Wassersicherheit: Dürre und Starkregen beeinflussen zunehmend die Qualität des Grundwassers

    Eine neue Studie belegt, dass extremes Wetter dem Grundwasser schadet. Durch trockene Risse im Erdreich können Schadstoffe wie Pestizide und Antibiotika ungefiltert versickern, wodurch das Grundwasser als Trinkwasserquelle zunehmend gefährdet wird.

    Trockenrisse
    Trockenrisse im Boden beeinträchtigen die Filterfunktion des Erdreichs. Bild: Pixabay

    Extreme Wetterereignisse wie Dürreperioden und Starkregen gefährden die Qualität des Grundwassers. Durch den Klimawandel nehmen die Phänomene in Häufigkeit und Intensität zu und hindern den Boden daran, Wasser zu filtern und Schadstoffe zurückzuhalten. Das hat eine Langzeitstudie des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena gezeigt.

    Grundwasser wird üblicherweise durch Regen aufgefüllt, der durch den Boden sickert. Dabei dient der Boden als natürlicher Filter, der Schadstoffe an Bodenmineralen bindet oder von Mikroorganismen abbauen lässt. Doch Extremereignisse wie anhaltende Trockenheit oder intensive Niederschläge stören diesen Prozess.

    „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass extreme Wetterereignisse bereits jetzt die Qualität des Grundwassers und seine Neubildung verändern“, erklärt Simon Schroeter, Forscher des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und Mitautor der Studie, die kürzlich im Fachmagazin Nature Communications veröffentlicht wurde.

    Folgen von Dürre und Starkregen

    Dürreperioden führen zu Trockenrissen im Boden, durch die Wasser schneller abfließt und den natürlichen Filtrationsprozess umgeht. Starkregenereignisse spülen somit Schadstoffe direkt ins Grundwasser, wie etwa Pestizide, organische Verbindungen und Antibiotika. Dadurch steigt nicht nur die Konzentration unerwünschter Stoffe, sondern der Grundwasserspiegel wird oft nicht ausreichend aufgefüllt, was die Wasserversorgung zusätzlich belastet.

    Ein besonders drastisches Beispiel für die Auswirkungen ist die extreme Dürre im Jahr 2018. Die Forschenden stellten seitdem eine deutliche Zunahme organischer Substanzen im Grundwasser fest, vor allem bei sinkendem Grundwasserspiegel. Die von der Oberfläche stammenden Stoffe gelangen somit ungefiltert ins Grundwasser und verschlechtern dessen Qualität langfristig.

    Neue Analyseverfahren liefern präzisere Ergebnisse

    Um die Auswirkungen von Klimaextremen auf das Grundwasser besser zu verstehen, nutzte das Forschungsteam eine neuartige Analysemethode. Statt lediglich die Konzentration von organischem Kohlenstoff zu messen, untersuchten sie die chemische Zusammensetzung von tausenden Molekülarten. Dieser Ansatz erlaubt es, Veränderungen der Wasserqualität empfindlicher und frühzeitiger zu erfassen. Genomische Analysen der Mikroorganismen im Grundwasser ergänzten die Ergebnisse und lieferten Hinweise auf die Stoffe, die im Wasser angereichert werden.

    Zwischen 2014 und 2021 untersuchten die Forschenden drei geologisch unterschiedliche Standorte in Deutschland. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich die Verschmutzung des Grundwassers seit Beginn der Studie stetig verstärkt hat. „Unsere Methode wird dabei helfen, frühzeitig Risiken für Grundwasser zu erkennen, das als sauber und sicher für unsere Nutzung gilt“, sagt Gerd Gleixner, Leiter der Forschungsgruppe.

    Nachhaltiges Wassermanagement notwendig

    Angesichts der Erkenntnisse warnen Experten vor den Folgen des Klimawandels für die Wassersicherheit. Der Rückgang der Grundwasserqualität durch klimabedingte Extremereignisse könnte die durch menschliche Aktivitäten verursachte Verschmutzung übertreffen. Die Forschenden fordern daher eine verstärkte Aufmerksamkeit für das Grundwassermanagement. „Wenn Böden Wasser nicht mehr so gut reinigen können, erhöht das den Druck, dem unsere Gesellschaft aufgrund sinkender Grundwasserspiegel ausgesetzt ist“, heißt es in der Pressemeldung zur Studie.

    Unsere Forschungsergebnisse unterstreichen die dringende Notwendigkeit, ein nachhaltiges Wassermanagement zu etablieren.

    Die Studie ist Teil des Sonderforschungsbereichs AquaDiva, einer interdisziplinären Initiative, die die Wechselwirkungen zwischen Oberflächen- und Untergrundökosystemen untersucht. Dadurch soll ein besseres Verständnis für die Steuerungsprozesse in den Grundwasserökosystemen entwickelt und deren Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel gestärkt werden. „Unsere Forschungsergebnisse unterstreichen die dringende Notwendigkeit, ein nachhaltiges Wassermanagement zu etablieren, zum Schutz dieser lebenswichtigen Ressource“, so Gleixner.

    Wegen der Bedeutung von Grundwasser als Trinkwasserquelle – und somit als Lebensgrundlage für Milliarden Menschen – ist ein nachhaltiger Umgang mit der Ressource lebensnotwendig. Risiken müssen frühzeitig erkannt werden und effektive Gegenmaßnahmen müssen entwickelt werden, um die Wasserversorgung auch in Zukunft zu sichern.

    Quellenhinweis:

    Schroeter, S. A.; Orme, A. M.; Lehmann, K.; Lehmann, R.; Chaudhari, N. M.; Küsel, K.; Wang, H.; Hildebrandt, A.; Totsche, K. U.; Trumbore, S. E. et al. (2025): Hydroclimatic extremes threaten groundwater quality and stability. Nature Communications, 16, 720. https://doi.org/10.1038/s41467-025-55890-2