RATGEBER

Nitrate im Grund- und Leitungswasser

Eine Gefahr für unsere Gesundheit?

Die Wasserqualität ist essentiell für unsere Gesundheit. Ein kritischer Aspekt dieser Qualität ist die Präsenz von Nitraten im Grund- und Leitungswasser, die überwiegend aus landwirtschaftlichen Düngemitteln und Abwasser stammen. Obwohl Nitraten in geringen Mengen natürlich vorkommen, führt eine erhöhte Konzentration zu gesundheitlichen Risiken.

Dieser Ratgeber zielt darauf ab, das Bewusstsein für die Risiken, die durch hohe Nitratwerte im Wasser entstehen, zu schärfen. Wir beleuchten die Ursachen und Wege, wie Nitrate in unser Wasser gelangen, stellen die gesundheitlichen Risiken vor und erörtern, welche Maßnahmen ergriffen werden können, um die Nitratbelastung zu minimieren. Unser Ziel ist es, die Wichtigkeit reiner Wasserquellen zu betonen und praktische Lösungen für sauberes und sicheres Wasser aufzuzeigen.

Was sind Nitrate

Nitrate sind chemische Verbindungen, die aus Stickstoff und Sauerstoff bestehen, mit der chemischen Formel NO3-. Sie treten natürlich in der Umwelt auf und sind ein wesentlicher Bestandteil des Stickstoffkreislaufs, eines grundlegenden Prozesses, der für das Pflanzenwachstum und die Bodenfruchtbarkeit entscheidend ist. Nitraten kommt eine zentrale Rolle bei der Ernährung von Pflanzen zu, indem sie eine wichtige Stickstoffquelle darstellen, die Pflanzen aufnehmen und für Wachstum und Entwicklung nutzen können.

Trotz ihrer natürlichen Präsenz und Rolle im ökologischen System können Nitrate, wenn sie in zu hohen Konzentrationen im Wasser vorkommen, gesundheitliche Risiken für den Menschen darstellen. Diese hohen Konzentrationen entstehen oft durch menschliche Aktivitäten, insbesondere durch die intensive Landwirtschaft. Düngemittel, die reich an Stickstoff sind, sowie Tierhaltung und unsachgemäße Abfallentsorgung, können zu einer Anreicherung von Nitraten im Boden führen. Von dort aus können sie ins Grundwasser gelangen und schließlich unsere Wasserquellen, einschließlich des Leitungswassers, kontaminieren.

In natürlichen Ökosystemen sind Nitrate in der Regel in einem Gleichgewicht, das durch Prozesse wie Denitrifikation, bei der Nitrate wieder in gasförmigen Stickstoff umgewandelt und in die Atmosphäre abgegeben werden, reguliert wird. Doch dieses Gleichgewicht kann durch übermäßige Nitrateinträge gestört werden, was nicht nur zu einer Verschlechterung der Wasserqualität führt, sondern auch ökologische Folgen wie übermäßiges Algenwachstum in Gewässern haben kann. 

Zusammenfassend sind Nitrate sowohl ein natürlicher als auch ein notwendiger Teil des Ökosystems, deren Konzentrationen jedoch durch menschliche Aktivitäten in einigen Fällen auf schädliche Niveaus angehoben werden. Ein tiefgreifendes Verständnis der Quellen, Wege und Auswirkungen von Nitraten ist entscheidend, um die Wasserqualität zu schützen und die Gesundheit der Bevölkerung zu gewährleisten.

Eigenschaften Nitrat

• Chemische Formel: NO3-
• Enthält ein Stickstoffatom und drei Sauerstoffatome
• Kommt natürlich im Boden vor und ist ein wichtiges Nährstoff für Pflanzen.
• In niedrigen Konzentrationen ist es für den Menschen im Allgemeinen nicht schädlich.
• Zu hohe Nitrataufnahme kann jedoch problematisch sein, da Nitrate im Körper zu Nitriten reduziert werden können.

Eigenschaften Nitrit

• Chemische Formel: NO2-
• Besteht aus einem Stickstoffatom und zwei Sauerstoffatomen.
• Ist instabiler und reaktiver als Nitrat.
• Kann in Lebensmitteln als Konservierungsmittel verwendet werden, um das Wachstum von Bakterien zu hemmen.
• Kann im Körper die Sauerstoffaufnahme des Blutes beeinträchtigen, was besonders bei Säuglingen zu gesundheitlichen Problemen führen kann (Blaue-Baby-Krankheit).
• Die Bildung von potenziell krebserregenden Nitrosaminen ist eine Gefahr, die mit Nitriten in Verbindung gebracht wird.

GUT ZU WISSEN!

In Deutschland ist der Grenzwert für Nitrate im Trinkwasser durch die Trinkwasserverordnung auf 50 Milligramm pro Liter festgelegt. Dieser Wert gilt sowohl für Erwachsene als auch für Säuglinge und soll sicherstellen, dass keine Gesundheitsgefährdung durch Trinkwasser besteht​¹.

Natürliche und anthropogene Quellen von Nitraten 

Nitrate finden sich sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch (antropogene) menschliche Aktivitäten in unserer Umwelt. Ein Verständnis der wichtigsten Quellen dieser Nitratanreicherung ist entscheidend, um effektive Maßnahmen zur Minimierung ihrer Auswirkungen auf die Wasserqualität und die menschliche Gesundheit ergreifen zu können.

Natürliche Quellen von Nitraten

• Stickstoffkreislauf: Nitrate sind ein wesentliches Endprodukt des Stickstoffkreislaufs, eines natürlichen Prozesses, bei dem Stickstoff in verschiedenen Formen zwischen der Atmosphäre, dem Boden und lebenden Organismen zirkuliert. Mikroorganismen im Boden wandeln Stickstoffverbindungen durch Nitrifikation in Nitrate um, die dann von Pflanzen aufgenommen werden können.
• Atmosphärische Einträge: Stickstoffoxide (NOx), die durch Blitzeinschläge oder mikrobielle Prozesse in der Atmosphäre entstehen, können mit Niederschlägen als Nitrate auf die Erde gelangen.
• Zersetzung organischer Materie: Der Abbau von pflanzlichen und tierischen Reststoffen durch Mikroorganismen führt ebenfalls zur Freisetzung von Nitraten in den Boden und das Wasser.

Anthropogene (menschliche) Quellen von Nitraten

• Landwirtschaftliche Düngemittel: Die intensive Nutzung von stickstoffhaltigen Düngemitteln in der Landwirtschaft ist eine der Hauptursachen für erhöhte Nitratkonzentrationen im Boden und im Grundwasser. Nitrate, die nicht von Pflanzen aufgenommen werden, können ins Grundwasser ausgewaschen werden und somit in die Wasserquellen gelangen.
• Tierhaltung: Große Mengen an Gülle und Mist aus der Viehzucht enthalten ebenfalls hohe Stickstoffmengen. Wenn diese Abfallprodukte in großen Mengen auf Felder ausgebracht werden, kann das überschüssige Nitrat ähnlich wie bei Düngemitteln ins Grundwasser gelangen.
• Industrieabfälle und Abwassereinleitung: Industrielle Prozesse und die Einleitung von unbehandeltem oder unzureichend behandeltem Abwasser in Gewässer sind weitere Quellen für Nitrate. Diese Einträge stammen aus verschiedenen industriellen und kommunalen Quellen, einschließlich der Lebensmittelverarbeitung und chemischen Produktion.
• Verkehr und Verbrennung fossiler Brennstoffe: Die Verbrennung fossiler Brennstoffe in Fahrzeugen und Kraftwerken führt zur Freisetzung von Stickstoffoxiden in die Atmosphäre, die dann als Nitrate durch Regenwasser in den Boden und die Wasserwege gelangen können.

Die Kombination dieser natürlichen und anthropogenen Quellen führt zur Anreicherung von Nitraten in der Umwelt. Ein verstärktes Bewusstsein und gezielte Maßnahmen sind erforderlich, um die Auswirkungen dieser Einträge auf die Wasserqualität und öffentliche Gesundheit zu minimieren.

Wie gelangen Nitrate ins Grund- und Leitungswasser?

Nitrate gelangen durch verschiedene Prozesse und Pfade ins Grund- und Leitungswasser. Ein Schlüsselprozess in diesem Zusammenhang ist die Auswaschung, bei der Wasser durch den Boden sickert und dabei lösliche Stoffe, wie Nitrate, mit sich führt. Diese ausgewaschenen Nitrate können dann in das Grundwasser gelangen, eine unserer primären Wasserquellen. Das Ausmaß, wie viel Nitrate durch Auswaschung in das Grundwasser gelangen, hängt von mehreren Faktoren ab, darunter die Bodenbeschaffenheit, die Menge der Niederschläge und die Intensität der landwirtschaftlichen Nutzung in einem Gebiet.

Gesetzliche Regelungen und Grenzwerte für Nitrate

In Europa werden die Grenzwerte für Nitrate im Wasser durch mehrere gesetzliche Regelungen festgesetzt, um sowohl die Umwelt als auch die menschliche Gesundheit zu schützen. Die wichtigsten sind die EU-Nitratrichtlinie und die EU-Trinkwasserrichtlinie.

EU-Nitratrichtlinie

Die EU-Nitratrichtlinie (91/676/EWG) wurde 1991 eingeführt, um die Wasserverschmutzung durch Nitrate aus landwirtschaftlichen Quellen zu reduzieren und die Qualität von Wasserressourcen zu sichern. Sie verpflichtet die Mitgliedstaaten dazu, Aktionsprogramme zu erstellen und umzusetzen, um die Nitratbelastung zu verringern. Hierzu gehören die Identifizierung nitratempfindlicher Gebiete (sogenannte „Rote Gebiete“) und die Einführung von landwirtschaftlichen Praktiken, die den Eintrag von Nitraten in die Gewässer minimieren.

EU-Trinkwasserrichtlinie

Die EU-Trinkwasserrichtlinie  (2020/2184) legt die Qualitätsstandards für Trinkwasser innerhalb der Europäischen Union fest. Für Nitrate ist ein Grenzwert von 50 Milligramm pro Liter vorgegeben. Dieser Wert soll sicherstellen, dass das Trinkwasser keine Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellt, insbesondere im Hinblick auf die oben beschriebenen Risiken.

Trinkwasserverordnung (TrinkwV)

In Deutschland werden die EU-Vorgaben durch die Trinkwasserverordnung (TrinkwV) umgesetzt. Die TrinkwV übernimmt den Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter und schreibt vor, dass die Wasserversorgungsunternehmen regelmäßig die Qualität des Trinkwassers überwachen und die Ergebnisse den Gesundheitsbehörden mitteilen müssen. Bei Überschreitungen sind die Wasserversorger verpflichtet, Maßnahmen zu ergreifen, um die Qualität des Wassers wieder herzustellen und die Öffentlichkeit zu informieren. Ergänzend zur Trinkwasserverordnung gibt es in Deutschland die Grundwasserverordnung (GrwV), die ebenfalls den Grenzwert von 50 mg/l Nitrat für Grundwasser festlegt. Werden erhöhte Nitratwerte festgestellt, sind die Bundesländer aufgefordert, geeignete Maßnahmen zur Reduzierung der Nitrateinträge zu treffen.

Nitratbelastung in Deutschland

Deutschland rangiert unter den 28 EU-Mitgliedsstaaten an zweiter Stelle, wenn es um die Nitratbelastung des Grundwassers geht – übertroffen nur von Malta. Die Deutsche Umwelthilfe (DUH) bemängelt das über ein Vierteljahrhundert andauernde Versäumnis der deutschen Politik in diesem Bereich. Sie verlangt entschiedene Maßnahmen zum Schutz des durch die industrielle Landwirtschaft beeinträchtigten Grund- und Trinkwassers.

Laut dem Nitratbericht 2020 überschreiten 543 der 2012 untersuchten Grundwassermessstationen in Deutschland den Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter. Dies entspricht etwa 27% aller erfassten Messstationen. Zusätzlich weisen 568 Messstationen, also rund 28%, erhöhte Nitratwerte zwischen 20 und 50 Milligramm pro Liter auf. Diese Daten verdeutlichen die Herausforderungen im Umgang mit Nitratbelastungen und die Notwendigkeit von Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität.

Auf der Website von Proplanta.de gibt es eine Interaktive Karte mit den aktuellen Werten. Hier kann man für jeden Landkreis in Deutschland die Nitratbelastungen der letzten Jahre verfolgen.

Karte von Deutschland mit der Nitratbelastung je Lankreis Quelle: Proplanta.de

10 Landkreise mit der höchsten Nitratbelastung in Deutschland

Risiken und Auswirkungen von Nitraten auf unsere Gesundheit

Nitrate an sich sind nicht besonders giftig und werden in der Regel sicher von unserem Körper verarbeitet, insbesondere wenn sie über die Nahrung aufgenommen werden. Die Hauptquelle der Nitratexposition für Menschen ist der Verzehr von pflanzlichen Lebensmitteln, aber auch Trinkwasser kann eine Quelle sein, besonders wenn es aus einem Brunnen mit hoher Nitratbelastung kommt.Die primäre gesundheitliche Besorgnis bezüglich Nitraten entsteht, wenn sie im Körper zu Nitriten reduziert werden. Dies kann passieren:

• Im Mund durch die Aktion von Bakterien.
• Im Magen-Darm-Trakt, wo Nitrate unter sauren Bedingungen zu Nitriten reduziert werden können.

Nitrite können dann die Fähigkeit des Blutes, Sauerstoff zu transportieren, beeinträchtigen, indem sie das Hämoglobin in Methämoglobin umwandeln, was den Sauerstofftransport verringert. Bei Erwachsenen wird Methämoglobin normalerweise schnell wieder in Hämoglobin umgewandelt, aber bei Säuglingen, besonders bei denen unter sechs Monaten, ist dieser Prozess weniger effizient. Dies kann zu Methämoglobinämie führen, auch bekannt als Blaue-Baby-Krankheit, bei der die Haut bläulich erscheinen kann aufgrund von Sauerstoffmangel.

Die hauptsächliche Besorgnis besteht aber in der Bildung von Nitrosaminen, die entstehen können, wenn Nitrite mit Aminen und Amiden in der Magensäure reagieren. Nitrosamine sind krebsfördernde Substanzen, die mit einem erhöhten Risiko für Magen- und Darmkrebs in Verbindung gebracht werden.

 Die Wirkung von Nitraten auf die menschliche Gesundheit ist daher ein komplexes Thema, das nicht nur die direkten Effekte, sondern auch die indirekten Risiken durch Umwandlungsprodukte und deren Wechselwirkungen im Körper umfasst.

Die genauen Auswirkungen und die Schwelle, ab der Nitrate gesundheitsschädigend wirken, können individuell variieren und hängen von zahlreichen Faktoren ab, wie der individuellen Gesundheit, der Diät und der allgemeinen Lebensweise. Aus diesen Gründen ist es wichtig, die Nitratbelastung im Trinkwasser und in Lebensmitteln zu überwachen und einzuhalten, um die Gesundheit der Bevölkerung zu schützen.

Methoden zur Überwachung und Analyse von Nitratwerten

Bei der Analyse von Nitratwerten kommen verschiedene Methoden zum Einsatz, darunter Labortests, die chemische Reaktionen nutzen, um die Konzentration von Nitraten zu messen, sowie einfachere Verfahren wie Teststreifen, die Farbänderungen zur schnellen Einschätzung der Nitratwerte anzeigen und auch von Privatpersonen aufgrund der einfachen Anwendung genutzt werden.

Moderne technische Verfahren wie die Ionenchromatographie bieten präzise und detaillierte Analysemöglichkeiten. Für kontinuierliche Messungen werden elektrochemische Sensoren verwendet. Diese Methoden dienen dazu, die Einhaltung von Grenzwerten zu prüfen und tragen zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt bei.

Lösungsansätze und Maßnahmen zur Reduzierung der Nitratbelastung

Um die Nitratbelastung in Wasserressourcen zu reduzieren, gibt es mehrere wirksame Ansätze und Maßnahmen. Durch die Kombination der folgenden Maßnahmen können die Nitratbelastung verringert und Wasserressourcen geschützt werden:

• Landwirtschaftliche Praktiken ändern
  Eine Schlüsselmaßnahme ist die Optimierung der Düngemittelanwendung in der Landwirtschaft. Dies kann durch den Einsatz von weniger Stickstoffdüngern, die Verwendung alternativer organischer Dünger oder durch präzisere Düngung entsprechend dem tatsächlichen Bedarf der Pflanzen erreicht werden.
• Bewässerungsmanagement 
  Durch ein effizientes Wassermanagement lässt sich die Auswaschung von Nitrat in das Grundwasser verringern.
• Pflanzenauswahl und Fruchtfolge
  Der Anbau von Pflanzen, die Stickstoff effizient nutzen, und die sinnvolle Planung der Fruchtfolge können dazu beitragen, den Stickstoff im Boden zu halten und dessen Auswaschung zu vermeiden.
• Anreicherungsstreifen und Pufferzonen 
  Das Anlegen von Pflanzenstreifen entlang von Wasserwegen kann als Filter für aus dem Ackerland abfließendes Wasser dienen und so die Nitrateinträge in Oberflächengewässer minimieren.
• Wasserbehandlungstechnologien
  In Gebieten mit hoher Nitratbelastung können Wasseraufbereitungsanlagen zum Einsatz kommen, die speziell darauf ausgelegt sind, Nitrate aus dem Trinkwasser zu entfernen, beispielsweise durch Ionenaustausch oder Umkehrosmose.
• Regulatorische Maßnahmen
  Durch Gesetze und Vorschriften, wie Düngeverordnungen, die eine obere Grenze für Nitrateinträge festlegen, kann die Belastung kontrolliert werden.
• Überwachung und Aufklärung
  Regelmäßige Überwachung der Nitratwerte in Wasserquellen und die Aufklärung von Landwirten und der Öffentlichkeit über die Auswirkungen und das Management von Nitraten sind wichtig für die langfristige Reduzierung der Nitratbelastung.

FAQs zu Nitrate im Grund- und Trinkwasser

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