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Aquifere

Aquifere

Aquifer ist der aus dem Englischen übernommene Begriff für einen Grundwasserleiter. Er ist ein natürlicher, unterirdischer Wasserspeicher in Form von Gesteinskörpern, der in der Lage ist, Grundwasser in wirtschaftlich bedeutsamen Mengen zu speichern und zu transportieren. [1] Er kann aus einer Vielzahl von Sedimenten und Gesteinen bestehen, wie Kies, Sandstein, Konglomerate und Kalkstein. Wichtig ist ein ausreichender Grad an Porosität, also das Maß an Hohlräumen in einem Material, und Wasserdurchlässigkeit des Gesteins. Die Poren sind mit Wasser gefüllt und wenn diese Porenräume miteinander verbunden sind, kann das Wasser durch sie hindurchfließen, wodurch sich ein Grundwasserleiter bildet. Das Auffüllen der Aquifere mit Wasser wird als Grundwasserneubildung bezeichnet und kann oft sehr lange dauern. Daher gelten Aquifere als endliche Quelle. Die Grundwasserneubildung ist am besten, wenn mehr Regenwasser in den Boden eindringt als Wasser durch Verdunstung verloren geht. [2]

In vielen der vorherrschenden Aquifere können Bohrungen zur Gewinnung von Trinkwasser vorgenommen werden. Wenn das Wasser in den Aquiferen sehr tief unter der Erde ist, kann das Wasser sehr alt sein und vielleicht aus einer Zeit stammen, als das Klima anders war. Ein gutes Beispiel ist der Nubische-Sandstein-Aquifer in der östlichen Sahara. Das Wasser wird von vielen Menschen für Trinkwasser und zur Bewässerung genutzt. Durch die Verwendung von speziellen Messungen haben Forscher festgestellt, dass dieses Wasser Tausende von Jahren alt ist. [3]

Arten von Aquiferen

Es wird unterschieden zwischen gespannten und ungespannten Aquiferen. 

Ein gespannter Aquifer ist ein unterirdischer Wasserspeicher, der von einer undurchlässigen oder halbdurchlässigen Schicht aus Gestein oder Ton bedeckt ist. Er hat eine sehr geringe Wasserdurchlässigkeit und Porosität, wodurch er über lange Zeit große Wassermengen speichern kann. Daher wird ein gespannter Aquifer auch als “Reservoir” bezeichnet. Das Wasser in diesen Aquiferen liegt unterhalb des Grundwasserspiegels. Der Wasserdruck ist in der Regel größer als der atmosphärische Druck. Dadurch sprudelt das Wasser an die Oberfläche, sobald ein Brunnen bis zum Grundwasserspiegel gebohrt wird. Das macht gespannte Aquifere zu einer wertvollen Wasserquelle für den Menschen. [4] Es ist zu vermuten, dass es nicht viele vollständig gespannte Wasserleiter gibt.

Ein ungespannter Aquifer befindet sich in der Regel näher an der Erdoberfläche und wird von einer durchlässigen Schicht bedeckt. Er hat eine hohe Wasserdurchlässigkeit und Porosität, wodurch er sich nicht zum Speichern von Wasser eignet. Die Wasseroberfläche in diesen Aquiferen wird mit dem Grundwasserspiegel gleichgesetzt. Daher wird ein ungespannter Aquifer auch als “Grundwasserleiter” bezeichnet. Da die Grundwasserleiter oberflächennah liegen, ist der Wasserdruck in der Regel gleich groß wie der atmosphärische Druck. Durch die Lage sickern Regen- und Oberflächenwasser direkt ein. Sie sind dadurch allerdings auch anfälliger auszutrocknen und stärker Verunreinigungen ausgesetzt. Ungespannte Aquifere sind somit keine zuverlässige Wasserquelle für den menschlichen Verbrauch. Diese Aquifere kommen fast überall dort vor, wo es eine ausreichende Wasserversorgung gibt. [5]

Wieso sind Aquifere von Bedeutung?

Von dem weltweiten Vorrat an flüssigem Süßwasser sind laut National Geographic etwa 30% in Aquiferen gespeichert. [6] Somit sind Aquifere eine der wichtigsten Süßwasserquellen der Erde. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Wasserversorgung und dienen für mehr als 1,5 Milliarden Menschen weltweit als Wasserquelle für Trinkwasser, Landwirtschaft und Industrie. Viele Großstädte in Entwicklungsländern wie Jakarta, Lima oder Mexiko-Stadt sind fast vollständig von der Trinkwasserversorgung durch Grundwasser abhängig. [7] 

Das Problem

In vielen Aquiferen ist der Grundwasserspiegel in letzter Zeit drastisch gesunken. Das liegt oft daran, dass Wasser aus Aquiferen mit Hilfe von Brunnen zum menschlichen Gebrauch abgepumpt wird und oberirdische Wasserquellen umgeleitet werden. Auf fast allen Kontinenten werden viele Grundwasserleiter schneller entleert, als ihre natürliche Neubildungsrate zulässt. Wenn zu viel Wasser zu schnell abgepumpt wird, sinkt das Wasser im Aquifer und führt dazu, dass ein Bunnen immer weniger Wasser liefert oder sogar austrocknet. Der Grundwasserschwund ist am stärksten in Teilen Indiens, Chinas, der USA, Nordafrikas und des Nahen Ostens.  [8] 

Diese Erschöpfung kann mehrere Folgen mit sich bringen. Erstens kann das Gleichgewicht des Grundwassersystems verändert und das biologische Leben gestört werden. Zweitens kann es zu einem Absinken der Bodenoberfläche führen und unerwartete Schäden an beispielsweise Straßen und Brücken verursachen. Drittens kann es dazu führen, dass Bäche und Seen verschwinden und Lebensräume in Feuchtgebieten zerstört werden. [9] Liegt ein Grundwasserleiter zudem in Meeresnähe, kann es zu einem Eindringen von Salzwasser führen. [10] Außerdem werden durch den hohen Einsatz von Chemikalien in Industrie und Landwirtschaft und die erhöhte Erzeugung von Abfällen in Mülldeponien, Klärgruben und Abwasserkanälen in den letzten Jahrzehnten die Grundwasservorräte langsam verschmutzt. Und wenn Grundwasserleiter verschmutzt sind, ist es fast unmöglich, die Schadstoffe wieder aus den feinkörnigen Tonschichten herauszuspülen. Diese schleichende und unaufhaltsame Katastrophe wird die Vorräte an nutzbarem Wasser noch weiter verknappen. [11] 

Mögliche Problemlösungen

Ein Versuch, das Problem zu lösen, sind Strategien zur nachhaltigen Nutzung wie die Einschränkung des Wasserverbrauchs, die Reinhaltung durch ökologische Forst- und Landwirtschaft und die Transparenz der Gewinnung, Verarbeitung und Verwertung von Rohstoffen. Zudem kann die Verwendung von Abwässern und die Aufstauung von überschüssigem Flusswasser helfen. [12] In jedem Fall muss aber ein stärkeres Bewusstsein für den täglichen Verbrauch an Wasser entstehen und stärker auf mögliche Einsparungsmaßnahmen gesetzt werden, denn unser steigender Bedarf an Wasser hat es zu einer kritischen Ressource gemacht. 

Good To Know

Die NASA veröffentlichte eine Karte der Grundwasserspeicherungstrends für die 37 größten Aquifere der Erde, welche die Erschöpfung und Wiederauffüllung in Millimetern Wasser pro Jahr zeigt. Zu erkennen ist, dass bereits 21 Aquifere den Kipppunkt der Nachhaltigkeit überschritten haben und erschöpft sind, 13 davon gelten als erheblich gefährdet und bedrohen die regionale Wassersicherheit und -resilienz. [13]

von Carina Gruber

  1. Vgl. Spektrum Akademischer Verlag (o.D.): Lexikon der Geographie. Aquifer. URL: https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/aquifer/431 [Zugriffsdatum: 05.11.2023]
  2. Vgl. Die Redakteure der Enzyklopädie Britannica (2023): Aquifer. URL: https://www.britannica.com/science/aquifer [Zugriffsdatum: 05.11.2023]
  3. Vgl. ebd.
  4. Vgl. BuilderBold (2023): Confined Aquifer vs. unconfined Aquifer: What is the difference?. URL: https://builderbold.com/confined-vs-unconfined-aquifer/#:~:text=According%20to%20National%20Geographic%2C%20about%2030%25 [Zugriffsdatum: 07.11.2023]
  5. Vgl. ebd.
  6. Vgl. ebd.
  7. Vgl. Safe Drinking Water Foundation (2023): Aquifers Fact Sheet. URL: https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/21/aquifers#:~:text=Major%20aquifers%20are%20tapped%20on%20every [Zugriffsdatum: 07.11.2023]
  8. Vgl. ebd.
  9. Vgl. BuilderBold, 2023
  10. Vgl. Die Redakteure der Enzyklopädie Britannica, 2023
  11.  Vgl. ebd.
  12. Vgl. Die Redakteure der Enzyklopädie Britannica, 2023
  13. Vgl. Nasa. Map of Groundwater Storage Trends for Earth´s 37 Largest Aquifers. URL: https://gracefo.jpl.nasa.gov/resources/48/map-of-groundwater-storage-trends-for-earths-37-largest-aquifers/?ref=collapsemusings.com [Zugriffsdatum: 07.11.2023]

BuilderBold (2023): Confined Aquifer vs. unconfined Aquifer: What is the difference?. URL: https://builderbold.com/confined-vs-unconfined-aquifer/#:~:text=According%20to%20National%20Geographic%2C%20about%2030%25 [Zugriffsdatum: 07.11.2023]

Die Redakteure der Enzyklopädie Britannica (2023): Aquifer. URL: https://www.britannica.com/science/aquifer [Zugriffsdatum: 05.11.2023]

Nasa. Map of Groundwater Storage Trends for Earth´s 37 Largest Aquifers. URL: https://gracefo.jpl.nasa.gov/resources/48/map-of-groundwater-storage-trends-for-earths-37-largest-aquifers/?ref=collapsemusings.com [Zugriffsdatum: 07.11.2023]

Safe Drinking Water Foundation (2023): Aquifers Fact Sheet. URL: https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/21/aquifers#:~:text=Major%20aquifers%20are%20tapped%20on%20every [Zugriffsdatum: 07.11.2023]

Spektrum Akademischer Verlag (o.D.): Lexikon der Geographie. Aquifer. URL: https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/aquifer/431 [Zugriffsdatum: 05.11.2023]