Ziel dieser Arbeit war die Einschätzung der Wasserqualität des unteren Abschnitts der Bollingstedter Au, einem Bach im Norddeutschen Tiefland Schleswig-Holsteins. Im Vordergrund standen dabei die Unterscheidung der wesentlichen Eintragspfade der Nährstoffe in punktuelle und diffuse Quellen sowie das Verständnis der Funktionalität des Ökosystems der Aue und der stoffbezogenen Prozesse im Fließgewässer selbst.
Ferner sollte der Einfluss der Bollingstedter Au auf die Wasserqualität der Treene untersucht werden. Dazu wurden im etwa 31 km2 großen Einzugsgebiets des unteren Abschnitts der Bollingstedter Au mehrere Messkampagnen durchgeführt Im Zeitraum vom 08. August bis 11. Oktober 2006 erfolgte die Beprobung entlang von insgesamt sechs Gütelängsschnitten. Dabei wurden an zehn Punkten entlang der Au Proben genommen. Im Gelände wurden die Feldparameter Wassertemperatur, elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert und Sauerstoffgehalt gemessen.
Später wurden die Konzentrationen der Parameter Ammonium-Stickstoff, Nitrat-Stickstoff, Gesamt-Stickstoff, Phosphat-Phosphor, Gesamt-Phosphor, Chlorid und Sulfat im Labor bestimmt. Zusätzlich wurde die Alkalinität und an ausgewählten Messterminen der biochemische Sauerstoffbedarf festgestellt. Zur Unterstützung der Ergebnisse dieser Analysen, erfolgten an jedem hydrologischen Messpunkt Pflanzenkartierungen im Uferbereich sowie im Gewässer.
Die Ergebnisse der Gütelängsschnitte haben den untersuchten Abschnitt der Bollingstedter Au für den Messzeitraum nach der Güteklassifikation (LAWA 1990 und 1998) in der Güteklasse II befindlich gezeigt. Für den Untersuchungszeitraum wäre damit die Anforderung an den guten chemischen Zustand erfüllt. Da die Einträge der für den chemischen Zustand der Au relevanten Stoffe jedoch mit dem Wetter und der Jahreszeit variieren, kann die tatsächliche Belastung der Bollingstedter Au von der Güteklasse II abweichen.
Anhand der Gesamtbetrachtung der N-Zahlen der Makrophyten im Gewässer kann von mäßigstickstoffreichen bis zu durchaus stickstoffreichen bzw. nährstoffreichen Standorten ausgegangen werden. Als anthropogene Belastungen der Bollingstedter Au sind die diffusen Einträge aus dem stark landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiet als auch der punktuelle Eintrag aus Punktquellen zu nennen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen und Forschungsstand
2.1 Abflussverhalten von Fließgewässern
2.2 Nährstoffeinträge in Oberflächengewässer
2.2.1 Herkunft der Nährstoffeinträge in Oberflächengewässer
2.2.2 Ursachen landwirtschaftlicher Stoffeinträge
2.2.3 Stoffausträge aus landwirtschaftlich genutzten Niedermooren
2.2.4 Stickstoff und Phosphat Verluste nach Scheffer und Blankenburg
2.2.5 Bedeutung der Nährstoffeinträge für die Gewässer
2.3 Prozesse im Ökosystem Fließgewässer
2.3.1 Bedeutung der Aue im Einzugsgebiet
2.3.2 Natürliche Retentionsfunktion
2.3.3 Trophie und Saprobie
2.3.4 Trophieabfolge in Fließgewässern
2.3.5 Selbstreinigung der Fließgewässer
2.4 Makrophyten als integrative Indikatoren
3 Das Untersuchungsgebiet
3.1 Lagebeschreibung
3.2 Naturräumliche Gliederung und Geomorphologie
3.3 Böden
3.4 Hydrologie
3.5 Klima
3.6 Potenziell natürlichen Vegetation
3.7 Landnutzung
4 Material und Methoden
4.1 Gewässergütelängsschnitte
4.1.1 Durchführung der Messkampagnen
4.1.2 Beschreibung der Messpunkte
4.1.2.1 Punkt 1: Engbrück (vor dem Bollingstedter Mühlenstau)
4.1.2.2 Punkt 2: Bollingstedt Mühle (nach dem Mühlenstau)
4.1.2.3 Bereich 3 (a, b, c): vor ,am und nach dem Zulauf des Bollingstedter Klärwerks
4.1.2.4 Punkt 4 : Bollingstedter Klärwerk + 300 m Fließstrecke
4.1.2.5 Punkt 5: Vorfluter Kockholm
4.1.2.6 Bereich 6 (a, b, c): in der Bollingstedter Au etwa 50 m vor der Einmündung in die Treene , vor und nach ihrer Einmündung in der Treene
4.2 Pflanzenkartierungen
4.3 Laboranalysen
4.4 Quellen der externen Datengrundlagen
4.5 Auswertung und Darstellung der Messergebnisse
4.5.1 Güteklassifizierung
4.5.2 Ökologische Bewertung der Pflanzenkartierung nach Ellenbergs Zeigerwerten
4.6 Klimadaten im Untersuchungszeitraum
5 Ergebnisse
5.1 Feldparameter
5.1.2 Wassertemperatur
5.1.2 Elektrische Leitfähigkeit
5.1.3. pH-Wert
5.1.4 Sauerstoffgehalt
5.2 Laboranalysen
5.2.1 Ammonium-Stickstoff
5.2.2 Nitrat-Stickstoff
5.2.3 Gesamt Stickstoff
5.2.4 Phosphat-P
5.2.5 Gesamtphosphor
5.2.6 Chlorid
5.2.7 Sulfat
5.2.8 Biochemischer Sauerstoffbedarf
5.2.9 Alkalinität
5.3 Ergebnisse der Pflanzenkartierungen
5.3.1 Standort1 (Engbrück, vor dem Bollingstedter Mühlenstau)
5.3.2 Standort 2 (Bollingstedt Mühle, nach dem Mühlenstau)
5.3.3 Standort 3a (vor dem Zulauf des Bollingstedter Klärwerks)
5.3.4 Standort 3b (am Zulauf des Bollingstedter Klärwerks)
5.3.5 Standort 3c (nach dem Zulauf des Bollingstedter Klärwerks)
5.3.6 Standort 4 (Bollingstedter Klärwerk + 300 m Fließstrecke)
5.3.7 Standort 5 (Vorfluter Kockholm)
5.3.8. Standort 6a (Bollingstedter Au vor der Einmündung in die Treene)
5.3.9 Standort 6b (Treene vor der Einmündung der Bollingstedter Au)
5.3.10 Standort 6c (Treene nach der Einmündung der Bollingstedter Au)
6 Diskussion der Ergebnisse
6.1 Vergleich von Punkt 1 und 2 (vor und nach dem Bollingstedter Mühlenstau)
6.2 Vergleich von Punkt 2 und 3a (nach dem Boll. Mühlenstau und vor dem Boll. Klärwerk)
6.3 Vergleich der Punkte 3a, 3b und 3c (vor, am und nach dem Zulauf des Boll. Klärwerks)
6.4 Vergleich von Punkt 3c und 4 (nach dem Zulauf des Boll. Klärwerks und ca. 300 m Fließstrecke weiter)
6.5 Vergleich von Punkt 4 und 5 (Klärwerk + 300 m Fließstrecke und der Vorfluter Kockholm)
6.6 Vergleich der Punkte 6a, 6b und 6c (Einfluss der Bollingstedter Au auf die Treene)
7 Fazit der Beurteilung der Wasserqualität
8 Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, die Wasserqualität des unteren Abschnitts der Bollingstedter Au zu bewerten. Hierbei soll insbesondere die Differenzierung zwischen punktuellen und diffusen Nährstoffeinträgen sowie deren Auswirkungen auf das Ökosystem und die angrenzende Aue untersucht werden, um daraus Rückschlüsse auf die stoffbezogenen Prozesse und die Belastungssituation im Kontext der EU-Wasserrahmenrichtlinie zu ziehen.
- Analyse der Nährstoffbelastung durch punktuelle und diffuse Quellen
- Untersuchung physikalisch-chemischer Wasserparameter im Längsschnitt
- Vegetationskundliche Erfassung mittels Pflanzenkartierungen als Bioindikatoren
- Bewertung der Gewässergüte nach der LAWA-Klassifikation
- Einschätzung der Retentions- und Selbstreinigungsfunktionen der Gewässerabschnitte
Auszug aus dem Buch
1 Einleitung
Der Gewässerschutz hat sich in den letzten Jahrzehnten zu einer zentralen Aufgabe der Umweltpolitik entwickelt. Grund-, Oberflächen- und Küstengewässer sind durch eine Vielzahl von anthropogenen Eingriffen in ihrer ökologischen und ökonomischen Funktion sowie in ihrem Erholungswert für den Menschen beeinträchtigt. Ein grundsätzliches Problem der meisten aquatischen Systeme ist dabei die übermäßige Belastung durch Stickstoff und Phosphor (Leithe-Eriksen 1992, aus Martini 2000). Mit dem in Kraft treten der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) am 22.12.2000 durch die Verabschiedung vom Europäischen Parlament (Roos 2004), wurde der Bewirtschaftung und Entwicklung von Gewässern ein neuer Ordnungsrahmen vorgegeben. Die WRRL legt für Oberflächengewässer Umweltziele fest, dass eine Verschlechterung des Zustands aller Oberflächenwasserkörper zu verhindern und ein guter chemischer sowie ökologischer Zustand innerhalb von 15 Jahren zu erreichen ist. Der Gewässerschutz orientiert sich nicht mehr an Verwaltungs- und Landesgrenzen, sondern die Flussgebietseinheiten ergeben sich über diese hinaus aus den oberirdischen Flusseinzugsgebieten. Auf diesem Wege wird das gesamte Einzugsgebiet als funktionale Einheit verstanden, in welchem auch Wechselwirkungen zwischen den Gewässern und den von ihnen beeinflussten bzw. abhängigen Lebensräumen berücksichtigt werden (Korn et al. 2005).
Die Hydrologie und Wasserqualität von Fließgewässern im Tiefland wird durch eine Vielzahl von natürlichen und anthropogenen Faktoren bestimmt. Vorab ist die erhebliche Bedeutung von fließgewässerbegleitenden Feuchtgebieten, welche über ein Potenzial zum Nährstoffrückhalt verfügen, hinzuweisen (Andersen 2003, aus Korn et al. 2005). Ebenso sind Seen für ihre Retentionsmechanismen bekannt. Sie können jedoch genauso wie die Feuchtgebiete ebenfalls als Quellen für Nährstoffe auftreten. Des Weiteren ist das Tiefland durch oberflächennahes Grundwassercharakterisiert, welches sich im Austausch mit den Oberflächengewässern befindet (Schmalz et al. 2007) und somit ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf den Wasser- und Stoffhaushalt von Oberflächengewässern hat.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung stellt die Bedeutung des Gewässerschutzes im Rahmen der EU-Wasserrahmenrichtlinie dar und definiert das Ziel der Arbeit, die Wasserqualität und Nährstoffeinträge der Bollingstedter Au zu untersuchen.
2 Grundlagen und Forschungsstand: Dieses Kapitel erläutert die hydrologischen Abflussmechanismen, die Herkunft anthropogener Stoffeinträge sowie die ökologischen Prozesse wie Retentionsfunktion, Trophie, Saprobie und Selbstreinigung in Fließgewässern.
3 Das Untersuchungsgebiet: Hier wird der Untersuchungsraum im Norden Schleswig-Holsteins beschrieben, wobei Geomorphologie, Bodenbeschaffenheit, hydrologische Verhältnisse, Klima, Vegetation und Landnutzung detailliert analysiert werden.
4 Material und Methoden: Dieser Teil beschreibt das methodische Vorgehen bei der Probenahme an sechs Gewässergütelängsschnitten, die durchgeführten Laboranalysen zur Bestimmung der Wasserparameter sowie die Pflanzenkartierung und deren ökologische Auswertung.
5 Ergebnisse: Die Ergebnisse präsentieren die Daten zu den Feldparametern, den chemischen Laboranalysen sowie die pflanzensoziologischen Erhebungen, aufgeschlüsselt nach den verschiedenen Messstandorten entlang des Gewässers.
6 Diskussion der Ergebnisse: Hier werden die gewonnenen Daten kritisch interpretiert, stoffliche Dynamiken in Abhängigkeit von den Messpunkten analysiert und Einflüsse wie der Mühlenstau, Klärwerkseinleitungen sowie landwirtschaftliche Nutzungen diskutiert.
7 Fazit der Beurteilung der Wasserqualität: Dieses Fazit bewertet die Wasserqualität anhand der erhobenen Messwerte und stellt den Einfluss der Bollingstedter Au auf die Treene in einen übergeordneten ökologischen Kontext.
8 Zusammenfassung und Ausblick: Diese Zusammenfassung gibt einen abschließenden Überblick über die zentralen Erkenntnisse und formuliert Perspektiven für den Schutz und die Entwicklung des Aue-Ökosystems.
Schlüsselwörter
Wasserqualität, Bollingstedter Au, Nährstoffeinträge, Stickstoff, Phosphor, LAWA-Güteklassifizierung, Fließgewässer, Makrophyten, Pflanzenkartierung, Selbstreinigung, Landwirtschaft, Einzugsgebiet, Gewässerschutz, EU-Wasserrahmenrichtlinie, Aue
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der detaillierten Bewertung der Wasserqualität des unteren Abschnitts der Bollingstedter Au in Schleswig-Holstein unter Berücksichtigung verschiedener Stoffeintragspfade.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Im Zentrum stehen die hydrologischen und stofflichen Belastungen durch punktuelle und diffuse Quellen, die ökologische Funktionalität des Auen-Ökosystems sowie die Anwendung biologischer Indikatoren zur Gewässergütebestimmung.
Welches primäre Ziel verfolgt die Forschungsfrage?
Ziel ist es, die Variabilität der Wasserqualität entlang der Bollingstedter Au zu dokumentieren und die stofflichen Auswirkungen des landwirtschaftlich genutzten Einzugsgebiets sowie technischer Einleitungen zu identifizieren.
Welche wissenschaftliche Methodik wurde verwendet?
Es wurde ein zweigleisiger Ansatz gewählt: Physikalisch-chemische Messungen und Laboranalysen von Wasserproben an zehn Messpunkten, kombiniert mit einer ökologischen Bewertung durch Pflanzenkartierungen gemäß den Zeigerwerten nach Ellenberg.
Welche Aspekte stehen im Hauptteil der Arbeit im Fokus?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Beschreibung, die detaillierte Darstellung der Feld- und Laborergebnisse für jeden Standort sowie die anschließende fachliche Diskussion der Stoffdynamik und Selbstreinigungsprozesse.
Welche Keywords charakterisieren diese Arbeit am besten?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Gewässergüte, Nährstoffeinträge, Stickstoff- und Phosphordynamik, Makrophyten als Bioindikatoren und die Bewertung nach WRRL-Kriterien definiert.
Welche Rolle spielen die untersuchten Messpunkte im Bereich des Klärwerks?
Die Standorte um das Klärwerk ermöglichen eine direkte quantitative und qualitative Analyse des Einflusses punktueller Einleitungen auf die stoffliche Belastung des Gewässers und deren räumliche Ausbreitung.
Warum ist die Pflanzenkartierung für die Gewässerbewertung so bedeutend?
Die Vegetation bietet ein integratives Bild der Nährstoffsituation über einen längeren Zeitraum, da Pflanzenarten spezifische Standortansprüche (Nährstoffverfügbarkeit, Feuchtigkeit) widerspiegeln, die kurzfristige chemische Momentaufnahmen ergänzen.
Welchen Einfluss haben die landwirtschaftlichen Flächen auf die Ergebnisse?
Die Untersuchung zeigt, dass insbesondere diffuse Einträge aus der intensiven landwirtschaftlichen Nutzung und den umgebenden Auen einen signifikanten Einfluss auf die Stickstoff- und Phosphorkonzentrationen in der Bollingstedter Au haben.
Welches Fazit ziehen die Autoren hinsichtlich der Wasserqualität?
Insgesamt wird der untersuchte Abschnitt meist in die Güteklasse II (mäßig belastet) eingestuft, wobei lokale anthropogene Belastungen zeitweise zu einer Verschlechterung führen, was den Bedarf für kontinuierliche Renaturierungsmaßnahmen unterstreicht.
- Arbeit zitieren
- Jost Johannsen (Autor:in), 2008, Die Wasserqualität des unteren Abschnitts der Bollingstedter Au/Schleswig-Holstein. Eine hydrologische und vegetationskundliche Analyse, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/125115
