Natürlicherweise kommen Nährstoffe im Grundwasser nur in niedrigen Konzentrationen vor; werden höhere Konzentrationen festgestellt, ist dies in bestimmten Landschaftsräumen geogen bedingt, in weiten Landesteilen jedoch auf erhöhte Einträge als Folge der Nutzung durch den Menschen zurückzuführen. Wie hoch die Einträge aus dem Boden sind, hängt vor allem von der Art und Intensität der Flächennutzung und der Untergrundbeschaffenheit ab.
Als Nährstoffe werden im Allgemeinen die in Landwirtschaft und Erwerbsgartenbau eingesetzten, der Pflanzenernährung dienenden Stoffe bezeichnet; es handelt sich um Stickstoffverbindungen, wie Ammonium und Nitrat, daneben auch Kalium und ortho-Phosphat. Zum Teil treten die genannten Stoffe jedoch auch natürlicherweise in hohen Konzentrationen im Grundwasser auf, wie z.B. in Marsch und Niederungen oder als Folge geologischer Besonderheiten. Natürlicherweise erhöhte Konzentrationen von Ammonium, Kalium und Phosphat sind nicht durch den Menschen beeinflussbar; es ist deshalb wichtig, die natürlicherweise erhöhten Konzentrationen von den durch menschliche Nutzung verursachten zu unterscheiden.
Um die Nährstoffbelastung des Grundwassers zu beschreiben, eignet sich das Nitrat am besten. Ab Konzentrationen von mehr als 10 mg/l Nitrat zeigt ein Grundwasser eine Beeinträchtigung durch menschliche Nutzung. Die Qualitätsnorm der EG-WRRL liegt bei 50 mg/l, d.h. bei mehr als 50 mg/l Nitratkonzentration ist der Zustand der Grundwasserprobe gemäß EG-WRRL "schlecht", bei weniger "gut". Allerdings kann auch eine Nährstoffbelastung des Grundwassers mit Nitrat vorliegen, wenn die Konzentrationen unter diesen Werten liegen. Nitrat kann sowohl im Boden als auch im Grundwasser abgebaut werden, so dass die Nitratkonzentration im Grundwasser bereichsweise die Eintragssituation nicht zutreffend widerspiegelt. Dennoch sind die Einträge nicht zu vernachlässigen, da die Abbauprozesse im Untergrund nicht endlos fortbestehen.
Auch hohe Kaliumgehalte sind ein Anzeichen für Einträge. Aber auch sie spiegeln nicht überall die Eintragssituation zutreffend wider. In schluffig-tonigen Ablagerungen wird Kalium verstärkt adsorbiert und dadurch dem Grundwasser entzogen.
Bei den Parametern Ammonium, Kalium und ortho-Phosphat ist zu beachten, dass diese insbesondere in den Grundwasserkörpern der Marschen und Niederungen geogen hohe Werte zeigen können. Die Entstehung der Marschen und Niederungen ist geprägt durch Überflutung, Verlandung und Vermoorung, z.T. auch unter Meerwassereinfluss. In diesen Bereichen sind diese Stoffe natürlicherweise vorhanden und somit nicht geeignet, anthropogene Beeinträchtigungen anzuzeigen.
Nitrat wird auf landwirtschaftlich genutzten Flächen unmittelbar mit mineralischem Dünger aufgebracht oder entsteht durch den Abbau (Mineralisierung) von organischer Substanz im Boden und in den aufgebrachten Wirtschaftsdüngern Gülle, Jauche und Festmist. Da Nitrat im Boden kaum gebunden wird und wasserlöslich ist, ist es, sofern keine Aufnahme durch die Pflanzen erfolgt, mit dem Sickerwasser leicht in das Grundwasser verlagerbar. Dieser leichten Verlagerbarkeit wirkt die gute Abbaubarkeit des Nitrats entgegen.
Die so genannte "Denitrifikation", also der bakterielle Abbau des Nitrats kann sowohl bereits im Boden als auch im Grundwasser erfolgen. Voraussetzung hierfür sind niedrige Sauerstoffgehalte oder Sauerstofffreiheit sowie das Vorliegen eines Reaktionsmittels (z.B. in Form des Minerals Pyrit oder als Torf), dann können die im Boden verbreiteten Bakterien das Nitrat abbauen. Das Reaktionsmittel wird beim Nitratabbau ebenfalls abgebaut und steht danach nicht mehr zur Verfügung, die Kapazität des Untergrunds zum Nitratabbau ist also begrenzt.
Zur Beobachtung und Überwachung der Anreicherungs- und Verlagerungsprozesse von Nitrat wurden deshalb bereits seit 1991 neun Messstellen zur Umsetzung der Nitratrichtlinie, seit 1993 36 Messstellen des EUA-Messnetzes unterhalten sowie ab 1995 53 Messstellen des ehemaligen Trendmessnetzes vor allem hinsichtlich Nitrat im oberflächennächsten Grundwasser untersucht. Die regelmäßigen Untersuchungen werden seit 2005 im Rahmen der Überwachung des chemischen Zustands der Grundwasserkörper gemäß EG-WRRL fortgesetzt.
Die Nitratgehalte des Grundwassers sind abhängig vom Vorhandensein und der Ausprägung geringdurchlässiger Deckschichten. Deutlich wird dies daran, dass in den Bereichen des östlichen Hügellands, die durch eine günstige Schutzwirkung der Deckschichten gekennzeichnet sind, also über mehr als 10 m mächtige geringdurchlässige Deckschichten ohne hydrogeologische Fenster verfügen, die Nitratgehalte im Grundwasser des Hauptgrundwasserleiters in der Regel unter der Bestimmungsgrenze liegen. Nitratgehalte von mehr als 10 mg/l bzw. mehr als 50 mg/l sind hingegen auf Grundwässer im Bereich von reinen Sand- bzw. Kiesvorkommen ohne oder mit lückenhaften geringdurchlässigen Deckschichten und somit mittlerer bis ungünstiger Schutzwirkung im Bereich von Hoher Geest und Vorgeest beschränkt (Abb. 2.3.1).
In Bereichen mit ungünstiger Schutzwirkung der Deckschichten kann außerdem festgestellt werden, dass die Flächennutzung Einfluss auf die Nitratgehalte des oberflächennahen Grundwassers hat. Die niedrigsten Nitratgehalte werden mit durchschnittlich weniger als 10 mg/l unter naturnahen Wäldern festgestellt. Fichtenforste und Dauergrünland sind hinsichtlich der festzustellenden Nitratkonzentrationen im Grundwasser vergleichbar; im Mittel liegen die Nitratkonzentrationen bei < 25 mg/l. Deutliche höhere Nitratkonzentrationen stellen sich bei Nutzung der Flächen als Acker ein, hier treten die höchsten Nitratkonzentrationen auf; im Mittel bei > 60 mg/l und bis zu 150 mg/l Nitrat.
