Wasser besteht zwar immer aus einem Sauerstoff- und zwei Wasserstoff-Atomen. Allerdings kommen diese beiden Elemente in unterschiedlich schweren Varianten vor. Weil der Anteil solcher „Isotope“ im Wasser mit der Temperatur und einigen anderen Faktoren schwankt, liefern deren Verhältnisse Hinweise auf die Herkunft des Wassers. Schon längst existieren daher Datenbanken, die solche Isotopenverhältnisse im Niederschlag aufzeichnen. Jetzt wird das Projekt IsoGW unter Federführung des GeoZentrums Nordbayern der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ein solches digitales Verzeichnis auch für das Grundwasser in Deutschland erstellen.
Mit dieser Datenbank lassen sich die Verhältnisse im Grundwasser selbst und Einflüsse von außen erheblich einfacher als bisher beobachten. Wie nachhaltig sind zum Beispiel Brunnen, die das Nass oft für viele Menschen und etliche Unternehmen nach oben holen? Halten sich die Mengen von neu gebildetem und entnommenem Wasser die Waage oder wird vielleicht mehr Wasser an die Oberfläche gepumpt als gleichzeitig neu entsteht?
Zapft der Brunnen also vielleicht Vorräte von uraltem Wasser an, das sich vor vielen Jahrtausenden gebildet hat und das viel langsamer ersetzt als entnommen wird? Wie verändert der Klimawandel die Menge des Wassers im Untergrund? Forschungsgruppen, Behörden und Wirtschaftsunternehmen sollen Antworten auf diese und weitere Fragen mit Hilfe der von IsoGW erstellten Datenbank schneller und einfacher als heute beantworten können. Geben doch die Verhältnisse der Wasserstoff- und der Sauerstoff-Isotope wichtige Hinweise auf die Niederschläge, die den Nachschub für das Grundwasser liefern.
Wie sich Isotopen-Verhältnisse im Regen in den Regionen unterscheiden
Für die Datenbank nutzen der FAU-Hydrogeologe PD Dr. Robert van Geldern, seine Mitarbeiterin Aixala Gaillard und ihre Partner aus Forschung, Behörden und Wirtschaft die unterschiedlichen Konzentrationen dieser Isotope. Diese führen dazu, dass sich die Isotopen-Verhältnisse im Regen zwischen zwei Regionen wie Franken und Altbayern messbar unterscheiden. Ähnliche Unterschiede finden sich dann auch im Grundwasser, in das zumindest ein Teil dieser Niederschläge schließlich versickert. Fließt das aus Uferfiltraten im Donaubecken stammende Trinkwasser über mehr als hundert Kilometer in einer Pipeline nach Franken, hat es daher andere Isotopenverhältnisse als das in Franken selbst gewonnene Leitungswasser.
Uferfiltrate entstehen wiederum aus dem Wasser von Flüssen, Bächen und Seen, das im Uferbereich versickert. Im Untergrund werden viele Verunreinigungen aus dem Wasser gefiltert. Wie rasch sich dieses Uferfiltrat bildet und wie viel Grundwasser daher später entnommen werden kann, soll ein Pilotprojekt im Rahmen von IsoGW untersuchen.
Stark- versus Landregen
Ein weiteres Pilotprojekt nimmt Starkregen unter die Lupe, die mit dem Klimawandel häufiger fallen könnten, während gleichzeitig Landregen mit zwar leichten, dafür aber lang anhaltenden Niederschlägen seltener zu werden scheinen. Bei einem solchen Landregen versickert nahezu der gesamte gefallene Niederschlag und bildet so neues Grundwasser. Nach einem Starkregen schießen dagegen oft große Mengen als Hochwasser flussabwärts, und es bildet sich deutlich weniger Grundwasser. Wie groß diese Unterschiede sind, untersucht das Starkregen-Pilotprojekt von IsoGW.
Erste Isotopen-Datenbank für ganz Deutschland
Isotopen-Datenbanken des Grundwassers können diese Forschung enorm verbessern. Nur gibt es solche digitalen Karten bisher erst in manchen Staaten Europas, sowie für einzelne Bundesländer wie Bayern. „Genau das ändert gerade IsoGW“, erklärt Robert van Geldern. „Wir wollen alle verfügbaren Daten zu diesen Isotopenverhältnissen deutschlandweit in der Datenbank sammeln und öffentlich zur Verfügung stellen“, ergänzt Aixala Gaillard. Nach dem Ende des Projektes soll die entstandene Isotopen-Datenbank des Wassers im deutschen Untergrund von den am Projekt beteiligten Behörden weiter betrieben und aktualisiert werden.