Bundesweiter Praxistest eines Bewertungsverfahrens für Phytoplankton in Fließgewässern Deutschlands zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie

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1 Endbericht zum LAWA-Vorhaben: Bundesweiter Praxistest eines Bewertungsverfahrens für Phytoplankton in Fließgewässern Deutschlands zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie Verfahrensvereinfachung und -überprüfung mit Handbuchentwurf LAWA-Projekt O 3.05 im Zusammenhang mit dem Länderfinanzierungsprogramm Wasser und Boden Projektzeitraum: bis mit kostenneutraler Verlängerung Bericht: 1. November 2006 mit geringen Modifikationen bis zum aufgeführt im Kapitel 7 Projektbearbeiter: Dr. Ute Mischke, IGB Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) im Forschungsverbund Berlin e.v. Müggelseedamm 310, D Berlin Fachlicher Begleiter (LAWA): Jahr 2006 Jahr 2005 Eva Bellack Oberirdische Gewässer. NLWKN Betriebsstelle Hannover - Hildesheim Dr. Klaus Wendling Abteilung 2 Gewässerschutz/Gewässerüberwachung Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland-Pfalz (LUWG) An der Scharlake 39 Amtsgerichtsplatz Hildesheim Oppenheim

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3 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 3 von 70 Gliederung: Kurzfassung... 5 Erweiterte Zusammenfassung Kurzübersicht über das modifizierte Verfahren Einleitung Erfahrungen mit dem Verfahrensentwurf in der wasserwirtschaftlichen Praxis in Deutschland und Beurteilung der neu gelieferten Daten Die durch die Bundesländer überwiegend akzeptierten Elemente des Verfahrens Hauptkritikpunkte aus den Stellungnahmen der Bundesländer Praktikabilitätstest Wichtigste Kritikpunkte während der Expertendiskussion auf dem Verfahrensworkshop Beschreibung der neu erhobenen Datenbasis im Praxistest Beschreibung der Verfahrensüberprüfung und -erweiterung Überprüfung der erforderlichen Bestimmungstiefe unter dem Gesichtspunkt der kostenintensiven Diatomeenpräparation Bewertungsentwurf für die Rückstau- bzw. Brackwasser beeinflussten Ostseezuflüsse Annahmen für die Rekonstruktion des Referenzzustandes für Typ Vorschlag für eine kontinuierliche, anstatt der bisherigen 5 stufigen Bewertung der Biomasse (Chlorophyll a) Überprüfung der Kenngrößen der taxonomischen Zusammensetzung und Erweiterung des Indikationsbereichs auf der Degradationsskala Pennales-Index: verbauungs- oder trophiesensitiv? Testung des Blaualgenindex Überprüfung Kenngröße Chloro Überprüfung der Indikatortaxa Überprüfung der Indikation weiterer Belastungsgrößen Verbauung und Versalzung Veränderte Definition der abgebildeten Degradationen Prüfung der Kenngröße zur Salzbelastung im Potamoplankton Erweiterungen der operativen Taxaliste und seine Anwendung Entwicklung einer anwendungsfreundlichen Auswertungssoftware... 42

4 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 4 von 70 3 Beschreibung des Bewertungsverfahrens Handbuch Vorversion Verfahrensanleitung zur Probenahme und Analyse des Phytoplanktons in Fließgewässern zur Bewertung gemäß der EU-WRRL Einleitung zur Verfahrensanleitung Beprobungsvorschrift Phytoplankton in Fließgewässern Taxonomische Analyse und UTERMÖHL-Methode (Mikroskopie) Beschreibung der Bewertungsdurchführung Bewertungsrelevante Fließgewässertypen Bildung des Saisonmittelwertes Bewertung nach der Kenngröße Gesamtpigment Typspezifischer Indexwert Potamoplankton (TIP) mittels Indikatortaxa Die Gesamtbewertung der Fließgewässer mittels Phytoplankton Die Gesamtbewertung mittels der Auswertungssoftware PhytoFluss Danksagung Literatur Anlagen Korrekturen nach dem Stand

5 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 5 von 70 Kurzfassung Mit dem vorliegenden LAWA-Forschungsvorhaben (O 3.05) wird ein Praxistest der Bundesländer Deutschlands im Jahr 2005/2006 dokumentiert. Er testete den nationalen Verfahrensvorschlag von Mischke et al. (2005) zur Bewertung von Flüssen mittels Phytoplankton zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL). Da das Verfahren bisher auf keinerlei Normung zurückgreifen konnte, war eine Vielzahl der neu vorgeschlagenen Details abzustimmen. Dies betraf die biozönotisch begründete Definition von Gewässersubtypen, die Ableitung der Referenzbedingungen, die neuen Phytoplankton-basierten Kenngrößen einschließlich der typspezifischen Indikatorliste, die neue operativen Taxaliste und die Vorschrift zur Probenahme und mikroskopischen Analyse. Der Praxistest erfolgte auf zwei Wegen: Zum einen wurden die Anwender aufgerufen, Stellungnahmen zum Verfahren abzugeben. Dies geschah durch die Bundeslandvertreter des LAWA-Arbeitskreises Fließgewässerbewertung als auch auf einem für diesen Zweck vom Projekt veranstalteten Expertenworkshop. Zweitens wurden neue Untersuchungen im Jahr 2005 nach den Vorgaben des Verfahrensentwurfes durchgeführt (Praktikabilitätstest) und das Bewertungsergebnis nach Expertenmeinung der Datenlieferanten beurteilt (Plausibilitätsbeurteilung). Dem Projekt dienten die neu erhobenen Befunde der Verfahrenserweiterung für den Fließgewässertyp 23 und der Erprobung des Verfahrensentwurfes für die bereits bewertbaren Gewässer. Hiermit wird die neue Verfahrensbeschreibung zur Abstimmung vorgelegt (Kap. 3). Sie soll die Vorlage für ein Handbuch sein und enthält die mit den Bundesländern vereinbarten Vereinfachungen. Diese sind bereits in die Entwürfe zur Rahmenkonzeption der LAWA (RAKON-Papiere; 2006) eingegangen. Sie beinhaltet den Wegfall zweier Kenngrößen, dem Phytoplankton-Halobien-Index und des Gesamtbiovolumen, sowie den Verzicht auf die obligate Herstellung von Diatomeenpräparate. Der vereinfachte Berechnungsweg wird darstellt und ist in der im Projektrahmen erarbeiteten Auswertungssoftware PhytoFluss Vers programmiert. Sie ermöglicht gemeinsam mit einer Benutzerinformation eine automatisierte Berechnung aus den kodierten Erhebungsdaten (Taxalisten mit quantitativen Werten). Die operative Taxaliste erfuhr Ergänzungen durch Neumeldungen und weist ein stark vereinfachtes Bestimmungsniveau spezifisch für das vorliegende Verfahren aus.

6 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 6 von 70 Erweiterte Zusammenfassung Anlass für ein neu entwickeltes Bewertungsverfahren von Fließgewässern anhand der im Freiwasser schwebenden Algen, des Phytoplanktons ist die gesetzlich erforderliche Umsetzung der im Jahr 2000 in Kraft getretene EU-WRRL. Das Phytoplankton dient in erster Linie in diesem Verfahren als Belastungsanzeiger für eine Eutrophierung, die durch ein übermäßiges Nährstoffangebot verursacht wird. Andere biologische Gruppen, wie Aufwuchs oder Wasserpflanzen, werden ebenfalls in der WRRL mit anderen Verfahren einbezogen. Im hier getesteten Verfahrensvorschlag von Mischke et al. (2005) ist eine starke Beschränkung auf wenige Fließgewässertypen vorgesehen: Das Phytoplankton soll nur dann als Belastungsanzeiger dienen, wenn das Gewässer tatsächlich planktonführend ist, und nicht andere Floraelemente wie Aufwuchs oder Wasserpflanzen dominieren. Als planktonführend, und damit bewertungsrelevant, werden im Verfahrensvorschlag solche Gewässer definiert, die eine erhebliche Phytoplanktonbiomasse aufweisen, was einer Chlorophyll a-konzentration über 20µg/l im der Vegetationsmittel entspricht. Dies trifft nach Recherchen in Mischke et al. (2005) nur auf 6 (Typen 9.2, 15, 17, 10, und 20, 23) der 22 für Deutschland national gültigen Fließgewässertypen (Pottgießer & Sommerhäuser 2004) im naturnahen Zustand zu. Aufgrund der unterschiedlichen Neigung zur Biomassebildung bei gleichem Phosphorangebot, die mit einer unterschiedlichen regionale Abflussspende korrespondiert, wurden die Gewässertypen Kiesgeprägte Ströme (Typ 10) und die Großen sandgeprägten Ströme des Tieflandes (Typ 20) in dem hier getesteten Verfahrensvorschlag in Subtypen unterteilt (mit hoher Abflussspende =Typ 10.1 und 20.1; mit geringer Abflussspende = Typ 10.2 und 20.2). Die sand-, lehm- und kiesgeprägten Tieflandflüsse (Typ 15 und 17) werden nach der Größe des Einzugsgebietes in zwei Typen zusammengefasst ( km 2 ; > 5000km 2 ). Neben diesen erfahren die großen Flüsse des Mittelgebirges (Typ 9.2) keine Unterteilung. Dem Typisierungsvorschlag für das Bewertungsverfahren Phytoplankton wurde im Praxistest 2005 durch die Bundesländer zugestimmt. Zum Zeitpunkt der Verfahrensentwicklung bestanden erhebliche Datenlücken hinsichtlich einiger Bundesländer sowie für bestimmte Fließgewässertypen. Davon konnten mit dem Praxistest nur wenige geschlossen werden. Die Gewässerauswahl wurde nicht zentral vom Projekt aus geplant. Die späte Übergabe der Untersuchungsergebnisse aus dem Jahr 2005 von den Bundesländern an das Projekt verzögerte die abschließende Datenanalyse. Dadurch wurde die Verlängerung des Projektzeitraumes erforderlich. Von den im Praxistest neu erhobenen Daten, wurden nur ein Teil nach den Vorgaben im Methodenvorschlages zur Probenahme und mikroskopischen Analyse (Mischke et al. 2005) beauftragt. Es wurden dem Projekt auch nachträglich Ergebnisse aus den Jahren übermittelt, deren Erhebungsmethode nicht standardisiert war. Die Taxalisten und Trophiedaten aus den 14 beteiligten Bundesländern von 230 Untersuchungsjahren wurden in einer Access-Datenbank zusammengeführt. Die Überprüfung der Eignung der gelieferten Daten ergab: Nur etwa ein Drittel der neu übermittelten Daten war tatsächlich für die Verfahrensvalidierung geeignet. Ein weiteres Drittel entfiel auf Untersuchungsbefunde aus den Jahren , die ebenso wie ein großer Teil der Praxistestdaten von 2005 entweder keinem verfahrensrelevanten Fließgewässertypen angehörten oder/und methodische Mängel aufwiesen. Aufgrund der zahlreichen Aufstaue wurden Fließgewässertypen als planktonführend beprobt, obwohl sie im Bewertungsvorschlag nicht vorgesehen waren (= nicht bewertungsrelevant). Häufigste methodische Mängel waren das Fehlen einer vollständigen Diatomeenanalyse und ein später Probenahmebeginn erst nach Mitte Juni.

7 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 7 von 70 Die Praxistestdaten konnten weiterhin das bei der Verfahrensherleitung bestehende Defizit nicht wesentlich beheben, dass der sehr gute und gute Zustand im Gesamtdatensatz sehr unterpräsentiert ist oder für einige Fließgewässertypen gänzlich fehlt. Referenzzustände mussten bei der Verfahrensentwicklung besonders für die großen Ströme durch Nährstoff- und hydro-morphologische Bedingungen rekonstruiert werden. Daraus lässt sich zwar Höhe der potentiellen Biomassebildung durch Interpolation typspezifisch prognostiziert, aber nicht die taxonomische Zusammensetzung des Phytoplanktons. Letztere wurde nun im Rahmen der Verfahrensmodifikation durch eine mathematische Transformation aus den besten Gewässern durch Streckung der Metrikwerte in den guten Zustand hinein extrapoliert (siehe Arbeitsaufgabe 3). Folgende Arbeitsaufgaben wurden aus den Stellungnahmen der Bundesländervertreter und der Teilnehmer am Expertenworkshop zum ersten Verfahrensvorschlag im Praxistestprojekt aufgegriffen: (1) Bewertungsentwurf für die Rückstau- bzw. Brackwasser beeinflussten Ostseezuflüsse. (2) Eine kontinuierliche Bewertung der Biomasse anstelle der 5 stufigen Klassifizierungen. (3) Überprüfung der Kenngrößen der taxonomischen Zusammensetzung und Erweiterung des Indikationsbereichs auf die gesamte Degradationsskala (4) Überprüfung der Indikation weiterer Belastungsgrößen wie Versalzung und Verbauung (5) Überprüfung der erforderlichen Bestimmungstiefe unter dem Gesichtspunkt der kostenintensiven Diatomeenpräparation (6) Erweiterung der operativen Taxaliste um neu gemeldete Taxa, um ein verfahrensangepasstes Bestimmungsniveau und um Bestimmungshinweise (7) Entwicklung einer anwenderfreundlichen Auswertungssoftware Arbeitsaufgabe 1: Anhand der gelieferten Daten aus Mecklenburg-Vorpommern wurde ein Verfahrensvorschlag für die rückstau- bzw. Brackwasser beeinflussten Ostseezuflüsse (Typ 23) entwickelt, der sich im Wesentlichen an die Bewertungsgrößen und Grenzwerte des Typ 20.2 anlehnt. Die wenigen und zudem inhomogenen Datensätze enthalten keinen Referenzstandort dieses Typs, so dass, wie bei einigen anderen Typen, eine Rekonstruktion des Referenzzustandes aus TP-Hintergrunddaten erfolgen musste. Im Ergebnis kann eine ähnliche Referenztrophie wie in den großen Strömen mit geringer Abflussspende erwartet werden. In Übereinstimmung damit, ist die Artzusammensetzung ähnliche wie im Typ 20.2 Da bisher auch nur wenige Untersuchungsorte und -jahre mit vertieftem Bestimmungsniveau vorliegen, ist der Verfahrensvorschlag für Typ 23 mit einem erweiterten Datensatz in Zukunft zu testen. Auf die Entwicklung eines Bewertungsentwurfes für die seeausflussgeprägten Fließgewässer (Typ 21) wurde in Abstimmung mit dem LAWA-AK verzichtet. Besonders die verschiedenartigen Referenzzustände der Untertypen verhindern eine gemeinsame Bewertung. Es müssten unzählige Untertypen gebildet werden, die zurzeit noch nicht definiert werden können. Arbeitsaufgabe 2: Im Verfahrensvorschlag wurden typspezifische Zielwerte für die Chlorophyll a- Konzentrationen formuliert, wodurch eine trophische Erstbewertung in einer 5 stufigen Klassifizierung erfolgte. Die durch die Stellungnahmen der Bundesländer weitgehend akzeptierten Klassengrenzen dieses ersten Vorschlages wurden für die Weiterentwicklung des Verfahrens aufgegriffen, und in eine kontinuierlich bewertende Kenngröße durch typspezifische Berechnungsfunktionen transformiert. Dafür wurden die Klassengrenzen geringfügig modifiziert. Eine ergänzende Bewertung anhand des Parameters Gesamtbiovolumens ist nach Standardisierung der Methodik nicht mehr nötig und kann im Rahmen der Verfahrensvereinfachung entfallen.

8 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 8 von 70 Die Arbeitsaufgabe, 90%-Perzentilwert der Chlorophyll a-konzentration zu bilden, die nach den Anforderungen der EU-WRRL eventuell Planktonblüten reflektieren könnten, konnte aus Zeitgründen und zu geringer Datenbasis vorläufig nicht erfüllt werden. Arbeitsaufgabe 3: Die Überprüfung der Einzelkenngrößen der taxonomischen Zusammensetzung ergab eine weitgehende Bestätigung des Entwurfes. Allerdings erfuhren alle Kenngrößen Modifikationen. Die vorgeschlagene Bewertung anhand des Anteils an Pennales, Chlorophyceae und Blaualgen (Cyanobakterien) als eigene Metriks hat sich im Wesentlichen im Praxistest bestätigt. Es konnten allerdings nicht, wie angestrebt und angefordert, für alle 5 Bewertungsklassen Grenzwerte definiert werden. Dazu fehlten zumeist Beispielgewässer, oder die Parameterwerte verhielten sich sprunghaft mit ansteigender Degradation. Die bisherigen Klassengrenzen konnten nur um Grenzwerte für einige weitere Bewertungsstufen und für weitere FG-Typen erweitert werden. Die Einstufung der Indikatortaxa im Spektrum der 5 Degradationsklassen und je Gewässertypgruppe wurde durch den teils nur geringfügig erweiterten Datensatz nicht immer sinngemäß bestätigt. Im Gegensatz zum ersten Entwurf wurden die Trophieeinstufungen aller Indikatortaxa nach dem Brettum- Verfahren (1989) anhand Stetigkeit und Dominanz der Arten nur an solchen Datensätzen überprüft, für die eine gemeinsame Trophiebewertung mittels Chlorophyll a und Gesamtphosphor (TP) möglich war. Damit sollte eine unsichere Voreinstufung der Gewässer verhindert werden, die zum Beispiel durch geringe Chlorophyll a-werte verursacht wird, deren Ursache nicht das Fehlen einer Belastung, sondern andere limitierende Faktoren sind. Durch zusätzliche Steckung der ermittelten Indexwerte auf einen größeren Bereich wurde versucht zu erreichen, dass die Bewertung der taxonomischen Zusammensetzung einen größeren Bereich abdeckt, als tatsächlich durch die verfügbare Beispielgewässer vorgegeben ist. Prinzipiell kann die Bewertung nun auch zu einem guten Zustand in einem Gewässertyp führen, für den keine Referenzgewässer vorhanden. Allerdings bleiben der sehr gute Zustand und der Referenzzustand für Typ 10.2 und 20.2 hinsichtlich der Artzusammensetzung undefiniert, da sie nicht aus belasteten Zuständen ableitbar ist. Es wird empfohlen, den Indikatorwert der Taxa nach mehrjähriger Anwendung des Verfahrens und nach besserer Kenntnis der Referenzzönosen nochmals zu überprüfen. Arbeitsaufgabe 4: Eine anthropogen bedingte Versalzung stellt eine weitere relevante stoffliche Belastung dar. Im Entwicklungsprojekt wurde mittels der Verbreitungspräferenzen von Phytoplanktontaxa ein Phytoplankton-Halobien-Index entwickelt, um eine Salzbelastung zu indizieren. Dieser nur auf wenige Indikatortaxa basierende Index führte bei der Bewertung der Praxistestdaten mehrfach zu Fehlindikationen. Da keine weiteren Daten von stark salzbelasteten Gewässern vorlagen, konnte dieser Index nicht verbessert werden. Deshalb wird der Phytoplankton-Halobien-Index ersatzlos gestrichen. Der aktuelle und mehrfach im Praxistest gemeldete Nachweis von hohen Phytoplanktonbiomassen in Gewässern, die im Referenzzustand nicht planktonführend sind, ist nicht allein Folge der Eutrophierung, sondern gleichzeitig Indikation für eine erhebliche strukturelle Degradation des betreffenden Gewässerabschnitts. Bei Aufstau und Fehlen der beschattenden Ufervegetation wird das Wachstum des Phytoplanktons in den Gewässertypen u.a. 2, 4, 9 und 19, nicht mehr durch Steuergrößen wie Wasseraufenthaltszeit und Uferbeschattung verhindert oder zumindest stark begrenzt. Zusätzlich zur Eutrophierung ist deshalb für sie, eine strukturelle Veränderung als Belastungsgröße zu definieren. Es wird ein Vorschlag vorgelegt, wie man in Anlehnung an die bereits bewertbaren Typen eine Bewertung dieser Messstellen, die als HMWB ausgewiesen werden müssten, durchführen könnte. Ein planktischer Rheoindex konnte nicht entwickelt werden, da numerische Begleitdaten zur Abbildung der Aufstauintensität fehlten oder nur sporadisch vorlagen.

9 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 9 von 70 Arbeitsaufgabe 5: Es wurde von den Bundesländern mehrfach angefragt, ob eine Bewertung ohne das kostenintensive Diatomeenpräparat möglich wäre. Nur durch dieses Präparat, sowie den im Projekt gemeinsam mit Spezialisten ausgearbeiteten Bestimmungshilfen werden die Arten der solitären Centrales bestimmbar. Einige dieser in Flüssen weitaus häufigsten Phytoplanktonarten wurden als Indikatorarten im Verfahrensvorschlag genutzt. Anders als in Seen sind ihre Optima (Auftrittswahrscheinlichkeit und Dominanz) nicht in den Extrema des Degradationsspektrums, sondern vielmehr im Schwerpunkt der Stichprobe des Gewässertyps angesiedelt. Testrechnungen ergaben, dass eine stabile Bewertung auch ohne sie möglich ist. Durch Wegfall der solitären Centrales-Arten wird der zeitliche Analyseaufwand um fast die Hälfte reduziert. Arbeitsaufgabe 6: Die taxonomische Bestimmung des Phytoplanktons unterlag in Deutschland bisher keinem einheitlichen Verfahren. Die neu vorgestellte harmonisierte Taxonliste des Phytoplanktons war deshalb ein wichtiger Bestandteil im Praxistest Sie erfuhr durch ihn eine Erweiterung durch Neumeldung von weiteren Arten. Weiterhin wurde eine Harmonisierung mit der durch die LAWA national empfohlenen DV-Liste Kodierung aller Gewässerorganismen Deutschlands (Mauch et al. 2006) in einem ergänzenden Projekt (Mischke et al. 2006a) erreicht. In diesem Rahmen wurde auch die akzeptierte Nomenklatur und Bestimmungsliteratur zusammengestellt. Die harmonisierte Taxaliste schlägt ein allgemeines Mindestbestimmbarkeitsniveau bei quantitativen Auswertungen von Lugol-fixierten Proben mittels der Utermöhl-Methode in Kombination mit Diatomeenpräparaten vor. Dieses Mindestbestimmbarkeitsniveau wurde von den Anwendern, zumeist Biologen und technische Assistenten in den Ämtern sowie freiberufliche Labore, sachlich bestätigt und überwiegend auch als praktikabel angesehen. Mehr als 20 sachliche Hinweise wurden gegeben und in die Liste eingearbeitet. Es wurde allerdings häufig bemängelt, dass das bisher geforderte Bestimmungsniveau einen weit höheren Bestimmungsaufwand erfordert, als er letztendlich durch die Indikatorliste des Verfahrens benötig wird. Um den Zeitaufwand zu reduzieren, wird für das neue Bewertungsverfahren Fließgewässer in einem weiteren Feld (=Spalte) eine stark verminderte, verfahrensspezifische Bestimmungstiefe ausgewiesen. Arbeitsaufgabe 7: Es wurde eine einfache Auswertungssoftware auf Basis von Microsoft Access entwickelt (PhytoFluss; Mischke & Böhmer Vers ). Sie berechnet die für das Bewertungsverfahren Phytoplankton erforderlichen Saisonmittel aus den chemischen und biologischen Eingangsdaten, sofern diese entsprechend einer Formatvorlage angeordnet und entsprechend der Taxaliste kodiert sind, und nimmt die Berechnung des Bewertungsindex Phytoplankton vor. Mit dem Ziel einer Verfahrensgegenüberstellung, wurde eine Bewertung zum einen nach dem alten Stand des Bewertungsverfahrens (Mischke & Behrendt 2005; Mischke et al. 2005) sowie nach dem neuen modifizierten Verfahren im Praxistest ausschließlich anhand der verfahrenskonformen Datensätze durchgeführt. Die Abweichungen der beiden Entwürfe in der Gesamtbewertung sind zumeist marginal, der Verfahrensaufwand ist jedoch beim Neuvorschlag deutlich reduziert. Die Korrelationen zwischen dem Bewertungsindex Phytoplankton mit dem Chl a-saisonmittel sowie zwischen dem Index und dem Gesamtphosphat (TP) sind typspezifisch zu betrachten. Während Chl a als Trophiegröße sowie als Einzelmetrik vom Gesamtindex gut reflektiert wird, ergibt sich zu TP keine klare Beziehung. Es zeigt sich hiermit, dass TP nicht direkt biomasserelevant ist, sondern die Umsetzung in Phytoplanktonbiomasse u.a. von den Fließbedingungen (Abflussspende: hoch oder niedrig; frei fließend oder gestaut) abhängig ist. Die Mindestbeprobungsanzahl wurde um eine Probe auf 6mal pro Jahr reduziert und damit dem Seenverfahren angeglichen. Dies war möglich, da sich das Bewertungsergebnis auch mit verminderter Anzahl als robust erwies.

10 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 10 von 70 Kurzübersicht über das modifizierte Verfahren Das Bewertungssystem ist multimetrisch mit drei bis fünf Einzelkenngrößen je Fließgewässertyp. Die Einzelkenngrößen reflektieren zum einen die ausgebildete Biomasse und zum anderen die taxonomische Zusammensetzung des Phytoplanktons. Kenngrößenübersicht für die Bewertung mittels Phytoplankton und ihrer durch Kreuze gekennzeichneten Verwendbarkeit für die neu definierten planktonführenden Fließgewässersubtypen. Allen Kenngrößen liegt das Saisonmittel zu Grunde, welches aus mindestens je 6 Einzeluntersuchungsterminen im Zeitraum von April bis einschließlich Oktober gebildet wird. Die Kenngröße Gesamtpigment wird durch Umrechnung des unkorrigierten Chlorophyll a-saisonmittelwertes mittels einer typspezifischen Funktion in einen B-Wert zwischen 0,5 5,5 ermittelt. Für die Kenngrößen Pennales, Chlorophyceae und Cyanobakterien wird der Dominanzwert dieser Algengruppen mit festen typspezifischen Klassengrenzen verglichen und in ganzen Zahlen einem Indexwert zwischen 1 und 5 zugeordnet. Die Einbeziehung der Kenngröße Cyano für den Typ 9.2 und 15.1 und 17.1 ist durch ein rotes Kreuz hervorgehoben, da es eine Änderung gegenüber dem Entwurf für das Rakon- Papier Version September 06 ist. Zuletzt wird der prozentuale Anteil der Indikatortaxa am Gesamtbiovolumen des Phytoplanktons (Dominanz) mit dem in dieser Studie überprüften Typspezifischen Degradationsindexwert und einem Gewichtungsfaktor analog zum Saprobiensystem multipliziert und alle Indextaxawerte zu einer Degradationsindex-Kenngröße, dem Typspezifischen Indexwert Potamoplankton (TIP) verrechnet. Aus allen Einzelkenngrößen wird durch Mittelwertbildung der Gesamtindex Phytoplankton errechnet. Indexwerte zwischen 0,5 bis einschließlich 1,5 indizieren den sehr guten Zustand, zwischen 1,5 bis einschließlich 2,5 den guten Zustand usw.

11 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 11 von 70 Einleitung Im vorliegenden Bericht wird das Bewertungsverfahren für Fließgewässer mittels Phytoplankton gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) in seiner durch den Praxistest der Bundesländer modifizierten Fassung vorgestellt. Der Bericht wurde in folgende Teilabschnitte unterteilt: Kapitel 1: Erfahrungen mit dem Verfahrensentwurf in der wasserwirtschaftlichen Praxis in Deutschland und Beurteilung der neu gelieferten Daten Kapitel 2: Beschreibung der Verfahrensüberprüfung und -erweiterung Kapitel 3: Neue Verfahrensbeschreibung als Grundlage für ein Handbuch Im Anhang wird eine CD beigefügt, die alle projektrelevanten Dateien enthält. 1 Erfahrungen mit dem Verfahrensentwurf in der wasserwirtschaftlichen Praxis in Deutschland und Beurteilung der neu gelieferten Daten Um Erfahrungen mit dem Verfahrensentwurf in der wasserwirtschaftlichen Praxis zu sammeln, wurden die Anwender aufgerufen, Stellungnahmen zum Verfahren abzugeben. Dies geschah durch die Bundeslandvertreter des LAWA-Arbeitskreises Fließgewässerbewertung auf den gemeinsamen Fachsitzungen oder in schriftlicher Form. Des Weiteren wurde ein Expertenworkshop in Berlin vom Projekt veranstaltet, der deutschlandweit alle Anwender einlud, ihre Erfahrungen mit dem Verfahren darzustellen. Da das Verfahren bisher auf keinerlei Normung zurückgreifen konnte, waren eine Vielzahl von Details zur biozönotisch begründeten Gewässertypdefinition, zur Beschreibung von Referenzbedingungen und -zönosen, zu den Phytoplankton-basierten Kenngrößen einschließlich der typspezifischen Indikatorlisten, der operativen Taxaliste und des Verfahrensvorschlages zur Probenahme und mikroskopischen Analyse anzusprechen. Es wird aus den zahlreichen Kommentaren versucht, die akzeptierten Elemente des Verfahrens sowie der wichtigsten Kritikpunkte für beide Fachkreise jeweils gebündelt im Folgenden darzustellen. 1.1 Die durch die Bundesländer überwiegend akzeptierten Elemente des Verfahrens 1. Die Beschränkung des Verfahrens auf ausgewählte Gewässertypen wird als sinnvoll erachtet. 2. Die typ-spezifischen Klassengrenzen für Chlorophyll a werden als nachvollziehbar betrachtet, im Detail gibt es abweichende Vorstellungen. 3. Um die taxonomische Zusammensetzung zu bewerten, wird die Notwendigkeit akzeptiert, eine mikroskopische Analyse durchzuführen. 4. Die harmonisierte Taxaliste soll als operative Taxaliste im Verfahren genutzt werden. 5. Die Nutzung des Biovolumens anstatt der Zellzahl (Zellen/ml) wird akzeptiert, sofern wie vorgeschlagen, Standardzellvolumina für Taxa zur Berechnung erlaubt sind. 6. Die Bewertungsergebnisse der Einzelkenngrößen können und dürfen zu abweichenden Ergebnissen führen. Ihre Mittelwertbildung zu einem Gesamtindex wird akzeptiert. 7. Das Bewertungsergebnis der einzelnen Gewässer erschien den meisten der Datenlieferanten nach Expertenmeinung plausibel.

12 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 12 von Hauptkritikpunkte aus den Stellungnahmen der Bundesländer 1. Es wird von einigen Bundesländern gewünscht, dass auch stark veränderte Fließgewässer aus weiteren Gewässertypen bewertet werden können, sofern sie planktondominiert sind. 2. Die Herleitung der Klassengrenzen für Gesamtphosphor und Chlorophyll a bleibt im Bericht undeutlich. Der Abstand der Klassengrenzen ist zu diskontinuierlich. 3. Der zeitliche Aufwand für die Befundeerhebung ist zu groß und damit zu kostenintensiv. Vereinfachungen in der mikroskopischen Auswertungsstrategie sind zu entwickeln. 4. Es soll geprüft werden, ob die Bestimmung der Centrales-Arten durch ein zusätzliches Diatomeenpräparat für das Verfahren zwingend notwendig ist. 5. Die Verfahrensberechnung ist zu kompliziert und sollte durch ein Auswertungsprogramm automatisiert werden. Kontrovers wurde gefordert, die Beprobung häufiger durchzuführen und/oder früher zu beginnen, um das Frühjahrsmaximum zu erfassen, oder im Gegenteil, die Probenzahl zu reduzieren. Ebenso kontrovers wurde die geforderte Bestimmungstiefe eingeschätzt: einige forderten eine genauere Differenzierung einzelner Arten, andere eine Zusammenfassung in leicht bestimmbare Gruppen. Zu Kritikpunkt 1: Die Bewertung von stark veränderten Fließgewässern (HMWB) war nicht Auftrag des Projektes. Es wird jedoch ein einfacher Bewertungsansatz für HMWB angeboten, der in Kap dargestellt ist. Zu Kritikpunkt 2: Die Herleitung der Klassengrenzen für Gesamtphosphor und Chlorophyll a wird hiermit nochmals in grafisch unterlegter Form, ausgeführt. Die Herleitung beruht nicht auf einem mathematischen Modell. Ausgehend von einem Background Gesamtphosphorwert weit unter 50µg/l wird vereinfachend, einheitlich der untere Ankerpunkt des Bewertungsverfahrens festgelegt: Die für alle Messstellen rekonstruierten Referenzzustände lagen bei TP-Konzentrationen typspezifisch in einen Bereich von 24 43µg/l (s. Mischke et al Tabelle 21). Daraus wird verallgemeinert für alle FG-Typen der Grenzwert zwischen dem sehr guten und gutem Zustand (Kürzel: H/G) vereinfachend bei 0,05mg/l TP angenommen. Dieser Grenzwert stellt eine, wie nach WRRL gefordert, noch geringfügige Abweichung von der Referenz dar, und kann aufgrund der wenigen Beispielgewässer je Gewässertyp nicht mathematisch exakt hergeleitet werden. Nutzt man alle verfügbaren Untersuchungsjahre, kommt es zu einer Überbewertung der langjährig untersuchten Gewässermessorte. Beschränkt man die Anzahl der Untersuchungsjahre je Gewässer auf maximal 3 Jahre, sind nur relativ wenige Datenpaare je Typ vorhanden. Im zweiten Schritt kann aus diesem Grenzwert (unterer Ankerpunkt) die zu erwartende Biomasseausprägung des Phytoplanktons für den sehr guten und guten Zustand interpoliert werden, indem die typspezifische TP-Ausbeute berücksichtigt wird: Diese ist je Gewässertyp aufgrund des unterschiedlich intensiven Einflusses von weiteren Steuergrößen unterschiedlich hoch. Die typspezifisch maximal mögliche Biomasseausbeute wird durch die Anstiegsgerade der maximal beobachteten Biomassebildung innerhalb des biozönotisch wirksamen Bereiches definiert. Die Anstiegsgerade entspricht dem 95%-Perzentils, sofern man beobachtete Ausreißerwerte identifiziert (Aufstau geprägte Messstellen; außergewöhnliche Trockenjahre) und einen oberen Begrenzungswert setzt. Dies wird nötig, da man in extrem belasteten TP-belasteten Gewässern teils keine weiter erhöhte Biomasseantwort beobachten kann (s. Beispiel Abbildung 1).

13 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 13 von 70 Der obere Begrenzungswert der Anstiegsgerade ergibt sich aus der Identifizierung der Nährstoffkonzentration oberhalb derer keine vermehrte Biomasseantwort, bzw. kein Trophieanstieg ausgedrückt in Chlorophyll a im Gewässertyp beobachtet werden kann. Werte oberhalb dieses Wertes werden als schlechter Zustand gesetzt. Zwischen dem unterem Ankerpunkt und dem oberen Begrenzungswert wird der biozönotisch wirksame Bereich definiert, durch den die Anstiegsgerade gelegt wird (s. Abbildung 1). Die Schwellenwerte zwischen dem guten/moderaten bzw. moderaten/unbefriedigenden Zustand werden durch lineare proportionale Aufteilung innerhalb des biozönotisch wirksamen Bereiches ermittelt. 200 Typ 9.2 Degradationsstufen ,2 Ruhr Chl a [µg/l] Nährstoffkonzentration nicht mehr biozönotisch wirksam ,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 TP [mg/l] Abbildung 1: Darstellung der Chlorophyll a-konzentrationen (Chl a unkorrigiert) in Abhängigkeit zur Gesamtphosphorkonzentration als Saisonmittel (Apr-Okt) für Fließgewässer des Typs 9.2. Hervorgehoben sind mit einer vertikalen roten Linie zum einen der untere Ankerpunkt mit 0,05 mg/tp und der obere Ankerpunkt bei 0,25 mg/tp, ab dem keine weitere Zunahme in der Chl a-konzentration zu beobachten ist. Zu Kritikpunkt 3: Der zeitliche Aufwand für die Befundeerhebung ist zu groß und damit zu kostenintensiv. Vereinfachungen in der mikroskopischen Auswertungsstrategie sind zu entwickeln. Durch die Ausweisung des verfahrensangepassten Bestimmungsniveaus in der neuen harmonisierten Taxaliste explizit für das Fließgewässerverfahren wird den erforderliche Bestimmungsaufwand drastisch reduziert. In der Spalte Mindestbestimmungstiefe vereinfacht für das Fließgewässerverfahren wird jedem möglichen Taxon die erforderliche Bestimmungstiefe zugeordnet. Zu Kritikpunkt 4: Es soll geprüft werden, ob die Bestimmung der Centrales-Arten durch ein zusätzliches Diatomeenpräparat für das Verfahren zwingend notwendig ist. Nach Prüfung, ob die solitären Centrales für das Verfahren unabdingbar erforderlich sind (s. Kap ), wurde im neuen Verfahren auf diese Arten und auf das Diatomeenpräparat verzichtet.

14 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 14 von 70 Zu Kritikpunkt 5: Die Verfahrensberechnung ist zu kompliziert und sollte durch ein Auswertungsprogramm automatisiert werden. Durch Streichung der beiden Kenngrößen Halobienindex und Gesamtbiovolumen sowie durch die Entwicklung eines Auswertungsprogrammes wurde der Aufwand für die Berechnung stark vereinfacht. 1.3 Praktikabilitätstest Indem neue Untersuchungen im Jahr 2005 nach den Vorgaben des Verfahrensentwurfes von einigen Bundesländern beauftragt wurden, wurde das Verfahren einem Praktikabilitätstest durch die Anwender, zumeist Biologen und technische Assistenten in den Ämtern und freiberuflichen Laboren ausgesetzt. Die durch praktische Erfahrung gesammelten Erkenntnisse wurden entweder per dem Projekt übermittelt, oder auf dem Expertenworkshop in Beiträgen dargestellt. Der Workshop diente der Diskussion zu strittigen Bewertungsergebnissen und der Sammlung von Anregungen für die praxisreife Weiterentwicklung des Verfahrens. Das Verfahren wurde bei dem Workshop in seiner überarbeiteten Fassung mit Vereinfachungen einleitend vorgestellt. Danach wurden alle Teilnehmer des Workshops eingeladen, ihre Anregungen darzustellen. Es nahmen 35 Personen aus 12 Bundesländern an dem Workshop am IGB Müggelseedamm 310 in Berlin-Friedrichshagen teil (10./ ). Allen Teilnehmern wurde vom Projekt aus zuvor ein ausführlicher Programmentwurf mit Stichpunkten übersendet, wodurch die wichtigsten Fragen vorbereitet waren. In 16 Beiträgen mit anschließender Diskussion wurde das Verfahren vorgestellt und beurteilt. Die Teilnehmer und Beitragenden stimmten zu, dass die Vorträge und die durch die Teilnehmer abgestimmte, mehrseitige Diskussionszusammenfassung auf einer Worhshop-CD zusammengestellt und veröffentlicht wurden. Die CD ist ein wichtiges Arbeitsergebnis des Praxistests und wurde auch an die Vertreter im betreuenden LAWA-Arbeitskreis Fließgewässerbewertung verteilt Wichtigste Kritikpunkte während der Expertendiskussion auf dem Verfahrensworkshop Die wichtigsten Kritikpunkte, die während des Expertenworkshops geäußert wurden, sind im folgenden der Umsetzung im vorgelegten Verfahren gegenübergestellt. Das vorgeschlagene Bestimmungsniveau wurde überwiegend sachlich bestätigt und überwiegend auch als praktikabel angesehen. Mehr als 20 sachliche Hinweise wurden dazu in die Liste eingearbeitet. Die Zuordnung der Schwierigkeitscodes in der harmonisierten Taxaliste wurden kritisiert, da sie teils im Widerspruch mit der Ausweisung als Indikatortaxon, teils im Widerspruch zum Mindestbestimmbarkeitsniveau und teils zu den Erfahrungen einzelner Anwender stehen. Es wurde allgemein bemängelt, dass das bisher geforderte Bestimmungsniveau einen weit höheren Bestimmungsaufwand erfordert, als er letztendlich durch die Indikatorliste des Verfahrens benötigt wird. Es herrschte Einigkeit darüber, dass solitäre centrale Diatomeen nicht in der Utermöhl-Kammer und nur im Diatomeenpräparat bestimmt werden können. Einige Arten lassen sich sogar nur mittels Elektronenmikroskopie sicher bestimmen. Die Analyse der solitären zentrischen Diatomeen war aufgrund von methodischen Schwierigkeiten und geringer Praxiserfahrung der meisten Teilnehmer, der Schwerpunkt auf dem Workshop:. Beim Workshop wurde noch davon ausgegangen, dass die Centrales-Arten entscheidend zur Indikation der Fließgewässer beitragen. Da die solitären Centrales in den meisten Fließgewässern dominieren, diese Arten aber nicht immer leicht abzugrenzen sind, wurde dazu eine mehrseitige Bestimmungshilfe

15 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 15 von 70 vorgestellt. Diese in Form von Steckbriefen im vorliegenden Praxistestprojekt erstellte Hilfe wurde postiv aufgenommen. Diese Steckbriefe kommen jedoch im jetztigen Verfahrensvorschlag für Fließgewässer nicht mehr obligat zur Anwendung. Sie können jedoch im Bewertungsverfahren der Seen integriert werden. Die Beiträge im Workshop zur Herstellung von Diatomeenpräparaten führen zu einem neuen Vorschlag für die neue Anleitung zur Diatomeenpräparation. Auch diese kann für das Seenverfahren genutzt werden. Um die lichtmikroskopische Bestimmbarkeit in der wasserwirtschaftlichen Praxis zu verbessern, wurde gewünscht, dass für alle Indikatorarten des Phytoplanktonverfahrens in Flüssen eine Bestimmungshilfe erarbeitet würden. Dies konnte bedauerlicherweise im verfügbaren Projektrahmen nicht mehr geleistet werden, obwohl von zahlreichen Anwendern umfangreiche Bildersammlungen für diesen Zweck zur Verfügung gestellt wurden. Orientierungswert 20µg/l: Die Identifizierung der Fließgewässer als planktonführend mittels des Orientierungswert 20µg/l Chlorophyll a wurde aus verschiedenen Gründen als fraglich betrachtet, da das geforderte Saisonmittel zwischen April und Oktober die Frühjahrs- und Spätherbstblüten abschneidet, die Jahr-zu-Jahr-Schwankungen groß sind und Flußabschnitte, die durch Seen- oder Talsperrenausläufe dominiert sind, allochton abweichen. Als Bewertungszeitraum sollten auch andere Zeiträume anstatt April-Oktober getestet werden. Es wird von Frühjahrsblüten im Februar und März berichtet. Anstatt einer Mittelwertbildung, wird der den Median vom Bewertungszeitraum zur Testung empfohlen. Der Verfahrensentwurf sieht weiterhin das Auschließen der Frühjahrsblüten für die Saisonmittelwertbildung vor, da diese Blüten nur durch eine wöchentliche bis 14-tägige Beprobung sicher zu erfassen sind. Dies liegt daran, dass ihr Erscheinen und ihre Ausprägung sowohl durch den Abfluss als auch durch die Witterung geprägt sind. Die Ausweisung eines Perzentil-Wertes zur Kennzeichnung von Algenblüten und die Entwicklung eines planktischen Rheo-Index bzw. Aufstau-Index war im Projektrahmen nicht mehr möglich (vgl. Borics et al. 2006). Herr Ehlscheid empfieht in einer schriftlichen Stellungnahme die Ausweisung eines Schwellenwertes für das Chl a-maximum im Typ 9.2, der zur Indikation herangezogen werden sollte. Aufgrund von Zeitmangel konnte dieser konstruktive Hinweis leider nicht bis zur Verfahrensreife gebracht werden. Trophische Voreinstufung: Bei den geogen bedingten Gesamtphosphorkonzentrationen zur Herleitung der trophiebasierten, typspezifischen Voreinstufung der Datensätze verweist Hr. Schönfelder, als Vertreter des Landes Brandenburgs, auf eine mögliche Sonderrolle der Havel und auf paläolimnologische Untersuchungen hin. Im Breitlingsee, einem Havelsee, wurden sehr viel höhere Gesamtphosphorkonzentrationen anhand einer TP-Diatomeen-Transferfunktion für die letzten 2000 rekonstruiert. Kontrovers dazu hielt Herr Behrendt eine Vortrag, der neue Indizien für einen wie im Projekt angenommenen geringen TP-Hintegrundswert unter 50µg/l TP rechtfertigt (s. Workshop CD). Diese kontroverse Diskussion kann zur Zeit nicht aufgelöst werden. Es ist eine Kooperation mit russischen und lettischen Forschern geplant, um diese Wissenlücke zu schließen. Dort wurde über große Fließgewässer (>5000km 2 ) mit entsprechenden TP-Konzentrationen berichtet. Pennales-Index: Es wurde postuliert, das der Pennales-Index sehr stark durch benthische Pennales bestimmt wird und mehr Ausdruck einer intakten Gewässerstruktur (sehr guter oder guter Zustand) und/oder für natürliche (ungeregelte) Abflussbedingungen als für eine geringe Trophie ist. Mandy Bahnwart regt an zu überprüfen, welche Effekte von der Sammelgruppe "Benthische Pennales" und welche von der Sammelgruppe "Planktische Pennales" ausgehen. Die Prüfung im Praxistest ergab, dass die Pennales insgesamt stärker zur Chlorophyll a-konzentration, die eine Trophiegröße darstellt, korreliert sind, als zur Verbauung. Benthische Pennales nahmen in verbauten Gewässern nicht

16 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 16 von 70 automatisch ab. Diese Überprüfung konnte jedoch nur an einem kleinen Datensatz durchgeführt werden, für den eine graduelle Einschätzung der Verbauung auf den Parameter Wasserverweilzeit vorlag (s. Kap ). Chlorophyceae-Index: Hr. Täuscher: Schwellenwert von 5 % Grünalgen erscheint zu streng für den mäßigen Zustand. Seine Einschätzung ist, dass es schon immer hohe Grünalgenanteile in großen Tieflandströmen gab. Dieser Schwellenwert sollte dringend überprüft werden. Dem pflichten andere Bearbeiter aus dem Tiefland bei. Zur Zeit sind in Deutschland von Strömen des Typs 20.2 und Typ 10.2 keine Referenzbiozönosen und keine im guten Zustand vorhanden, um dies zu überprüfen. Es wird weiterhin angeregt, den Chlorophyceen-Index um einen Schwellenwert für den schlechten Zustand zu erweitern (z.b. 15%). Diese Erweiterung ist erfolgt (s. Kap ). Planktischer Halobienindex: Der Index sollte um weitere planktische Arten erweitert werden. Eine Erweiterung waren mangels Daten im Praxistest nicht möglich. Literaturdaten beziehen sich nur auf ausgwählte Teilregionen und teils auf eine sehr spezielle Taxomonie, deren Bestimmung man nur mit dem Elektronenmikroskop erzielen kann. Im aktuellen Verfahren ist der Planktische Halobienindex ersatzlos gestrichen. Die extreme Abweichung von Prädegradation (Bewertung 1 = Gesamtpigment neu) und Einstufung nach TP-Klassengrenzen (Bewertung 5) in Lahn und Nahe (Typ 9.2) entfacht eine Diskussion um die Eignung des Phytoplanktons für die Trophiebewertung in Fließgewässern mit Chlorophyll-Konzentrationen unter 10µg/l im Saisonmittel. Andere Diskussionsteilnehmer weisen darauf hin, das Gewässer mit derartig geringer Biomassebildung nach dem Verfahren nicht mehr weiter verpflichtend auf Phytoplankton hin untersucht werden müssen. Andere Biokomponenten würden dann besser indizieren. Frau Schilling (UBA) berichtet von der Qualitätssicherungsstelle des Bund/Länder-Messprogramms Nord- und Ostsee am Umweltbundesamt. ( htm). Sie empfiehlt ähnliches auch für das limnische Phytoplankton aufzubauen. Es wäre sicher sinnvoll diese Stelle ebenfalls am UBA anzusiedeln. Hierfür muss durch die Länderstellen diese Anforderung an das UBA gestellt werden, was von der LAWA oder dem BMU geschehen könnte. 1.4 Beschreibung der neu erhobenen Datenbasis im Praxistest 2005 Das Phytoplankton war bisher kein fester Bestandteil der Untersuchungsprogramme der Bundesländer an Fließgewässern. Bisherige Analysen wurden nicht nach einem einheitlichen Verfahren durchgeführt. Daher bestanden zum Zeitpunkt der Verfahrensentwicklung große Datenlücken hinsichtlich einiger Bundesländer sowie für bestimmte Fließgewässertypen. Nur wenige Lücken konnten mit dem Praxistest 2005 geschlossen werden. Die Gewässerauswahl wurde nicht zentral geplant, so dass das vorliegende Projekt keinen Einfluss auf die gelieferten Daten hatte. Die Bundesländer Deutschlands haben die Untersuchungen zum Praxistest 2005 wie in den Vorjahren in eigener Regie geplant und zur Analyse an Mitarbeiter der Landesbehörden oder an freiberufliche Unterauftragnehmer vergeben. Die Bundesländer versuchten die Probenahme und mikroskopische Analyse verfahrenskonform durchzuführen bzw. zu beauftragen, scheiterten jedoch teils an zu später Freigabe von Finanzmitteln durch die Ministerien oder an der Möglichkeit, durch die Ausschreibung die erforderliche Bestimmungstiefe festzulegen. Mehrfach wurde die Empfehlung im Verfahrensentwurf missverstanden, dass alle planktonführenden Fließgewässer (>20mg/l Chla) untersucht werden müssten. Deshalb wurden nicht nur die bewertungsrelevanten FG-Typen sondern auch verfahrensfremde FG-Typen und sogar stark veränderte

17 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 17 von 70 Wasserkörper wie Kanäle (HMWB) untersucht (s ). Die Einzelergebnisse der Analysen wurden zumeist in gelisteter und kodierter Tabellenform an das vorliegende Projekt digital übergeben. Da immerhin 14 Bundesländer am Praxistest Phytoplankton in Fließgewässern 2005 teilnahmen (s. Tabelle 1-1), kann die Beteiligungsquote an diesem Praxistest als sehr gut bezeichnet werden. Es muss allerdings betont werden, dass einige Bundesländer Ergebnisse nicht direkt für den Praxistest und nicht nach den vorgesehenen Vorgaben übermittelten: Sie lieferten teilweise oder ausschließlich Altdaten, die nicht verfahrenskonform erhoben wurden. Des Weiteren waren die Bundesländer Hamburg und Niedersachsen ausschließlich über die Messorte im Rahmen des Tideelbeprogrammes beteiligt. Die späte Übergabe der Untersuchungsergebnisse aus dem Jahr 2005 verzögerte die abschließende Datenanalyse und machte die kostenneutrale Verlängerung des Projektzeitraumes erforderlich. Die Messorte an Fließgewässern mit nutzbaren biologischen Untersuchungen wurden nach der Karte der biozönotisch bedeutsamen Fließgewässertypen Deutschlands typisiert (2004, Pottgiesser, Kail, Seuter & Halle). Die Typisierung der Messorte ist den Tabellen im Anhang zu entnehmen. Die kodierten Taxalisten und Trophiedaten aus den insgesamt 230 Untersuchungsjahren mussten im Praxistestprojekt in einer Access-Datenbank zusammengeführt werden. Es kamen 3335 Beprobungen und Phytoplankton-Art-Befunde zu den bisherigen Daten hinzu. Vor der Datenauswertung wurde die Eignung der gelieferten Daten überprüft. Nur etwa ein Drittel der neu übermittelten Daten war tatsächlich für die Verfahrensvalidierung geeignet. Ein weiteres Drittel entfiel auf Untersuchungsbefunde aus den Jahren , die ebenso wie ein großer Teil der Praxistestdaten von 2005 entweder keinem verfahrensrelevanten Fließgewässertypen angehörten oder/und methodische Mängel aufwiesen. Aufgrund der zahlreichen Aufstaue wurden Fließgewässertypen als planktonführend beprobt, die im Vorschlag für die Bewertung natürlicher Fließgewässer nicht vorgesehen waren. Häufigste methodische Mängel waren das Fehlen einer vollständigen Diatomeenanalyse und eine Beprobung die erst ab Juli statt im April begonnen wurde. Tabelle 1-1: Datenliefernde Bundesländer im Praxistest 2005 mit Phytoplanktondaten aus Fließgewässern Bundesland Anzahl Messorte Datenlieferung Praxistest konforme Daten? Anmerkungen Baden-Württemberg Ja Bayern Teils Später U-Beginn; sporadische Präparate Berlin Teils Sporadische Präparate Brandenburg Teils Später Untersuchungsbeginn Hamburg Ja Tideelbeprogramm Hessen Ja Mecklenburg-Vorp Teils Niedersachsen Ja Tideelbeprogramm Rheinland-Pfalz Ja Sachsen Ja Sachsen-Anhalt Ja Schleswig-Holstein Ja u.a. Tideelbeprogramm Saarland ja Altdaten; Sporadische Präparate Nordrhein-Westfalen ja Sporadische Präparate Von den 160 gemeldeten Messorten gehörten 85 Orte dem Praxistest 2005 an. Von den echten Praxistestdaten 2005 waren mehrere Untersuchungsjahre nicht verfahrenskonform (s. Abbildung 2):

18 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 18 von Untersuchungsjahre wegen zu spätem Probenahmebeginn (nach Juni) ( Später U-Beginn s. Tabelle 1-1). Und 5 Jahre ohne Analyse von Diatomeenpräparate Die räumliche Verteilung der bisher im Projekt 160 berücksichtigten Messorte auf die deutschen Bundesländer und auf die Flusseinzugsgebiete ist der Abbildung 4 zu entnehmen. Nicht verfahrenskonform; 85 Verfahrenskonforme Praxistestdaten; 59 Neue Gewässertypen; 71 Abbildung 2: Verteilung von verfahrenskonformen und nicht verfahrenskonformen Phytoplanktondaten innerhalb der durch die 14 Bundesländer 214 gelieferten Untersuchungsjahre innerhalb des Praxistestes im Jahr 2005 beim Stand Juni Die Aufstellung in Abbildung 3 verdeutlicht, dass viele Untersuchungen nicht die für das Phytoplanktonverfahren bewertungsrelevanten Fließgewässertypen betrafen. Diese Gewässer wurden vermutlich für andere Zwecke untersucht, oder es wurde ausdrücklich eine Bewertung von diesen nicht verfahrenskonformen Messorten vom Bundesland erwünscht. Um diese Gewässer trotzdem bewerten zu können, wurden für sie Testbewertungen durchgeführt (s. Kap ). Abbildung 3: Anteil der bewertungsrelevanten (bunt unterlegt) und nicht bewertungsrelevanten Fließgewässertypen im übermittelten Praxistestdatensatz im Kreisdiagramm und Auflistung der Testtypen

19 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 19 von 70 Abbildung 4: Übersicht über die geografische Verteilung der 160 Messorte in den Flusseinzugsgebieten Deutschlands

20 Bewertung Fließgewässer mittels Phytoplankton Praxistest Dr. Ute Mischke, IGB. Seite 20 von 70 2 Beschreibung der Verfahrensüberprüfung und -erweiterung Grundsätzlich wurden alle gelieferten Daten mit dem neuen Verfahrensentwurf bewertet. Die Ergebnisse wurden den meisten Bundesländern mit einem kurzen Bericht direkt nach Auswertung zur Stellungnahme übergeben. Bundesland Übergabe Kurzbericht Rückmeldung erhalten; besondere Merkmale Baden-Württemberg Erhalten; Brandenburg Erhalten; Probenahme ab Juli Bayern Ja; gestaute kleine Flüsse; Donau-Jochenstein Hessen Erhalten; Mecklenburg-Vorpommern Erstentwurf für Typ 23 Ja; Impfplankton aus Seen Nordrhein-Westfalen Erhalten; langjährig Bimmen Rheinland-Pfalz Schleswig-Holstein Ja; Vorschlag Maximabewertung Chla Ja; Tideelbeproblematik; planktonreiche kleine Flüsse Die Daten aus Berlin, Hamburg, Niedersachen und dem Saarland waren Altdaten und nicht verfahrenskonform beauftragt. Deshalb wurden keine Berichte erstellt. Als wesentliches Defizit des Praxistestdatensatzes ist zu nennen, dass die fehlenden Referenzstandorte für die Bewertungstypen durch den Praxistest nicht ergänzt werden konnten. Dies führt teils zu einem Trophiemittel in den Gewässergruppen, welches weit oberhalb des Optimalwertes, mit B-Wert 3 liegt. Im Typ 10.1 und 20.1 fehlen hingegen stark degradierte Beispielgewässer, so dass das Trophiemittel, wie in folgender Aufstellung ersichtlich, unterhalb von 3 lag. Gewässergruppe Trophiemittel in Gewässergruppe Typ ,3 Typ ,5 Typ 9.2 4,3 Typ 10.1/20.1 2,4 Typ 20.2/10.2 4,4 Typ 23 3,4