Im Rahmen der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG WRRL) werden zur Bilanzierung von Nähr- und Schadstoffen auf Ebene von Flusseinzugsgebieten verstärkt mit Geographischen Informationssystemen gekoppelte Simulationsmodelle eingesetzt. Die dabei verwendeten Ansätze zur Quantifizierung diffuser Stickstoffausträge stehen in Diskussion, da für die Berechnung zumeist auf pauschalisierte Annahmen zurückgegriffen wird, z.B. eine einheitliche Abminderung der Stoffausträge für einen unterirdischen Abflusspfad im gesamten Einzugsgebiet. Eine andere Herangehensweise zur modellhaften Abbildung der Bilanzierungsgrößen ist eine komplexe numerische Simulation der Strömungs-, Transport- und Reaktionsprozesse im gesamten Bearbeitungsgebiet, was mit einem erheblichen Zeit- und Rechenaufwand einhergeht.

In diesem Forschungsvorhaben wird anhand eines Beispielgebietes in Schleswig-Holstein (EZG der Pinnau, Elbeeinzugsgebiet) ein pfadbezogenes Modell entwickelt, welches die Transport- und Transformationsprozesse des Stickstoffes vom Eintrag in die ungesättigte Bodenzone über die ungesättigte Gesteinszone und die gesättigte Zone bis zum Übertritt in die Oberflächengewässer quantifiziert. Für die Ermittlung des Nitrateintrages in die gesättigte Zone sind u.a. Faktoren wie Landnutzung, Bodentyp, GW-Flurabstand und Sickerwasserrate von Bedeutung, während für die Abbildung des Nitratabbaus im Grundwasser die hydrochemischen Verhältnisse sowie die Verweilzeit im Vordergrund stehen. Mit Hilfe dieses GIS-gestützten, rasterbasierten Modells kann für jeden Pfad ein Stoffretentionspotenzial berechnet und somit Flächen mit einem hohen Austragsrisiko identifiziert werden.

Für die Aufstellung der Bewirtschaftungspläne und die darauf folgenden Maßnahmenprogramme nach EG-WRRL wird mit diesem Modell ein handhabbares Werkzeug für die Ausweisung prioritärer Flächen bereitgestellt.