Grundwasser

Grundwasser, der Anteil des unterirdischen Wassers, der zusammenhängend die Hohlräume innerhalb der Lithosphäre wie Poren von Gesteinen, Klüfte oder Spalten ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich oder nahezu ausschließlich von der Schwerkraft und den Reibungskräften bestimmt wird. Nach dieser an die DIN-Norm 4049 angelehnten Begriffserläuterung gehören andere Formen des unterirdischen Wassers nicht zum Grundwasser, z. B. das Kapillarwasser, das durch Kapillarkräfte im Boden gegen die Schwerkraft gehoben oder gehalten wird.

Die vollständig mit Wasser gefüllte („gesättigte”) Schicht der festen Erdrinde reicht je nach den klimatischen und geologischen Verhältnissen sowie den Geländeformen bis in Tiefen von rund 3 000 Metern, maximal bis 17 000 Metern. Ihre untere Grenze verläuft dort, wo die Gesteine unter der Last der darüber lagernden Schichten so stark zusammengepresst werden, dass die Hohlräume verschwinden. Die obere Grenzfläche wird als Grundwasseroberfläche oder Grundwasserspiegel bezeichnet. Ihr Abstand von der Bodenoberfläche, der Flurabstand, beträgt meist einige Meter bis zu 100 Meter und mehr und schwankt in der Regel jahreszeitlich. Wasserdurchlässige Gesteine mit einem hohen Anteil größerer, zusammenhängender Hohlräume, durch die das Wasser fließen kann, heißen Grundwasserleiter (Aquifere), wasserundurchlässige, hohlraumarme Gesteine dagegen Grundwassernichtleiter oder Grundwasserstauer.

Häufig liegen Wasser leitende und Wasser stauende Schichten im Wechsel übereinander und bilden so im Untergrund mehrere Grundwasserstockwerke. Freies Grundwasser grenzt nach oben an eine nicht vollständig mit Wasser gefüllte Zone, gespanntes Grundwasser wird nach oben von schlecht- bzw. undurchlässigen Gesteinen abgeschlossen. Es steht unter Druck und tritt bei muldenförmigen geologischen Lagerungsformen selbständig in artesischen Brunnen aus.

Grundwasser kommt unter etwa 90 Prozent der Festlandsfläche der Erde vor. Seine Menge übertrifft die des in den Flüssen und Seen enthaltenen Wassers um ein Vielfaches. Die innerhalb der Erdkruste bis in 2 000 Meter Tiefe gespeicherten Grundwasservorräte werden auf rund 23 Millionen Kubikkilometer geschätzt. Dies entspricht einem Anteil von ungefähr 1,7 Prozent am gesamten irdischen Wasservolumen.

Das unterirdische Wasser ist ein wichtiges Glied im natürlichen Wasserkreislauf. Es entsteht vor allem auf drei Wegen: durch Versickerung des Niederschlagswassers im Erdboden, durch Einsickerung aus Oberflächengewässern und durch Kondensation des Wasserdampfs im Untergrund. In umgekehrter Richtung tritt es in Quellen wieder aus oder speist direkt Flüsse und Seen. Wegen der in der Regel geringen Fließgeschwindigkeiten (auch in gut wasserdurchlässigen Gesteinen nur wenige Meter pro Tag) läuft der Wasserkreislauf in diesem Bereich sehr langsam ab. Die mittlere Verweildauer des Wassers im tieferen Untergrund beträgt rund 1 400 Jahre, während das Wasser der Flüsse durchschnittlich etwa alle 16 Tage vollständig ausgetauscht wird. Ein beträchtlicher Anteil des unterirdischen Wassers ist demnach fossiles Wasser, stammt aus früheren Epochen der Erdgeschichte und wird unter den heutigen klimatischen Bedingungen oft nicht wieder neu gebildet.

Vom globalen Grundwasservorkommen sind ungefähr 45 Prozent Süßwasser, das sich als Trinkwasser oder etwa für die künstliche Bewässerung eignet. In vielen Ländern ist das Grundwasser die wichtigste Trinkwasserquelle, in Deutschland beträgt sein Anteil an der Wasserversorgung z. B. rund 80 Prozent. Diese Quelle ist allerdings weltweit stark gefährdet. Infolge übermäßiger Entnahme hat sich der Grundwasserspiegel in Brunnen häufig gesenkt, in extremen Fällen um mehrere hundert Meter. Zur Grundwasserabsenkung kommt es aber auch durch den Ausbau der oberirdischen Fließgewässer und der damit verbundenen verstärkten Tiefenerosion, wie bei der Regulierung des Oberrheins, die zur Versteppung ganzer Landstriche im Oberrheingraben führte.

Die Gefahr der Grundwasserabsenkung ist heute besonders groß, denn mit der fortschreitenden Bodenversiegelung nimmt die Grundwasserneubildungsrate ab. Um sie zu erhöhen, wird zu den Verfahren der Grundwasseranreicherung gegriffen, bei denen man Oberflächenwasser versickern lässt. Der Grundwasserschutz bezieht sich aber nicht nur auf die Quantität, sondern vor allem auch auf die Qualität des Grundwassers. Zahlreiche Chemikalien aus verschiedenen Quellen verunreinigen das unterirdische Wasser; besonders problematisch sind z. B. die Nitratbelastung, das Einsickern von Pflanzenschutzmitteln aus der Landwirtschaft, gesundheitsgefährdende Substanzen aus Altlasten oder Schwermetalle, die infolge der Bodenversauerung ins Grundwasser gelangen.