A Review of the Assessment of Spatial and Temporal Variations of Groundwater in South Africa

Tief unter der Erdoberfläche, verborgen in Gesteinsspalten und zwischen den Körnern des Sandes, liegt ein riesiges Reservoir an Süßwasser. Dies ist Grundwasser, eine Ressource, die nicht in einem sichtbaren See oder Fluss liegt, sondern in den geologischen Schichten des Planeten gespeichert ist. In vielen Teilen der Welt ist dieses unsichtbare Wasser die einzige verlässliche Lebensquelle, besonders wenn der Regen ausbleibt und Oberflächenflüsse austrocknen. In Südafrika, einem Land, in dem Dürren immer häufiger und schwerer werden, ist dieses verborgene Wasser von entscheidender Bedeutung. Es liefert 60 % des Wassers für ländliche Haushalte und einen bedeutenden Teil für die Landwirtschaft. Da es jedoch unter der Erde verborgen liegt, ist es schwierig zu sehen, zu messen und zu verstehen. Die Wasserstände können steigen und fallen, und die Qualität kann sich ändern, abhängig von der Art des Gesteins, in dem es liegt, dem Wetter darüber und der Menge an Wasser, die Menschen abpumpen.

Jahrelang haben Wissenschaftler diese verborgenen Wasserreserven in Südafrika untersucht, aber ihre Erkenntnisse waren über hunderte einzelner Berichte verstreut, von denen jeder nur ein kleines Stück des Puzzles betrachtete. Einige Studien konzentrierten sich auf die trockene Karoo-Region, andere auf die feuchten Küstengebiete, und viele untersuchten spezifische Probleme wie die Verschmutzung durch Landwirtschaft oder Bergbau. Niemand hatte diese Teile bisher zusammengeführt, um das vollständige Bild davon zu erhalten, wie sich das Wasser im gesamten Land verändert. Ohne eine vollständige Sicht ist es für Entscheidungsträger schwierig, die richtigen Entscheidungen zum Schutz dieser lebenswichtigen Ressource für die Zukunft zu treffen.

Um dies zu lösen, beschloss ein Forscher unter der Leitung von Emmanuel Oisakede von der Durban University of Technology, jede relevante Studie zu sammeln, die zwischen 2020 und 2025 veröffentlicht wurde. Sie agierten wie Bibliothekare der Wissenschaft, indem sie Tausende von Datensätzen durchsuchten, um 95 hochwertige Arbeiten zu finden, die reale Messungen von Grundwasserständen und Wasserqualität enthielten. Sie prüften jede einzelne sorgfältig, um sicherzustellen, dass die Daten zuverlässig waren, und kombinierten dann die Ergebnisse, um Muster zu finden, die eine einzelne Studie allein nicht aufdecken könnte. Ihr Ziel war es, kartografisch darzustellen, wo das Wasser ist, wie schnell es verschwindet und wie sich seine Qualität verändert, während sie gleichzeitig die Kräfte verstehen wollten, die diese Veränderungen antreiben.

Der Forscher fand heraus, dass der Boden in Südafrika weit davon entfernt ist, einheitlich zu sein. Die Tiefe des Grundwasserspiegels – der Abstand von der Oberfläche nach unten zum Wasser – variiert stark je nach der lokalen Geologie. In den sandigen Flussbettbereichen des unteren Orange River liegt das Wasser relativ nah an der Oberfläche, nur etwa 6 Meter tief. Im Gegensatz dazu ist das Wasser in den zerklüfteten Gesteinsformationen der Karoo viel tiefer verborgen und erreicht oft Tiefen von über 44 Metern. Dieser Unterschied ist für Menschen, die Brunnen bohren müssen, von großer Bedeutung; das Finden von Wasser in dem tiefen, zerklüfteten Gestein erfordert viel teurere Ausrüstung und mehr Aufwand als das Nutzen der flachen Flusssande. Darüber hinaus zeigte die Studie, dass die Tiefe des Wassers nicht zwangsläufig dessen Qualität vorhersagt. Während man erwarten könnte, dass tiefes Wasser sauberer oder mineralisierter ist, fand der Forscher keinen klaren Zusammenhang zwischen der Tiefe des Wassers und seinem Salzgehalt oder seinem Verschmutzungsgrad. In einigen Gebieten enthielten die tiefsten Brunnen Wasser, das zu salzig zum Trinken war, während in anderen Brunnen das flache Wasser durch menschliche Aktivitäten kontaminiert war.

In den letzten Jahren ist die Situation zunehmend dringlich geworden. Die Analyse zeigte, dass die Grundwasserstände im ganzen Land sinken. Im Durchschnitt sinkt der Wasserspiegel in den Brunnen jedes Jahr um zwischen 0,28 und 0,51 Meter. Dieser Rückgang geschieht nicht überall im gleichen Tempo, ist aber weit verbreitet. In den zerklüfteten Gesteinsaquiferen der Karoo ist der Rückgang am schwerwiegendsten, wobei fast drei Viertel der Brunnen einen signifikanten Abwärtstrend aufweisen. In den dolomitischen Gesteinsgebieten von Gauteng, wo sich das Wasser schnell durch große unterirdische Kanäle bewegt, ist der Rückgang etwas langsamer, aber dennoch besorgniserregend. Die alluvialen Aquifere, also die sandigen Ablagerungen entlang der Flüsse, verlieren ebenfalls Wasser, zeigen aber eine etwas größere Fähigkeit zur Erholung, wenn starke Regenfälle auftreten. Die primären Ursachen für diesen Rückgang sind eine Kombination aus weniger Regen aufgrund des Klimawandels und einer erhöhten Entnahme für die Landwirtschaft und Industrie. Der Forscher stellte fest, dass die Wasserstände während schwerer Dürren drastisch sinken können und selbst wenn der Regen zurückkehrt, die Pegel oft nicht wieder auf das Niveau erreichen, auf dem sie zuvor waren.

Während die Wassermenge schrumpft, verschlechtert sich auch die Qualität. Die Studie verfolgte mehrere Schlüsselchemikalien und stellte fest, dass das Wasser zunehmend belastet wird. Die Nitratwerte, die oft von Düngemitteln aus der Landwirtschaft und aus Abwässern stammt, sind stark angestiegen. In den landwirtschaftlichen Kerngebieten ist die Nitratkonzentration im Wasser jedes Jahr um fast 12 Prozent gestiegen. Dies stellt ein ernstes Gesundheitsrisiko dar, insbesondere für Säuglinge, da hohe Nitratwerte die Fähigkeit des Blutes einschränken können, Sauerstoff zu transportieren. Auch der Salzgehalt steigt an, insbesondere in Küstengebieten, wo Meerwasser landeinwärts drängt, und in trockenen Binnenregionen, wo Verdunstung die Salze konzentriert. Das Wasser wird auch etwas saurer, eine Veränderung, die mit Bergbauaktivitäten und der Verbrennung von Kohle zusammenhängt. Diese Veränderungen sind nicht nur Zahlen auf einem Blatt Papier; sie bedeuten, dass Wasser, das einst sicher zu trinken war, nun unsicher wird, und Brunnen, die früher genug Wasser für eine Familie lieferten, nun trocken laufen.

Der Forscher untersuchte auch, wie verschiedene Gesteinsarten auf diesen Druck reagieren. Er fand heraus, dass die zerklüfteten Gesteinsaquifere der Karoo am anfälligsten dafür sind, an Wasservolumen zu verlieren, während die Küstenaquifere am anfälligsten für Versalzung sind. Die dolomitischen Aquifere, die viel Wasser speichern, sind besonders empfindlich gegenüber der Nitratbelastung, da das Wasser sich so schnell durch sie hindurchbewegt, dass es Schadstoffe von der Oberfläche direkt nach unten in die Versorgung transportiert. Die Studie hob hervor, dass die derzeitige Art der Wasserbewirtschaftung mit diesen Veränderungen nicht Schritt hält. Viele Gebiete werden übermäßig genutzt, und die Überwachungssysteme, die die Wasserstände erfassen, sind zu spärlich, um ein genaues Bild der Lage zu vermitteln. In vielen Teilen des Landes werden einfach nicht genügend Brunnen gemessen, um zu wissen, ob das Wasser sicher ist oder ob es zur Neige geht.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, schlägt der Autor einen neuen Ansatz für die Grundwasserbewirtschaftung vor. Er empfiehlt den Ausbau des Netzwerks von Überwachungsbrunnen, insbesondere in den Provinzen Northern Cape und Northwest, die derzeit unteruntersucht sind. Er schlägt den Einsatz moderner Technologie vor, wie Satelliten und automatische Sensoren, um eine klarere und häufigere Sicht auf die Wasserstände und die Wasserqualität zu erhalten. Die Studie fordert zudem strengere Regeln für die Menge des entnommenen Wassers, insbesondere in Gebieten, in denen der Wasserstand bereits niedrig ist, sowie einen besseren Schutz des Landes über den Wasserquellen, um Verschmutzungen zu verhindern. Schließlich betont er die Notwendigkeit, die lokalen Gemeinschaften in die Überwachung einzubeziehen, da Landwirte und Anwohner oft die Ersten sind, die Veränderungen in ihren lokalen Brunnen bemerken.

Das Bild, das sich aus dieser Übersicht ergibt, ist das eines unter erheblichem Stress stehenden Ressourcenbestandes. Das Grundwasser in Südafrika ist eine Lebensader für Millionen von Menschen, aber es wird schneller verbraucht, als es ersetzt werden kann, und seine Qualität verschlechtert sich zusehends. Die Studie behauptet nicht, dass die Lage hoffnungslos ist, macht aber deutlich, dass der derzeitige Weg nicht nachhaltig ist. Ohne eine systematische Anstrengung, das Wasser genauer zu überwachen, die Entnahme sorgfältiger zu verwalten und das Land über den Aquiferen zu schützen, riskiert das Land, einen kritischen Teil seiner Wassersicherheit zu verlieren. Die Ergebnisse sind ein Aufruf zum Handeln, der politische Entscheidungsträger und Wissenschaftler dazu drängt, zusammenzuarbeiten, um sicherzustellen, dass diese verborgene Ressource auch für zukünftige Generationen verfügbar bleibt.