«Beim Grundwasser ist die Vorsorge essenziell!»

In der Schweiz ist die Grundwasserqualität vielerorts gut. Doch die Situation ist nicht überall zufriedenstellend und die Grundwasserqualität ist unter Druck. Weshalb?

Grossflächig wird die Grundwasserqualität durch die Landwirtschaft beeinflusst. Dies hängt damit zusammen, dass besonders produktive Grundwasserleiter sich häufig in Tälern und im Mittelland mit intensiver Landwirtschaft befinden. Es treten erhöhte Konzentrationen an Nitrat sowie Metaboliten von Pflanzenschutzmitteln (PSM) auf. Auch Einflüsse aus Altlasten erweisen sich teilweise als hartnäckig trotz grosser Anstrengungen bei der Sanierung. Lokal kann Grundwasser durch Stoffe aus dem urbanen Raum (z. B. aus Kläranlagen) belastet sein, die via Fliessgewässer ins Grundwasser gelangen. Dabei dürfen neben den chemischen die mikrobiellen Verunreinigungen nicht vergessen werden, die am häufigsten zu einer Beanstandung der Wasserqualität führen.

Welche Instrumente stehen zur Verfügung, um diese Probleme anzugehen?

Ein klassisches und wichtiges Instrument sind die Schutzzonen im Bereich von Grundwasserpumpwerken und Quellen, die aber leider immer noch nicht überall ausgeschieden sind. Aufgrund ihrer relativ kleinen Ausdehnung (z. B. S2 mit nur 10 Tagen Fliesszeit) sind Schutzzonen lediglich wirksam gegen Einträge, die gut zurückgehalten oder abgebaut werden, und sorgen vor allem für ein hygienisch einwandfreies Grundwasser. Persistente Stoffe wie Nitrat, PSM-Metaboliten oder chlorierte Lösungsmittel werden aber über viel grössere Distanzen verfrachtet. Schadstoffquellen im gesamten Zuströmbereich sind deshalb relevant. Diese Zone ist meist um Grössenordnungen ausgedehnter als die Schutzzonen, was Massnahmen hier schwieriger macht. Seit rund 20 Jahren ist es dank Artikel 62a des Gewässerschutzgesetzes (GSchG) im Zuströmbereich möglich, Massnahmen gegen persistente Stoffe zu ergreifen. Neben diesen nutzungsorientierten Instrumenten ist auch der flächendeckende Grundwasserschutz zentral, um die hohe Qualität des Grundwassers zu erhalten. Schlussendlich ermuntert es, zu sehen, dass teilweise auch freiwillig Massnahmen getestet und umgesetzt werden, in enger Zusammenarbeit zwischen Wasserversorgungen, Ämtern und Landeigentümer, wie z. B. im Rahmen von Pilotprojekten zu PSM-Metaboliten.

Sie haben mehrere 62a-Projekte wissenschaftlich begleitet. Worum ging es dabei im Einzelnen?

Bei 62a-Projekten wurden grosse Unterschiede bezüglich deren Wirksamkeit beobachtet. Manchmal traten Verbesserungen sehr rasch ein, manchmal konnte auch nach mehr als einem Jahrzehnt noch kein Effekt beobachtet werden. Dabei blieb oft unklar, ob es einfach mehr Geduld braucht oder ob die Massnahmen zu wenig weit gehen. Ziel der Projekte war, den Zusammenhang zwischen Änderungen in der Landnutzung und der Grundwasserqualität besser zu verstehen, um bessere Voraussagen machen zu können und – falls nötig – Massnahmen frühzeitig anpassen zu können.

In der Region Gäu-Olten wurde in den letzten 20 Jahren versucht, die Nitratwerte im Trinkwasser unter den Anforderungswert der Gewässerschutzverordnung (GSchV; 25 mg/l) zu senken. Welche Massnahmen wurden dabei ergriffen?

In Zentrum standen Anpassungen in der landwirtschaftlichen Landnutzung. Das Spezielle am Vorgehen war und ist, dass nicht starre Regeln geschaffen wurden. Die Landwirte haben weiterhin einen grossen Spielraum bei der Bewirtschaftung, solange die Gesamtbilanz für einen Hof grundwasserschonend bleibt. Mit einem Punktesystem, dem sogenannten Nitratindex, wird im Winter der Einfluss verschiedener Faktoren, z. B. Art der Kulturen, Art der Bodenbearbeitung oder Bodenbedeckung, auf die Nitratauswaschung quantifiziert. Die Entschädigung der Landwirte hängt dann von der erreichten Punktezahl ab.

Wie erfolgreich war dieser Ansatz?

Das Beispiel zeigt, dass selbst innerhalb eines Grundwasserleiters die Resultate stark variieren können, wobei es sich in der Region Gäu-Olten um einen vergleichsweise grossen Grundwasserleiter handelt. In gewissen Fassungen verbesserte sich die Wasserqualität, in anderen ist man noch am gleichen Punkt wie vor bald 20 Jahren zu Projektbeginn.

Was sind die wichtigsten Erkenntnisse, die Sie in der wissenschaftlichen Begleitung des Projekts gewonnen haben?

Es stellte sich heraus, dass auch Lockergesteins-Grundwasserleiter im Mittelland ein langes «Gedächtnis» aufweisen können. In gewissen Pumpbrunnen des Gäus hat das Grundwasser ein ähnliches mittleres Alter wie beispielsweise Valserwasser, welches sehr tief durch den Untergrund zirkuliert. Während bei abbaubaren Substanzen und mikrobiellen Belastungen ein hohes Wasseralter zur natürlichen Reinigung durch Filtration beiträgt, wird es bei persistenten Stoffen zur Hypothek. Eine Grundwasserbelastung rückgängig zu machen, wird zur Generationenaufgabe, was die hohe Bedeutung des Vorsorgeprinzips im Grundwasserschutz unterstreicht.

Ein weiterer Faktor, der bestimmt, ob der Zielwert erreicht wird, sind die Anteile von Grundwasser unterschiedlicher Herkunft im Pumpbrunnen. Anhand von hydrochemischen Daten und Isotopenmessungen konnte aufgezeigt werden, dass gewisse Fassungen im Gäu weniger stark vom randlichen Zufluss von Wasser aus dem Jura mit geringen Nitratwerten profitieren als ursprünglich angenommen. Daher braucht es grössere Anstrengungen, um den Zielwert zu erreichen.

«Eine Grundwasserbelastung mit persistenten Stoffen rückgängig zu machen, kann zu einer Generationenaufgabe werden, was die Bedeutung des Vorsorgeprinzips im Grundwasserschutz unterstreicht.»

Ausserdem zeigte sich, dass eine beträchtliche Menge Nitrat in der Zone zwischen dem Oberboden und dem Grundwasser gespeichert ist und lange nachwirkt. Wissenschaftlich gesehen handelt es sich dabei um ein Niemandsland zwischen den Wirkungsbereichen von Bodenkundlern, die sich mit dem obersten Meter beschäftigen, und den Hydrogeologen, die sich für das Grundwasser interessieren. Deshalb wurde die Bedeutung dieses Zwischenbereichs für die Grundwasserqualität lange übersehen.

Seit letztem Jahr läuft in der Region zusätzlich das Forschungsprojekt NitroGäu, in dem es um das Thema Stickstoffeffizienz im Acker- und Gemüsebau geht, um die Nitrat-
einträge ins Grundwasser zu reduzieren. Neben FIBL, Agroscope, ETH Zürich und TerrAquat ist auch Ihre Forschungsgruppe an diesem Projekt beteiligt. Was sind die Ziele des Projekts?

Einerseits geht es darum, zu überprüfen, ob der bald 20 Jahre alte Nitratindex immer noch dem aktuellen Stand des Wissens entspricht oder ob Anpassungen nötig sind. Ziel ist auch, neue Wege zu finden, um die Nitratauswaschung weiter zu reduzieren ohne nennenswerte Produktionseinbussen. Dabei geht es um mehr als Grundwasser. Geringe Verluste von Nitrat ins Grundwasser fördern generell einen ressourcenschonenden Umgang mit Dünger.

Zudem werden offene Fragen zur Nitratauswaschung im Gemüsebau angegangen. Bislang stand bei Nitratprojekten meist der Ackerbau im Vordergrund, der oft flächenmässig dominiert. In gewissen Gebieten ist aber der Gemüsebau auf dem Vormarsch. Es ist daher wichtig, genauer zu berücksichtigen, wie viel Nitrat von diesen Produktionsflächen ins Grundwasser gelangt und mit welchen Massnahmen der Eintrag reduziert werden kann. Dies sind alles Themen, die über das Gäu hinaus von gesamtschweizerischem Interesse sind. Deswegen wird das Projekt nicht nur vom Kanton Solothurn, sondern auch vom Bundesamt für Landwirtschaft getragen.

Vor gut 20 Jahren wurde auch das Nitratprojekt Wohlenschwil aufgegleist. Welche Erkenntnisse konnten Sie in diesem Projekt gewinnen?

Wohlenschwil ist ein Paradebeispiel, das klar zeigt, wie die Anstrengungen in der Landwirtschaft Früchte tragen und dass der Anforderungswert der GSchV auch in Gebieten mit stark erhöhten Nitratgehalten erreichbar ist. Da es sich um ein kleines, untiefes Grundwasservorkommen handelt, besteht ein enger Zusammenhang zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und Wasserqualität. Der Einfluss der Landwirtschaft lässt sich direkt nachweisen. Nach der Umwandlung grosser Teile des Gebietes von Ackerland in Wiesen sank der Nitratgehalt in weniger als 10 Jahren von über 50 mg/l unter den Anforderungswert von 25 mg/l.

«Die Studien zeigen, wie wichtig es ist, von Beginn an das Gesamtsystem vom landwirtschaftlichen Boden bis zur Wasserfassung zu betrachten.»

Lassen sich die dabei erarbeiteten Methoden und die gewonnenen Erkenntnisse auch auf andere Nitratprojekte über-
tragen?

Die Studien zeigen, wie wichtig es ist, von Beginn an das Gesamtsystem vom landwirtschaftlichen Boden bis zur Wasserfassung zu betrachten. Dafür sind genügend hydrogeologische Grundlagen erforderlich, um den Zuströmbereich zuverlässig zu definieren und die Massnahmen am richtigen Ort umzusetzen. Neben der räumlichen ist auch die zeitliche Dimension wichtig. Es sollte abgeklärt werden, welche Faktoren zu einer Verzögerung führen und wie Mischungsprozesse mit weniger belastetem Wasser die Intensität der notwendigen Massnahmen beeinflussen. Ohne dieses Wissen kann es lange unklar bleiben, ob nur mehr Geduld oder auch zusätzliche Massnahmen nötig sind, um das Qualitätsziel zu erreichen. So geht viel Zeit verloren, um Projekte zu optimieren. Es ergeben sich auch Konsequenzen für die Überwachung von Nitratprojekten. Ist an einem Standort mit grossen Verzögerungen zu rechnen, reicht es nicht, nur beim Pumpwerk zu messen, was meistens der Standard ist. Es sollte näher bei der Nitratquelle, d. h. beim landwirtschaftlichen Boden, gemessen werden, um frühzeitig den Projekterfolg einschätzen zu können. Gerade bei langatmigen Projekten sind solche Daten auch hilfreich, um den Durchhaltewillen zu fördern.

Welche allgemeinen Empfehlungen können Sie aus Ihren Projekterfahrungen für den Umgang mit Herausforderungen mit der Grundwasserqualität ableiten?

Generell ist beim Grundwasser die Vorsorge sehr wichtig. Wenn einmal etwas ins Grundwasser gelangt ist, ist es meist mit grossem Aufwand verbunden, wieder eine gute Wasserqualität zu erreichen. Häufig lässt sich die paradoxe Situation feststellen, dass viele Leute eine hohe Wasserqualität als sehr wichtig einstufen. Wenn es aber darum geht, den Grundwasserschutz umzusetzen und den nötigen Raum dafür zu reservieren, fällt dieser in der Prioritätenliste sehr weit nach unten. Dies hängt auch damit zusammen, dass ein Prozessverständnis fehlt, wie Grundwasser bis zur Wasserfassung gelangt.

Die Nitratprojekte zeigen auf, dass beim Grundwasserschutz eine grossräumige Perspektive immer bedeutsamer wird. Über die Schutzzonen hinaus sollten gute Kenntnisse des Zuströmbereichs Teil einer Qualitätssicherungsstrategie sein, und dies nicht erst, wenn ein Problem auftritt. Es handelt sich dabei ja um das eigentliche Produktionsgebiet eines Wasserwerkes. Wichtig ist dabei, Grundwasser nicht als isoliertes System zu betrachten, sondern auch Wechselwirkungen mit Oberflächengewässern zu berücksichtigen, die sich durch die zahlreichen Revitalisierungsprojekte verändern mit unterschiedlichen Auswirkungen auf die Wasserqualität. Hier braucht es zum Teil auch eine bessere Koordination und Rollenaufteilung zwischen Wasserversorgern und Kantonen. Die Wasserversorger fühlen sich oft nicht zuständig, weil es bei den Zuströmbereichen um die Wasserressource geht, für die der Kanton zuständig ist, während die Kantone ihre Rolle im Gesamtüberblick sehen und nicht bei spezifischen Fragen im Umfeld einer Fassung die 
Initiative übernehmen.

Die Nitratprojekte zeigen auch auf, dass eine enge Zusammenarbeit aller betroffenen Parteien zentral ist. Die Massnahmen dürfen nicht nur theoretisch funktionieren, sondern müssen sich auch im praktischen Alltag bewähren. Dieser Aspekt spielt im NitroGäu-Projekt eine wichtige Rolle. Die erweiterten Massnahmen werden von Beginn an mit den Landwirten diskutiert und direkt auf deren Feldern getestet.

In den verschiedenen Nitratprojekten konnten Sie nun viele Erkenntnisse zum Einfluss der Komponenten Boden und ungesättigte Zone auf die Entwicklung der Grundwasserqualität nach der Umsetzung von Massnahmen sammeln. Inwiefern lassen sich diese auch auf Pflanzenschutzmittel und deren Metaboliten übertragen?

Dies ist effektiv ein Thema, das vermehrt in den Vordergrund rückt, obwohl es in der GSchV für PSM-Metaboliten noch keine verbindlichen Anforderungswerte gibt. Aus den Nitratprojekten lassen sich gewisse Schlüsse für Metaboliten ziehen. Metaboliten weisen wie Nitrat eine hohe Mobilität auf und einige werden wahrscheinlich im Grundwasser nicht abgebaut. Anderseits gibt es auch Unterschiede. Metaboliten können aus der Ausgangssubstanz nachgeliefert werden, bewegen sich eventuell teilweise verzögert durch den Untergrund, und schon ein kleinerer Eintrag ins Grundwasser kann zu merklichen Konzentrationen führen. Da es sich um eine relative neue Problematik handelt, sind die Effekte dieser Eigenheiten noch wenig untersucht.

Sie haben hierzu auch ein vom FOWA und vom BAFU unterstütztes Forschungsprojekt laufen unter dem Namen «Wirksamkeit von Massnahmen zur Senkung von Grundwasserbelastungen». Können Sie die wichtigsten Ergebnisse dieses Projekts 
zusammenfassen?

Unsere Studien konzentrieren sich auf die Metaboliten von Chloridazon, einem Herbizid im Zuckerrübenanbau. Die Chloridazon-Metaboliten werden schweizweit am häufigsten gefunden. Wir untersuchen an zwei konkreten Fallstudien, welche Faktoren die Konzentrationen dieser Stoffe in Pumpwerken und deren zeitliche Entwicklung beeinflussen. An diesen Standorten wird mittlerweile freiwillig auf Chloridazon verzichtet. Obwohl es sich um kleine Grundwasservorkommen handelt, kann aber nach Jahren immer noch keine Verbesserung der Grundwasserqualität beobachtet werden. Interessanterweise treten hier erhöhte Werte für PSM-Metaboliten auf, obwohl das Qualitätsziel für Nitrat stets eingehalten wird.

Unsere Untersuchungen zeigen, dass wahrscheinlich in weniger gut durchströmten, schlechter durchlässigen Zonen Metaboliten hängen bleiben und nur langsam ausgewaschen werden. Es kann sich dabei um Zonen in tieferen Bodenschichten über dem Grundwasserspiegel wie auch in Randbereichen des Grundwasserleiters handeln. Die ausgewaschenen Mengen reichen aus, um zu merklichen Konzentrationen im Grundwasser zu führen. Aufgrund der Rolle und des Vorhandenseins solcher langsam auswaschenden Zonen muss damit gerechnet werden, dass bei den PSM-Metaboliten wahrscheinlich noch mehr Geduld gefordert ist als beim Nitrat. Umso wichtiger ist bei diesen Stoffen die Anwendung des Vorsorgeprinzips.

Das Projekt ist auch ein gutes Beispiel, wie mit Unterstützung des FOWA gemeinsam Fragen nachgegangen werden kann, die viele Wasserversorgungen betreffen, die aber eine einzelne Wasserversorgung allein kaum angehen kann.

Welche Empfehlungen für die Landwirtschaft und die Agrarpolitik der Schweiz können Sie aus Ihrer Forschung auf dem Gebiet des Grundwasserschutzes und aus Ihren Erfahrungen mit 62a-Projekten ableiten?

Heute ist es breit akzeptiert, dass die Landwirtschaft eine wichtige Rolle beim Erreichen von Umweltzielen wie z. B. Biodiversität spielt. Dies wird auch bei den Direktzahlungen berücksichtigt, trägt zum «Image» der Landwirtschaft und der Bereitschaft der Konsumenten bei, für einen Mehrwert mehr zu bezahlen. Ähnlich könnte auch eine grundwasserschonende Landwirtschaft behandelt und als Daueraufgabe betrachtet werden, die entsprechend entschädigt wird. Wasserversorgungen müssen auch weiterhin einwandfreies Grundwasser aus landwirtschaftlichen Gebieten gewinnen können; das ist für ein dicht besiedeltes Land wie die Schweiz zentral. Und schlussendlich gibt es ja zwischen Landwirtschaft und Wasserversorgungen Verbindendes: Bei beiden geht es um die Produktion von qualitativ hochwertigen Lebensmitteln.