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Gewässerbelastung durch diffuse Stoffeinträge

Aktueller Stand und Maßnahmen zur Reduzierung von Stickstoff- und Phosphoreinträgen in Oberflächengewässer

Hausarbeit 2011 20 Seiten

Geowissenschaften / Geographie - Allgemeines, Grundlagen

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Allgemeine Einleitung

2. Stoffeinträge in Oberflächengewässer
2.1. Berücksichtigte Gewässer
2.2. Diffuse Eintragspfade
2.3. Stickstoff und Phosphor

3. Gesetzliche Richtlinien

4. Modellierung nach Moneris

5. Zustand der Oberflächengewässer
5.1. Biologischer Zustand der Gewässer
5.2. Chemischer Zustand der Gewässer
5.3. Hydromorphologischer Zustand der Gewässer

6. Management zur Reduzierung

7. Fallbeispiele
7.1. Fallbeispiel: Elbe
7.2. Fallbeispiel: Ostsee

8. Fazit

9. Literaturverzeichnis

10. Abbildungsverzeichnis

1. Allgemeine Einleitung

Oberflächengewässer stellen komplexe Ökosysteme mit vielfältigen Wechselwirkungen dar, unterliegen jedoch elementaren anthropogenen Einflüssen (NIEDERSÄCHSISCHES LANDESAMT FÜR ÖKOLOGIE 1995, S.5). Obwohl Stickstoff und Phosphor in Ökosystemen die limitierenden Wachstumsfaktoren darstellen, sind diese Nährstoffe in den aquatischen Systemen Deutschlands in stark erhöhter Menge vorzufinden (FREDE & DABBERT 1999, S.4).

Obwohl sich seit Anfang der 70er Jahre, dem Tiefpunkt der Qualität deutscher Oberflächengewässer, diese zum Positivem gewandelt hat, speziell durch die Verbesserung in der Abwasserreinigung (Vereinigung deutscher Gewässerschutz 2004, S.3), bleibt die optimale Wasserqualität dennoch aufgrund von Ausbau, Begradigung, Verrohrung und intensive Landwirtschaft nicht erreicht (NIEDERSÄCHSISCHES LANDESAMT FÜR NATURSCHUTZ, S.5). Da die punktuellen Eintragspfade aufgrund verbesserter Klärtechnik als weniger bedeutsam gewertet werden können, sollen im Folgenden die diffusen Quellen betrachtet werden, wobei ein Schwerpunkt auf die Landwirtschaft gelegt wird (FREDE & DABBERT 1999, S. 6). Die erhöhten Stickstoff- und Phosphorwerte führen zu einem Anstieg des Algenwachstums und damit in Verbindung stehend zu einem Sauerstoffmangel, wodurch es zu einer Abwärtsentwicklung in der Wasserqualität und damit einhergehend in der Wassernutzung kommt (UMWELTBUNDESAMT 2010, O.S.).

Auf Basis der Forderung nach qualitativ hochwertigen Gewässern wurden im Jahr 2000 die EG-Wasserrahmenrichtlinien erstellt. Diese fordern die Herstellung und Erhaltung des guten ökologischen und chemischen Zustands aller Oberflächengewässer und des qualitativ und quantitativ guten Zustands des Grundwassers bis zum Jahr 2015 (VEREINIGUNG DEUTSCHER GEWÄSSERSCHUTZ 2004, S.3) Um dies zu erreichen, werden Analysen zur Herkunft und Menge der Nährstoffe mithilfe des Modells Moneris herangezogen (UMWELTBUNDESAMT 1999, S.47).

2. Stoffeinträge in Oberflächengewässer

Stoffeinträge gelangen auf verschiedene Pfade in die Gewässer. Im Folgenden soll zunächst festgelegt werden, welche Gewässer berücksichtigt werden. Es folgt eine Auseinandersetzung mit den diffusen Eintragspfaden und eine Spezialisierung auf die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor.

2.1. Berücksichtigte Gewässer

In dieser Arbeit soll sich mit den Auswirkungen der Nährstoffeinträge auf die Oberflächengewässer befasst werden, wozu nach der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Binnengewässer, Übergangsgewässer und Küstengewässer gehören. Dies entspricht den stehenden und fließenden künstlichen und natürlichen Wasserkörpern an der Erdoberfläche (BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT 2011, O.S.).

2.2. Diffuse Eintragspfade

Im Bereich der Herkunft von Nährstoffeinträgen in Oberflächengewässer kann in drei verschiedene Quellen unterschieden werden: die natürliche Grundlast, die punktuellen und die diffusen Einträge. Die natürliche Grundlast sind die flächenhaften Einträge in die Oberflächengewässer, welche durch natürliche Nährstofffreisetzung begründet wird. Klar definierbare Einleitungsstellen in quantitativ geringer Zahl vorhandene Nährstoffquellen werden als punktuell bezeichnet. Die diffusen Einträge hingegen sind meist nicht genau zu lokalisieren und auch in zeitlicher Hinsicht variabel (FREDE & DABBERT 1999, S.5/6). Im Folgenden soll sich auf die Gewässerbelastung durch diffuse Stoffeinträge konzentriert werden, da diese gegenwärtig den Hauptfaktor für die Gewässerbelastung in Deutschland darstellt.

Die diffusen Stoffeinträge können wiederum in sechs Segmente unterteilt werden (Abb. 1): atmosphärische Deposition, Erosion, Oberflächenabfluss, Dränagen, Grundwasserzufluss und urbane Systeme (UMWELTBUNDESAMT 2010, S.13).

Die atmosphärische Deposition beschreibt dabei die Ablagerung von Partikeln aus der Luft an der Gewässeroberfläche, welche in unterschiedlicher Form vorliegen können (LESER ET AL. 2005, S.151). (WÖRTERBUCH ALLGEMEINE GEOGRAPHIE, S.151).

Als eine Reaktion auf starke Regenfälle kann es auf unbefestigten Bodenoberflächen einerseits zu partikulärer Erosion, andererseits zu Oberflächenabfluss in gelöster Form kommen. Dies hat zur Folge, dass die abgetragene Sedimentschicht große Mengen an Gewässer belastenden Stoffen mit sich führen kann (UMWELTBUNDESAMT 2010, S.14).

Die Dränage beschreibt ein Entwässerungssystem im Boden, welches agrarisch genutzte Flächen vor Bodenvernässung schützt. Durch ein Rohrsystem wird das Sickerwasser direkt abgeleitet, wodurch es jedoch zu einer Mitfuhr von landwirtschaftlichen Stoffen kommt (LESER ET AL. 2005, S.164).

Auch über das Grundwasser können, begründet durch den Wasserstrom zwischen Oberfläche und Grundwasser, Schadstoffe in die Gewässer gelangen (UMWELTBUNDESAMT 2010, S.18).

Das urbane System umfasst als Faktor für Gewässerbelastung vier Komponenten: Einträge aus Regenwasserkanälen, Mischwasserüberläufen, Kanalisationen, welche nicht an Kläranlagen angeschlossen sind und Hauskläranlagen (UMWELTBUNDESAMT 2010, S.19).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Stickstoff- und Phosphoreinträge aus punktuellen und diffusen Quellen in die Oberflächengewässer in Deutschland

2.3. Stickstoff und Phosphor

In der Gewässerbelastung sind Stickstoff und Phosphor die maßgeblichen Komponenten der Verunreinigung und haben als Hauptnährstoffe die größte Bedeutung für die Qualität deutscher Gewässer. Sie gelangen beide zu 90% durch landwirtschaftliche Aktivitäten in die Gewässer, was durch Nährstoffüberschüsse begründbar ist (Abb.2). Die Eintragswege unterscheiden sich jedoch schwerwiegend voneinander (FREDE & DABBERT 1999, S.6/7).

Stickstoff gelangt zunächst durch Versickerung in den Boden in das Grundwasser und über den Grundwasserstrom wiederum in die Oberflächengewässer (THOMAS 2003, S.21). An dieser Stelle ist die Versickerung von Nitrat unter Agrarflächen ein maßgeblicher Faktor für die Grundwasserbelastung und folglich für die Verunreinigung von Oberflächengewässern. Obwohl lokal differenziert werden muss, sind bundesweit Inputs durch Direkteinträge, Dränwasser und Erosion zu vernachlässigen (FREDE & DABBERT 1999, S.7).

Phosphor gelangt vorrangig durch Abtrag, welcher durch Erosion zu begründen ist, in die Gewässer (THOMAS 2003, S.21). Nach dem Faktor der Erosion stellen landwirtschaftliche Direkteinträge eine große Phosphorquelle in der Gewässerbelastung dar. Dränwasser hingegen ist als Quelle zu vernachlässigen (FREDE & DABBERT 1999, S.7).

Durch den erhöhten Eintrag von Nährstoffen in die Oberflächengewässer, zum Beispiel aufgrund von landwirtschaftlichen Nährstoffüberschüssen (siehe Abb.2), kommt es zu einer Eutrophierung, was bedeutet, dass das Pflanzenwachstum begünstigt wird und die Zahl von Produzenten (Pflanzen) und Destruenten (Mikroorganismen) zunimmt. Entsprechend dem Eutrophierungsgrad wird in die Kategorien oligotroph (große Sichttiefe), mesotroph (klares Wasser, geringes Algenvorkommen), eutroph (begrenzte Sichttiefe, hohe Algenproduktion) und lytroph (massenhaftes Algenvorkommen, geringster Sauerstoffgehalt). Je höher der Grad der Eutrophierung einzustufen ist, desto geringer ist die Gewässergüte anzusiedeln. Insgesamt zieht ein erhöhtes Algenwachstum durch eine erhöhte Fotosyntheseleistung einen kurzfristigen Anstieg des Sauerstoffgehalts nach sich. Durch den starken Anstieg von Phytomasse kommt es jedoch zu einem Absterben der Algen und großen Mengen toter, organischer Substanz. Diese wird von aeroben Destruenten mithilfe von gelöstem Sauerstoff abgebaut, wodurch es zu einem intensivierten Sauerstoffmangel im Gewässer kommt, was als „Umkippen eines Gewässers“ bezeichnet. Dieses Stadium ist für die aeroben Organismen im Gewässer toxisch und führt zu einem Absterben der Organismen im Gewässer (KNOCH 2010, S.40/41).

Abb.2: Nährstoffüberschüsse in der Landwirtschaft von 1950 bis 2007

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3. Gesetzliche Richtlinien

Um eine Reduzierung der Stoffeinträge in die Gewässer zu erreichen, wurden auf verschiedenen Ebenen Gesetze und Verordnungen erlassen.

Auf internationaler Basis besteht die Helsinki Konvention von 1974, welche sich mit dem Schutz der Ostsee befasst. Dies regelt einerseits den Schutz auf dem Meer, andererseits auch jegliche Schadstoffeinträge in die Gewässer, welche vom Land ausgehen (THOMAS 2003, S.27).

Auf europäischer Ebene wird zwischen fünf Gesetzen unterschieden, welche für den Gewässerschutz relevant sind: die Nitratrichtlinie, die europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), die Grundwasserschutzrichtlinie, die Gewässerschutzrichtlinie (Thomas 2003, S.28) und die Meeresstrategierichtlinie (BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT 2010, S.46).

Die Nitratrichtlinie (Richtlinie 91/676/EG), welche am 12. Dezember 1991 vom Rat der europäischen Gemeinschaft beschlossen wurde (BUNDESMINISTERIUM FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ UND REAKTORSICHERHEIT 2003, O.S.), dient dem Schutz der Gewässer vor Nitratbelastung aus landwirtschaftlichen Quellen. Auf Bundesebene wird diese Richtlinie mithilfe des Düngemittelgesetzes, welches die Düngemittelverordnung und die Düngeverordnung einschließt, durchgesetzt (THOMAS 2003, S.27).

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Details

Seiten
20
Jahr
2011
ISBN (eBook)
9783346030672
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v500413
Institution / Hochschule
Christian-Albrechts-Universität Kiel
Note
2.2
Schlagworte
gewässerbelastung stoffeinträge aktueller stand maßnahmen reduzierung stickstoff- phosphoreinträgen oberflächengewässer

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Titel: Gewässerbelastung durch diffuse Stoffeinträge