Ausgangssituation

Im Ergebnis der Bestandserhebungen zur Umsetzung der Europäischen Wasserahmenrichtlinie (EG-WRRL) wurde der ökologische Zustand des Arendsees mit unbefriedigend bewertet. Maßgeblichen Anteil hatte dabei die Bewertung der Komponente Phytoplankton. In Abhängigkeit von der Witterungslage treten jährlich Massenentwicklungen von Cyanobakterien (Blaualgen) auf. Diese können zeitweise die die Nutzung des Sees als Badegewässer beeinträchtigen, weil sie toxische Stoffe (Cyanotoxine) abgeben. Als weitere Anzeichen einer starken Eutrophierung wurden geringe sommerliche Sichttiefen, Sauerstoffmangel im Tiefenwasser und das Verschwinden der ursprünglichen  Unterwasservegetation registriert. Ursache der unerwünschten Eutrophierungserscheinungen ist die seit vielen Jahren zu hohe Konzentration des Nährstoffs Phosphor (P) im Wasserkörper des Arendsees. Diese liegen durchschnittlich bei 200 µgP/L. Das ist fünfmal höher als die tolerierbare P-Konzentration. In den letzten Jahren wurde sogar ein leichter Anstieg beobachtet.

Frühere Versuche einer Sanierung hatten nicht die gewünschte Wirkung. Ohne zusätzliche Maßnahmen kann im Arendsee  der geforderte gute ökologische Zustand bis zum Jahr 2015 gemäß den Vorgaben durch die EG-WRRL nicht erreicht werden.
 

Die Sanierung des Arendsees – von der Natur abgeschaut

Der Arendsee

Der Arendsee in der Altmark im Norden Sachsen-Anhalts liegt in einem traditionellen Urlaubs- und Kurgebiet. Der See ist mit über fünf Quadratkilometern etwa doppelt so groß wie der Berliner Wannsee und mit bis zu 51 Metern einer der tiefsten Seen Norddeutschlands. Der See zieht Urlauber zum Baden, Segeln und Tauchen an. Die Stadt Arendsee am Rande des Sees ist ein Luftkurort, der den Tourismus und den Kurbetrieb intensiv fördert.

 

Getrübter Badespaß

Doch das Naturparadies ist nicht ganz intakt: Schon oft musste der See im Sommer aufgrund einer übermäßigen Blaualgenblüte für Badende gesperrt werden. Blaualgen (Cyanobakterien) können nämlich Giftstoffe produzieren, die bei einer Massenentwicklung eine Gefahr für die Gesundheit darstellen. Die unästhetischen Blaualgen-Teppiche können zudem Besucher abschrecken, wenn nichts dagegen unternommen wird. Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie sieht vor, alle Seen bis 2015 in einen guten ökologischen Zustand zu versetzen. Dieses Ziel ist am Arendsee ohne weitere Maßnahmen nicht zu erreichen.

 

Warum gibt es Blaualgen im Arendsee?

Cyanobakterien sind kleinste Bakterien. Weil sie wie Pflanzen Photosynthese betreiben können, zählten sie früher zu den höher entwickelten Algen, deshalb der veraltete Name „Blaualgen“. Cyanobakterien sind in unseren Seen natürlicher Teil der Lebensgemeinschaften. Bei hohem Nährstoffgehalt und wärmerem Wetter können sich Cyanobakterien jedoch extrem stark vermehren. Wegen der Klimaerwärmung treten in unseren Gewässern zunehmend subtropische Cyanobakterien-Arten  auf, die Giftstoffe produzieren können.

Im Arendsee kommt es im Sommer immer wieder zur massenhaften Entwicklung von

Cyanobakterien, weil der Nährstoff Phosphor mehr als fünfmal zu hohe Konzentrationen aufweist.

 

Warum ist so viel Phosphor im Arendsee?

Ein erheblicher Teil des Phosphors gelangt über das Grundwasser in den See. Dies ist eine Langzeitfolge von Düngung, möglichen Altlasten, aber auch der früher fehlenden Kanalisation. Oberirdische Zuflüsse, die Überwinterung nordischer Gänse und die Atmosphäre tragen ebenfalls zur hohen Phosphor-Konzentration bei. Es ist dringend notwendig, dass die genauen Quellen des Phosphors ermittelt werden. Sind die Ursachen bekämpft, kann es dennoch Jahre dauern, bis der Nährstoffgehalt spürbar zurückgeht – am Arendsee schätzungsweise 15 bis 20 Jahre. 

Hilft sich der See selbst?

Die Belastung von außen übersteigt seit vielen Jahrzehnten das natürliche Selbstreinigungsvermögen des Sees. Das erkennt man an dem weiteren Anstieg der Phosphor-Konzentrationen, der hohen Algenbiomassen und am zunehmenden Sauerstoffschwund im Tiefenwasser. Langzeitdaten zeigen, dass ein immer größerer Teil des Tiefenwassers gänzlich ohne Sauerstoff ist und sich giftiger Schwefelwasserstoff anreichert. Das hat natürlich Folgen für sauerstoffbedürftige Lebewesen: Im Sediment unterhalb von 20 Metern gibt es deshalb keine größeren tierischen Organismen. Einige Zonen im Wasser können nicht mehr von Fischen besiedelt werden.  

Was kann man dagegen tun?

Es gibt mehr als sechzig verschiedene Verfahren zur Restaurierung von Seen. Es wird für jeden See individuell entschieden, welche Maßnahmen sich am besten eignen. Grundlage für die Beurteilung sind der ökologische Zustand des Sees und die Umweltbedingungen vor Ort.

Forscher des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), beauftragt vom Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (Land Sachsen-Anhalt), prüfen gegenwärtig die Anwendung eines Verfahrens für den Arendsee, das natürlich ablaufende Prozesse verstärken soll: Eine Fällung von Nährstoffen mit einem Aluminiumsalz. Im Erzgebirge beispielsweise findet dieser Prozess ganz ohne Zutun des Menschen statt. Aus dem Felsgestein wird durch Regenwasser Aluminiumsulfat ausgespült und gelangt in die Talsperren. Dort bindet der Phosphor im See an Aluminiumflocken und sinkt gemeinsam mit diesen auf den Seegrund. Das so von der Natur gereinigte Wasser wird direkt als Trinkwasser verwendet, eine weitere Aufbereitung ist nicht nötig.

Ist die Methode schädlich für Menschen und andere Lebewesen?

Sedimentation und Fällung sind natürliche Vorgänge in jedem See. Im Arendsee findet beispielsweise in jedem Frühjahr eine chemische Ausfällung von Kalk statt. Dieser Vorgang wird ausgelöst, wenn die Mikroalgen im Frühjahr durch Photosynthese verstärkt Kohlendioxid aus dem Wasser aufnehmen und durch Verschiebung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichtes weißes Kalziumkarbonat ausfällt. Das Ausfällen schadet Fischen und Pflanzen nicht.

Wenn die Nährstoffmenge im See abnimmt, wachsen weniger Planktonalgen. Der Ertrag der Fische, die sich von diesen Algen ernähren, nimmt ab und erreicht damit ein natürliches Niveau.

Giftig wirkende Aluminium-Formen können bei der vorgesehenen Anwendungsmenge und der Pufferkapazität des Gewässers nicht auftreten. Da die Natur nicht überall in Deutschland das Trinkwasser frei Haus liefert, bereiten viele Wasserbetriebe das Trinkwasser mithilfe von Polyaluminiumchlorid, Aluminiumchlorid und Aluminiumsulfat auf. Auch in der Abwasserbehandlung werden diese Salze angewendet. Die meisten Lebensmittel enthalten als Spurenelement auch Aluminium.

Welche Einschränkungen würden durch die Maßnahme entstehen?

Die Fällung würde im Winter stattfinden. Mit Booten bringen die Techniker das Fällmittel mithilfe einer speziellen Apparatur aus. Die gesamte Maßnahme dauert drei Monate, der See wäre im Frühjahr wieder uneingeschränkt zugänglich. Sollte der See ausnahmsweise einmal bei extremer Kälte zufrieren, könnte man nach dem Auftauen direkt fortfahren. Bis zum Beginn der Badesaison wäre die Maßnahme in jedem Falle abgeschlossen.

Gibt es andere Seen, die so restauriert wurden?

Weltweit ist das Ausfällen von Phosphor im See eine sehr verbreitete Methode und  Stand der Technik. In Kanada und den USA werden Seen seit 40 Jahren häufig auf diese Weise gereinigt. Auch in Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern kommt dieses Verfahren zunehmend zum Einsatz, so wurde eine seeinterne Fällung beispielsweise am Jabeler See in Mecklenburg-Vorpommern durchgeführt. Im April 2011 beginnt die Sanierung des Haussees im Naturpark Feldberger Seenlandschaft mittels Fällung. Über das Langzeitverhalten und die Auswirkungen gibt es bereits viele wissenschaftlich fundierte Studien.

Die Erfahrungen zeigen, dass Gewässer auf diese Weise sehr schnell gereinigt werden können und keine negativen Wirkungen auftreten.  

Was wurde früher schon am Arendsee unternommen?

1976 wurde eine Tiefenwasserableitung gebaut, die Wasser aus den tieferen Schichten des Sees abtransportiert. Man erhoffte sich, auf diese Weise große Mengen an Phosphor aus dem See entfernen zu können. Diese Erwartungen wurden jedoch nicht erfüllt. Der Seespiegel hätte zu stark abgesenkt werden müssen, um den Phosphorgehalt maßgeblich zu reduzieren.

Das Abdecken des Sediments durch Seekreideaufspülung 1995 hat zu keiner nennenswerten Verbesserung geführt. Diese Maßnahme sollte verhindern, dass Phosphor aus dem Sediment zurück ins Wasser gelangt. Es zeigte sich aber, dass der im Wasser vorhandene Phosphor und die ständige Zufuhr von außen entscheidend für den Zustand des Sees sind.

Aufgrund dieser Erfahrungen hat der Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (Land Sachsen-Anhalt) die Wissenschaftler des IGB beauftragt, den See und seine Zuflüsse umfassend zu untersuchen und aufgrund der bisherigen Studien ein Konzept für die Sanierung zu erstellen. Wegen der umfangreichen Messungen und Laboruntersuchungen können die Forscher sehr genau angeben, was bei der Fällung mit Aluminiumsalz geschieht.

Warum gibt es manchmal keine Blaualgen, obwohl es heiß ist?

Die Entwicklung von Cyanobakterien hängt von sehr vielen Bedingungen ab. Hohe Temperaturen und ein hoher Nährstoffgehalt fördern ihr Wachstum. Ist es jedoch zu heiß, führt dies dazu, dass der See schon im oberen Bereich „geschichtet“ ist. Dann wird das Wasser an der Oberfläche nicht mehr durchmischt, es entstehen unsichtbare Grenzen zwischen den unterschiedlich warmen Schichten. Ohne Durchmischung kann der Phosphor allerdings nicht in die oberen Schichten gelangen. Aber gerade dort entwickeln sich die Cyanobakterien, da sie das Sonnenlicht zur Photosynthese brauchen. Wenn es also besonders heiß ist, kann dies entgegen der Erwartung die Entwicklung von Cyanobakterien bremsen, sofern es zu einer Schichtung im oberen Bereich kommt.




Projektleitung:

Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)

Finanzierung:

LHW Sachsen-Anhalt

 

Projekt-Team am IGB:

Name Funktion Kontakt
Dr. Michael Hupfer Projektleitung hupfer@igb-berlin.de
Dr. Jörg Lewandowski Projektkoordination lewe@igb-berlin.de











Projektpartner:

Name Kontakt
Stadt Arendsee Am Markt 3,
39619 Arendsee
http://www.vg-arendsee-kalbe.de/
Landesverwaltungsamt Sachsen-Anhalt
Ernst-Kamieth-Straße 2 
06112 Halle (Saale)
www.lvwa.sachsen-anhalt.de
Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Otto-von-Guericke-Str. 5
39104 Magdeburg
www.lhw.sachsen-anhalt.de

Technische und inhaltliche Unterstützung bei dem Vorhaben gewähren zudem der Tauchclub Arendsee, die Fischerei Kagel, der Unterhaltungsverband Jeetze, das Landesamt für Umweltschutz, das Landesamt für Geologie und Bergbau, das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ sowie der Wasserverband Stendal Osterburg.























 
Astrophysikalisches Institut Potsdam
www.aip.de
Leibniz-Institut für Regionalentwicklung
und Strukturplanung e. V., Erkner