Stoffbilanzen / Ökosystemanalysen

Die Erstellung von Stoffbilanzen und die Prognose der Beschaffenheitsentwicklung von Gewässern geht deutlich über die Klassifizierung hinaus, die ja nur den Ist-Zustand des Gewässers beschreibt. Eine gründliche Recherche der Rahmenbedingungen (Belastungsfaktoren, Morphologie, Hydrologie, Meteorologie u.a.) sowie sorgfältige Untersuchungen der Stoffströme und Wechselwirkungen sind Voraussetzung für zuverlässige Bilanzen und Prognosen. In einigen Fällen können Modelle die Prognosen unterstützen bzw. helfen, die Vollständigkeit von Bilanzen und Strukturhypothesen zu überprüfen.
In enger Zusammenarbeit mit der TU Dresden, Institut für Hydrobiologie, setzen wir das Modell „SALMO“ zur Simulation der Beschaffenheitsentwicklung von stehenden oder gering durchströmten Gewässern ein. Diese Modell ist sehr komplex und spiegelt die wesentlichen biologischen, chemischen und physikalischen Wechselwirkungen in einem Gewässer wieder. Damit ist es ein wertvolles Werkzeug bei der Planung neuer Gewässer (Stauseen, Rückhaltebecken) oder bei der Erfolgsabschätzung von Sanierungsmaßnahmen (Zwangszirkulation, Nährstoffreduzierung, Biomanipulation u.a.).
Daneben können wir eine Reihe weiterer, zum Teil deutlich einfacherer Modelle anwenden, die für viele Fragestellungen durchaus hinreichend genaue Ergebnisse liefern.
In stehenden und schwach durchflossenen Gewässern sind anorganische und organische Nährstoffe als wichtigste Ursache für schlechte Wasser- bzw. Gewässerbeschaffenheit anzusehen. Auch in Fließgewässern spielen diese Stoffe neben dem Gewässerverbau eine bedeutende Rolle. Dabei sind viele dieser Substanzen an sich bereits unerwünscht, weil sie die Nutzung des Wassers einschränken (z.B. die Einschränkung der Trinkwassernutzung durch Nitrat und organische Stoffe). Oft führt aber erst ihre Funktion als Nährstoff im Ökosystem zu den eigentlichen Problemen. Das wichtigste Beispiel hierfür ist die Eutrophierung der Gewässer, die ein Resultat übermäßiger Zufuhr anorganischer Nährstoffe und des damit verbundenen Pflanzenwachstums darstellt. Aber auch viele andere unerwünschte Phänomene in Fließ- und Stillgewässern, wie Kolmation, Sauerstoffschwund, Schwefelwasserstoffentwicklung, starke Trübung, Färbung und Gerüche oder Schaumbildung sind oft Resultate verstärkter biologischer Aktivität, die durch übermäßige Nährstoffkonzentrationen verursacht werden.
Die Quellen für die Nährstoffe aufzuspüren und deren Bedeutung sicher zu ermitteln ist nicht immer einfach. So kann zum Beispiel der Phosphor, als wichtigster Pflanzennährstoff in Seen und Talsperren, aus unterschiedlichsten und teilweise schwer quantifizierbaren Quellen stammen. Oft gelangt die Hauptmenge dieses Nährstoffs über den Zufluss in das Gewässer. In einigen Fällen können aber auch die Einträge über die Atmosphäre (Regen, Staub), die Nutzungen (z.B. Badenutzung) oder selbst durch die auf dem Gewässer rastenden Gänse und Enten erheblich sein. In bereits mehr oder weniger eutrophen Gewässern spielt zudem das Sediment eine bedeutende Rolle als Nährstoffspeicher, der zu bestimmten Zeiten bedeutende Mengen an Phosphor in den Wasserkörper abgibt und damit das Algenwachstum innerhalb kurzer Zeit vervielfachen kann (Nährstoffrücklösung).