NitrAge

Altersbestimmung des Grundwassers zur Untersuchung der Wirkung von Maßnahmen zur Reduzierung der Nitratbelastung in Deutschland – Machbarkeitsstudie

Wie lässt sich die Wirksamkeit von Nitratminderungsmaßnahmen im Grundwasser präzise bewerten? Das Forschungsprojekt entwickelt ein methodisches Konzept auf Basis von Grundwasseraltersdatierungen – als Werkzeug zur Versachlichung der Debatte und für eine belastbare Evaluierung des Grundwasserschutzes in Deutschland.


Herausforderungen und Ziele

Trotz sinkender Stickstoffüberschüsse in der Landwirtschaft weisen über 20 % der deutschen Grundwasserkörper weiterhin zu hohe Nitratkonzentrationen auf. Diese Diskrepanz liegt vor allem an langen Verweilzeiten des Wassers im Untergrund: Zwischen dem Nitrateintrag an der Landoberfläche und dem messbaren Signal im Grundwasser vergehen oft Jahre bis Jahrzehnte. Die resultierende scheinbare Entkopplung von Ursache und Wirkung erschwert die Bewertung der Effizienz von Minderungsmaßnahmen. Eine eindeutige Zuordnung ist kaum mehr möglich und fordert das Umweltmanagement heraus.

Das Forschungsprojekt soll durch die Entwicklung eines praxisnahen Leitfadens genau diese Zuordnung wissenschaftlich fundiert ermöglichen. Zu diesem Zweck wird das Alter des Grundwassers bestimmt. Damit lassen sich Nitratminderungsmaßnahmen und beobachtete Konzentrationsänderungen an Grundwassermessstellen in einen plausiblen zeitlichen Zusammenhang setzen. Ziel des Projekts ist es, geeignete Alterstracer für unterschiedliche hydrogeologische Gegebenheiten zu definieren, den nötigen Zeitrahmen für den Wirkungseintritt transparent zu machen und eine systematische Grundlage für eine bundesweite Maßnahmenüberprüfung zu schaffen. In fünf ausgewählten Referenzgebieten an insgesamt 30 Messstellen wird die Methodik als Machbarkeitsnachweis (Proof of Concept) erprobt und ausgewertet.


Forschungsansatz

Das Umweltforschungszentrum (UFZ) kombiniert in diesem Vorhaben seine langjährige Expertise in der Hydrogeologie, der verweilzeitbasierten Stofftransportmodellierung und der Isotopen-Hydrologie. Um die Schwierigkeit zu lösen, dass eine Grundwasserprobe nicht ein spezifisches Alter hat, sondern eine Mischung aus verschieden alten Wässern ist, die unterschiedlich lange Fließpfade genommen haben, setzen wir auf eine Kombination verschiedener Tracer (Tritium/Helium, FCKW und SF₆), deren Eintragsfunktion entweder gut bekannt ist, oder die erst im Untergrund entstehen.

Der Forschungsansatz umfasst die systematische Aufbereitung vorhandener bundesweiter Zeitreihen zur Grundwasserqualität sowie die Erstellung von Methoden-Steckbriefen und Kriterienkatalogen für Messstellen und Datengrundlagen. Zudem werden Verfahren entwickelt, um Grundwassermessstellen spezifische Neubildungsgebiete zuzuordnen. Durch die Verbindung von Altersdatierungen an den Testmessstellen mit der Rekonstruktion von Stickstoffbilanzüberschüssen in den Neubildungsgebieten, werden die gewonnenen Daten in einer überregionalen Synthese ausgewertet. Der erstellte Leitfaden liefert Behörden und Wasserwirtschaft ein praxisnahes Instrumentarium für die Überprüfung der Wirksamkeit von Stickstoffminderungsmaßnahmen und schließt zugleich wissenschaftliche Methodenlücken für eine flächendeckende Anwendung im Bundesgebiet.


Kontakt

PI: Andreas Musolff (HDG, UFZ) - andreas.musolff@ufz.de

Co-PI: Christian Siebert (CatHyd, UFZ) - christian.siebert@ufz.de

Co-PI: Kay Knöller (CatHyd, UFZ) - kay.knoeller@ufz.de

Projektbearbeiter: Jakob Rößger (CatHyd, UFZ) - jakob.roessger@ufz.de


Funding

Umweltbundesamt: ReFo-Plan FKZ 3726 23 201 0

Projektlaufzeit: September 2026 – November 2028