalts und der Qualität.

Hans Jürgen Hahn: Wenn man sich die Landschaft anschaut, dann spielt Wasser da eine ganz entscheidende Rolle! Man spricht vom Landschaftswasserhaushalt. Das sagt, wie die verschiedenen Komponenten des Wassers – Oberflächenwasser, Grundwasser, Niederschlag – miteinander in Verbindung sind.

Ein ganz entscheidender Punkt ist der Druck des Grundwassers. Wenn ich also sehr viel Grundwasser habe, dann steht das Grundwasser sehr hoch und ist allein schon, wenn es gespannt ist, recht gut gegen Einträge von oben geschützt. Wenn jetzt der Grundwasserspiegel sinkt – entweder durch übermäßige Entnahmen oder durch den Klimawandel – dann bedeutet das, dass die Belastungen in der Fläche dem Grundwasser folgen und damit das Grundwasser stark gefährden. Besonders problematisch ist das im Bereich der Fließgewässer. Wenn dort der Grundwasserspiegel, der normalerweise über dem Fließgewässerspiegel steht und die Fließgewässer speist, unter die Fließgewässer sinkt, verlieren die Gewässer plötzlich ihr Wasser in den Untergrund, in das Grundwasser hinein - mit all den Schadstoffen, die sie mit sich führen. Das sind vor allem auch Ausleitungen aus Kläranlagen, die sehr hohe Anteile am Gewässer haben können, was dann auch bedeutet, dass wir eine schwere Hypothek für die Zukunft haben!

Grit Ebert: ... und enorme Kosten bei der Trinkwasserversorgung, die auf uns zukommen werden?!

Hans Jürgen Hahn: Die Trinkwasserversorgung hat damit auf jeden Fall ein Problem. Aber es ist natürlich auch eine Herausforderung für das Fließgewässermanagement. Das zeigt uns nämlich, dass man Fließgewässerschutz und Reinhaltung des Grundwassers nicht voneinander trennen kann! Was wir dringend brauchen, ist die vierte Reinigungsstufe bei Kläranlagen, die haben wir nur ausnahmsweise. Damit kann man zumindest einen großen Teil dieser sogenannten Mikro-Schadstoffe, um die es vor allem geht – Medikamentenreste und dergleichen – herausholen.

Grit Ebert: Auf unseren Feldern werden nach wie vor große Mengen Dünger und Pestizide ausgebracht. Über Agrarflächen versickerndes Wasser bringt diese Stoffe auch in tiefere Bodenschichten, ja bis ins Grundwasser mit. Was bedeutet das für das Grundwasser?

Hans Jürgen Hahn: Dazu gibt es nur sehr wenige Untersuchungen. Was wir immer wieder sehen ist, dass man klar unterscheiden kann zwischen der Fauna unter landwirtschaftlich genutzten Flächen und unter weitgehend naturnahen Flächen, z.B. Wald.

Wir haben zum einen Schadstoffeinträge, von denen wir gar nicht genau wissen, wie sie tatsächlich auf die Fauna wirken. Wir gehen aber davon aus, dass sie ähnliche Wirkungen haben wie auf Oberflächen-Fauna. Allerdings dürften die Grundwassertiere sehr viel sensibler drauf reagieren. Und zum anderen haben wir auch einen verstärkten Eintrag organischen Materials, was die Grundlage des Lebens im Grundwasser ist. Wenn sich plötzlich die organische Fracht erhöht, dann wird es auch grundwasserfremden Tieren möglich, ins Grundwasser einzuwandern und dort die Grundwasserfauna zu verändern. Das dürfte einer der Gründe sein, warum sich  landwirtschaftlich genutzte Flächen von naturnahen Referenzflächen in der Besiedlung so deutlich unterscheiden.

"Wir brauchen vor allem auch einen rechtlichen Rahmen, der es ermöglicht, Eingriffe, die in der Fläche stattfinden, direkt in Verbindung zu setzen zum Landschaftswasserhaushalt und auch zu den Gewässern. Das haben wir im Moment nicht und das ist auch die große Schwäche bei der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie."
(Hans Jürgen Hahn)

Grit Ebert: Eine Million Kubikmeter Grundwasser werden täglich allein aus dem Kohleabbaugebiet in der Lausitz abgepumpt. Was passiert, wenn das Wasser plötzlich weg ist? Welche Folgen gibt es, wenn das Wasser irgendwann wieder zurückkommt?

Hans Jürgen Hahn: Darüber weiß man überhaupt nichts. Meines Wissens gibt es auch keine Untersuchungen dazu. Man kann aber Mutmaßungen anstellen.

Die Bereiche, von denen Sie gerade sprechen, weisen ein sauerstoffarmes oder -freies Grundwasser auf. Das bedeutet, dass dort außer Bakterien dauerhaft kaum höheres Leben möglich ist. Es ist davon auszugehen, dass Sie dort kaum Grundwassertiere finden. Aber wie gesagt: Bakterien. Das sieht man auch, wenn das Grundwasser an die Oberfläche kommt. Es wird oxidiert und versauert, um es ganz einfach zu sagen. Dahinter stehen aber eben nicht nur isoelektrische, also abiotische Vorgänge, sondern vor allem auch biologische. Es gibt nämlich Eisen- und Schwefelbakterien, die diese Oxidation durchführen. Und damit haben wir einen Versauerungsschub.

Wenn das Grundwasser irgendwann wieder ansteigt, dann ist die Frage, was da passiert. Ich vermute, dass in den oberen Bodenschichten weiterhin Sauerstoff vorhanden ist, so dass die Oxidation noch solange weiterlaufen wird, also auch eine Versauerung stattfindet, bis der Sauerstoff verbraucht ist. Was das dann langfristig bedeutet, ist schwer zu sagen.

Grit Ebert: Sie hatten vorhin darüber gesprochen, dass das Grundwasser in verschiedenen Schichten zu finden ist. Nun könnte man auf die Idee kommen, tiefer nach Grundwasser zu graben, wenn das oberflächennähere Grundwasser aufgebraucht ist. Was entgegnen Sie darauf?

Hans Jürgen Hahn: Das ist natürlich ein Riesenproblem, weil dieses Wasser unsere eiserne Reserve ist! Es ist in der Regel ein sehr altes Wasser, das über Jahrzehnte, wahrscheinlich Jahrhunderte oder noch größere Zeiträume regeneriert wird, also nachkommt. Ich verbrauch das. Das ist der eine Punkt.

Zum anderen stimmt es nicht, wenn gesagt wird, die verschiedenen Grundwasser-Stockwerke oder -Schichten seien voneinander getrennt. Dieses Wasser muss ja irgendwann mal irgendwie runtergekommen sein. Wenn ich also in der Tiefe fördere, dann ziehe ich oberflächennahes Grundwasser in die Tiefe mit all den Schadstoffen, die da drin sind.  Damit verlagere ich das Problem in die Zukunft, überlasse es dann unseren Kindern, Enkeln und Urenkeln. Nachhaltig ist das nicht.

Grit Ebert: Damit sind wir auch schon an einem ganz wichtigen Punkt angelangt: Was können wir denn tun, um unser Grundwasser zu schützen und wer kann was tun? 

Hans Jürgen Hahn: In der Theorie ist das ganz einfach. Wir müssen das Wasser in der Fläche zurückhalten und wir müssen im Privaten Wasser sparen, wo es nur geht.

In der Fläche haben wir das Problem, dass es dann sofort Konflikte gibt. Wir müssen die  Landwirtschaft restrukturieren. Wir brauchen Gehölze und möglicherweise Versickerungsbecken. Ich brauche ökologische Flurbereinigungen. Das durchzusetzen, ist ganz schön schwierig!

Wir müssen die Städte umbauen! Wir müssen das Wasser in den Städten zurückhalten, Stichwort: Schwammstadt. Das kann mit Versickerungsbecken gelingen oder Zisternen.

Und natürlich ist jeder Einzelne von uns angesprochen: wie gehe ich mit meinem Wasser um? Brauche ich einen Swimmingpool? Wie oft bewässere ich meinen Rasen? Wie sieht eigentlich mein Garten aus? Oder wie mach ich es im Haushalt? Hab ich Brauchwasser für die Toiletten, zum Beispiel aus einer Zisterne, die ich mir angeschafft habe für das Dachwasser? Oder lass ich den Wasserhahn nur ganz wenig laufen? Das sind ganz viele kleine Dinge, die sich aber summieren! Das heißt, auf der einen Seite muss ich zur Grundwasserneubildung beitragen. Und zum anderen muss ich Wasser sparen.

Und dann kommen noch die gewerblichen Verbraucher dazu, die Landwirtschaft und auch die Industrie, wo es meines Wissens bisher kaum Kontrollen gibt über die Grundwassernutzung.

Wir haben keine Konzepte, die tatsächlich auf den Klimawandel ausgerichtet sind.

Wir wissen für die allermeisten Gebiete gar nicht, wie viel Wasser tatsächlich verfügbar ist.

Wenn ich zu einer zukunftsfähigen Wasserbewirtschaftung kommen will, dann muss ich die verschiedenen Akteure mit ins Boot holen. Ich muss – vor dem Hintergrund der verfügbaren Wassermenge, des Wasserdargebotes, wie man sagt – darüber sprechen, wer wie viel Wasser mit welcher Priorität erhält und dann muss man tatsächlich auch klare politische Entscheidungen treffen! Und spätestens an dieser Stelle wird es unangenehm.

Grit Ebert: Ich verkneife sie mir jetzt doch nicht, die Frage nach Tesla...

Hans Jürgen Hahn: Bei Tesla hat man ganz offensichtlich kurzfristige oder mittelfristige, wirtschaftliche Interessen massiv über wasserwirtschaftliche und ökologische Erfordernisse gestellt. Man hat rasant und ohne Rücksicht auf ökologische Belange diese Genehmigung durchgezogen. Wie sich das auswirken wird, sowohl auf die Trinkwasserversorgung wie auch auf die Ökosysteme, wird sich noch zeigen.

Grit Ebert: Wie muss denn eine "enkeltaugliche Wasserpolitik" gestaltet sein?

Hans Jürgen Hahn: Wir brauchen vor allem einen Ordnungsrahmen, einen rechtlichen Rahmen, der es ermöglicht, Eingriffe, die in der Fläche stattfinden, direkt in Verbindung zu setzen zum Landschaftswasserhaushalt und auch zu den Gewässern. Das haben wir im Moment nicht und das ist auch die große Schwäche bei der Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie.

Grit Ebert: Welche Rolle spielen denn regionale und lokale Akteur*innen?

Hans Jürgen Hahn: Der regionale Bezug ist eine große Chance. Vor Ort kann man wirklich Dinge bewegen und verändern, ohne sich zurückzulehnen und zu sagen: Das muss jetzt die große Politik regeln. Wenn wir wissen, wie viel Wasser verfügbar ist, dann kann man - den politischen Willen und auch angepasste gesetzliche Rahmenbedingungen vorausgesetzt – das Problem zumindest angehen und auch mit dem Aspekt der Nachhaltigkeit möglicherweise in den Griff bekommen. Der regionale Bezug ist tatsächlich eine große Chance in dieser Situation.

Hans Jürgen Hahn:

PD Dr. Hans Jürgen Hahn, Jahrgang 1963 und geboren in Landau, ist Limnologe und Ökologe und arbeitet als Privatdozent im Institut für Umweltwissenschaften am Campus Landau. Gleichzeitig ist er Geschäftsführer des Instituts für Grundwasserökologie IGÖ GmbH. Nach Studium (1983-1990) und Promotion an der Universität Gießen (1996) und Habilitation in Landau (2006) befasst er sich heute vor allem mit der Ökologie des Grundwassers, der Quellen und der Bachsedimente, aber auch mit der Biologie des Trinkwassers. Vor diesem Hintergrund beschäftigt ihn zunehmend auch der Klimawandel und dessen Auswirkungen auf den Landschaftswasserhaushalt.

Nach Abschluss seines Studium war Hahn fast acht Jahre lang beim BUND Landesverband Rheinland-Pfalz als Naturschutzreferent und Projektleiter tätig, eine Zeit, die ihn sehr geprägt hat. Heute engagiert er sich ehrenamtlich beim Bundesarbeitskreis Wasser des BUND und bei zahlreichen regionalen Natur- und Umweltschutzorganisationen.
Im Hintergrund steht für Hahn immer auch die Frage nach dem Schutz der aquatischen Lebensräumen, deren rechtlicher Situation und der praktischen Umsetzung des Naturschutz- und Umweltrechts.  Ein Schwerpunkt seiner Arbeit ist deshalb die Entwicklung biologischer Bewertungsansätze. Eines seiner aktuellen Themen ist die Erfassung und Bewertung der Kolmation. Darunter versteht man die schädliche Verstopfung der Lückensysteme  von Fliegewässersedimenten, vor allem durch erosionsbürtige Feinsedimenteinträge aus der Landschaft.

Das Interview führte Grit Ebert im Mai 2022.