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Grundwasserüberwachung in Schleswig-Holstein

Staatskanzlei

Grundwasserüberwachung in Schleswig-Holstein

Grundwasserschutz in Schleswig-Holstein bedeutet, dass die Beschaffenheit des Grundwassers kontinuierlich überwacht wird. Bereits seit Anfang der 1990er Jahre werden daher flächendeckend Messstellen betrieben. Sie dienen dazu, die Berichtspflichten zu erfüllen, die sich aus der EG-Nitratrichtlinie und aus der allgemeinen Grundwasserbeobachtung für die Europäische Umweltagentur ergeben. Mit dem Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie im Jahr 2000 sind entsprechende Messnetze aufgebaut worden, um das Grundwasser chemisch überwachen zu können.

Derzeit gibt es landesweit 319 Messstellen in verschiedenen Messnetzen. Sie befinden sich zwischen zweieinhalb und 71 Metern tief unter der Erdoberfläche. Für die Grundwasserüberwachung ist in Schleswig-Holstein das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) zuständig. Gemeinsam mit dem Landesbetrieb Küstenschutz und Nationalpark (LKN) werden die nötigen Messnetze laufend gepflegt und überprüft. Untersucht werden die Grundwasserproben zumeist im Landeslabor Schleswig-Holstein. Hier wird das Wasser auf seinen Nitratgehalt getestet, zudem werden bis zu 100 weitere Parameter kontrolliert, davon allein 64 Wirkstoffe aus Pflanzenschutzmitteln sowie deren Abbauprodukte.

Die lebhafte Diskussion über die Düngemittelverordnung hat zu zahlreichen Fragen und Zuschriften an das Ministerium geführt. Wie konkret das Grundwasser in Schleswig-Holstein überwacht wird und welche Folgen die Grundwasserbeschaffenheit im Norden auch auf EU-Ebene haben, stellen wir hier dar.

Häufig gestellte Fragen

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Woher kommt das Grundwasser?

Grundwasser entsteht aus versickernden Niederschlägen. Das Regenwasser dringt in den Boden ein und verlagert sich in die Tiefe, bis die kleinen Zwischenräume in den sandigen Bereichen vollständig mit Wasser gefüllt sind. Das Sickerwasser wird somit in dieser Sättigungszone zum Grundwasser. Bei der Bodenpassage kann das Sickerwasser Nähr- und Schadstoffe aufnehmen und in tiefere Bereiche verlagern. Grundwasser ist in Schleswig-Holstein nahezu überall anzutreffen. Es bewegt sich im Untergrund innerhalb der sandigen Bereiche sehr langsam in der Größenordnung von 100 bis 1000 Metern pro Jahr, der Schwerkraft folgend von höher gelegenen Bereichen in Richtung der Küsten oder Flüsse.

Wie ist der gegenwärtige Zustand des Grundwassers in Schleswig-Holstein?

Nach aktuell gültiger Bewertung gemäß Wasserrahmenrichtlinie und Grundwasserverordnung sind in Schleswig-Holstein 23 von 55 Grundwasserkörpern des Hauptgrundwasserleiters wegen Nitratkon­zen­trationen über 50 Milligramm pro Liter im Grundwasser in schlechtem chemischen Zustand. Die Zustandsbewertung erfolgt im sechsjährigen Turnus, die nächste Zustandsbewertung wird zum Ende des Jahres 2020 erfolgen und beinhaltet die Messdaten aus den Jahren 2016 bis 2018. Nach derzeitigem Stand wird sich die Zahl der Grundwasserkörper, die aufgrund von Nitrat in einem schlechten chemischen Zustand einzustufen sind, auf 20 verringern.

Wann ist ein Grundwasserkörper in schlechtem Zustand?

Gemäß der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) ist für die Bewertung des Zustands eines Grundwasserkörpers zu prüfen, ob er einer Belastung durch einen Stoffeintrag ausgesetzt ist. Nach der Grundwasserverordnung ist das der Fall, wenn Schwellenwerte überschritten werden und die Belastung eine Fläche von mehr als 20 Prozent des Grundwasserkörpers ausmacht oder wenn die Nutzungsmöglichkeiten des Grundwassers beeinträchtigt werden. 

Bei Nitrat ist eine solche Prüfung erforderlich, wenn der Nitratgehalt in mindestens einer Grundwassermessstelle 50 Milligramm pro Liter überschreitet. Ist dies der Fall, so ist die Belastungssituation des Grundwasserkörpers zu bewerten. Für die Bewertung der Belastung des Grundwassers werden sowohl Überschreitungen der Nitratgehalte als auch Überschreitungen der Nitratgehalte vor der Denitrifikation berücksichtigt. Da das WRRL-Messnetz so ausgelegt wurde, dass es den Grundwasserkörper flächenrepräsentativ abbildet, wird jeder Messstelle ein gleichwertiger Flächenanteil zugeordnet. Weisen also mehr als 20 Prozent der Messstellen eines Grundwasserkörpers eine Belastung gemäß oben genannter Prüfung auf, ist der Grundwasserkörper in einem schlechten chemischen Zustand.

Gemäß Wasserrahmenrichtlinie sind für Grundwasserkörper in schlechtem Zustand Maßnahmen zu ergreifen, um den Zustand zu verbessern. Hierzu gehören beispielsweise die vom Land Schleswig-Holstein angebotenen kostenfreien und freiwilligen Gewässerschutzberatungen für Landwirte.

Welche Grundwassermessnetze gibt es?

Für Messungen im Grundwasser werden in Schleswig-Holstein zwei beziehungsweise drei Messnetze betrieben.

Das ist zum einen das Messnetz zur Berichterstattung an die Europäische Umweltagentur (EUA-Messnetz) mit dem darin enthaltenen EU-Nitratmessnetz sowie das Messnetz der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL-Messnetz).

Sowohl in der Nitratrichtlinie als auch der Wasserrahmenrichtlinie werden Vorgaben zur Ausgestaltung von Messnetzen gemacht, die unterschiedliche Ziele verfolgen. Die Daten des EUA-Messnetzes sollen über alle Nutzungen hinweg einen Überblick über die Grundwasserbeschaffenheit in Deutschland geben. Das Nitratmessnetz soll, als "Teilmessnetz Landwirtschaft" des EUA-Messnetzes, den Einfluss der Landwirtschaft dokumentieren, während das Messnetz der Wasserrahmenrichtlinie entsprechend der verschiedenen Landnutzungen und unterschiedlichen geologischen Gegebenheiten einen repräsentativen Überblick über alle Grundwasserkörper sowohl zur Menge wie auch zur Qualität liefern soll.

Alle drei Messnetze liefern mit den Messstellen punktuelle Informationen. In den Messstellen der Nitratrichtlinie kann die Entwicklung der Nitratgehalte in jeder einzelnen Messstelle exemplarisch verfolgt werden. Die Ergebnisse der Messstellen der WRRL sind dagegen mittels eines konzeptionellen Modells so auszuwerten, dass eine Aussage ermöglicht wird, ob ein Grundwasserkörper zu mehr als einem Fünftel der Fläche belastet ist.

Neben diesen langjährig bestehenden Messnetzen wird für die Neuabgrenzung der Landesdüngeverordnung ein weiteres Messnetz definiert. Grundlage dafür ist die Allgemeine Verwaltungsvorschrift zur Ausweisung von mit Nitrat belasteten und eutrophierten Gebieten (AVV GeA), die die Bundesregierung im Zusammenhang mit der Düngeverordnung 2020 erlassen hat. Nach dieser Vorschrift haben die Bundesländer ein Ausweisungsmessnetz zur Immissionsbasierten Abgrenzung der Gebiete in den betroffenen Grundwasserkörpern einzurichten.

Das Ausweisungsmessnetz umfasst mindestens alle landwirtschaftlich beeinflussten Messstellen aus dem WRRL-Messnetz, dem EUA-Messnetz und dem EU-Nitratmessnetz. Darüber hinaus können die Länder weitere Messstellen in das Ausweisungsmessnetz übernehmen. Die Messstellen müssen konkrete Anforderungen erfüllen, die in der Anlage 1 der AVV GeA benannt sind. Insbesondere müssen die Messstellen gemäß den anerkannten Regeln der Technik ausgebaut und im Hauptgrundwasserleiter, also dem oberflächennächsten wasserwirtschaftlich bedeutsamen Grundwasserleiter verfiltert sein.

Wie sieht eine Grundwassermessstelle aus?

Grundwassermessstellen bestehen aus einem senkrechten Rohr, das mit einer Tiefbohrung in den Untergrund gebracht wird. In dem Bereich, aus dem Wasserproben genommen werden sollen, hat das Rohr Schlitze, durch die das Grundwasser in das Rohr fließen kann, um dann mit einer Pumpe an die Erdoberfläche befördert zu werden.

Inwiefern kann auch ein Monitoring an der Oberfläche erfolgen?

Die Überwachung für die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) und die Europäische Umweltagentur (EUA) bezieht sich ausschließlich auf Grundwasseruntersuchungen.

Auch für die neue Düngeverordnung ist gemäß einer Allgemeinen Verwaltungsvorschrift eine Abgrenzung der mit Nitrat belasteten Bereiche auf Basis der gemessenen Einträge (Immissionen) im Grundwasser vorzunehmen. Erst in einem zweiten Schritt wird die Eintragssituation an der Oberfläche und das Abbauvermögen im Boden bewertet.

Wo und an wie vielen Messstellen wird gemessen?

Es gibt derzeit insgesamt 319 Messstellen in den verschiedenen Messnetzen des Landes, in denen die Grundwasserbeschaffenheit überwacht wird.

Die 309 Messstellen der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) wurden im Jahr 2005 zu einem landesweiten Messnetz zusammengestellt. 236 Messstellen befinden sich im oberen Hauptgrundwasserleiter und 73 in tiefen Grundwasserkörpern. Sie sind repräsentativ verteilt hinsichtlich der hydrogeologischen Aspekte. Berücksichtigt werden dabei insbesondere die Anteile vorhandener Deckschichten wie Ton, Schluff und Geschiebemergel im Boden. Außerdem hängt der Standort der Messstellen von der jeweiligen Flächennutzung ab. So entspricht die Verteilung der Messstellen in Wald, Siedlung, Acker und Grünland in den gefährdeten Grundwasserkörpern auch dem jeweiligen Flächenanteil dieser Nutzungen in Schleswig-Holstein.

Die Tiefe der Messstellen im oberen Grundwasserleiter variiert je nach hydrogeologischen Gegebenheiten zwischen 2,5 und 71 Metern unter Gelände, wobei etwa zwei Drittel der Messstellen Tiefen zwischen 2,5 und 20 Metern unter Gelände aufweisen. Die Messstellen in den tiefen Grundwasserkörpern liegen im Mittel bei 200 Metern unter Gelände.

Das Messnetz der Europäischen Umweltagentur (EUA) ist ein bundesweites Messnetz, dessen Daten zentral an die Europäische Umweltagentur geliefert werden. Dieses Messnetz ist 2015/2016 überarbeitet worden. Es wurde von bundesweit etwa 800 auf jetzt rund 1.200 Messstellen erweitert. In Schleswig-Holstein gehören 53 Messstellen zu dem EUA-Messnetz. 43 Messstellen des EUA-Messnetzes sind auch Bestandteil des WRRL-Messnetzes zur chemischen Überwachung.

Das EU-Nitrat-Messnetz ist ein Teil des EUA-Messnetzes. Das alte EU-Nitratmessnetz umfasste für den Nitrat Bericht 2012 bundesweit noch 162 Messstellen (von ursprünglich 186). Das neue EU-Nitratmessnetz umfasst bundesweit aktuell rund 700 Messstellen, das Teilmessnetz Schleswig-Holstein 40 Messstellen. Die Tiefen dieser Messstellen liegen im Mittel bei 8,20 bis 11,20 Meter unter Geländeoberkante.

Das Konzept des neuen EUA-/ EU-Nitratmessnetzes kann im Detail im Nitratbericht 2016 nachgelesen werden.

Das neue Ausweisungsmessnetz zur Ermittlung der mit Nitrat belasteten Gebiete wurde in den Grundwasserkörpern definiert, in denen mindestens eine Grundwassermessstelle eine Überschreitung des Nitratgehaltes von 50 Milligramm pro Liter aufweist. Es wurde im Wesentlichen aus den bestehenden Messnetzen zusammengestellt, die die Anforderungen nach der Verwaltungsvorschrift erfüllen. An Stellen, an denen die Informationen noch lückenhaft waren, wurden neue Messstellen hinzugezogen. Aktuell besteht das Ausweisungsmessnetz aus 225 Messstellen, davon 50 neue Messstellen.

Seit wann gibt es Messnetze in Schleswig-Holstein?

Zum Grundwasserschutz in Schleswig-Holstein gehört das konstante Überwachen der Grundwasserbeschaffenheit. Bereits seit Anfang der 1990er Jahre sind im Land dazu Messstellen errichtet worden – sie sollen die Berichtspflichten erfüllen, die sich aus der damaligen EG-Nitratrichtlinie (EU-Nitratmessnetz) und der allgemeinen Grundwasserbeobachtung für die Europäische Umweltagentur (EUA-Messnetz) ergeben. Bis zum Jahr 2005 hat es darüber hinaus ein sogenanntes Basismessnetz gegeben, mithilfe dessen der Zustand des unbeeinflussten Grundwasserzustands ermittelt werden konnte. Weiterhin gab es ein Trendmessnetz, mit dem vor allem der Einfluss der Landwirtschaft auf das Grundwasser beobachtet werden konnte. Seit im Jahr 2000 die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) in Kraft getreten ist, sind diese Messnetze ausgebaut worden. Während das EU-Nitratmessnetz und das EUA-Messnetz im Jahr 2015 neu konzipiert worden sind und weiterhin betrieben werden, sind das Basis- und das Trendmessnetz in das Messnetz zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie überführt worden.

Das Ausweisungsmessnetz zur Ausweisung von mit Nitrat belasteten Gebieten für die neue Düngeverordnung wurde im Jahr 2020 aus Messstellen der bestehenden Messnetze und einigen zusätzlichen Messstellen zusammengestellt.

Wie oft wird gemessen?

Je nach Zugehörigkeit der Messstelle zu den verschiedenen Messnetzen ergeben sich unterschiedliche zeitliche Messintervalle.

Gemäß Wasserrahmenrichtlinie sind sogenannte Überblicksmessungen mindestens alle sechs Jahre vorzunehmen, in gefährdeten Grundwasserleitern jedoch jährlich. In Schleswig-Holstein wird neben der jährlichen, sogenannten "operativen" Überwachung in den gefährdeten Grundwasserkörpern eine Überblicksüberwachung in dreijährigem Turnus in den übrigen oberen Grundwasserkörpern und in sechsjährigem Turnus in den tiefen Grundwasserkörpern durchgeführt.

Die Messstellen des EUA-Messnetzes, also auch des Nitrat-Messnetzes, werden jährlich beprobt.

Was genau wird gemessen?

Neben der Untersuchung der Grundwasserproben auf ihren Nitratgehalt werden noch bis zu 100 weitere Parameter untersucht, davon allein 64 Pflanzenschutzmittelwirkstoffe und deren Abbauprodukte. Die hydrochemischen Untersuchungen werden meist durch das Landeslabor Schleswig-Holstein ausgeführt. Anschließend wertet das LLUR die Ergebnisse aus und prüft, ob und welche Parameter Überschreitungen der Schwellenwerte, die in der Grundwasserverordnung festgeschrieben sind, aufweisen.

Was ist die N2--Stickstoff/Argon-Methode?

Seit 2015 wird neben den Nitratgehalten auch die sogenannte Stickstoff-Argon-Methode (N2/Ar-Methode) eingesetzt. Hierfür werden in einem aufwändigen Verfahren Grundwasserproben entnommen und im Labor untersucht. Diese Methode bietet über die Messung der Stickstoff- und Argon-Konzentration im Grundwasser die Möglichkeit, die sogenannte Denitrifikation, also den durch Bakterien erfolgenden natürlichen Abbau von Nitrat, direkt zu bestimmen. Damit kann im Grundwasser ermittelt werden, wie hoch der Nitratgehalt ohne diesen Nitratabbau wäre, so dass sich Rückschlüsse auf den tatsächlichen Nitrateintrag ziehen lassen. Der so ermittelte Wert zeigt also die tatsächliche Belastung durch Nitrat und fließt bei der Bewertung des Grundwasserzustands zusätzlich zu den aktuellen Nitratkonzentrationen im Grundwasser ein. Dies ist von Bedeutung, da der Nitratabbau nicht unendlich andauert. Bei der Denitrifikation wird das Mineral Pyrit abgebaut, das nur begrenzt im Untergrund vorhanden ist. Der Abbau stoppt, wenn das Pyrit verbraucht wurde, mit der Folge, dass die Nitratgehalte im Grundwasser auf den mit der N2/Ar-Methode ermittelten Wert ansteigen.

Die Stickstoff-Argon-Methode wird unterstützend nur bei der Bewertung nach der WRRL herangezogen. Der endliche Nitratabbau im Grundwasser darf bei der Immissionsbasierten Abgrenzung nach der Düngeverordnung nicht berücksichtigt werden

Werden die Messstellen überprüft und werden neue gebaut?

In Schleswig-Holstein ist das Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume (LLUR) zuständig für die Grundwasserüberwachung, die sich aus verschiedenen gesetzlichen Verpflichtungen (unter anderem Nitrat-Richtlinie und Wasserrahmenrichtlinie) ergibt. In Zusammenarbeit mit dem Landesbetrieb Küstenschutz und Nationalpark (LKN.SH) erfolgt die Einrichtung, Pflege und Überprüfung der dafür nötigen Messnetze. Diese Grundwassermessstellen werden mehrmals jährlich auf ihre technische Funktionsfähigkeit überprüft. Im Zusammenhang mit der Entnahme von Wasserproben erlauben die so gewonnenen Erkenntnisse eine schnelle Erkennung von technischen Defekten. Je nach Schadensbild erfolgen der Rückbau, der Ersatz und Neubau von Messstellen. So sind 83 Prozent der Messstellen im aktuellen Messnetz nach 1990 errichtet worden.

Neben der technischen Funktionsüberprüfung erfolgt auch in regelmäßigen Abständen eine Überprüfung der Repräsentativität der Messstellen. Durch Landnutzungsänderungen im Umfeld von Messstellen oder neuen Erkenntnissen zur geologisch-hydrogeologischen Situation kann eine Neubewertung der Messstellenstandorte hinsichtlich der Flächenrepräsentativität nötig werden. Auch aufgrund der in Rede stehenden schärferen Düngeanforderungen und der damit gestiegenen Bedeutung des WRRL-Messnetzes wird das Messnetz derzeit dahingehend überprüft, ob – neben dem oben genannten routinemäßigen Ersatz/Neubau von Messstellen - durch die Hinzunahme weiterer Messstellen die Flächenrepräsentativität noch verbessert und auch die Messstellendichte erhöht werden kann.

Welche Daten werden der EU berichtet?

Die Daten aus dem WRRL-Messnetz werden in ausgewerteter Form in den Bewirtschaftungs- und Maßnahmenplänen an die EU-Kommission gemeldet. Dies gilt gleichermaßen für alle Gewässerkategorien (Flüsse, Seen, Küstengewässer und Grundwasser). Die Pläne sind in sechsjährigem Turnus in jeder Flussgebietseinheit zu erstellen. In Schleswig-Holstein liegen die Flussgebiete Eider, Schlei/Trave und ein Teil des Flussgebiets Elbe.

Für den Nitratbericht, der alle vier Jahre von der Bundesregierung zu erstellen ist, übermitteln die Bundesländer ihre Daten aus dem Nitrat-Messnetz (Teil des EUA-Messnetzes jährlich an das Umweltbundesamt. Dieses erstellt daraus gemeinsam mit der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser den Nitratbericht. Der nächste Nitratbericht wird 2020 erscheinen. Es zeichnet sich ab, dass zwar der Anteil an nitratbelasteten Messstellen in Deutschland nicht deutlich abgenommen hat, aber die Nitratkonzentrationen an den belasteten Messstellen im Durchschnitt zurückgeht. Dies ist eine Entwicklung in die richtige Richtung. Auch die Daten für das EUA-Messnetz werden jährlich an das Umweltbundesamt berichtet und sind die Basis für Berichte an die Europäische Umweltagentur im Rahmen der jährlichen Datenbereitstellung zum "State of the Environment Report".

Wieso ist Deutschland von der EU verklagt worden?

Weil Deutschland sein Grundwasser nicht ausreichend vor zu viel Dünger und Nitrat schützt und somit gegen EU-Recht verstößt, ist die Bundesrepublik von der EU verklagt worden. Entscheidend ist hierbei nicht der Anteil der hoch belasteten Messstellen, sondern vielmehr die Entwicklung der Nitratgehalte. Deutschland wird nicht verklagt, weil regional zu hohe Nitratwerte gemessen werden, sondern weil sich an der Belastungssituation seit mehr als 20 Jahren nur sehr wenig geändert hat. Ein Großteil der EU-Nitratmessstellen sind relativ flach ausgebaut: im Durchschnitt liegt die Messstellentiefe in Schleswig-Holstein zwischen 8,2 und 11,2 Metern unter der Geländeoberkante. Das (rechnerische) Alter des mit diesen Messstellen erfassten Grundwassers beträgt weniger, teils deutlich weniger als zehn Jahre. Wesentliche Änderungen in der Bewirtschaftung hätten somit festgestellt werden müssen.

Sind die Messergebnisse plausibel?

Die Messstellen mit den hohen Nitratwerten liegen nahezu ausschließlich in den Bereichen, die nur ein geringes geologisches Schutzpotenzial haben. In diesen Bereichen fehlen Deckschichten über dem Grundwasser, die Nähr- und Schadstoffe abbauen oder zurückhalten können. Darüber hinaus liegt ein großer Teil der belasteten Messstellen in Regionen mit hohen Nährstoffüberschüssen. Diese Überschüsse werden nicht verwertet, sondern über die Bodenpassage dem Grundwasser zugeführt. Insofern zeigen diese Messstellen plausible Messwerte in Bezug auf Nitrat.

Welche Konsequenzen ergeben sich für nicht eingehaltene Messwerte?

Im Rahmen der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) stellt das Überschreiten von Schwellenwerten die Grundlage für die Zustandsermittlung dar. Wenn aus den Werten in Verbindung mit dem Bewertungsverfahren eine Belastung von mehr als 20 Prozent der Fläche eines Grundwasserkörpers zu erkennen ist, ist der Grundwasserkörper in den schlechten Zustand einzustufen. In solchen Grundwasserkörpern sind dann geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um die Belastung zu reduzieren. Eine dieser Maßnahmen im Rahmen der WRRL (WRRL) ist die landwirtschaftliche Gewässerschutzberatung.

Überschreitungen von Messwerten im EUA oder EUA-Nitratmessnetz haben keine direkten Konsequenzen. Sie dienen lediglich der Dokumentation der Entwicklung der Grundwasserbeschaffenheit. Die berichteten Werte werden jedoch auch von der EU-Kommission betrachtet.

Bei der Abgrenzung der mit Nitrat belasteten Gebiete nach der Düngeverordnung werden nur Messstellen einbezogen, deren Nitratgehalte über 50 Milligramm pro Liter betragen. Um diese Messstellen herum ist nach Vorgabe der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift Gebietsabgrenzung (AVV GeA) eine Regionalisierung, also eine numerische Interpolation, oder eine hydrogeologische/hydraulische Abgrenzung vorzunehmen, um das repräsentative Belastungsgebiet dieser Messstelle auszuweisen. In diesem Gebiet gelten die weitergehenden Anforderungen der Düngeverordnung § 13a und der Landesdüngeverordnung.