Deutschlands Grundwasser wird weniger und schlechter: Woran liegt das?

Weltweit gibt es Gesteinsformationen, die als Speicherort für Grundwasser dienen. Diese werden in der Regel durch Niederschläge gefüllt, die allmählich durch den Boden sickern und die Poren im Gestein füllen. Ein gesunder, gut durchfeuchteter Boden wirkt dabei wie ein Filter.

An der Oberfläche aufgenommene, mitunter ungesunde Stoffe und Substanzen haften dabei an Bodenmineralen oder werden von Mikroben verstoffwechselt. So entsteht am Ende reines, trinkbares Grundwasser. Dies gilt jedoch nicht im Fall von Starkregen.

Deutschlands ausgetrocknete Filter

Sind die oberen Bodenschichten bereits mit Wasser durchnässt, fließt der Niederschlag oberirdisch ab und gelangt nicht in tiefere Schichten. Nach langer Trockenheit fließt das Wasser hingegen schnell in tiefere Bodenschichten und umgeht so die Filtrierung.

Unterstützt wird die Verunreinigung durch Bildung großer Risse. Durch sie verringert sich die Aufnahme von Regenwasser in den oberen Bodenschichten. Unter solchen Bedingungen fließt das Wasser schneller ins Grundwasser oder läuft alternativ in Flüsse, Seen und Ozeane ab. Der Grundwasserspiegel wird dann nicht ausreichend aufgefüllt.

Auf diese Weise wird das Grundwasser mit unerwünschten und potenziell schädlichen Substanzen verunreinigt, die an der Oberfläche und in den oberen Bodenschichten vorliegen. Dazu gehören Schadstoffe wie Herbizide und Pestizide, mikrobielle Produkte wie Antibiotika sowie andere Fremdstoffe. Aber wie belastet ist unser Grundwasser?

Wetter verändert Wasser

Dieser Frage nahmen sich Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie zusammen mit Wissenschaftlern der Friedrich-Schiller-Universität Jena an und untersuchten Deutschlands Wasserqualität in einer Langzeitstudie. Als Indikator für die Verschmutzung nutzten sie gelöstes organisches Material.

Das Ergebnis der Mitte Januar 2025 im Fachmagazin „Nature Communications“ erschienenen Studie: Die Grundwasserstabilität hat sich grundlegend verändert. Dazu sagte Simon Schroeter vom Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena:

Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass extreme Wetterereignisse bereits jetzt die Qualität des Grundwassers und die Art seiner Neubildung verändern.“

„Unsere Methode wird dabei helfen, frühzeitig Risiken für Grundwasser zu erkennen, das als sauber und sicher für unsere Nutzung gilt. Unsere Forschungsergebnisse unterstreichen die dringende Notwendigkeit, ein nachhaltiges Wassermanagement zu etablieren, zum Schutz dieser lebenswichtigen Ressource“, fügte MPI-Forscher Gerd Gleixner hinzu.

Qualität und Wasserspiegel sinken

Das Forschungsteam untersuchte zwischen 2014 und 2021 das Grundwasser an drei geologisch unterschiedlichen Standorten. Dabei analysierten sie die Wasserqualität, indem sie Tausende verschiedene Molekülarten auf ihrem Weg vom Boden ins Grundwasser verfolgten.

Querschnitt durch einen Grundwasserleiter. Foto: Hans Hillewaert, Wikimedia Commons | CC BY-SA 3.0

Im Gegensatz zur bisherigen Standardmethode sind mit dem neuen Ansatz auch Hinweise auf die chemische Zusammensetzung der Verunreinigungen möglich. Konkrete Substanzen können die Forscher damit zwar nicht identifizieren, dafür aber die Mengen einzelner Gruppen von Verbindungen über die Jahre verfolgen. Erst eine anschließende genomische Analyse könnte Informationen über die Art der Mikroorganismen im Grundwasser erbringen.

Innerhalb des achtjährigen Untersuchungszeitraums zeichneten die Wissenschaftler eine zunehmende Menge an organischen Substanzen im Grundwasser auf. Diese stammten von der Erdoberfläche und sammelten sich vor allem aufgrund eines sinkenden Grundwasserspiegels an, so die Forscher.

Die Wissenschaftler fordern deshalb, verstärkt auf das Grundwassermanagement zu achten. Wenn Böden Wasser nicht mehr so gut reinigen können, erhöht dies auch den Druck auf die Gesellschaft, indem trinkbares Wasser fehlt.

Deutlich verschärft habe sich die Situation seit dem „Trockenjahr“ 2018. Doch liegt der niedrige Wasserspiegel wirklich daran, dass es weniger regnet?

Immer weniger Regen in Deutschland?

Zunächst gilt zu klären, ob es überhaupt weniger regnet. Für 2018 mag das stimmen. In jenem Jahr fielen die Niederschläge unterdurchschnittlich aus. Dies als Folge von Klimaveränderungen zu betrachten, erlauben die Daten aber nicht. In der Tat gehören 2023 und 2024 zu den sechs niederschlagsreichsten der vergangenen 45 Jahre – vergleichbar mit den Jahren 2001/02 und 1980/81.

Dass höhere Temperaturen nicht immer auch mehr Trockenheit bedeuten müssen, zeigt ebenso ein Blick in die Physik. So ist allgemein bekannt, dass warme Luft erheblich mehr Wasser aufnehmen kann als kalte Luft. Das heißt aber auch nicht, dass es im Rahmen der globalen Erwärmung immer mehr regnet.

Wetterdaten auf der Website von Global Water zeigen, dass die durchschnittliche Temperatur in Deutschland zwar über Jahrzehnte angestiegen ist, sich die mittlere relative Luftfeuchtigkeit aber verringert hat. Daraus lässt sich ableiten, dass der Wassergehalt in der Atmosphäre in den letzten Jahrzehnten in etwa gleich geblieben ist. Die Daten der jährlichen Niederschläge bestätigen dies.

Steigende Temperaturen und fallende relative Luftfeuchtigkeit deuten auf eine gleichbleibende atmosphärische Wassermenge. Foto: ts/Epoch Times nach Global Water Project / Australian National University

Dem Grundwasser geht das Wasser aus

Dass weniger Regen im Grundwasser landet, ist damit nicht zwingend auf höhere Temperaturen oder geringer Niederschläge zurückzuführen, sondern liegt möglicherweise an Veränderungen der Niederschlagsgebiete – und dem menschlichen Fußabdruck in ihnen. Denn fehlendes Grundwasser könnte auch eine Folge steigender Versiegelung der Bodenfläche sein.

Für Deutschland weist die amtliche Flächenstatistik 51.903 Quadratkilometer Fläche für Siedlung und Verkehr zum Ende des Jahres 2022 aus. Davon waren nach Angaben der Länder etwa 45,1 Prozent oder rund 23.408 Quadratkilometer versiegelt. Das entspricht mehr als 3,3 Millionen Fußballfeldern. Bezogen auf die Gesamtfläche der Bundesrepublik betrug der Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche 14,5 Prozent und der Anteil der versiegelten Fläche 6,5 Prozent.

Zum Ende des Jahres 1992 lag der Anteil der Siedlungs- und Verkehrsfläche indes noch bei 11,5 Prozent (38.669 Quadratkilometer). 5,3 Prozent der Landesfläche (17.839 Quadratkilometer) waren versiegelt. Somit nahm in den 30 Jahren von 1992 bis 2022 die Bodenversiegelung um über 5.500 Quadratkilometer zu. Dass unversiegelte Flächen für Siedlung und Verkehr (+13.200 Quadratkilometer) zumindest teilweise eine Entwässerung aufweisen, ist nicht auszuschließen, und dass Regenwasser nicht im Boden versickern und Grundwasser bilden kann, ist damit höchstwahrscheinlich – auf die ein oder andere Weise – den Bautätigkeiten des Menschen geschuldet.