In mehr als einem Fünftel der Grundwasserkörper überschreitet die Nitrat-Konzentration den von der Europäischen Union festgelegten Schwellenwert. Für die Trinkwassergewinnung bedeutet dies Aufwand und Kosten, denn Nitrat im Wasser ist gesundheitsschädlich – besonders für Säuglinge und Kleinkinder. Eine Ursache für die Belastung ist zu viel Stickstoffdünger auf den Äckern. Aber auch bei Verbrennungsprozessen, etwa in Benzin- und Dieselmotoren von Autos oder in Gasheizungen, entstehen Stickoxide, die sich in Gewässern und im Boden als Nitrat wiederfinden.Viel Regen, hohe FließgeschwindigkeitenDass Nitrat ins Grundwasser gespült wird, ist bekannt. Wie sich die Stickstoffverbindungen aber großflächig in der Umwelt verteilen und in Gewässer gelangen, war bisher allerdings wenig erforscht. Das haben nun Wissenschaftler unter anderem vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei, IGB, in Berlin getan. In „Science“ schreiben sie, dass offenbar die Fließgeschwindigkeit des Wassers in der Landschaft eine entscheidende Rolle für die Nitratverteilung spielt. Die Wassergeschwindigkeit beeinflusst demnach den Transport des Nitrats in Oberflächengewässer oder ins Grundwasser und auch, wie viel davon in Pflanzen aufgenommen, von Mikroorganismen verstoffwechselt oder durch geochemische Reaktionen abgebaut wird.Die Wissenschaftler haben für ihre Studie zunächst die Fließgeschwindigkeiten des Wasserkreislaufs anhand stabiler Wasserstoff- und Sauerstoffisotope gemessen und daraus ein Modell entwickelt. Mithilfe dieses Modells haben sie dann mehr als 3800 Flussgebiete in Europa untersucht, die zwischen 50 und 800.000 Quadratkilometer groß sind. Sie haben berechnet, wie sich der Wasserkreislauf seit 1980 entwickelt hat, wie sich Klimaveränderungen auf den Nitrattransport auswirken, und vorhergesagt, wie sich Stickstoff- und Wasserkreislauf bis zum Ende des Jahrhunderts entwickeln könnten.Besonders schnell ist der Wasserkreislauf an den nordwestlichen Küsten des Kontinents, also etwa in Schottland oder Norwegen, wo feuchte Luftmassen permanent für Regen sorgen. Ähnlich schnell ist er in Bergregionen, in denen wenig Schnee fällt, der das Wasser zurückhält. Durch die höhere Fließgeschwindigkeit durch die Böden ist die Zeit kurz, die für Abbau oder Aufnahme durch Pflanzen zur Verfügung steht. Dadurch steigt das Risiko, dass Nitrat aus Böden gespült und in Gewässer transportiert wird.Langsame Kreisläufe gibt es im Flachland, wo wenig Niederschlag fällt und das Wasser schnell wieder verdunstet. Hier haben Pflanzen und Mikroorganismen mehr Zeit, Nitrat aufzunehmen. Allerdings muss es dafür in Wasser gelöst sein: Ist der Boden zu trocken, reichert sich das Nitrat an. Folgt dann auf Dürre ein Starkregen, wäscht der das Nitrat aus dem Boden, bevor es abgebaut oder aufgenommen werden kann.