Die natürliche Beschaffenheit des Grundwassers ist im Wesentlichen das Ergebnis der Wasser-Gesteins-Wechselwirkung während der Durchsickerung des Niederschlagswassers durch den Boden und während der Wasserbewegung innerhalb des Grundwasserleiters. Je nach geologischen, hydrologischen, biochemischen und mikrobiologischen Bedingungen stellt sich ein regional typischer Grundwasserchemismus ein.
Wichtige Faktoren für die Nitratverlagerungsgeschwindigkeit unterhalb der Wurzelzone sind:
a) Klima (Niederschlagsmenge/-verteilung, Verdunstung),
b) Boden (Bodenart/-typ, Humusgehalt, Lagerungsdichte, Wasserspeichervermögen, Oberflächenabfluss, Relief, Exposition),
c) Nutzung (Nutzungsart, Pflanzenart, Bedeckungsgrad, Durchwurzelungstiefe, Dauer der Bedeckung).
Welchen Zeitraum das Sickerwasser und die darin enthaltenen Stoffe (etwa Nitrat) zeitlich benötigen, bis sie ins Grundwasser eingetragen werden, ist ferner noch ganz wesentlich vom Flurabstand abhängig (Abstand Bodenoberfläche bis zur Grundwasseroberfläche).
Die Höhe der in das Grundwasser eingetragenen Nitratfracht ist nun wiederum abhängig von der Nitratkonzentration im Sickerwasser, der Sickerwassermenge und den vielfältigen Auf- und Abbauprozessen während der Sickerperiode. Durch Abbau- und Umwandlungsprozesse unterliegt die Nitratkonzentration zum Teil erheblichen Schwankungen. So führen denitrifizierende Prozesse (Umwandlung von Nitratstickstoff zu elementarem Stickstoff oder Stickstoffoxiden) im Sickerwasser bzw. im Grundwasser selbst zu einer Verringerung der Nitratkonzentration.
Bis das anfallende Sickerwasser und die darin gelösten Stoffe im Grundwasser bzw. den Grundwasserleiter eindringen, können wenige Wochen, einige Jahre, aber auch mehrere Jahrzehnte vergehen.
Die Bodenschichten (Grundwasserdeckschichten) schützen das darunterliegende Grundwasser gegenüber Stoffeinträgen aus der Atmosphäre oder der Landnutzung. Das natürliche Reinigungsvermögen dieser Filterschichten ist jedoch nicht unerschöpflich.
Aufgrund der regional unterschiedlichen Standortfaktoren (Klima, Geologie des Untergrundes, Hydrologie) und der in Art, Menge und Zeit veränderlichen Stoffeinträge unterliegt die Grundwasserbeschaffenheit räumlichen und zeitlichen Schwankungen.
Die hohe Verweilzeit des Grundwassers im Grundwasserleiter und in der Regel schlechte Abbaubarkeit und Rückhaltung der Schadstoffe im Grundwasserleiter bewirken, dass zurückliegende Stoffeinträge noch lange feststellbar sind. Ebenso machen sich positive Effekte eingeleiteter Gegenmaßnahmen erst nach langer Zeit im Grundwasser bemerkbar.
Regional differenzierte Auskünfte über hydrogeologische Gegebenheiten können die Unteren Wasserbehörden geben.
