Eutrophierung


Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung
	
1
 
2. Wasser
	
2
2.1. Wassergüte
	
2
2.2. Eutrophierung durch Phosphate und Nitrate
	
3
 
3. Eutrophierung stehender Gewässer
	
5
3.1. Das natürliche Ökosystem im See
	
5
3.2. Veränderung des Nährstoffhaushalts bis zur Hypertrophierung
	
5
3.3. Der Nährstoffkreislauf im Detail
	
7
3.3.1. Die Bedeutung der Sprungschicht
	
7
3.3.2. Die Aerobe Zersetzung organischer Stoffe
	
7
3.3.3. Die Anaerobe Zersetzung organischer Stoffe
	
8
3.4. Jahreszeitlich bedingte Veränderungen im See
	
10
3.4.1. Sommerstagnation
	
10
3.4.2. Winterstagnation
	
10
3.4.3. Frühjahrs- & Herbstzirkulation
	
11
3.5. Folgen der Eutrophierung am Beispiel des Bodensees
	
12
3.6. Rettung für "umgekippte" Seen
	
13
 
4. Eutrophierung von Fliessgewässern
	
14
4.1. Selbstreinigungskraft der Flüsse
	
14
 
5. Schlußwort
	
16
 
Endnoten
	
I
 
Bibliographie
	
II
 
Index
	
III


1. Einleitung

Dieses Referat soll einen Überblick über die Vorgänge vermitteln, die in 
unseren Gewässern durch einen übermäßigen Nährstoffeintrag aus der 
Landwirtschaft und Haushaltsabwässern ablaufen. Dabei liegt der Schwerpunkt bei 
den chemischen Prozessen, die in stehenden Gewässern anzutreffen sind.


2. Wasser

Wasser ist in unserer Zeit nicht mehr gleich Wasser. Inzwischen geht es darum, 
was drin ist und da läßt sich bei unseren Gewässern einiges Aufzählen, was 
eigentlich nicht hineingehören sollte. Dabei soll es hier aber nur um einige 
natürliche Substanzen gehen.

2.1. Wassergüte

Zur Beurteilung der Wassergüte lassen sich mehrere biotische und abiotische 
Faktoren heranziehen. Besonders aufschlußreich ist dabei die Betrachtung des 
Bakteriengehalts und des chemischen und biochemischen Sauerstoffbedarfs 
(CSB/BSB)
1
. Um die Wassergüte bestimmen zu können, reicht es jedoch nicht aus, nur 
abiotische Faktoren zu betrachten. Sie ergibt sich aus dem Zusammenspiel aller 
Faktoren. Deshalb liegt es nahe, das Wasser nach den darin vorkommenden 
Lebewesen zu beurteilen. Aus diesem Grund benutzt man zur Einordnung vier 
Stufen der Gewässerbelastung mit den dafür typischen Lebewesen:

·
	
Die oligosaprobe Stufe = Gewässergüteklasse I
Hier stehen die Auf- und Abbauvorgänge im gegenseitigen Gleichgewicht. Solche 
Bedingungen findet man inzwischen nur noch in stickstoff- und phosphorarmen 
Klarseen, Talsperren und Gebirgsbächen vor. Dort kommen bestimmte Grün- und 
Kieselalgen, Wasserfarn und Tausendblatt vor. Die tierischen Vertreter dieser 
Gebiete sind Strudelwürmer, Rädertierchen und Insektenlarven.

·
	
Die beta-mesosaprobe Stufe = Wassergüteklasse II
Sie repräsentiert die mäßig belasteten Gewässer, in denen der 
Sauerstoffhaushalt weitgehend ausgeglichen ist. Da aber schon hier mehr 
organisches Material produziert wird, als abgebaut werden kann, ist meistens 
schon eine dünne Schlammschicht zu finden. Typisch für diese Klasse sind 
Schilfrohr, Seerosen, Laichkraut, Schnecken Muscheln und Kleinkrebse.

·
	
Die alpha-mesosaprobe Stufe = Wassergüteklasse III
Das Wasser dieser Regionen gilt als stark verschmutzt, was sich schon durch die 
Massenentwicklung von Algen und der damit verbundenen Wasserblüte erkennen 
läßt. Charakteristisch für diese Wasserklasse sind Blau-, Kiesel- und Grünalgen 
auf der pflanzlichen Seite und wenige Arten von Schecken, Muscheln und Krebsen 
auf der tierischen Seite. Außerdem findet man hier den echten Abwasserpilz 
(Leptomitus lacteus), der als weißgraue Masse die Steine überzieht.

·
	
Die Polysaprobe Stufe = Wassergüteklasse IV
Das Wasser dieser Klasse gilt als übermäßig verschmutzt, was sich dadurch 
äußert, daß nur noch sehr wenige verschiedene Arten mit dafür aber übermäßig 
hohen Individuenzahlen vorkommen. Typisch für solche Gewässer sind große 
Bakterienkolonien, die als schleimige Überzüge besonders an den Uferrändern zu 
finden sind. Ansonsten leben dort vorwiegend Zuckmückenlarven, 
Schlammröhrenwürmer und Rattenschwanzlarven, die besonders gut an das sehr 
sauerstoffarme Wasser angepaßt sind.
2
 Am Boden des Gewässers findet man häufig dicke Schichten von Faulschlamm, die 
ein Indiz für die überwiegend reduzierend ablaufenden Abbauprozesse sind.


2.2. Eutrophierung durch Phosphate und Nitrate

Phosphate und Nitrate sind Salze der Phosphor- beziehungsweise der 
Salpetersäure. Gelangen sie in Wasser gelöst an Pflanzen, so bewirken diese 
Stoffe eine starke Wachstumssteigerung.
In der Landwirtschaft macht man sich diese Eigenschaft zu Nutze, indem man 
stickstoff- oder phosphorhaltigen Dünger zur Ertragssteigerung auf die Felder 
bringt. Dabei ist aber Vorsicht geboten, da der Bedarf an diesen Nährstoffen 
nur gering ist und der übermäßige Gebrauch dieser Dünger eine überdüngung zur 
Folge hat. Besonders leicht kann dieser Effekt bei der Verwendung von Gülle zur 
Düngung auftreten, da sie Nährstoffe in extrem hohen Konzentrationen enthält. 
Der Großteil dieser Stoffe wird dann nicht von den Pflanzen aufgenommen, 
sondern vom Regen weggeschwämmt und gelangt mit dem Umweg über Drainagesysteme 
in unsere Gewässer. Dort führt die Nährstoffflut dann zu Überdüngung des 
Wassers, der Eutrophierung.
Der gleiche Effekt entsteht durch die Verwendung phosphathaltiger Waschmittel, 
die dann durch den Abfluß letztendlich auch unsere Gewässer erreichen. Zuvor 
durchlaufen die Haushaltsabwässer jedoch noch die Reinigungsstufen der 
Klärwerke, in denen ein Teil der Phosphate herausgefiltert wird. Gegen Nitrate 
kann man in Klärwerken aber nichts ausrichten, da sie nicht von Aktivkohle
3
 gebunden werden und sich auch nicht durch andere Maßnahmen herausfiltern 
lassen. Abgesehen von den Folgen, die diese Stoffe für den Nährstoffhaushalt 
der Gewässer haben, ergeben sich bestimmte Auswirkungen auf den menschlichen 
Organismus, wenn die Substanzen über die Nahrungskette in den Körper gelangen.
Bei Nitraten kann es beispielsweise vorkommen, daß bestimmte Gemüsesorten mehr 
davon aufnehmen, als sie benötigen. Unter bestimmten Bedingungen können sich 
dann durch eine mikrobielle Umsetzung von Nitraten, die für Menschen giftigen 
Nitrite bilden. Bei Säuglingen können diese Nitrite Blausucht hervorrufen, 
wodurch der Sauerstofftransport des Blutes gestört wird. Außerdem reagieren 
Nitrite und Amine in Verbindung mit Magensäure zu krebserregenden Nitrosaminen.
Aus diesem Grund gibt es für die Trinkwasserversorgung bestimmte Richtwerte, 
die nicht überschritten werden dürfen. Beim Festlegen dieser Grenzwerte wurde 
aber besonders darauf geachtet, daß der Großteil der Wasserwerke sie auch 
einhalten konnte, damit nicht zusätzliche Reinigungsstufen notwendig wurden. 
Diese nach oben hin abgerundeten Richtwerte liegen mit beispielsweise 50 
Milligramm Nitrat pro Liter weit über den gesundheitlich sinnvollen Werten.
In den Quellregionen unbelasteter Fließgewässer findet man Werte von etwa 1 
Milligramm Nitrat und 50 Mikrogramm Phosphat
4
 pro Liter Wasser.
5


3. Eutrophierung stehender Gewässer

Stehende Gewässer sind besonders stark von der Eutrophierung betroffen, da sie 
aufgrund der geringen Wasserbewegung kaum die Möglichkeit haben, sich nach 
Abwassereinleitungen selbst zu regenerieren. Schon relativ geringe Megen an 
Abwässern, beispielsweise Düngemittel, die durch Drainageleitungen in einen See 
gelangen, können dessen gesamtes Ökosystem verändern.

3.1. Das natürliche Ökosystem im See

In einem intakten See findet man einen normalen Nährstoffkreislauf zwischen 
Produzenten, Konsumenten und Destruenten vor: Die im Wasser vorhandenen 
Nährstoffe nutzt das Phyto-Plankton
6
, um sich mittels Photosythese im oberen lichtdurchfluteten Bereich des Sees
7
 zu vermehren. Sie sind die Produzenten, von denen sich die Kosumenten erster 
Ordnung, das Zoo-Plankton, ernähren. Die Fische, die die Gruppe der Konsumenten 
zweiter Ordnung bilden, ernähren sich wiederum vom Zoo-Plankton. Ausscheidungen 
und abgestorbene Organismen sammeln sich am Boden des Sees und werden von 
Bakterien und Pilzen, den Destruenten, zersetzt und gelangen als im Wasser 
gelöste Nährstoffe wieder zu den Produzenten. Ein solches Gewässer mit 
natürlichem, relativ geringem Nährstoffangebot, wird als oligotroph bezeichnet.

3.2. Veränderung des Nährstoffhaushalts bis zur Hypertrophierung

Werden in ein stehendes Gewässer organische Abwässer eingeleitet, so sinken sie 
zu Boden und werden dort von den Destruenten mineralisiert. Solange genug 
Sauerstoff am Boden des Sees vorhanden ist, geschieht dies durch eine Oxidation 
der Ausgangsstoffe. Die entstandenen Nährstoffe, hauptsächlich Phosphat- und 
Nitratverbindungen, gelangen dann zum Phyto-Plankton, daß sich daraufhin 
schlagartig vermehren kann. Ein solches Überangebot an Nährstoffen äußert sich 
als Wasserblüte an der Oberfläche des Sees. Davon profitieren wiederum die 
Konsumenten.
Nach einiger Zeit stirbt ein großer Teil dieser Algen ab und sinkt zu Boden, wo 
er erneut zersetzt wird. Durch eine kontinuierliche Abwassereinleitung wird nun 
die Menge an Nährstoffen und damit auch die Menge an abgestorbenem 
Pflanzenmaterial ständig größer. Proportional dazu steigt aber auch der Bedarf 
an Sauerstoff, um das organische Material zersetzen zu können. Dies macht sich 
durch einen sinkenden Sauerstoffgehalt in den tieferen Wasserschichten 
bemerkbar.


3.3. Der Nährstoffkreislauf im Detail

Nach dem Überblick über die grundsätzlichen Vorgänge bei der Eutrophierung 
eines Sees soll in diesem Abschnitt auf einige wichtige chemische Details 
eingegangen werden.

3.3.1. Die Bedeutung der Sprungschicht

Während der Sommermonate bildet sich aufgrund der Dichteanomalie des Wassers in 
tieferen Seen eine sogenannte Sprungschicht
8
 aus. Das heißt, daß sich das dichtere und damit schwerere, vier Grad Celsius 
warme Wasser am Boden des Sees sammelt.
An der Oberfläche wird das Wasser dagegen durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. 
Durch Winde wird dieses Oberflächenwasser mit den darunterliegenden 
Wasserschichten durchmischt. Da dieses Wasser aber leichter ist, als das 4°C 
warme, das sich am Boden befindet, beschränkt sich diese Durchmischung auf eine 
Tiefe von etwa 15 Metern. Dort bildet sich nun eine Sprungschicht zwischen 
warmem und kaltem Wasser aus, was dazu führt, daß die Wassertemperatur 
innerhalb von zwei Metern um rund fünf Grad sinken kann und sich bei 4°C 
einpendelt. Das Gleiche gilt auch für den Sauerstoffgehalt, da unterhalb der 
Sprungschicht keine Photosynthese stattfindet und das Wasser nur oberhalb der 
Sprungschicht zirkuliert. Diese Trennung des Sees in zwei Teile beschränkt sich 
aber nicht nur auf Temperatur und Sauerstoffgehalt, sondern auf sämtliche 
Stoffe, die normalerweise zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Sees 
ausgetauscht werden.

3.3.2. Die Aerobe Zersetzung organischer Stoffe

Die nach der Autolyse
9
 noch verbleibenden Reste abgestorbener Organismen werden in einem intakten See 
überwiegend durch aerobe Bakterien zersetzt. Bei dieser Mineralisierung werden 
Fette, Kohlenhydrate und Eiweißstoffe in anorganische Verbindungen zerlegt. 
Dabei werden die verschiedenen Stoffe von unterschiedlichen Bakterien 
umgesetzt, die durch diesen Prozess Energie gewinnen.
Das bei der Eiweißzersetzung freiwerdende Ammonium
10
 wird von Nitrit-Bakterien zu Nitrit
11
 weiterverarbeitet. Danach kann das entstandene Nitrit von Nitrat-Bakterien 
durch eine weitere Oxidation zu Nitrat
12
 umgebildet werden. Außer Nitrat werden auch Phosphate
13
, Sulfate
14
 und Kohlenstofdioxid freigesetzt. Diese Stoffe gelangen dann während der 
Frühjahrs- und Herbstmonate
15
 mit dem Wasser wieder zu den Pflanzen und dienen ihnen als Nahrung. 
Überschüssige Phosphate können auch mit Eisen-III-Ionen zu unlöslichem 
Eisen-III-phosphat reagieren, das von den Sedimentteilchen absorbiert wird und 
sich somit auf dem Grund des Sees ablagert. Dadurch sinkt wiederum der 
Nährstoffgehalt des Gewässers. Ähnliche Abläufe sind auch bei anderen Stoffen 
möglich. Die Grundvoraussetzung ist aber, daß der Sauerstoffgehalt des Wassers 
ausreichend groß ist, da alle hier beschriebenen Prozesse mit Oxidationen 
verbunden sind.

3.3.3. Die Anaerobe Zersetzung organischer Stoffe

Betrachtet man dagegen die chemischen Abläufe in einem stark eutrophen 
Gewässer, so zeichnet sich ein völlig anderes Bild ab:
Durch den sehr hohen Nährstoffgehalt im See wird das Pflanzenwachstum enorm 
gesteigert, da besonders Phosphate und Nitrate, die normalerweise 
wachstumsbegrenzende Faktoren sind, in großen Mengen vorhanden sind. 
Andererseits führt ein übermäßiger Pflanzenwuchs dazu, daß der Boden des Sees 
unter einer Schicht von abgestorbenem organischem Material begraben wird. Der 
Bedarf an Sauerstoff zur aeroben Zersetzung liegt dann weit über dem 
Sauerstoffgehalt des Wassers (zumindest in Bodennähe, wo diese Prozesse 
ablaufen). Das führt dazu, daß mit der Zeit fast die gesamten 
Zersetzungvorgänge von anaeroben Bakterien übernommen werden. Diese liefern 
aber andere, meistens toxische Endprodukte, die schon nach kurzer Zeit die 
Biozönose des Profundals
16
 umbilden und zerstören.
Duch den Sauerstoffmangel ändert sich der gesamte Stoffumsetzungs-Kreislauf. An 
Stelle der normalerweise entstehenden Stoffe wie Phosphat, Nitrat, Sulfat und 
Kohlenstoffdioxid werden jetzt Dihydrogenphosphat
17
, Ammoniak
18
, Schwefelwasserstoff
19
, Methan und Kohlenstoffdioxid produziert. Davon sind Ammoiak, Methan und 
Schwefelwasserstoff Gifte, die sich besonders auf Lebewesen des Hypolimnions 
auswirken. Fische, die in diesem Bereich des Sees leben, haben zwar durch die 
Eutrophierung ein sehr gutes Nährstoffangebot, gehen aber letztendlich an 
Sauerstoffmangel und den toxischen Verbindungen des anaeroben Abbaus zugrunde. 
Außerdem lassen sich diese Abbauprodukte nicht an die Bodensedimente anlagern, 
da jetzt statt Eisen-III-Phosphat wasserlösliche Eisen-II-Ionen gebildet 
werden.
Übersteigt die Sauerstoffzehrung die Sauerstoffproduktion, so "kippt der See 
um". Die Folge ist die Hypertrophierung und damit eine Zerstörung des gesamten 
Ökosystems im See, was besonders durch Fischsterben deutlich wird.
Eine Entspannung dieser Situation ergibt sich mit der Durchmischung des Wasser 
während der Frühjahrs- und Herbstzirkulation, da dabei das Tiefenwasser an die 
Oberfläche gebracht und mit Sauerstoff angereichert wird. Die Kehrseite davon 
ist aber der Transport der Nährstoffe vom Hypolimnion ins Epilimnion, der 
wiederum die Eutrophierung verstärkt.
Das Bild rechts zeigt die Menge und Verteilung der Abbauprodukte, die im Sommer 
in einem mittelmäßig eutrophen See vorhanden sind
20
. Oberhalb der Sprungschicht läßt sich eine normale Verteilung von Sauerstoff 
und Kohlendioxid erkennen. Dabei wird der Sauerstoff vom Phyto-Plankton 
produziert oder stammt aus der Luft. Da Kohlendioxid von den Pflanzen zur  
Photosynthese benötigt wird, ist der Gehalt an der Oberfläche entsprechend 
gering (an der Oberfläche ist am meisten Licht => hohe O
2
-Abgabe und hohe CO
2
-Aufnahme). Die gleichmäßige Nitratkonzentration im oberen Bereich stammt noch 
aus der Frühjahrsperiode, in der die Zersetzungsprozesse aerob abliefen.
Inzwischen sind aber hauptsächlich anaerobe Bakterien für die Zersetzung 
zuständig, da der Sauerstoffgehalt im Bereich des Profundals wieder sehr gering 
ist. Die dort gemessene Konzentration an Ammonium deutet darauf hin, daß sehr 
viel organisches Material zur Zersetzung bereitsteht, aber von den anaeroben 
Bakterien nicht so schnell verarbeitet werden kann. Besonders deutlich ist, daß 
das Dihydrogenphosphat und der Schwefelwasserstoff Abbauprodukte sind, die am 
Boden des Sees entstehen (ihre Konzentration nimmt nach oben hin ab).
3.4. Jahreszeitlich bedingte Veränderungen im See

Das Ökosystem eines stehenden Gewässers wird vergleichsweise stark durch 
klimatische Vorgänge beeinflußt, da kein Wasseraustausch stattfindet und kaum 
Strömungen vorhanden sind. Somit ist das Klima der einzige natürliche Faktor, 
der Auswirkungen auf die Wasserbewegungen in einem See hat. Je nach Jahreszeit 
ergibt sich daraus eine entsprechende Durchmischung des Wassers.
21

3.4.1. Sommerstagnation

Unter der Sommerstagnation versteht man eine fehlende Wasserzirkulation im 
unteren Bereich des Sees. Dies hängt mit der Sprungschicht zusammen, die sich 
im Sommer zwischen dem vier Grad Celsius kalten Wasser in der unteren Hälfte 
des Sees und dem wärmeren Wasser darüber bildet. Es schichtet sich also je nach 
"Gewicht" übereinander. Bedingt durch Winde und Temperaturschwankungen 
zirkuliert das Wasser im Epilimnion. Im Hypolimnion findet dagegen keinerlei  
Durchmischung statt, was besonders starke  Auswirkungen auf den 
Sauerstoffgehalt hat, da den ganzen Sommer über kein neuer Sauerstoff 
hinzukommt. In stark eutrophen Gewässern hat das zur Folge, daß der 
Sauerstoffgehalt sehr schnell abnimmt und anaerobe Zersetzungsprozesse 
beginnen.

3.4.2. Winterstagnation

Im Winter bildet sich keine Sprungschicht aus, da die Wassertemperatur am Grund 
des Sees meistens noch leicht über der Außentemperatur liegt. Der Grund dafür 
ist einerseits die Dichteanomalie, die bewirkt, daß sich das Wasser je kälter 
es ist, weiter zur Oberfläche hin bewegt.Andererseits verhindert die sehr 
schlechte Wärmeleitfähigkeit des Wassers, daß auch das Tiefenwasser des Sees 
die Temperatur der Oberfläche annimmt. Die eigentliche Stagnation kommt erst 
zustande, wenn die Oberfläche komplett zufriert. Die geschlossene Eisschicht 
verhindert dann, daß Winde das Wasser durchmischen. Die Folge ist eine geringe 
Sauerstoffkonzentration im gesamten See, da nur sehr wenig Photosynthese 
betrieben werden kann und alle im See lebenden Organismen am Sauerstoffvorrat 
zehren. In eutrophen Gewässern können sich jetzt die toxischen Abfallprodukte 
der anaeroben Zersetzung auf die Lebewesen im gesamten See auswirken, denn es 
ist keine Sprungschicht vorhanden, die das Epilimnion vom Hypolimnion trennt.

3.4.3. Frühjahrs- & Herbstzirkulation

Im Gegensatz zur Situation während der Sommer- und Wintermonate ist im Frühjahr 
und im Herbst keine Eis- oder Sprungschicht vorhanden, die eine Zirkulation des 
Wasser im gesamten See verhindern würde. Die während dieser Zeit besonders 
starken Winde führen also zu einer gesamten Durchmischung und damit auch zu 
einer Sauerstoffanreicherung des Wassers. Die Anhebung des Sauerstoffgehalts 
ist besonders bei eutrophen Seen sehr wichtig, damit die Zersetzungsprozesse am 
Boden wieder aerob ablaufen  können.Außerdem wird mit den Wasserbewegungen ein 
Teil der darin gelösten Zersetzungsgase freigesetzt.
Im Einzelnen kommt die Vermischung einerseits dadurch zustande, daß das Wasser 
durch den Wind in Richtung der Uferzonen bewegt wird und durch den Druck in 
tiefere Wasserschichten abtaucht. Auf der gegenüberliegenden Seite strömt dann 
Wasser aus der Tiefe nach. Andererseits kommt eine leichte Vermischung auch 
dadurch zustande, daß sich das Wasser nach einer Erwärmung oder Abkühlung, von 
der Oberfläche weg, in eine andere Tiefe verlagert. So entsteht eine Strömung, 
die zum Austausch von Wasserschichten führt.
22
 
3.5. Folgen der Eutrophierung am Beispiel des Bodensees

Grundsätzlich gibt es zwei See-Typen, die charakteristisch für oligotrophe, 
beziehungsweise eutrophe Seen sind:
Oligotrophe Seen haben oft schmale, steil abfallende Uferzonen und ein großes 
Volumen. Eutrophe Seen sind dagegen meistens flach und besitzen eine breite 
Uferzone. In ihnen haben schon geringe Nährstoffeinträge starke Auswirkungen, 
da sie nicht vom Volumen kompensiert werden können.
Ein Beispiel für beide See-Typen ist der Bodensee, da er aus dem Untersee und 
dem eigentlichen (großen) Bodensee besteht. Die beiden Teil-Seen sind nur durch 
einen schmalen Übergang miteinander verbunden und bilden jeder für sich ein 
eigenes Ökosystem.
Als vor eingen Jahrzehnten die Menge eingeleiteter Abwässer in beide Teile des 
Sees größer wurde, hatte das offenbar nur positive Folgen. Die ursprünglich 
oligotrophen Seen bekamen dadurch zusätzliche Nährstoffe, die das 
Phyto-Plankton wachsen ließen. Außer diesen Wasserpflanzen wuchsen natürlich 
auch die Fische schneller heran, da sie dort paradiesische Nahrungsverhältnisse 
vorfanden. Die Bodensee-Fischer freuten sich wiederum über die enorm 
gestiegenen Fangquoten und fischten so viel wie möglich. Dabei ist das Felchen
23
 einer der besonders bevorzugten Fische.
Nach den großen Fangerfolgen weniger Jahre blieben weitere Fänge plötzlich aus. 
Es dauerte einige Zeit, bis man den Grund für das plötzlich Verschwinden der 
Felchen gefunden hatte: Durch die guten Nahrungsverhältnisse wuchsen die Fische 
sehr schnell heran, so daß sie schon nach einem Bruchteil der sonst dafür 
benötigten Zeit die Körpergröße der geschlechtsreifen Tiere erreicht hatten. 
Die Fischer verwendeten aber Netze, die genau auf die Größe der Ausgewachsenen 
Felchen abgestimmt waren, so daß die Jungtiere im See blieben. Letzendlich tat 
man aber genau das, was man verhindern wollte, indem man auch die noch nicht 
geschlechtsreifen Fische aus dem See herausfischte und damit die gesamte 
Generation der Nachkommen ausrottete.
Im Gegensatz zu den falschen Fangmethoden läßt sich aber die Eutrophierung 
nicht so leich rückgängig machen. Der Untersee ist davon besonders betroffen, 
da er wesentlich kleiner und flacher ist, als der eigentliche Bodensee. Während 
der Frühjahrs- und Herbstmonate wird dort das Wasser so stark durchmischt, daß 
die schon an Sedimentteilchen abgelagerten Nährstoffe wieder an die Oberfläche 
gespühlt werden und dadurch die Eutrophierung noch verstärkt wird.

3.6. Rettung für "umgekippte" Seen

Seen, deren Sauerstoffbilanz negativ ist, bezeichnet man als "umgekippt". Dies 
äußert sich meistens in einem Fischsterben, das durch große Megen toxischer 
Gase der anaeroben Zersetzung und Sauerstoffmangel hervorgerufen wurde. Um den 
See davor zu retten, zu einer Jauchegrube zu werden, muß dafür gesorgt werden, 
daß das Wasser mit Sauerstoff angereichert wird. Das ermöglicht dann einen 
aeroben Abbau der Schlammschicht, die sich inzwischen auf dem Boden des Sees 
gebildet hat.
Das Gerät, das man hierzu entwickelt hat, nennt sich Limnoagregat. Es reichert 
das Tiefenwasser mit Sauerstoff an und löst gleichzeitig Faulgase aus dem 
Wasser. Das geschieht indem das glockenförmige Limnoagregat dicht über dem 
Profundal verankert und mit Pressluft von der Oberfläche versorgt wird. Die 
Pressluft strömt unter die Glocke und saugt dabei Wasser vom Seeboden an, das 
daraufhin die in ihm gelösten Faulgase abgibt und mit Sauerstoff angereichert 
wird. Nach oben hin gelangen durch ein Rohr die Faulgase und überschüssige Luft 
in die Athmosphäre.


4. Eutrophierung von Fliessgewässern

Die Eutrophierungsvorgänge in einem See entsprechen zumindest in chemischer 
Hinsicht denen in fließenden Gewässern. Der gravierende Unterschied liegt hier 
in der Wasserbewegung, die ständig dafür sorgt, daß ein Gasaustausch zwischen 
Wasser und Athmosphäre erfolgt. Die Stömung ist dabei an Verschiedenen Stellen 
unterschiedlich groß. Einerseits nimmt sie von der Quelle zur Mündung hin ab, 
da der Fluß, je weiter er sich von der Quelle entfernt, breiter wird und damit 
auch langsamer fließt. Andererseits entstehen durch das Mäandrieren Schleifen, 
in deren Außenkurven das Wasser schneller fließt, als in den Innenkurven. Je 
nach Fließgeschwindigkeit wird der Fluß von unterschiedlichen Lebewesen 
bewohnt, da proportional zur Verlangsamung des Wassers der Sauerstoffgehalt 
sinkt.

4.1. Selbstreinigungskraft der Flüsse

Wird ein un- oder  nur  gering belasteter Fluß durch Einleitung von Nährstoffen 
eutroph, so setzt ein Prozess ein, der ähnlich der Mineralisierung von 
organischen Materialien in einem See ist: Die Selbstreinigung.
Die Diagramme auf der vorangehenden Seite zeigen die einzelnen Abläufe während 
dieses Vorgangs im Rhein. Dabei stellt hier ein Abwassereinlauf, beispielsweise 
von einem Drainagesystem, eine Quelle toter organischer Substanzen dar. An der 
Einleitungstelle, wo eine hohe Ammonium-Konzentration herscht, ist ein abrupter 
Anstieg der Menge an Bakterien, Abwasserpilzen und Protozoen
24
 zu beobachten. Das erklärt die dazu gegenläufige Sauerstoffkurve
25
, da jetzt sehr viel davon zur Mineralisierung benötigt wird. Dabei werden die 
Abbauprodukte hauptsächlich in ihrer reduzierten Form abgegeben, da direkt am 
Abwassereinlauf nicht genug Sauerstoff zur Verfügung steht, um die Stoffe zu 
oxidieren. Deutlich wird das auch bei der Betrachtung des untersten Diagramms, 
in dem das Vorkommen bestimmter stoffumsetzender Kleintiere, den Saprovoren
26
, eingezeichnet ist. Hier ist die typische Abstufung verschiedener Saprovore 
abhängig vom Sauerstoffangebot zu beobachten.
Das mittlere Diagramm zeigt, daß die das Vorkommen von Ammonium, Phosphat und 
Nitrat jeweils zeitlich versetzt ist. Das erklärt sich durch die einzelnen 
Umsetzungsprozesse: Ammonium ist an der Einleitungsstelle in besonders großem 
Maße vorhanden, wird aber relativ schnell mineralisiert. Kurz dahinter liegt 
das Maximum der Phosphatkurve. Sie erreicht gegenüber der Nitratkurve früher 
ihr Maximum, da zur Bildung von Phosphat nur ein Umwandlungsschritt nötig ist. 
Die Bildung von Nitrat läuft dagegen in zwei Schritten ab. Die Algen-Kurve 
verläuft entsprechend diesem Nährstoffangebot. Dabei fällt auf, daß die Menge 
der Algen an der Einleitungsstelle unterhalb der sonst üblichen Marke liegt. 
Das läßt sich darauf zurückführen, daß das Wasser in diesem Bereich stark 
verunreinigt ist und nur wenig Licht durchläßt. In diesem Fall ist der 
Nährstoffüberschuß relativ schnell wieder abgebaut. Werden jedoch Abwässer in 
größerern Mengen eingeleitet, führt das dazu, daß sie bis zur Flußmündung nicht 
abgebaut werden können. So nimmt dann letztendlich auch die Eutrophierung 
unserer Meere zu, die die Bildung von Algenteppichen fördert. Deren teilweise 
toxischen Sekrete schädigen wiederum die Meerestiere und eventuell auch den 
Menschen.
27
5. Schlusswort

Als das für den Menschen wohl wichtigste Element, sollte man doch eigentlich 
erwarten, daß ihm eine besondere Beachtung zukommt. In der Realität ist das 
aber nicht unbedingt der Fall, denn da geht es dem Menschen mehr um Profit als 
um die Zukunft seiner Nachkommen.
Als ein besonders großes Problem sehe ich die Einleitung von Chemieabwässern in 
unsere Flüsse an, denn die Auswirkungen von anorganschen Verbindungen, 
Schwermetallen Pestiziden und radioaktiven Stoffen lassen sich noch viel 
weniger abschätzen als die verhältnismäßig einfachen Abläufe der Überdüngung.
Wenn also die Eutrophierung alles wäre, was an unseren Gewässern nicht ganz in 
Ordnung ist, dann könnte man getrost weiterhin an sein eigenes Wohlergehen 
denken und sich hin und wieder damit beschäftigen, das Problem mit einer 
Sauerstoffkur aus der Welt zu schaffen.
In diesem Sinne kann ich unseren Nachkommen nur wünschen, daß sie das Know-How 
besitzen, um sich gegen unsere Altlasten wehren zu können.
Gunther Lemm / Erdkunde 3.3.ek6 / 11.10.1993






	
1





2
Endnoten

1
	
Der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB
x
) gibt an, wieviel Sauerstoff innerhalb von x Tagen unter konstanten 
Bedingungen von den im Wasser lebenden Organismen für die Oxidation der in der 
Wasserprobe enthaltenen abbaubaren Stoffe verbraucht wird. Daraus ergibt sich 
ein Einblick in die Belastung des Sauerstoffhaushalts.
Die Untersuchung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) liefert ähnliche 
Ergebnisse. Hierbei werden allerdings alle (auch schwer oxidierbare) Stoffe mit 
einbezogen. Aus dem Verbrauch an Oxidationsmittel kann dann der 
Sauerstoffbedarf errechnet werden. Quelle: Daten zur Umwelt 1988/89; S. 316
2
	
Rattenschwanzlarven können ihren Schwanz als Schnorchel benutzen und sich mit 
Sauerstoff aus der Athmosphäre versorgen. Schlammröhrenwürmer besitzen in ihrem 
Kreislauf einen Stoff, der dem menschlichen Hämoglobin ähnlich ist und 
besonders gut Sauerstoff binden kann. Quelle: Biologieunterricht
3
	
Aktivkohle ist sehr reaktionfreudig und besitzt eine enorm große Oberfläche 
(Ein Gramm davon hat eine Oberfläche von etwa 1000 Quadratmetern). Durch diese 
Eigenschaften eignet sie sich besonders gut zur Abwasserreinigung, da sie einen 
großen Teil der im Abwasser enthaltenen Schadstoffe binden kann. Quelle: 
GEO-Wissen: Wasser - Leben - Umwelt; S.58
4
	
Werte aus Daten zur Umwelt 1988/89; S. 317/318
5
	
Quellen dieses Abschnitts: Ökologie / Hafner & Philipp; S.144 - GEO-Wissen: 
Wasser - Leben - Umwelt; S.67 - Daten zur Umwelt 1988/89; S.317/318
6
	
Plankton ist der Sammelbegriff für alle im Wasser schwebenden Organismen, die 
keine größere Eigenbewegung ausführen. Es gibt zwei Arten von Plankton: Das 
pflanzliche Phyto-Plankton und das tierische Zoo-Plankton. Das im Süßwasser 
lebende Plankton unterscheidet sich stark vom Salzwasser-Plankton. Quelle: 
Bertelsmann Universallexikon
7
	
Ein See teilt sich vertikal in Epilimnion, den lichtdurchfluteten Teil und 
Hypolimnion, den unteren lichtlosen Teil auf. Diese Aufteilung hängt 
hauptsächlich mit dem Sauerstoffgehalt zusammen. Epilimnion: 
Sauerstoffproduktion > Sauerstoffverbrauch; Kompensationsebene (Lichtgrenze): 
S.-Produktion = S.-Verbrauch; Hypolimnion: S.-Produktion < S.-Verbrauch. 
Quelle: Ökologie / Hafner & Philipp / S.102
8
	
Die Sprungschicht befindet sich zwischen Epi- und Hypolimnion. Sie wird auch 
Metalimnion genannt.
9
	
Die Autolyse ist ein Vorgang, der sich in jeder abgestorbenen Zelle abspielt. 
Aufgrund fehlender Energie verlieren die Zellmembranen ihren Zusammenhalt und 
die in den Lysosomen enthaltenen Verdauungsenzyme beginnen die Zelle zu 
zersetzen. Die gleichen Abläufe, wie z.B. bei abgehangenem Fleisch. Quelle: 
Biologieunterricht
10
	
NH
4
+
 = Ammonium; Zur Umsetzung von 1mg Ammonium zu Nitrat sind rund 4,5mg 
Sauerstoff nötig. Der Umwandlungsprozeß ist stark temperaturabhängig, weshalb 
er nur in der warmen Jahreszeit erfolgen kann. Quelle: Daten zur Umwelt 
1988/89; S.318

11
	
NO
2
-
 = Salze der Salpetersäure. Siehe 2.2. Eutrophierung durch Phosphate und 
Nitrate
12
	
NO
3
-
 = Nitrat; Siehe 2.2. Eutrophierung durch Phosphate und Nitrate
13
	
PO
4
3-
 = Salze verschiedener Phosphorsäuren. Siehe 2.2. Eutrophierung durch Phosphate 
und Nitrate
14
	
SO
4
2-
 = Salze der Schwefelsäure
15
	
Siehe 3.4.3. Frühjahrs- und Herbstzirkulation
16
	
Der sauerrstoffzehrende Bodenbereich des Sees (unterhalb der 
Kompensationsebene).
17
	
H
2
PO
4
-
18
	
NH
3
19
	
H
2
S = übelriechendes, toxisches Gas
20
	
Die Situation im Sommer ist besonders kritisch, da ein Stoffaustausch zwischen 
Profundat und Pelagial durch die Sprungschicht verhindert wird. Siehe 3.4.1. 
Sommerstagnation
21
	
Quelle der Abschnitte in 3.3.: Ökologie / Hafner & Philipp - Studie Wasser / 
Greenpeace - Daten zur Umwelt 1988/89
22
	
Quelle der Abschnitte in 3.4.: Ökologie / Hafner & Philipp; S. 105
23
	
Felchen stammen aus der Gattung der lachsartigen Fische und sind auch etwa so 
exklusiv wie Lachse (zumindest in der Bodensee-Region). Sie ernähren sich von 
Plankton und Kleintieren. Quelle: Bertelsmann Universallexikon
24
	
Einzeller, die sich von Bakterien ernähren.
25
	
Achtung! Die BSB- und die Sauerstoffkurve verlaufen vor der Abwassereinleitung 
nicht auf dem gleichen Niveau! Die BSB-Kurve ist erst ab der Stelle des 
Abwassereinleitung in das Diagramm eingezeichnet.
26
	
Saprovore sind Bewohner des Bodenbereichs von Gewässern. Sie sorgen dafür, daß 
größere Mengen organischer Abfälle zerkleinert und damit zur Mineralisierung 
vorbereitet werden. Quelle: Biologieunterricht
27
	
Quelle dieses Abschnitts: Ökologie / Hafner & Philipp; S. 111 (auch die 
Diagramme) - Studie Wasser / Greenpeace; S. 32 ff. - Wasser / Leopold & Schua; 
S. 221 ff.


Bibliographie


Bertelsmann Universallexikon
; Bertelsmann Lexikon Verlag 1991
GEO-Wissen
: Wasser - Leben - Umwelt; Gruner + Jahr AG & Co., Hamburg 1988
Hafner, Lutz / Eckhard Philipp:
 Ökologie - Materialien für den Sekundarbereich II Biologie; Schroedel 
Schulbuchverlag, Hannover 1992
Hoff, Peter / Dr. Joachim Jaenicke / Wolfgang Miram:
 Biologie heute 2G; Schroedel Schulbuchverlag GmbH, Hannover 1987
Kluge, Dr. Thomas / Engelbert Schramm
 (Institut für sozial-ökologische Forschung Frankfurt am Main): Greenpeace - 
Studie Wasser; Greenpeace e.V., Hamburg 11/1990
Leopold / Roma Schua:
 Wasser - Lebenselement und Umwelt; Karl Alber GmbH, Freiburg/München 1981
Umweltbundesamt:
 Daten zur Umwelt 1988/89; Erich Schmidt Verlag GmbH & Co., Berlin, 3.Ausgabe 
1989


Index

A
aeroben Zersetzung    8
Aktivkohle    4
Algen    2, 5, 15
Ammoniak    8
anaerobe Zersetzung    8
Austausch von Wasserschichten    11
Autolyse    7

B
Biozönose    8
Blausucht    4

D
Destruenten    5

E
Eisen-III-Ionen    8
Eisen-III-phosphat    8-9
Eisschicht    11
Epilimnion    9-11
eutroph    14

F
Faktoren    2, 8
Faulgase    13
Felchen    12
Fischsterben    9, 13
Fließgeschwindigkeit    14
Frühjahrs- und Herbstzirkulation    9

H
Haushaltsabwässer    4
Hypertrophierung    5, 9
Hypolimnion    9-11

J
Jahreszeit    10

K
Klima    10
Kohlendioxid    9
Konsumenten    5

L
Limnoagregat    13

M
Mineralisierung    7, 14

N
Nahrungskette    4
Nitrat    4, 8, 14-15
Nitrat-Bakterien    8
Nitrit    7-8
Nitrit-Bakterien    7
Nährstoffkreislauf    5, 7

O
oligotroph    5
Oxidation    5, 8

P
Phosphat    4-5, 8, 14-15
Photosythese    5
Produzenten    5
Profundal    13

S
Saprovore    14
Sauerstoffmangel    8-9, 13
Schwefelwasserstoff    8-9
Sedimentteilchen    8, 13
Sprungschicht    7, 9-11
Stagnation    10

W
wachstumsbegrenzende Faktoren    8
Wassergüte    2
Wassertemperatur    7, 10
Wasserzirkulation    10

Z
Zersetzung    7-9, 11, 13