Nitrat im Grund- und Trinkwasser

Vom Trinkwasser, das in Deutschland verfügbar ist, werden knapp drei Viertel aus Grundwasser gewonnen. In vielen Orten in Deutschland weist das Grundwasser zu hohe Nitratwerte auf, wie aus dem neuesten Nitratbericht von 2024 des Bundesumweltministeriums hervorgeht. Nitrat gelangt vor allem durch die Landwirtschaft in das Grundwasser, wenn Dünger und Gülle auf den Böden ausgebracht werden. Das führt dazu, dass auch das Trinkwasser stark mit Nitrat belastet ist.

Was ist Nitrat?

Nitrate sind Salze aus Stickstoff, die aus der Salpetersäure gebildet werden und wasserlöslich sind. Stickstoff wird von Menschen, Tieren und den meisten Pflanzen benötigt, um die Eiweißbildung im Körper anzukurbeln. Für Pflanzen dient Nitrat als Nährstoff und wird daher häufig zum Düngen von Feldern genutzt. Nitrat ist auch in den Ausscheidungen von Tieren enthalten. Es gelangt beispielsweise durch Kuhdung in den Boden. Flächen und Weiden, die für die Viehhaltung genutzt werden, sind daher oft stark mit Nitrat belastet.

In der Landwirtschaft wird Nitrat als Ammonium-, Natrium-, Kalium- und Kalziumnitrat als Mineraldünger genutzt.

Organische Stickstoffverbindungen können durch biologische Prozesse in Ammonium umgewandelt werden. In einem mehrstufigen Prozess wandeln Bodenbakterien unter Anwesenheit von Sauerstoff organische Stickstoffverbindungen in Böden und Gewässern in Nitrat um. Dieser Prozess wird als Nitrifikation bezeichnet. Solche organischen Stickstoffverbindungen sind unter anderem in Wirtschaftsdünger wie Gülle enthalten. Pflanzen nehmen Nitrat über die Wurzeln auf.

Durch die Denitrifikation, den umgekehrten Prozess, kann das im Boden befindliche Nitrat durch Bakterien zu elementarem Stickstoff reduziert werden. Dieser Prozess erfolgt anaerob, also unter Ausschluss von Sauerstoff. Nitrat ist im Boden mobil, da es wasserlöslich ist.

Nitrate sind Salze aus Stickstoff, die aus der Salpetersäure gebildet werden und wasserlöslich sind | Foto: ©Ihor95 #372920154 – stock.adobe.com

Schädliche Wirkung von Nitrat

Eine hohe Nitratkonzentration im Trinkwasser kann die menschliche Gesundheit beeinträchtigen. Nitrat selbst ist relativ unbedenklich, doch es kann unter bestimmten Umständen im Körper zu Nitrit umgewandelt werden. Für Säuglinge kann Nitrit in den ersten Lebensmonaten ein Problem werden, da es den Sauerstofftransport durch die roten Blutkörperchen stört. Die Folge kann eine Zyanose sein, die auch als Blausucht bezeichnet wird. Sie äußert sich mit einer Blaufärbung von Haut und Schleimhaut und in schwerwiegenden Fällen mit Atemnot und Herzrasen. Sie kann unbehandelt zum Tode führen. Zusammen mit sekundären Aminen im Magen kann Nitrit Nitrosamine bilden. Bei den sekundären Aminen handelt es sich um stickstoffhaltige chemische Verbindungen, die bei der Verdauung entstehen und auch in vielen Lebensmitteln enthalten sind. Im Tierversuch wirken einige dieser Nitrosamine krebserregend. Es ist daher wichtig, die Entstehung von Nitrosaminen möglichst zu vermeiden.

Zu viel Nitrat belastet die Umwelt.

In den Oberflächengewässern und Meeren wirken Stickstoffeinträge eutrophierend. Sie regen das Wachstum von Pflanzen an, darunter auch von Algen. Es kommt bei einem zu hohen Stickstoffeintrag zu Algenblüten und Sauerstoffmangel.

Wie Nitrat ins Grundwasser gelangt

Für Grundwasservorkommen unterhalb von landwirtschaftlichen Flächen ist die Gefahr einer Nitratbelastung am höchsten. Aus Grundwasser werden ungefähr 74 Prozent des deutschen Trinkwassers gewonnen. Der Gewässerschutz betrachtet die intensive Bodennutzung und die damit verbundenen diffusen Nährstoffeinträge durch stickstoffhaltige Düngemittel als Hauptgrund für die hohe Konzentration von Nitrat im Wasser.

Gülle enthält Nitrat und gibt es an den Boden und das Grundwasser ab, wenn sie als Düngemittel genutzt wird. Eine hohe Nitratbelastung im Grundwasser wird auch durch künstliche Dünger und nicht fachgerecht abgedichtete Silos verursacht. Gärreste aus Biogasanlagen landen immer häufiger auf Äckern und führen ebenfalls zu einer Nitratbelastung. Durch Niederschläge wird Nitrat ins Grundwasser gespült.

Pflanzen nutzen Nitrat als Quelle für Stickstoff und verwerten es. Überschüsse von Nitrat können von den Pflanzen nicht mehr aufgenommen werden, wenn auf den Böden zu viel Nitrat ausgebracht wird. Dieses Nitrat reichert sich im Erdboden an. Durch Regen und Schneeschmelze gelangt das Nitrat in tiefere Bodenschichten und ins Grundwasser. Das überschüssige Nitrat gelangt auch in Seen, Flüsse und andere Gewässer. Für die meisten Aufbereitungsbetriebe ist es noch nicht oder nur schwer möglich, Nitrat komplett aus dem Trinkwasser zu entfernen.

Für Grundwasservorkommen unterhalb von landwirtschaftlichen Flächen ist die Gefahr einer Nitratbelastung am höchsten | Foto: ©oticki #201749552 – stock.adobe.com

Grenzwerte für Nitrat in Grund- und Trinkwasser in Deutschland und der EU

Für Grundwasser gilt in allen europäischen Ländern gemäß der EU-Grundwasserrichtlinie 2006/118/EG (GWRL) eine einheitlich festgelegte Qualitätsnorm. Sie schreibt vor, dass der Höchstwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser nicht überschritten werden darf. In Deutschland gilt die Grundwasserverordnung (GrwV), die ebenfalls einen Schwellenwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser vorschreibt. Wird dieser Höchstwert im Grundwasser überschritten, müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Einträge zu reduzieren. Die GWRL und die GrwV legen fest, dass Gegenmaßnahmen bereits einzuleiten sind, wenn drei Viertel des Schwellenwertes, also 37,5 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser, erreicht werden.

Die Konzentration von Nitrat in Trinkwasser wird durch die EU-Trinkwasserrichtlinie festgelegt und darf ebenfalls nicht höher als 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser sein.

Die deutsche Trinkwasserverordnung schreibt ebenfalls einen Höchstwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser vor. Abweichungen vom Grenzwert dürfen vom Gesundheitsamt vorübergehend zugelassen werden, wenn sie gesundheitlich unbedenklich sind und einwandfreies Wasser anderweitig nicht verfügbar ist. Der Wasserversorger muss dafür einen Sanierungsplan vorlegen. Stellt die zugelassene Abweichung für bestimmte Bevölkerungsgruppen eine Gefahr für die Gesundheit dar, muss das Gesundheitsamt die Information dieser Bevölkerungsgruppen zulassen. Gegebenenfalls müssen die Bevölkerungsgruppen auf zusätzliche Schutzmaßnahmen hingewiesen werden.

Brunnenbetreiber stehen in der Prüfpflicht bei der Belastung des Trinkwassers mit Nitrat. Sie müssen Tests durchführen. Der Nitratgehalt des Trinkwassers lässt sich durch Abkochen nicht verringern. Nur mit aufwendigen Wasserfiltern kann die Nitratbelastung reduziert werden.

Situation in Deutschland

In Deutschland ist Trinkwasser das am besten überwachte Lebensmittel. Es hat in allen Bundesländern eine gute bis sehr gute Qualität. Der Grenzwert für die Nitratbelastung von Trinkwasser wird flächendeckend eingehalten.

Bei Grundwasser sieht es anders aus. Aus dem Nitratbericht der Bundesregierung von 2024 geht hervor, dass in Deutschland an 25,6 Prozent der Messstellen des EU-Nitratmessnetzes im Berichtszeitraum 2020 bis 2022 der Höchstwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser überschritten wurden. Die zu hohe Nitratbelastung wurde insbesondere durch Dünger aus der Landwirtschaft verursacht.

Die Nitratbelastung des Grundwassers hat sich im Vergleich zum vorangegangenen Berichtszeitraum um 1,1 Prozentpunkte verbessert. An einem Viertel der Messstellen ist die Nitratbelastung dennoch weiterhin zu hoch.

Die Nitratbelastung des Grundwassers beschränkt sich in Deutschland nicht auf bestimmte Gebiete oder Regionen. Überall kann eine zu hohe Belastung auftreten. In Regionen mit intensiver Landwirtschaft ist die Nitratbelastung des Grundwassers jedoch am höchsten. Eine Rolle spielt auch die Bodenbeschaffenheit der Regionen.

In Deutschland ist Trinkwasser das am besten überwachte Lebensmittel | Foto: ©eplisterra #509904892 – stock.adobe.com

Maßnahmen zur Verhinderung einer zu hohen Nitratbelastung des Trinkwassers

Die Wasserversorger in Deutschland stellen sicher, dass das Trinkwasser unbelastet ist. Der Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter Wasser wurde nicht überschritten. Um das zu erreichen, mischen die Wasserversorger belastetes Rohwasser mit unbelastetem Rohwasser. Um Rohwasser handelt es sich bei Wasser, das zur Trinkwassergewinnung aus dem Grundwasser oder einem Oberflächengewässer entnommen wird. Hat es als Trinkwasser nicht die erforderliche Qualität, muss es aufbereitet werden. Die Wasserversorger vertiefen oder verlagern auch Brunnen, um das Trinkwasser zu schützen.

Nehmen die Einträge an Nitrat zu und sind diese Maßnahmen bereits ausgereizt, müssen die Wasserversorger das Nitrat technisch aus dem Grundwasser entfernen. Bislang ist das noch nicht erforderlich. Ein Gutachten des Umweltbundesamtes mit dem Titel „Quantifizierung der landwirtschaftlich verursachten Kosten zur Sicherung der Trinkwasserbereitstellung“ zeigt, dass vorbeugende Maßnahmen kostengünstiger sind als Reparaturmaßnahmen. Es ist daher wichtig, die Nitrateinträge in das Grundwasser zu vermeiden.

Vermeidung von Nitrateinträgen in das Grundwasser

Regelmäßig überwachen die Bundesländer den Zustand von Grund- und Oberflächengewässern. Ist die Nitratkonzentration im Wasser zu hoch, müssen die Wasserversorger die Belastung auf ein zulässiges Niveau reduzieren. Sie schließen mitunter Kooperationsverträge mit Landwirten ab und zahlen den Landwirtschaftsbetrieben einen Ausgleich dafür, wenn sie in einem Trinkwassereinzugsgebiet weniger Dünger ausbringen. Kosten für die Reduzierung der Nitratbelastung im Trinkwasser geben die Wasserversorger an ihre Kunden weiter.

Um die Nitratbelastung zu verringern, muss der Düngereinsatz reduziert werden.

Die Düngeverordnung ist eine gesetzliche Grundlage und schreibt den Landwirten vor, wie sie Dünger anwenden müssen. In den letzten Jahren wurde viel über die Düngeverordnung diskutiert. Die EU wirft Deutschland vor, dass die Gewässerbelastung durch die Regelungen der bisherigen Düngeverordnung nicht ausreichend verringert werden konnte. Deutschland wurde daher im Jahr 2016 vor dem Europäischen Gerichtshof verklagt. Die Düngeverordnung wurde 2017 und auf erneutes Drängen der EU 2020 umfänglich überarbeitet.

Die Vorschriften der aktuellen Fassung sind deutlich strenger. Landwirte sind zu einer einheitlichen Düngeplanung verpflichtet, um nur so viel Dünger anzuwenden, wie tatsächlich von den Pflanzen aufgenommen werden kann. Die Zeiträume im Winter, in denen kein Dünger ausgebracht werden darf, wurden verlängert. In Gebieten, die stark mit Nitrat belastet sind, gelten seit 2021 strengere Regeln. Die intensiv wirtschaftenden Betriebe müssen ihre Düngung um ein Fünftel verringern.

Vermeidung von Stickstoffverlusten

Landwirte können einem zu hohen Nitrateintrag nicht nur mit einer geringeren Düngermenge entgegenwirken. Sie können auch dafür sorgen, dass die Verluste vom ausgebrachten Stickstoff so gering wie möglich sind. Das gelingt durch Zwischenfrüchte wie Winterraps oder Grünroggen. Diese Pflanzen bedecken Teile des Ackerbodens auch in der kalten Jahreszeit. Sie nutzen die Düngernährstoffe im Boden für das Wachstum. So verhindern sie, dass sie ins Grundwasser gelangen.

Der Boden kann auch so wenig wie möglich bearbeitet werden, damit die natürliche Bodenstruktur weitgehend erhalten bleibt. Ein oberflächlicher Nährstoffverlust durch Wind- und Wasserabtrag wird dadurch verringert. Wird mit Gülle gedüngt, kann sie mit einem entsprechenden Gerät direkt in den Boden eingearbeitet werden. Solche Maschinen bringen in einem Arbeitsgang die Gülle ein und lockern den Boden auf.