16. Mai. 2017

Bewässerung eines Reisfeldes in Indien: Ist das Wasser wohl belastet?

Gut die Hälfte der Grundwasservorräte auf unserem Planeten bestehen aus sogenannten fossilen Vorräten, also solchen, die in menschlichen Zeiträumen nicht mehr aufgefüllt werden. Bislang gingen Experten davon aus, dass die fossilen Wasservorkommen durch ihre große Tiefe isoliert und damit auch vor den Schadstoffen der Oberfläche besonders geschützt seien. Eine Bestandsaufnahme in "Nature Geoscience", die zeitgleich auch auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien vorgestellt wurde, zieht diese Annahme in Zweifel.

Zunehmend greift die Menschheit auf fossile Wasservorkommen zurück, um ihren wachsenden Durst zu stillen, oder um - wie etwa auf der Arabischen Halbinsel - überhaupt Trinkwasser zu bekommen. Eine neue Studie liefert da Stoff zum Nachdenken. "Wir konnten zeigen, dass die Hälfte der Brunnen, die in diese fossilen Grundwasservorkommen gebohrt wurden, nachweisbare Mengen modernen Wassers enthielten", fasst James Kirchner die Ergebnisse der groß angelegten Datensammlung.

Mehr als die Hälfte des irdischen Grundwassers besteht aus solchen fossilen Grundwasservorkommen, die mindestens 12.000 Jahre alt sind und nach menschlichen Maßstäben nicht erneuerbar sind, weil sie zu langsam aufgefüllt werden. Die Vorkommen gelten als besonders rein, weil sie weitgehend von der Oberfläche isoliert sind. "Unsere Resultate zeigen, dass das nicht unbedingt wahr sein muss", erklärt Kirchner, der Professor an der ETH Zürich ist. Obwohl die übergroße Mehrheit der Daten aus den USA und Europa stammt, gehen die Forscher davon aus, dass die Befunde sich auch auf die unterrepräsentierten Regionen der Erde übertragen lassen.

Die Forscher werten die Präsenz von jungem Grundwasser als Hinweis auf eine Verbindung zwischen der Oberfläche und dem tiefliegenden Wasservorkommen. "Das bedeutet nicht", betont Kirchner, "dass die Vorkommen tatsächlich verschmutzt sind. Aber es besteht die Möglichkeit, dass mit dem Oberflächenwasser auch Stoffe wie Dünger, Pestizide, Industriechemikalien in dieses fossile Grundwasser gelangen." Die Gesellschaften, die sich auf diese uralten Vorräte stützten, müssten sich also nicht nur über eine nachhaltige Nutzung des Wassers, sondern auch über dessen Qualität Gedanken machen.

Ingenieure der US-Marine bohren bei einer Hilfsaktion einen Grundwasserbrunnen in Peru.
Bild: US Navy
Mit solchen Pumpstationen wird in Gaza das Grundwasser gefördert.
Bild: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Zwei Forscher nehmen Wasserproben von einem Brunnen in Nordchina.
Bild: A. Johnson/Eawag

Die Expertengruppe, zu der Kirchner gehört, hatte Messwerte von 6455 Brunnen aus öffentlich zugänglichen Quellen in einer Datenbank zusammengefasst und dabei vor allem zwei Stoffe betrachtet: das radioaktive Kohlenstoff-Isotop C-14 und das gleichfalls radioaktive Wasserstoff-Isotop Tritium. Ersteres ist ein vielgenutzter Maßstab zur Altersbestimmung. Das Tritium ist dagegen ein untrügliches Indiz für extreme Jugend, denn es gelangte erst mit den oberirdischen Atombombentests seit den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts in größeren Mengen in die Umwelt.

Messwerte sowohl für Radiokohlenstoff als auch Tritium gab es bei 5661 der fast 6500 Datensätze, bei 1528 von ihnen waren die Werte des Wasserstoffisotops so hoch, dass es sich als Indikator für sehr junges Wasser eignet. "Tritium hat eine Halbwertzeit von nur zwölf Jahren", erklärt Kirchner, "wenn es nennenswerte Gehalte im Wasser gibt, dann muss die Probe jünger als 60 Jahre alt sein." Älter als 12.000 und gleichzeitig jünger als 60 Jahre ist jedoch nicht möglich, also müssen sich in den Wasserproben zwei verschiedene Quellen mischen. Selbst wenn man Fehler bei der Probennahme berücksichtigen muss, kommt die Mischung von jungem Oberflächenwasser mit altem Tiefenwasser doch zu häufig vor, um als reiner Messfehler abgetan zu werden.

Der Befund ist alles andere als eine akademische Frage nach dem Alter von Wasservorkommen, sondern es betrifft die Gesundheit von Millionen. Mit dem jungen Wasser kann nicht nur das radioaktive Wasserstoffisotop in die Tiefe gelangen. "Das Tritium selbst ist vom Gesundheitsstandpunkt her unbedenklich", sagt James Kirchner, "aber als Bestandteil des Wassers bewegt es sich so schnell wie dieses und ist daher ein sehr nützlicher Anzeiger." Es zeigt eben an, dass es entgegen allen Annahmen doch Wege von der Oberfläche in die Tiefe gibt.

Und diese stehen auch wirklichen Schadstoffen offen. Manche bewegen sich bekanntermaßen ebenso schnell wie der Wasserstrom. Gibt es sie im jungen Wasservorkommen an der Oberfläche, können sie auch dorthin gelangen, wo das Tritium gemessen wurde. Andere Schadstoffe brauchen länger, um dem Weg des Wassers zu folgen, weil sie zum Beispiel an den Tonmineralen des Bodens haften. Für James Kirchner ist das nicht unbedingt ein Grund aufzuatmen. "Wenn sie dann erst einmal in der Tiefe angelangt sind, bleiben sie auch viel länger vor Ort, eine Reinigung ist viel komplexer."

Der in Zürich und im kalifornischen Berkeley lehrende US-Amerikaner warnt gleichwohl vor übereilten Schlussfolgerungen: "Wir haben keine Schadstoffe direkt nachgewiesen." Gleichwohl gebe es tiefliegende Wasservorkommen, die bekanntermaßen verschmutzt sind. So wurden etwa im Grundwasser des Nordchinesischen Tieflands beiderseits des Gelben Flusses Nitratbelastungen gemessen, die durch Dünger entstanden. Das Wasser selbst ist viele zehntausend Jahre alt. Gedanken um das Wohlergehen der tiefen und uralten Wasservorkommen sind daher mehr als angebracht. "Die Leute müssen einfach begreifen, dass wir mit den fossilen Vorkommen ein Sparbuch plündern, das in menschlichen Zeiträumen nicht mehr aufgefüllt werden wird", warnt der US-Forscher.