Die Grundwasserüberwachung

Zur Bewertung von Grundwasserverunreinigungen sind nachvollziehbare und einheitliche Bewertungskriterien heranzuziehen. Zur Festlegung, ob ein Grundwasserschaden vorliegt oder nicht, wurden von der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) die Geringfügigkeitsschwellenwerte (GFS) eingeführt. Mit Hilfe der GFS können räumlich begrenzte Änderungen der chemischen Beschaffenheit des Grundwassers beschrieben und beurteilt werden. Die GFS bilden demzufolge eine Grenze zwischen einer geringfügigen Veränderung der chemischen Beschaffenheit des Grundwassers und einer schädlichen Grundwasserverunreinigung.

Indikatoren für die Beschaffenheit des oberen Grundwasserleiters sind zum einen die vor Ort-Parameter. Das sind Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und Temperatur. Dazu kommen die optischen und geruchlichen Beurteilungskriterien, die bereits bei der Probenentnahme überprüft werden können. Kernstück der Untersuchung bildet jedoch die Untersuchung des Wassers auf chemische Inhaltsstoffe.

Sehr viele Stoffe kommen natürlicherweise im Grundwasser vor und sind völlig unbedenklich. So nimmt das Grundwasser diese Inhaltsstoffe auf, indem es Gesteine des Untergrundes durchfließt und dabei Mineralien herauslöst. Welche Mineralstoffe das Grundwasser dabei in welcher Menge aufnimmt, ist von mehreren Faktoren abhängig.

Neben dieser völlig unbedenklichen Mineralisierung treten auch häufig erhöhte Gehalte an unerwünschten Schadstoffen im Grundwasser auf. Oberhalb von festgelegten Konzentrationen spricht man dann von einem Grundwasserschaden.

Bei den unerwünschten Schadstoffen unterscheidet man die beiden Gruppen der anorganischen und organischen Stoffe. Zu den anorganischen zählen beispielsweise die Cyanide, Kohlenstoff-Stickstoff-Verbindungen, Halbmetalle wie Arsen sowie die Metall- und Schwermetallverbindungen, beziehungsweise deren lösliche Ionen.

Zu der zweiten großen Gruppe zählen die organischen Kohlenwasserstoffverbindungen aus der Erdölchemie sowie das weite Spektrum der chlorierten- und halogenierten Kohlenwasserstoffverbindungen. Dazu zählen beispielsweise Entfettungs- und Pflanzenschutzmittel.

Zur allgemeinen Beschreibung und Typisierung des Grundwassers werden in der Regel die Inhaltsstoffe, wie Sulfate, Nitrate und Chloride, die in gelöster, ionischer Form vorliegen, herangezogen. Die elektrische Leitfähigkeit gilt als Kenngröße für die Belastung mit anorganischen Stoffen. Der Sauerstoffgehalt gibt eindeutige Hinweise auf Sekundärreaktionen im Grundwasser. Eine Sauerstoffaufzehrung ist ein Hinweis für den Abbau organischer Substanzen.

Speziell machen sich auch die salzhaltigen Einträge im Untergrund, beispielsweise Chlorid, Sulfat und Nitrat bemerkbar:

Der Sulfatgehalt hat unterschiedliche Ursachen. Ein erheblicher Teil ist auf Trümmerschutt aus dem 2. Weltkrieg und Bauschuttablagerungen zurück zu führen. Das Sulfat löst sich aus dem Gips und wird über versickerndes Niederschlagswasser in das Grundwasser eingetragen.

Chloride können als Maß für eine allgemeine Verunreinigung des Grundwassers gelten und geben Hinweise zur Aufsalzung durch Altablagerungen oder auch defekte Abwasserleitungen.

Nitrat gilt als Parameter für eine organische Belastung, beispielsweise für Verunreinigungen durch Abwässer. Aber auch die Landwirtschaft belastet das Grundwasser durch den Einsatz von Naturdünger und Fäkalien. Der Nitratgehalt liefert damit auch Hinweise auf einen intensiven landwirtschaftlichen Düngemitteleinsatz.

Der Parameter Bor, nachgewiesen als Borat, gibt Hinweise auf Belastungen durch alten, unsortierten Hausmüll aus älterer Ablagerung ohne hinreichende Basisabdichtung.

Eine weit verbreitete Gruppe an Schadstoffen sind die organischen Halogen-Verbindungen. Sie sind als leichtflüchtige Halogenkohlenwasserstoffe (LHKW) und leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe (LCKW) bekannt. Diese Stoffe wurden wegen ihrer Eigenschaften und ihrer universellen Einsatzbarkeit als Entfettungs- und Lösemittel beispielsweise in der metallverarbeitenden Industrie und im Bereich von Textilreinigungen über lange Zeiträume eingesetzt. Teilweise wurden chlorierte Kohlenwasserstoffe auch in privaten Haushalten als Abbeizmittel, in Farben und Lacken eingesetzt und gelangten über den "normalen Hausmüll" in die Umwelt. 

Der universelle Einsatz und die große Verbreitung der leichtflüchtigen, chlorierten Kohlenwasserstoffe sind eine der Hauptursachen bei der Verunreinigung des Grundwassers im Kölner Stadtgebiet. Insbesondere die kleineren, chemischen Textilreinigungen, die zeitweise in jedem Ortsteil nur kurze Zeit existierten, stellen mögliche Eintragsquellen dar. Der Einsatz von chlorierten Kohlenwasserstoffen ist seit dem Jahr 1992 in Deutschland für chemische Reinigungen nicht mehr zulässig. Dennoch finden sich diese Stoffe immer noch im Grundwasser. Die wichtigsten Stoffe dieser Gruppe sind Tetrachlorethen (PER), Trichlorethen (TRI), 1,1,1-Trichlorethan und Dichlormethan.

In den gut durchlässigen, sandig-kiesigen Terrassensedimenten des Rheins zeichnen sich die LHKW im Boden und Grundwasser durch eine ausgeprägte Stabilität und hohe Mobilität aus. LHKW breiten sich im Grundwasser weiträumig aus und bilden schmale, bis zu mehrere Kilometer lange Schadstofffahnen aus. Das sie zudem schwerer als Wasser sind, sinken sie im Grundwasserleiter ab und sind in der Lage, an der Grundwassersohle Schadstofflinsen zu bilden. Aus diesen Schadstofflinsen können über lange Zeiträume hinweg Rücklösungen ins Grundwasser stattfinden. Die Verteilung der Verunreinigungen durch LHKW ist auf bestimmte Regionen des Kölner Stadtgebietes beschränkt.