stoffeinträge in die gewässer deren auswirkungen auf die
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Stoffeinträge in die Gewässer
und deren Auswirkungen
auf die Gewässerökologie
Symposium „Umweltbelastung durch Stoffeinträge“- 29. Juni 2011 - Dr. Friederike Vietoris, LANUV NRW
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Fuchs et al. 2009
Stoffquellen und Eintragspfade
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Stoffliche Belastung
� Über kommunale und industrielle Einleitungen gelangen Schadstoffe aller Art in die Gewässer: Metalle, Industriechemikalien, Pflanzenschutzmittel, Nährstoffe, Arzneimittel u. a.
� Aus diffusen Quellen stammen Nährstoffe, Pflanzen-schutzmittel, PAK, ..
� Geogen können z. B. Schwermetallbelastungen bedingt sein
� Über das Grundwasser können Nährstoffe, aber auch Industriechemikalien aus belasteten Bodenbereichen eingetragen werden.
� …
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Ökologische und zeitliche Einordnung von Wirkungen
LAWA (2000)
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Emissionsursachen und ihre Immissionswirkungen im Fließgewässer
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verändert nach M. Banning 2011
Nutzungen und ihre möglichen Auswirkungen
Nutzungen im Einzugsgebiet
Organische Belastung
NährstoffbelastungStrukturdefizite
Fische
Makrozoobenthos
Algen/ MakrophytenSaprobie
Trophie
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Biologische Qualitätskomponenten indizieren …
Makrozoobenthos:� Wasserqualität (Saprobie)� Struktureller Zustand, Degradation
(kleinräumig)� Versauerung
Algen/ Makrophyten:� Nährstoffbedingungen (Trophie)� Struktureller Zustand, Degradation (kleinräumig)� Versauerung, Versalzung
Fische:� Strukturdefizite (Längsdurchgängigkeit,
großräumig) � Abflussveränderungen (Aufstau, Entnahme,
Ausleitung, …) � Thermische Belastungen …
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Fischpopulation im Rhein (1950 - 1970)
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Westdeutsche Zeitung (1952)
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Fischpopulation im Rhein (1968 – 1998)
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Entwicklung des Makrozoobenthos im Rhein (1900 – 2006 )
0
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1955
1965
1975
1985
1995
2000
2006
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6
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Süßwasserschwämme StrudelwürmerEgel KrebseWeichtiere InsektenMoostiere Sauerstoffgehalt
1900-1920
1986-1988
197819711955
1996-2000
1988-1995
2002-2006
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Saprobie - Gewässergüteentwicklung
Saprobie
� kennzeichnet die Gewässerbelastung durch biologisch abbaubare Stoffe
� Folge: Sauerstoffmangel
� Lebensgemeinschaften kennzeich-nen den Verschmutzungsgrad
Gewässergüteentwicklung der Lippe
zwischen 1970 und 1999 (Saprobie)
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Gewässergütekarten (Saprobie) 1969/70 - 2008
Bis heute: so weit möglich Beseitigung der mittels der Saprobie aufgezeigten Defizite der Wasserqualität, u. a. durch Ausbau der Kläranlagen und des Kanalnetzes
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Steinfliegen –Bioindikatoren auch für den Klimawandel
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Trophie/ Eutrophierung
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Trophie/ Eutrophierung
• Trophie ist die Intensität der photoautotrophenProduktion (Primärproduktion).
• Eutrophierung ist die Zunahme dieser „Primärproduktion“ im Gewässer.
• Trophiepotenzial (P-Verfügbarkeit) vs. „realisierte“Trophie (der Eutrophierung)
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Indikation von Trophie - Gewässerflora
verändert nach Gutowski, Hofmann, van de Weyer
These: Aus den Flora-Bewertungen kann abgeleitet werden, wann und wo eine Eutrophierung vorliegen könnte.
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Gesamtphosphor – „Diatomeen-Index“-Klassen
Boxplots der Gesamtphosphat-Phosphor-Konzentrationen [mg/l] für die Diatomeen-Bewertungen Klasse 1 bis 5
LAWA-Orientierungswerte für TP: 0,1 bzw. 0,15 mg/L
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Konkurrenz (ggf. Allelopathie?) Phytoplankton <-> Makrophyten <-> PoD <-> DiatomeenGrazing
Biomasse, Artenzusammensetzung
Weitere chemische Inhaltsstoffe des Wassers, die direkt oder indirekt das Wachstum der Pflanzen und Algen beeinflussen (direkt: essentielle Spurenstoffe (Vitamine), Schadstoffe (PBSM); indirekt: z.B. Chlorid).
Lichtangebot (Beschattung, Trübung)
Nährstoffe im Freiwasser Nährstoffe im Interstitial
Hydromorphologische Eigenschaften (Sohlsubstrate, F ließgeschwindigkeiten)Abflussgeschehen
Temperatur
CO2 - Angebot
Zusammenstellung: Julia Foerster – LANUV FB 55
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Relevante Faktoren bzgl. Eutrophierung in einem Mittelgebirgsgewässer
Quelle: UFZ Magdeburg (2010): Gewässerökologische Untersuchungen und Bewertung der pflanzlichen Komponenten (Diatomeen und Phytobenthos) in Bezug auf die defizitären Zustände der Fischfauna in der Lenne (NRW). Auftraggeber
BezReg Arnsberg. Abschlussbericht.
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Ergebnis Lenne - Faktoren bzgl. Eutrophierung
Quelle: UFZ Magdeburg (2010): Gewässerökologische Untersuchungen und Bewertung der pflanzlichen Komponenten (Diatomeen und Phytobenthos) in Bezug auf die defizitären Zustände der Fischfauna in der Lenne (NRW). Auftraggeber
BezReg Arnsberg. Abschlussbericht.
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Erosion
LUBW (2011)
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Indikatoren für erosionsbedingte Belastungen der Gewässer
• Kolmation der Gewässersohle • Schwebstoffgehalte, Trübung im Gewässer, v.a.
nach Starkregenereignissen
• Abundanz von Kieslaichern• Makrozoobenthos• P-Gehalt, organische Stoffe (DOC/ TOC)• Gehalt abfiltrierbare Stoffe, Gehalt an
bodengebundenen Stoffen (Cu, Zn)
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Aktueller Zustand der Fließgewässer gemäß WRRL
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Ergebnis: Ökologischer Zustand• Der gute ökologische Zustand wird an weniger als 10 % der Fließgewässerlänge
in NRW erreicht.
• Ursachen: v.a. Defizite bezüglich Gewässerstruktur und Durchgängigkeit, belegt durch die Ergebnisse der Fischfauna sowie des MZB („Allgemeine Degradation“)
• zum Teil Ergebnis„Ökochemie“� „höchstens mäßig“
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Makrozoobenthos – Allgemeine Degradation• In NRW sind ca. 27 % der Gewässerlängen bezogen auf die
allgemeine Degradation in einem guten bzw. sehr guten Zustand –vor allem Fließgewässer-strecken imMittelgebirge
• In den dicht besiedelten Ballungsräumen sowie in landwirtschaftlich intensiv genutzten Gebieten im Tiefland mit einem hohen Anteil an ausgebauten Gewässerstrecken zeigt das Makrozoobenthos mit der allgemeinen Degradationhäufig schlechtere Bewertungen an.
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Fischfauna – FIBS• Ergebnisse eng korreliert mit Nutzungsintensität und –art in den
Einzugsgebieten
• NRW-Gesamt: ca. 15 % der Gewässerlängen bezogen auf die Fischfauna in einem guten bzw. sehr guten Zustand
(Mittelgebirge bis zu 1/3, Tiefland oft < 10%)
zusätzliche Bewertung überregionaler Durchgängigkeit:
• Aufwärtserreichbarkeit
• Abwärtspassierbarkeit
(diadrome Zielarten)
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Ökochemie - Metalle• Neben den Stoffen der UQN-Richtlinie (� chemischer Zustand) werden
weitere Schadstoffe (u.a. nicht prioritäre Metalle, PBM und sonstige) auf die Einhaltung ihrer UQN überprüft (GewBEÜV NRW)
• Bzgl. nicht prioritäreMetalle v.a. Kupfer und Zink relevant
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Ökochemie – nicht prioritäre PBM
Deltarhein, EmsWerse (uh. Harvichhorster Mühle)Metolachlor
Erft, Lippe-Metazachlor
Rheingraben-Nord, Deltarhein, Maas-Süd, Maas-Nord, Ems, Erft
-Mecoprop
Rheingraben-Nord, Deltarhein, Maas-Süd, Maas-Nord, Ems, Erft
-MCPA
Deltarhein-Linuron
Erft, Maas-Süd-Hexazinon
Maas-Süd-Fenthion
Maas-Süd-Etrimphos
Maas-Süd-Dichlorvos
Rheingraben-Nord-Dichlorprop
Rheingraben-Nord, Erft, Maas-Süd-Chloridazon
Rheingraben-Nord, Ems, Erft, Deltarhein-Bentazon
Maas-Süd, Ems-2,4-D
Überschreitung der Umweltqualitätsnorm in einigen
Gewässern der Teileinzugsgebiete von
Überschreitung der Umweltqualitätsnorm an
Überblicksmessstellen im Monitoringzeitraum 2005-2008
Stoff
- UQN-Überschreitungen < 3% der Fließgewässerlänge
- Überwiegend regional, in kleineren Gewässern
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Chemische Zustand - Übersicht• guter chemischer Zustand: mehr als 80% der Gewässer
• Belastungen beruhen vor allem auf- Cadmium (5,7%, z. T. geogen, Bsp. Einzugsgebiet der Ruhr), - PAK, - Totalherbizid Diuron, - Tributylzinn
(Schwerpunkt Emscherraum)
• Nur für einzelne prioritäreStoffe besteht Handlungsbedarf.
• Änderung des Ergebnisaufgrund Hg (Biota)
![Page 32: Stoffeinträge in die Gewässer deren Auswirkungen auf die](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071803/62d3d9f28133ef6b4766b83b/html5/thumbnails/32.jpg)
Wo findet man diese Ergebnisse?
� Bewirtschaftungsplanung http://www.flussgebiete.nrw.de/Bewirtschaftungsplanung/index.jsp
� Internetangebot http://www.elwasims.nrw.de
![Page 33: Stoffeinträge in die Gewässer deren Auswirkungen auf die](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022071803/62d3d9f28133ef6b4766b83b/html5/thumbnails/33.jpg)
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Ein herzliches Dankeschön an alle aus den LANUV-Abteilungenund Fachbereichen, die zur hier vorgestellten Datengrundlage beigetragen haben!
Dr. Friederike VietorisLANUV NRW - Fachbereich 55Leibnizstraße 1045659 [email protected]