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 49 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. Wegen seiner bis Mitte des letzten Jahrhunderts besonders guten Wasserqualität wird er auch als „Perle der Altmark“ bezeichnet.

Kenndaten:

Fläche: 5,14 km²
Größte Tiefe: 49 m
Mittlere Tiefe: 29 m
Wasservolumen: 147 Mio. m³
Größte Länge: 3,24 km
Größte Breite: 2 km

AS Tiefenkarte
Tiefenkarte des Arendsees

Zustand des Sees

Doch das Naturparadies ist nicht mehr intakt: Schon oft musste der See im Sommer aufgrund einer übermäßigen Entwicklung von Blaualgen (Cyanobakterien) für den Badebetrieb gesperrt werden. Cyanobakterien sind in unseren Seen natürlicher Teil der Lebensgemeinschaften. Bei hohem Nährstoffgehalt und höheren Temperaturen können sie sich jedoch extrem stark vermehren. Cyanobakterien können toxische Stoffe (Cyanotoxine) produzieren, die bei einer Massenentwicklung eine Gefahr für die Gesundheit darstellen. Die intensive Grünfärbung des Wassers und die Bildung unästhetischer Algen-Teppiche auf der Wasseroberfläche können zudem Besucher abschrecken.

Im Ergebnis der Bestandserhebungen zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) wurde der ökologische Zustand des Arendsees mit unbefriedigend bewertet. Entscheidenden Anteil hatte dabei die Bewertung der Komponente Phytoplankton. Neben den jährlich auftretenden Cyanobakterien-Blüten, gelten geringe sommerliche Sichttiefen, Sauerstoffmangel im Tiefenwasser und das Verschwinden der ursprünglichen Unterwasservegetation als weitere Anzeichen einer starken Eutrophierung. Ursache der unerwünschten Eutrophierungserscheinungen ist die seit vielen Jahren die zu hohe Konzentration des Nährstoffs Phosphor (P) im Wasserkörper des Arendsees. Diese liegt durchschnittlich bei knapp über 170 µgP L-1. Das ist vier bis fünfmal höher als die tolerierbare P-Konzentration. Obwohl die letzten Jahre geringfügig niedrigere Werte als die Vorjahre aufweisen, kann von einer Trendumkehr noch nicht gesprochen werden, wenn man die Schwankungen längerer Zeiträume betrachtet.

TP Konzentration Arendsee

Phosphor im Arendsee. Die Graphik zeigt die Jahresmittelwerte des Phosphor-Inhaltes (linke Achse), und der Phosphor-Konzentration (rechte Achse).   

In den letzten Jahrzehnten sind besonders deutliche Veränderungen im Sauerstoffhaushalt des Sees zu registrieren. Der im Herbst noch vorhandene Sauerstoffvorrat im Tiefenwasser unterhalb von 20 m verringert seit dem Jahr 1976 im Arendsee deutlich. Ein immer größerer Teil des Hypolimnions ist am Ende der Schichtung sauerstofffrei. Im Jahr 2020 wurde der bisher niedrigste Wert mit 1 mg L-1 bestimmt. Das entspricht einer Sauerstoffsättigung von lediglich 8%. Hauptursache dieser niedrigen Sauerstoff-Konzentration ist die durch zu hohe Nährstoffkonzentrationen verstärkte Primärproduktion im oberen Wasserkörper. Die Algen sinken nach dem Absterben ab und werden von Mikroorganismen unter Sauerstoffverbrauch abgebaut.

 

Sauerstoff im Arendsee

Sauerstoff im Tiefenwasser des Arendsees. In der Abbildung ist die mittlere Sauerstoffkonzentration am 1. November jeden Jahres in der Schicht zwischen 20 und 48 m ab 1977 dargestellt. Die mittlere Sauerstoffkonzentration gegen Ende der Sommerschichtung hat sich in diesem Zeitraum um ca. 50% verringert.

Herkunft der Phosphorbelastung 

Durch umfangreiche Forschungen in den letzten Jahren zu den Quellen der hohen P-Konzentrationen wurde festgestellt, dass ein erheblicher Teil des Phosphors über das Grundwasser in den See gelangt. Dieser Eintragsweg als Ursache der Eutrophierung wird bisher oft vernachlässigt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass besonders hohe Phosphor-Konzentrationen im Grundwasser (bis > 4 mg L-1) im Bereich der Stadt Arendsee gefunden wurden. Die Belastungsquellen liegen daher im Stadtgebiet und nicht in den landwirtschaftlich genutzten Teilen des Einzugsgebietes. Ob es sich um frühere Belastungen durch Sickergruben oder andere Altlasten handelt oder auch aktuelle Lastquellen (z. B. Kanalisation) eine Rolle spielen, konnte bislang noch nicht aufgeklärt werden. Als zweitgrößte Eintragsquelle wurde die Belastung aus der Atmosphäre ermittelt. Oberirdische Zuflüsse und die Überwinterung nordischer Gänse tragen ebenfalls zur Phosphor-Konzentration im See bei.

Phosphor-Einträge in den Arendsee:  In den See gelangen jährlich ungefähr 1,6 Tonnen Phosphor. Der Hauptteil kommt aus dem Grundwasser. Die natürliche Fracht über das Grundwasser würde lediglich bei ca. 70 kg pro Jahr liegen. 

 

Mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität

Frühere Versuche einer Sanierung hatten nicht die gewünschte Wirkung. Im Jahr 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. Auch das Abdecken des Sediments durch eine Seekreideaufspülung hat 1995 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 wurde das IGB vom Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (Land Sachsen-Anhalt) beauftragt, den See und seine Zuflüsse umfassend zu untersuchen und aufgrund der Studien ein Konzept für die Restaurierung des Sees zu erstellen. Es wird eine Fällung mit einem Aluminiumsalz vorgeschlagen. Damit ist mit einer unmittelbaren Reduzierung des Phosphors im Wasserkörper zu rechnen. Die Erfolgsaussichten einer seeinternen Fällung sind wegen der langen Wassererneuerungszeit von ungefähr 50 Jahren als gut zu bewerten. Bei Fortbestehen der externen Last ist die Dauerhaftigkeit einer Phosphor-Fällung allerdings eingeschränkt. Optimal wäre die Kombination interner Fällung (Sofortwirkung) mit gleichzeitig oder später wirkenden Maßnahmen zur Verminderung der externen Last (Sicherung der Nachhaltigkeit). Es steht außer Frage, dass ohne zusätzliche Maßnahmen der Arendsee den geforderten guten ökologischen Zustand gemäß den Vorgaben durch die EG-WRRL nicht erreichen kann.

Forschung am Arendsee

Es gibt nur wenige Seen in Deutschland, die in den letzten Jahrzehnten hinsichtlich des Parameterspektrums sowie der räumlichen und zeitlichen Auflösung ähnlich gut untersucht wurden wie der Arendsee. Erste Untersuchungen fanden durch Prof. Wilhelm Halbfaß bereits 1896 statt, durchgängige Datenreihen liegen seit Mitte der 1970er Jahre vor.

Monitoring

Seit 2010 betreibt das IGB eine schwimmende Messstation auf dem See. Hier erheben wir die gängigen Wetterdaten und messen verschiedene Wasserparameter mit Hilfe von Sonden. Die Datenerhebung erfolgt automatisch im Zehn-Minuten-Intervall. Täglich wird mindestens ein Vertikalprofil der wichtigsten Wasserparameter wie Temperatur, Sauerstoff, pH-Wert und Chlorophyll in einem Abstand von 1 m durchgeführt. Zusätzlich werden im Winter monatlich, im Sommer im Wechsel mit dem Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft (LHW) 14-tägig Wasser-Probenahmen durchgeführt. Aus den gewonnenen Daten werden in enger Zusammenarbeit mit dem LHW und anderen Verwaltungsbehörden Empfehlungen für Managementmaßnahmen am Arendsee abgeleitet.

Messstation am Arendsee.
 

UWE Unterwasser-Enclosures am Arendsee

Die Unterwasser-Enclosures am Arendsee wurden im März 2012 errichtet. Damit untersucht die Arbeitsgruppe von Dr. Michael Hupfer unter natürlichen Bedingungen, welche Auswirkungen der Klimawandel auf die Nährstoffverteilung im See haben könnte. Es sollen Handlungsempfehlungen ableitet werden, wie man Seen auch unter veränderten klimatischen Bedingungen ökologisch intakt erhalten kann.

Die Anlage besteht aus acht 30 Meter langen Schläuchen mit einem Durchmesser von drei Metern, sie reichen von 20 Metern Tiefe bis auf den Seegrund in 50 Metern und schließen unten mit dem Sediment ab. Innerhalb dieser Enclosures können Experimente durchgeführt werden, die im Labor wegen der Komplexität natürlicher Einflüsse nicht möglich sind. Die wissenschaftliche Methode ist zwischen dem reinen Beobachten der Natur und dem Experimentieren im Labor unter kontrollierten Bedingungen angesiedelt. Es sollen Vorgänge im Tiefenwasser und im Sediment untersucht werden, ohne dass dabei das Wasser im Enclosure komplett vom restlichen Wasserkörper abgeschnitten ist. Weil sie oben offen sind und sich noch 20 Meter Wasser über ihnen befinden, wird die natürliche Nachlieferung von aussinkenden Partikeln wie Algenresten oder Kalzitkristallen nicht unterbrochen.

Unter diesen realitätsnahen Bedingungen lässt sich klären, welche Rolle die Sedimente für den Nährstoff- und Sauerstoffhaushalt spielen. Durch Abdecken der Zylinder gelangen von oben keine Nährstoffe hinein, durch das Abdecken des Sediments kommen keine Nährstoffe aus dem Sediment in das Wasser – so kann Aufschluss darüber erlangt werden, welche Prozesse für die Anreicherung des Phosphors im Tiefenwasser während des Sommers verantwortlich sind.

 

http://intranet.igb-berlin.de/system/html/uwe-548ea299.jpg


Schematischer Aufbau der Unterwasser-Enclosures (UWE) am Arendsee und die durchgeführten Experimente 1. Verhinderung der Nährstoffrücklösung 2.Unterdrückung der Sedimentation 3. Verlängerung der Schichtung

 

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