Sauerstoffarmut im Bodden – warum die Nährstoffreduktion nicht ankommt
Die Darß-Zingster Boddenkette ist ein flaches Küstengewässer an der Ostsee. Seit den 1990er-Jahren wurden die Phosphoreinträge aus kommunalen Kläranlagen deutlich reduziert, die Einträge aus der Landwirtschaft gingen nur wenig zurück. Ein Monitoring liefert folgende Sommerwerte:
| Jahr | Gesamt-P | Gesamt-N | Chlorophyll a | O₂-Minimum (August, Grund) | Sichttiefe |
|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 120 µg/L | 3,6 mg/L | 48 µg/L | 1,1 mg/L | 0,6 m |
| 2005 | 48 µg/L | 2,3 mg/L | 24 µg/L | 3,1 mg/L | 1,2 m |
| 2024 | 41 µg/L | 2,1 mg/L | 31 µg/L | 1,8 mg/L | 0,9 m |
Die Wassertemperatur im Juli und August ist zwischen 1990 und 2024 um etwa 1,5 °C gestiegen. Sedimentuntersuchungen zeigen, dass in den oberen 10 cm des Schlamms gelöstes Phosphat gespeichert ist, das bei Sauerstoffmangel freigesetzt wird. Angelverbände beklagen Fischsterben, die Tourismusbranche fordert Maßnahmen.
1. Analysieren Sie die Daten und erklären Sie, warum die Algenbiomasse seit 2005 wieder zunimmt, obwohl die Phosphoreinträge aus Kläranlagen gesenkt wurden.
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Trend: Zwischen 1990 und 2005 sanken Phosphor, Chlorophyll a und die Sauerstoffzehrung deutlich – die Sanierung der Kläranlagen wirkte. Seit 2005 stagniert der Phosphorgehalt (48 → 41 µg/L), während Chlorophyll a wieder auf 31 µg/L steigt und das Sauerstoffminimum auf 1,8 mg/L fällt. Die Sichttiefe nimmt wieder ab.
Erklärung – interne Belastung: Der See reagiert mit Verzögerung, weil Phosphor im Sediment gespeichert ist. Im Sommer führt die hohe Algenproduktion nach dem Absterben der Algen zu verstärkter mikrobieller Zersetzung am Grund. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Unter anoxischen Bedingungen wird Eisen(III) zu Eisen(II) reduziert; das zuvor an Eisenphosphate gebundene Phosphat geht in Lösung und steht erneut für Algen zur Verfügung.
Rückkopplung: mehr Algen → mehr abgesunkene Biomasse → mehr Sauerstoffzehrung → mehr Phosphatfreisetzung → mehr Algen. Dieser positive Rückkopplungskreis erklärt, warum die Algenbiomasse trotz gesunkener externer Einträge wieder steigt. Die um 1,5 °C höhere Wassertemperatur verstärkt Zersetzung und Schichtung zusätzlich.
2. Begründen Sie anhand der N:P-Verhältnisse, welcher Nährstoff das Algenwachstum begrenzt, und leiten Sie ab, welche Eintragsquelle vorrangig reduziert werden sollte.
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Berechnung für 2024: Stickstoff: 2,1 mg/L = 2100 µg/L; 2100/14 ≈ 150 µmol/L. Phosphor: 41/31 ≈ 1,3 µmol/L. Das molare N:P-Verhältnis liegt damit bei etwa 113:1 und weit über dem Redfield-Verhältnis von 16:1.
Interpretation: Ein so hoher Überschuss an Stickstoff bedeutet, dass Phosphor der limitierende Nährstoff ist. Algen können nur so viel Biomasse bilden, wie der Phosphor zulässt; eine zusätzliche Stickstoffreduktion würde das Wachstum kaum bremsen, weil Stickstoff im Überfluss vorliegt.
Konsequenz: Vorrangig muss Phosphor reduziert werden – und zwar nicht nur aus Kläranlagen, die bereits saniert sind, sondern aus diffusen landwirtschaftlichen Quellen (Erosion, Dränagen, Düngung) sowie aus der internen Belastung. Da das Sediment bei Sauerstoffmangel Phosphat nachliefert, muss die externe Phosphorfracht so weit sinken, dass die Sauerstoffzehrung durchbrochen wird. Erst dann kann sich das System erholen; bis dahin ist mit einer Verzögerung von Jahren bis Jahrzehnten zu rechnen.
3. Bewerten Sie den Vorschlag, das Sediment großflächig abzusaugen, im Vergleich zu einer weiteren Reduktion der Nährstoffeinträge.
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Für das Absaugen: Es entfernt den internen Phosphatspeicher kurzfristig und könnte die Rückkopplung schnell durchbrechen – ein Vorteil, weil die externe Reduktion erst mit großer Verzögerung wirkt. In flachen Gewässern ist die Technik grundsätzlich einsetzbar.
Gegen das Absaugen: Die Kosten sind hoch, große Flächen müssten behandelt und der Schlamm entsorgt werden. Beim Absaugen wird Sediment aufgewirbelt; Nährstoffe und Schadstoffe können kurzfristig freigesetzt werden. Lebensräume des Benthos und Laichplätze von Fischen werden zerstört. Wird die externe Belastung nicht gestoppt, füllt sich der Speicher wieder – die Maßnahme müsste wiederholt werden.
Abwägung: Beide Ansätze lösen das Problem nicht allein. Sinnvoll ist eine Reihenfolge: zuerst die externen Phosphoreinträge dauerhaft senken, sonst ist jede technische Maßnahme wirkungslos; anschließend gezieltes Absaugen an Hotspots, begleitet von einem Monitoring. Ein flächiges Absaugen als erste Maßnahme wäre teuer, ökologisch riskant und ohne Senkung der Einträge nicht nachhaltig.