Gezielterer Gewässerschutz: Kasseler Messverfahren erfasst verdeckte Schadstoffe
Bild: Sonja Rode. Wie verhalten sich Nährstoffe wie Nitrat und Phosphor bei Regenfällen in Bächen? Eine Studie der Universität Kassel zeigt, dass herkömmliche Messansätze entscheidende Schadstoffströme übersehen. Über 18 Monate hinweg untersuchten Kasseler Forschende ein landwirtschaftlich geprägtes Quellgebiet in den deutschen Mittelgebirgen. Mithilfe natürlicher Markierungsstoffe (Tracer) trennten sie das frische Regenwasser vom bestehenden Boden- und Grundwasser und analysierten beide Komponenten separat auf Nitrat, Gesamtphosphor und Hauptionen.
Das Ergebnis: Während der gesamte Wasserfluss im Bach eine nahezu gleichbleibende Schadstoffkonzentration anzeigte (Variationskoeffizient: 0,13), traten im herausgefilterten Regenwasser deutliche Spül- und Verdünnungsmuster auf (Variationskoeffizient: 0,36).
„Bisherige Messungen haben diese Dynamik schlicht überdeckt, weil sich im Bach alle Wassermengen vermischen“, erklärt Erstautor Lukas Ditzel, Doktorand am Fachgebiet Hydrologie und Stoffhaushalt der Universität Kassel. „Das Messergebnis des Gesamtwassers täuscht ein stabiles Verhalten vor, obwohl im frischen Regenwasser massive Schadstoffschübe wirken.“
Verdeckte Ursachen und breiter Nutzen
Die Messungen zeigten unerwartete Ähnlichkeiten beim Transport von Nitrat und Phosphor. Die Forschenden führen diese Schadstoffschübe darauf zurück, dass bei starkem Regen Drainagerohre anspringen und alte Stoffspeicher im Boden freigesetzt werden dürften. Wird das frische Regenwasser separat ausgewertet, werden Transportpfade sichtbar, die zuvor verborgen blieben. Das gilt neben Düngemitteln auch für Pflanzenschutzmittel, Mikroplastik oder Medikamentenrückstände.
Das Messverfahren erfordert dabei ein vergleichsweise geringes Budget, kommt mit wenigen Parametern aus und lässt sich flexibel an verschiedene Regionen anpassen. „Wenn Wasserwirtschaftsämter ihre Schutzmaßnahmen gezielt auf das frische Regenwasser anstatt auf die gesamte Wassermenge ausrichten, ermöglicht das eine deutlich präzisere und kostengünstigere Schadstoffreduktion“, hebt Ditzel hervor.
Für eine breitere Anwendung empfehlen die Wissenschaftler nun Folgestudien mit Datensätzen aus unterschiedlichen Regionen sowie Messreihen mit hoher zeitlicher Auflösung.
Zur Publikation
Die Methodik zur Untersuchung gelöster Stoffe in kleinen Flüssen entwickelte Erstautor Lukas Ditzel im Rahmen seiner Dissertation am Fachgebiet Hydrologie und Stoffhaushalt der Universität Kassel. Neben ihm waren Dr.-Ing. Caroline Spill sowie Fachgebietsleiter Prof. Dr. Matthias Gassmann an der Forschungsarbeit beteiligt.
Die Studie „Combining traditional nutrient load analysis with storm hydrograph separation reveals concealed patterns in event-driven nutrient export in a rural headwater catchment“ ist im Fachjournal Hydrology and Earth System Sciences frei zugänglich unter: https://hess.copernicus.org/articles/30/4209/2026/hess-30-4209-2026.html
Kontakt:
Lukas Ditzel
Fachgebiet Hydrologie und Stoffhaushalt
Mail: lukas.ditzel@uni-kassel.de
Was bedeutet das zusammengefasst?
- Das neue Messverfahren trennt frisches Regenwasser von Altfeuchte im Bach und macht so kurzzeitige, massive Schadstoffschübe überhaupt erst sichtbar.
- Umweltbehörden erkennen dank der präziseren Daten genaue Transportpfade – etwa durch anspringende Drainagen – und stoßen Schutzmaßnahmen direkt an der Quelle an.
- Das Verfahren erfordert nur wenige Messparameter, schont die Budgets der Wasserwirtschaftsämter und lässt sich flexibel auf andere Regionen übertragen.