Steigendes Grundwasser gefährdet saubere Luft und sauberes Wasser in den gesamten USA

Unter unseren Füßen liegt ein unsichtbarer Ozean. In den Rissen von Felsplatten, Sand und Erde sinkt, schwillt und fließt dieses Wasser – manchmal nur wenige Meter unter der Oberfläche, manchmal 30.000 Fuß unter der Oberfläche. Dieses Grundwassersystem stellt eine lebenswichtige Quelle für Trinkwasser und Bewässerung dar und speist Flüsse, Seen und Feuchtgebiete. Weltweit enthält er 100-mal so viel Süßwasser wie alle Flüsse und Seen der Welt zusammen.

Während sich die Erde erwärmt, ist das Grundwasser – das lange Zeit als unveränderliche Ressource galt – im Fluss. Am häufigsten geht der Klimawandel mit einem Rückgang des Grundwassers einher, der durch die zunehmende Dürre und den Verdunstungsbedarf verstärkt wird. Doch in manchen Gebieten steigt das Wasser aufgrund des steigenden Meeresspiegels und intensiverer Regenfälle sogar noch weiter an, was zu einer Flut von Problemen führt, auf die nur wenige Gemeinden vorbereitet sind.

Orte in den Vereinigten Staaten, an denen der Grundwasserspiegel immer höher steigt – entlang der Küsten, ja, aber auch im Landesinneren, in Teilen des Mittleren Westens –, beginnen bereits Probleme mit der Infrastruktur zu bekommen. Risse in veralteten und schlecht gewarteten Rohren werden überschwemmt, sodass die Rohrleitungen Regenwasser und Abfälle nicht mehr ableiten können. Der Verfall des Straßenbelags erfolgt schneller. Bäume ertrinken, da der Boden feuchter wird und ihren Wurzeln Sauerstoff fehlt. Bei Flut und Regen gelangt das Grundwasser sogar an die Oberfläche und bildet temporäre Teiche, wo es früher nie zu Überschwemmungen kam.

Dieses Phänomen – der Grundwasseranstieg – könnte auch verheerende Auswirkungen auf die Gesundheit der Menschen haben und sie neuen oder ausgegrabenen Schadstoffen aussetzen. In der San Francisco Bay Area droht durch steigendes Grundwasser eine Ausbreitung von Verunreinigungen, die verdunsten und in die Luft in Häusern, Schulen und Arbeitsplätzen gelangen können. In Beaufort County, South Carolina, überschwemmt es Abwassersysteme und sickert Rohabwasser in nahegelegene Wasserstraßen. Entlang des Vermilion River in Illinois sickert es in nicht ausgekleidete Gruben ein, die Kohlenasche – einen gefährlichen Abfall – enthalten und Schwermetalle in die Grundwasserleiter des Trinkwassers transportieren.

Diese drei Gemeinden, die im Folgenden vorgestellt werden, veranschaulichen die Risiken, denen andere Teile des Landes bald ausgesetzt sein könnten, wenn der Klimawandel ein lange als selbstverständlich angesehenes System verändert.

Ozeane hören nicht dort auf, wo das Meer auf die Küste trifft. Entlang der Küsten kriecht Salzwasser durch poröse Böden und Felsen und bildet einen unterirdischen Salzwasserspiegel, der sich kilometerweit ins Landesinnere erstrecken kann.

Viele Amerikaner kennen den Anstieg des Meeresspiegels. Während wir den Thermostat des Planeten aufdrehen, führen das Abschmelzen von Gletschern und Eisschilden und die thermische Ausdehnung des Meerwassers dazu, dass die Ozeane ansteigen und immer weiter ins Landesinnere vordringen – sowohl über als auch unter dem Land.

Nur wenige Regionen erwarten eine Überschwemmung von unten, erklärte Kristina Hill, Professorin an der University of California in Berkeley, die steigendes Grundwasser in städtischen Küstengebieten untersucht. „Sie glauben, dass der Bau eines Deichs sie vor steigendem Meerwasser schützt. Aber natürlich hat ein Deich keinen großen Einfluss auf die Art und Weise, wie das Grundwasser dahinter ansteigt.“

Eine von vielen besorgniserregenden Möglichkeiten besteht darin, dass steigendes Grundwasser Schadstoffe mobilisiert, die seit Jahren im Boden lauern und von Industrie- und Militärstandorten zurückgelassen wurden, und es ihnen ermöglicht, sich unbemerkt unter unseren Füßen auszubreiten.

Phoenix Armenta arbeitet seit Jahren daran, Gemeinden in der San Francisco Bay Area über diese Bedrohung aufzuklären. Im Februar 2020 musste die McClymonds High School, die nicht weit von Armentas Wohnort in West Oakland entfernt liegt, für mehrere Wochen schließen, nachdem im Grundwasser unterhalb der Schule eine krebserregende Chemikalie namens Trichlorethylen (TCE) gefunden wurde.

West Oakland – eine einst blühende schwarze Gemeinde, die durch rassistische Stadtplanungspraktiken dezimiert wurde – war Standort von Werften, Automobilherstellern, Metallhütten und einem ehemaligen Militärstützpunkt und liegt in der Nähe eines großen Hafens und mehrerer Autobahnen. Es ist unklar, woher das TCE im Grundwasser unterhalb der McClymonds High School stammte, aber NBC Bay Area berichtete, dass das industrielle Lösungsmittel von einer oder allen fünf umweltschädlichen Standorten im Umkreis von einer halben Meile um die Schule stammen könnte, darunter einer Metallveredelungswerkstatt und eine ehemalige chemische Reinigung.

Armenta, die zu dieser Zeit für eine örtliche Organisation für Umweltgerechtigkeit arbeitete, war von der Nachricht zutiefst besorgt, aber nicht überrascht. „Die gesamte Schule ist von giftigen Standorten und giftigen Schadstoffen umgeben“, sagten sie.

Hill sagte, dass steigendes Grundwasser eine Rolle beim Transport des TCE von einem kontaminierten Standort bis unterhalb der McClymonds High School gespielt haben könnte. Modelle des US Geological Survey zeigen, dass der Grundwasserspiegel in West Oakland bereits steigt, was bedeutet, dass in Teilen der Stadt wahrscheinlich noch mehr Kontamination bevorsteht. Aber es ist schwierig, bestimmte Vorfälle, wie das, was an der McClymonds High School geschah, mit Veränderungen in Verbindung zu bringen, die durch den steigenden Meeresspiegel verursacht wurden – das würde mehr Überwachungsbrunnen erfordern, um den Grundwasserspiegel auf granularer Ebene zu verfolgen und den Kontaminationsfluss zu kartieren.

Besonders gefährlich sind Schadstoffe, die eine Gaskomponente enthalten, wie Erdölprodukte und Lösungsmittel, da sie in die Atemluft gelangen können. Diese Substanzen können durch gerissene Rohre in die Kanalisation gelangen, verdunsten, in Gebäude gelangen und dann in Häuser, Schulen und Arbeitsplätze eindringen. Sie können auch direkt durch Risse in Gebäudefundamenten eindringen.

Das California Department of Toxic Substances Control führte Tests durch und stellte fest, dass in der Luft der McClymonds High School kein TCE vorhanden war. Schließlich erlaubte die Behörde die Wiedereröffnung der Schule, aber das bedeutet nicht, dass das Risiko gebannt ist. Da der Grundwasserspiegel in West Oakland weiter ansteigt, warnen Wissenschaftler und Aktivisten, dass sich die Kontamination weiter ausbreiten wird und das Risiko, dass gefährliche Stoffe in Häuser, Schulen und Unternehmen eindringen, zunehmen wird. „Es wird wahrscheinlich ein Hotspot sein, an dem diese Dinge früh passieren werden“, sagte Hill.

Die am stärksten gefährdeten Gemeinschaften sind überproportional farbige Menschen und Menschen mit geringem Einkommen. Rassistische Wohnungspolitik, einschließlich Redlining, hat insbesondere schwarze Amerikaner in tief gelegene Gebiete gedrängt, in denen es häufig zu Überschwemmungen kommt, und in Viertel, die von Raffinerien, Fabriken und anderen Verschmutzungsquellen umgeben sind. „Jetzt ist in diesen Gebieten sowohl der Boden durch militärische oder industrielle Aktivitäten verunreinigt, als auch das Grundwasser steigt“, sagte Hill.

Armenta wünscht sich eine bessere Überwachung und möchte auch, dass die toxischen Standorte saniert werden. „Die Unternehmen, die in dieser Gemeinde die Umwelt verschmutzt haben, sollten das Problem beseitigen“, sagten sie. Wenn die Standorte nicht angegangen werden, wird das steigende Grundwasser die Kontamination weiter verbreiten und die Menschen werden krank.

Überall in Beaufort County, South Carolina, gibt es Wasser. Der tief gelegene Küstenbezirk, der am Fuße des Staates liegt, ist von Bächen und Flüssen durchzogen und wird von Sumpf- und Barriereinseln flankiert. Laut Larry Toomer, der einen Austernmarkt und ein Restaurant in Bluffton, einer schnell wachsenden Stadt im südlichen Teil des Landkreises, besitzt, ist der Anstieg des Meeresspiegels hier offensichtlich. An sonnigen Tagen bilden sich Wasserpfützen auf Parkplätzen und bei Vollmond überschwemmt die Flut die Straßen.

Aber Toomer macht sich Sorgen wegen des Wassers, das er nicht sehen kann.

Ähnlich wie in der San Francisco Bay drückt der Anstieg des Meeresspiegels in diesem Teil von South Carolina das Wasser nicht nur nach oben, sondern auch ins Landesinnere, wodurch der Grundwasserspiegel kilometerweit von der Küste entfernt ansteigt. Für die ländlichen Gemeinden im Beaufort County, die auf Kläranlagen in Wohngebieten angewiesen sind, bedeutet diese Ausbreitung Ärger. Wenn der Grundwasserspiegel ansteigt, kann er in Kläranlagen eindringen und diese beeinträchtigen, von den Rohren bis zu den Laugungsfeldern, wodurch rohes Abwasser – und die darin möglicherweise enthaltenen Viren, Bakterien und Stickstoff – in nahegelegene Wasserstraßen gelangen. Es ist ein existenzielles Problem für eine Stadt wie Bluffton, wo die Muschelernte die Wirtschaft stärkt und die Bewohner Tage auf dem Wasser und Nächte damit verbringen, Austern über dem Feuer zu braten. „Ohne gute Wasserqualität gibt es keine guten Meeresfrüchte“, sagte Toomer, der im Stadtrat von Bluffton als vorübergehender Bürgermeister fungiert.

Ein funktionierendes Klärsystem hängt vom Abstand zwischen seinem unterirdischen Tank und dem darunter liegenden Grundwasser ab. Der Abfall fließt von den Häusern in einen Tank, wo Feststoffe zu Boden sinken und von Bakterien gefressen werden, während Flüssigkeiten in ein nahegelegenes Feld fließen. Dort sickert das Abwasser durch die Erde, wo es vom Boden gefiltert und von Bakterien verdaut wird. Schließlich sickert sauberes Wasser ins Grundwasser.

Wenn steigende Meeresspiegel die Lücke zwischen einer Klärgrube und dem Grundwasser verengen, kann der Abfall nicht richtig behandelt werden. Die Toiletten verstopfen und Rohabwasser sickert in die Höfe, wo es in die umliegenden Wasserläufe gespült werden kann. Die Dämpfe können Atembeschwerden verursachen, während Nitrate Algenblüten begünstigen können.

Bluffton wird vom May River durchschnitten, der überhaupt kein Fluss ist, sondern eher einer flussförmigen Bucht ähnelt, die von den Gezeiten des Atlantiks gespeist wird. In den letzten Jahrzehnten haben extreme Regenfälle und eine boomende Bebauung die Wasserqualität des Flusses beeinträchtigt. Im Jahr 2009 veranlasste ein hoher Anteil an fäkalen Kolibakterien, Bakterien wie E. coli, die mit menschlichen und tierischen Abfällen in Verbindung gebracht werden, den Staat dazu, die Schalentierernte im oberen Drittel des Flusses einzustellen. Obwohl fäkale Kolibakterien nicht immer gefährlich sind, gelten sie als Indikator für die Wasserqualität.

Kim Jones, Blufftons Leiterin für Wassereinzugsgebietsresilienz, sagte, die Stadt habe Kläranlagen auf defekte Tanks untersucht. Bis zum letzten Sommer haben sie nur fünf gefunden. „Aber wir bekommen weiterhin diese positiven Auswirkungen“, sagte Jones, was darauf hindeutet, dass Bakterien in den Fluss geschwemmt werden, wenn Gezeiten unter der Erde auf Grundwasser treffen.

Etwa jeder fünfte Haushalt in den USA ist zur Abwasseraufbereitung auf Kläranlagen angewiesen, das heißt, sie sind nicht an einen zentralen öffentlichen Abwasserkanal angeschlossen. Steigendes Grundwasser wird die Systeme entlang der Küstengebiete vor Herausforderungen stellen, insbesondere in tiefer gelegenen Bundesstaaten wie Florida und Virginia. Die Gemeinden müssen jetzt dafür planen, sagte Molly Mitchell, Küstenforscherin am Virginia Institute of Marine Science. „Häuser, die heute, in 30 Jahren, gebaut werden, werden in einer ganz anderen Umgebung stehen“, sagte sie. „Sich dessen bewusst zu sein, könnte dazu beitragen, viele zukünftige Auswirkungen zu reduzieren.“

Bluffton ist dabei, Abwassersysteme auslaufen zu lassen und ein kommunales Abwassersystem zu errichten – eine große Investition, die den Bau von Abwasserleitungen und Anschlüssen zu jedem Haus erfordert. Doch viele Gemeinden können sich solche Projekte nicht leisten, oder die Bewohner sind möglicherweise nicht bereit oder in der Lage, zusätzlich zu den Anschlussgebühren neue monatliche Rechnungen zu bezahlen. Andere Alternativen – wie kommunale Klärgruben oder oberirdische Systeme – sind ebenfalls nicht billig.

Unterdessen wird versucht, zu beurteilen, wie sich der Anstieg des Meeresspiegels auf das Grundwasser im gesamten Beaufort County auswirkt. Wissenschaftler messen die Höhe des Grundwasserspiegels und wie er sich mit den Gezeiten verändert. Damit lässt sich modellieren, was passieren wird, wenn die Ozeane weiter ansteigen oder die Niederschläge zunehmen. Schon jetzt beschweren sich Anwohner über das Abpumpen überfluteter Laugungsfelder. Alicia Wilson, Projektwissenschaftlerin von der University of South Carolina in Columbia, geht davon aus, dass dies nur noch häufiger der Fall sein wird. „Die Frage ist“, sagte sie, „wann brechen die Dinge zusammen?“

Eine solche Datenerhebung ist noch nicht weit verbreitet, wird aber von entscheidender Bedeutung sein, um Städten dabei zu helfen, sich auf die Zukunft vorzubereiten. Der Anstieg des Grundwassers sei „aus den Augen, aus dem Sinn“, sagte Jones. Aber die Gezeiten beeinflussen die Gesundheit, die Wirtschaft, die Umwelt und das Wesen ihrer Stadt. „Es wird für viele Gemeinden ein zunehmendes Problem sein.“

Im Landesinneren, weit entfernt von den Küsten Amerikas, führt der Klimawandel durch eine Zunahme der Niederschläge zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels. Starke Niederschläge – insbesondere wenn sie über einen kurzen Zeitraum auftreten – können dazu führen, dass Seen und Flüsse überflutet werden und der Boden direkt gesättigt wird. Dieses überschüssige Wasser versickert dann durch den Boden und erhöht das Grundwasser darunter, erklärte Mark Hutson, ein Geologe, der zuvor für die Illinois Environmental Protection Agency arbeitete.

Im Mittleren Westen ist dieser Wandel bereits im Gange. Mit der Klimaerwärmung hat sich die Häufigkeit extremer Regenfälle in der Region seit Anfang des 20. Jahrhunderts verdoppelt. An manchen Orten ist der durch diese extremen Regenfälle verursachte Anstieg des Grundwasserspiegels – sogenannte „Grundwasserüberschwemmungen“ – vorübergehender Natur und geht zurück, sobald die Erde in der Lage ist, die zusätzliche Feuchtigkeit aufzunehmen. Andernorts, beispielsweise in den Großen Seen, kann ein stetig steigender Wasserspiegel – der bis 2050 durchschnittlich bis zu 17 Zoll höher sein könnte – die Tiefe des Grundwasserspiegels dauerhaft verändern.

Mit dem Anstieg des Grundwasserspiegels steigen auch die Bedenken hinsichtlich des Schicksals von Hunderten von Kohleascheaufstauungen – typischerweise nicht ausgekleidete Gruben mit Abfällen aus Kraftwerken, die Kohle zur Stromerzeugung verbrennen.

Obwohl diese Mülldeponien über das ganze Land verstreut sind, konzentrieren sie sich auf den Mittleren Westen und den Süden. Kohlenasche enthält Schadstoffe wie Quecksilber, Cadmium und Arsen, die in die Grundwasserversorgung gelangen können, auf die Städte und private Brunnenbesitzer für ihr Trinkwasser angewiesen sind. Es kann auch nahegelegene Wasserstraßen verschmutzen und Pflanzen und Wildtiere vergiften. Eine Untersuchung des Environmental Integrity Project und von Earthjustice aus dem Jahr 2019, bei der 265 Kohlekraftwerke untersucht wurden, die die Umwelt rund um ihre Kohlenaschedeponien überwachten, ergab, dass mehr als 90 Prozent bereits das Grundwasser in der Nähe mit diesen Schwermetallen kontaminiert hatten.

Im Kraftwerk Vermilion in Zentral-Illinois, das bis zu seiner Schließung im Jahr 2011 von der in Texas ansässigen Dynegy Corporation betrieben wurde, enthalten drei nicht ausgekleidete Teiche über 3 Millionen Kubikmeter Kohleasche, die das Grundwasser bereits mit Bor, Arsen usw. verunreinigt hat Sulfat, wie Tests der Illinois EPA ergaben. Und dieses Grundwasser hat bereits begonnen, Giftstoffe in den nahegelegenen Middle Fork Vermilion River auszulaugen; Laut einem Bericht des gemeinnützigen Prairie Rivers Network aus Illinois aus dem Jahr 2018 ist „das Flussufer, das der Kohleasche am nächsten liegt, leuchtend orange gefärbt und hat einen öligen Schimmer.“ Die Organisation hat darauf hingewiesen, dass Grundwasserüberschwemmungen nach heftigen Regenfällen in dieser Region noch mehr Verschmutzung vom Standort Vermilion mit sich bringen könnten.

Um Bedenken hinsichtlich der Grundwasserverschmutzung auszuräumen, verabschiedete die US-Umweltschutzbehörde im Jahr 2015 neue Vorschriften, die die meisten Kohlekraftwerke des Landes dazu verpflichteten, keine Abfälle mehr in nicht ausgekleidete Gruben zu leiten und diese vollständig zu schließen. (Neue Kohlenascheabfälle müssen an ausgekleidete Standorte geschickt werden, die nicht in den Grundwasserleiter einschneiden.)

Das bedeutete normalerweise, sie mit einer harten Schale zu bedecken, um das Eindringen von Regen zu verhindern – aber die Regeln sagten nichts über die Bedrohung von unten aus, sagte Andrew Rehn, ein Wasserressourceningenieur beim Prairie Rivers Network.

„Wenn man einen Ascheteich hat und darauf eine Kappe hat und es anfängt zu regnen, verhindert diese Kappe, dass der Regen in die Asche gelangt“, sagte Rehn. „Und dann sagst du: ‚Oh, schau, es funktioniert.‘ [Aber] Sie haben das Grundwasser ignoriert.“

Von den Regeln waren auch Hunderte von Kohlenaschestandorten ausgenommen, die nicht aktiv neue Abfälle annahmen, die aber bis zu die Hälfte der jemals in den USA produzierten Kohleasche enthalten. Gruppen wie Earthjustice haben die EPA verklagt, um die Behörde zu zwingen, diese so zu regulieren. sogenannte „Legacy“-Beschlagnahmen.

Unter der Biden-Regierung hat die EPA damit begonnen, genauer zu untersuchen, wie sich das Grundwasser auf Kohleaschestandorte auswirkt. Letztes Jahr erstellte die Behörde eine Liste von 163 Kohleaschestandorten, deren Abfälle möglicherweise unterhalb des Grundwasserspiegels liegen. Fast die Hälfte davon befindet sich in nur vier Bundesstaaten: Illinois, Missouri, Iowa und Indiana.

Um das Problem zu lösen, müsste die Kohleasche auf eine „hohe und trockene“ Deponie verbracht werden, sagte Rehn. Doch Standorte wie das Kohlekraftwerk in Waukegan, Illinois, planen trotz Protesten der örtlichen Gemeinden stattdessen, die Kohleasche zu begrenzen und zu überwachen.

„Dies ist ein sehr dringendes Problem, denn die Schließung ist erforderlich, die Schließung findet statt“, sagte Jenny Cassel, eine Anwältin bei Earthjustice, die an Fällen von Kohleasche gearbeitet hat. „Und an manchen Orten geschieht es auf eine Weise, die das Problem nicht lindern wird.“

Diese langsam voranschreitende Krise breitet sich in Gemeinden überall in den USA aus, aber es gibt einige gemeinsame Schritte, die überall umgesetzt werden können, um die Ausbreitung von Schadstoffen durch den klimabedingten Grundwasseranstieg einzudämmen. Hill sagte, eine der wichtigsten Maßnahmen für Regierungsbehörden und Kommunen sei einfach eine stärkere Überwachung – insbesondere zu „maximalen Grundwasserständen“, etwa ein paar Tage nach einem starken Regen oder bei Flut. Derzeit erfolgt die Probenahme in der Regel so selten, dass die Bewegung der Kontamination nicht erfasst wird.

„Es gibt Möglichkeiten, wie wir Proben nehmen und versuchen könnten, das maximale Risiko zu erfassen, anstatt alles mit Proben zu glätten, die nichts mit Regenereignissen oder Gezeitenereignissen zu tun haben“, sagte Hill. „Idealerweise würden wir die Menschen vor Ort dabei unterstützen, an der Probenahme teilzunehmen, damit sie wissen, was in ihrer eigenen Nachbarschaft passiert.“

Allerdings muss Verständnis mit Handeln einhergehen. Neben umfassenderen Maßnahmen zur Bewältigung des Klimawandels und seiner Auswirkungen müssen die Behörden sicherstellen, dass Umweltverschmutzer giftige Standorte säubern, anstatt sie nur zu begrenzen und auf das Beste zu hoffen.

Mitchell, der Küstenforscher in Virginia, hofft, dass die Behörden solche Datensätze nutzen werden, um proaktiver gegen den Grundwasseranstieg vorzugehen.

„Ich denke, wenn wir über Probleme im Zusammenhang mit sich verändernden Umgebungen sprechen, kann es manchmal überwältigend oder deprimierend wirken“, sagte sie. „Aber ich denke wirklich, dass es wichtig ist, dass wir bessere Entscheidungen treffen, wenn wir gute Informationen über die Zukunft haben.“

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