Internationaler Gewässerschutz für den Bodensee

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1 Internationaler Gewässerschutz für den Bodensee H. G. Schröder Institut für Seenforschung der Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden- Württemberg, Argenweg 50/1, Langenargen Naturraum Bodensee Der Bodensee ist nach dem Genfer See der zweitgrößte Voralpensee hinsichtlich Oberfläche und Wasserinhalt. Der See und sein Einzugsgebiet liegen im Molassebecken des nördlichen Voralpenlandes und wurden im Wesentlichen durch Wasser und Eisbewegung während der letzten Quartärvereisung gebildet. Die Geburtsstunde des Sees schlug vor etwa Jahren mit dem Rückzug des Gletschereises [1]. Das Einzugsgebiet des Bodensees beträgt rund km² (dies entspricht in etwa der 20 fachen Abbildung 1: Einzugsgebiet des Bodensees [2] Seeoberfläche) und liegt innerhalb der Grenzen von 5 europäischen Staaten (Schweiz, Deutschland, Österreich, Liechtenstein und Italien) mit insgesamt 10 Ländern und Kantonen (Abb. 1) Die Gesamtvolumen des Bodensees beträgt annähernd 50 km³. Der See ist kein morphologisch einheitliches Gebilde. Er wird traditionell in den tiefen Obersee (mit

2 Überlinger See) und den wesentlich flacheren Untersee (mit den Seeteilen Rheinsee, Gnadensee und Zellersee) unterteilt. Beide Seeteile sind durch den Seerhein miteinander verbunden. Der überwiegende Anteil des in den See eingetragenen Zuflusswassers entspringt dem alpinen Hinterland und erreicht den östlichen Obersee über den Alpenrhein, die Bregenzerach und die Dornbirnerach. Der Bodensee ist geographisch Nordost- Südwest orientiert und sein Wasserkörper wird maßgeblich durch westliche und z. T. auch südliche Winde beeinflusst. In der warmen Jahreszeit ist er thermisch geschichtet und durchmischt in der Regel einmal im Jahr vollständig. Natürlicherweise ist der Bodensee ein nährstoffarmes, kalkreiches Gewässer. Mit einer ausgeglichenen mineralischen Zusammensetzung eignet sich Bodenseewasser vorzüglich zur Trinkwassernutzung [3]. Im Frühjahr und Sommer kommt es durch die Photosyntheseaktivität von Planktonalgen in den oberen 20 m der durchlichteten Wasserzone zu biogen induzierten Kalkausfällungen. Zu Beginn des Sommers nimmt der Fraßdruck des Zooplanktons auf die Algen stark zu, so dass sich in den meisten Jahren ein sogenanntes Klarwasserstadium entwickelt, in dem die Planktonorganismen stark abnehmen [4]. Im Bodensee leben rund 30 Fischarten, unter denen der Felchen als gewässertypische Art eine wesentliche Grundlage der Fischerei darstellt. Lebensraum See Seit den ersten Siedlungsphasen haben die Einflüsse des Menschen auf den Bodensee stetig zugenommen und dies bleib nicht ohne Auswirkungen auf das ökologische Gleichgewicht des Sees (Abb.2) Vor über Jahren kamen die ersten Pfahlbauer an die Ufer des Bodensees. Mit der Bronzezeit begann dann vor rund Jahren eine bis heute kontinuierlich anhaltende Siedlungsphase. Vor Jahren errichteten die Römer ihre Militärlager und Häfen am See. Einige hundert Jahre später eroberten alemannische Stämme die Region und während des Mittelalters wurden die meisten der heutigen modernen Siedlungen und Städte gegründet. Im Laufe des 20sten Jahrhunderts wuchs die Bevölkerung rasch von ca. 50 auf 120 Einwohner pro Quadratkilometer an und heute ist die Bodenseeregion Lebensraum, Arbeitsplatz und Erholungsgebiet für über 1.2 Millionen Menschen. Lokale Industrien (z. B. Maschinenbau, Flugzeugbau, Raumfahrttechnik) und landwirtschaftliche Sonderkulturen (z. B. Hopfenanbau,

3 Apfelplantagen und Weingärten) produzieren inklusive der Bewohner insgesamt Abwässer in der Größenordnung von 3.2 Millionen Einwohnerwerten [5]. Abbildung 2: Nutzungseinflüsse auf den Bodensees [2] Die Fischerei hat eine lange Tradition am Bodensee, sie lässt sich bis in die Zeiten der ersten Pfahlbausiedlungen zurückverfolgen. Heute gibt es insgesamt ca. 140 Berufsfischer und mehr als Angler am See, die jährlich um die 1000 Tonnen Fische fangen. Darüber hinaus ist der Bodenseeraum eine wichtige Tourismusregion, die jährlich mehr als 2 Millionen Besucher anlockt. Rund registrierte Boote im Jahr 2000 sind eine unübersehbare Folgeerscheinung der intensiven Freizeitnutzung. Nicht zuletzt ist der Bodensee aber auch Wasserspender für mehr als 4

4 Millionen Menschen, die in unmittelbarer Nachbarschaft zum See leben oder über Fernleitungsnetze ihr Bodenseewasser beziehen. Seenkundliche Forschungen werden am Bodensee seit über hundert Jahren durchgeführt. Die ersten Beobachtungen zur Entwicklung der Fische und ihrer Futterorganismen, oder die Tiefenvermessung durch Graf Zeppelin, wurden bereits Ende des 19ten Jahrhunderts gemacht. Systematische Untersuchungen des Bodensees begannen ab 1919 mit der Einrichtung der Anstalt für Bodenseeforschung der Stadt Konstanz und 1920 mit der Gründung des Instituts für Seenforschung und Seenbewirtschaftung in Langenargen. Damals war der See noch sehr nährstoffarm und es gab tatsächlich Überlegungen, das Gewässer durch Gülleausbringung zur Steigerung der Fischproduktion zu düngen. Es dauerte aber nur anderthalb Jahrzehnte, bis sich die ungeplante Düngung des Sees durch Abwässer bemerkbar machte. Während der 1930er Jahre begannen sich Zusammensetzung und Menge der Phytoplanktonalgen zu ändern und auch der Sauerstoffhaushalt des Gewässers zeigte erste Reaktionen. In den 1950er Jahren stieg dann die Planktonbiomasse rapide an, einige Algenarten verschwanden und wurden durch neue, an nährstoffreiche Verhältnisse besser angepasste Formen ersetzt. Algenblüten, Massenvorkommen von Zooplankton aber auch eine vorher nie erlebte Zunahmen der Fischpopulation charakterisierten diesen für den See neuen Prozess der Eutrophierung. Die Gehalte des Pflanzennährstoffs Phosphor verdoppelten sich innerhalb eines Jahrzehnts von 7 mg/m³ Anfang der 1950er Jahre auf 14 mg/m³ Obgleich dieser Anstieg im Vergleich zu späteren Jahren noch vergleichsweise moderat war, erkannten weitsichtige Wissenschaftler und Politiker frühzeitig die gefährliche Entwicklung für den Bodensee. Es war damals allen Beteiligten klar, dass die drohende Gefahr nur durch eine länderübergreifende Kooperation im gesamten Einzugsgebiet aller Bodenseeanliegerländer abgewendet werden konnte [6]. Aus Tradition zu Kooperation In Bezug auf internationales Recht stellt der Bodensee eine Besonderheit dar. Es gibt nur für das Gebiet des Konstanzer Trichters und des Bodensee-Untersees klar definierte Staatsgrenzen zwischen den jeweiligen Anrainerländern. Am Obersee zählt lediglich die bis in ca. 25m Wassertiefe reichende Flachwasserzone zum nationalen Territorium der angrenzenden Länder. Für den flächenmäßig größten Teil

5 des Bodensee-Obersees wurden keine Staatsgrenzen festgelegt. Seit den Zeiten Friedrich Barbarossas, als das gesamte Einzugsgebiet des Bodensees noch zu einem politisch einheitlichen Herzogtum gehörte, entstanden im Lauf der Geschichte viele z. T. recht kurzlebige politischen Grenzen, doch weder im Westfälischen Frieden von 1648 noch beim Wiener Kongress 1815 fand eine Grenzdefinition für den Bodensee selbst statt. Der See wird bis heute als gemeinschaftliches so genanntes Kondominium behandelt. Dieser Umstand spielte für die internationale Kooperation eine nicht zu vernachlässigende Rolle [7, 8]. Schon Mitte des 19ten Jahrhunderts traten ernsthafte Schwierigkeiten in der fischereilichen Nutzung des Sees auf. Zunehmende unkoordinierte Fangaktivitäten führten zu einer massiven Überfischung und in der Folge zu negativen sozialen Begleiterscheinungen. Erst mit der Bregenzer Übereinkunft von 1893 wurde die Fischerei am Bodensee international abgestimmt und bis heute sorgt die Internationale Bevollmächtigtenkonferenz für die Bodenseefischerei (IBKF) als älteste länderübergreifende Institution am Bodensee z. B. durch Festlegung von Schonzeiten und Netzmaschenweiten für eine nachhaltige Entwicklung der Fischerei am See [9, 10]. Aus einer Abwasser-Arbeitsgruppe der IBKF ging dann 1959 die Internationale Gewässerschutzkommission für den Bodensee (IGKB) hervor. Die Anliegerstaaten Schweiz (Kantone St. Gallen und Thurgau), Österreich (Land Vorarlberg) und Deutschland (Länder Baden-Württemberg und Bayern) gründeten die IGKB mit dem Ziel gemeinsame Anstrengungen für die Reinhaltung des Bodensees zu initiieren und zu koordinieren. Die Hauptaufgaben der IGKB waren und sind: Überwachung des Seezustands Feststellung der Belastungsursachen Empfehlung koordinierter Abhilfemaßnahmen Erörterung geplanter Nutzungen des Sees Schadensabwehr Beratung der Anliegerstaaten Öffentlichkeitsarbeit Die Kommission setzt sich aus Vertretern der Wasserwirtschaftsverwaltungen der jeweiligen Partnerländer zusammen. Der Kommissionsvorsitz wird alternierend von einem Mitgliedsland übernommen und wechselt in einem 2 Jahres Turnus. Die

6 Kommission tritt einmal pro Jahr zusammen und beschließt einstimmig gemeinsame Maßnahmen und Vorhaben. Als beratende Einrichtung kann die Kommission selbst keine Anordnungen oder rechtsverbindliche Entscheidungen treffen sondern jedes Mitgliedsland setzt die Empfehlungen der Kommission im Rahmen des eigenen nationalen Rechts um. Ein Sachverständigengremium mit Fachleuten aus Wasserwirtschaft, Wasserversorgung, Wissenschaft und Verwaltung der Anrainerländer unterstützt die Delegierten der IGKB bei ihrer Arbeit. Diese Experten setzen die von der Kommission beschlossenen Jahresarbeitsprogramme um und erarbeiten Monitoring- und Forschungsstrategien. Sie veröffentlichen jährlich erscheinende limnologische Berichte zum Seezustand (die so genannten Grünen Berichte) wie auch Studien zu speziellen aktuellen Fragestellungen (die so genannten Blauen Berichte wie z. B. die langfristige Seeentwicklung, die tolerierbare Phosphorfracht oder die limnologische Bewertung der Ufer und Flachwasserzone). Die IGKB Sachverständigen arbeiten sachorientiert in drei Fachbereichen zu den Themenkomplexen See, Einzugsgebiet und Schadensabwehr zusammen. Glücklicherweise wurde bereits in den 1960er Jahren die entscheidende Bedeutung des Phosphorgehaltes für die Eutrophierung des Bodensees richtig erkannt, so dass die ersten Schritte zur Reduktion ungeklärter Abwassereinträge schon sehr früh erfolgten. Bis in die 1970er- Jahre floss die Hauptmenge des anfallenden Abwassers ungeklärt in die Vorfluter. Auf Empfehlung der IGKB wurde daraufhin ein umfassendes Investitionsprogramm zum Bau von dezentralen Kläranlagen im gesamten Bodensee-Einzugsgebiet aufgelegt. Die Umsetzung dieses Bau- und Investitionsprogramms erfolgte nach einheitlichen, gemeinsam beschlossenen Regeln und Vorgaben. Gemeinsames Handeln zahlt sich aus Trotz aller Anstrengungen stieg der Phosphorgehalt während der 1970er-Jahre mit teilweise mehr als 15% pro Jahr an. Massive Algenblüten und Sauerstoffverarmung (im extremen Trockenjahr 1972 unter 2 mg/l im tiefsten Seebereich des Obersees) waren unangenehme Folgeerscheinungen. Mit einem Wert von 87 mg/m³ erreichte der Phosphorgehalt im Jahr 1979 seinen absoluten Höchstwert. Gleichzeitig wurde der Bau von Kanalisationen und dreistufigen Kläranlagen mit Hochdruck vorangetrieben.

7 Ca. 4 Milliarden wurden investiert um mehr als 95% der Einwohner im gesamten Einzugsgebiet an die Abwassersysteme anzuschließen. Schließlich setzte der lange erhoffte Prozess der Nährstoffverminderung, der so genannten Re-Oligotrophierung ein: Von 1980 an sank der Phosphorgehalt im Bodenseewasser kontinuierlich und erreichte 2005 nach 50 Jahren erstmals wieder einen einstelligen Wert von 9 mg/m³ (Abb. 4). Abbildung 3: Abwasserreinigungsanlagen im Einzugsgebiet des Bodensees [11]

8 Die Kombination aus Abwasserbehandlung und Phosphatverbot in Waschmitteln war ein entscheidender Schritt in Richtung auf eine Stabilisierung des Ökosystems Bodensee [12]. Heute stellen auch ungünstige klimatische Bedingungen oder das sporadische Ausbleiben der vertikalen Wasserdurchmischung keine ernsthafte Gefährdung dar. Die Reduktion des Phosphorgehaltes beschreibt aber den Prozess der Reoligotrophierung nur unzureichend. Die Reaktion des Ökosystems insbesondere die Entwicklung des Phytoplanktons sind sichere Anzeichen für eine Trendwende, die zeitverzögert nach der Phosphorreduktion allmählich stattfindet. Seit einigen Jahren zeigt die Entwicklung der Algenbiomasse eine abnehmende Tendenz. Darüber hinaus verändert sich auch die qualitative Zusammensetzung der Planktonarten: Anzeiger für nährstoffreiche Verhältnisse werden weniger, längst verschollen geglaubte Oligotrophierungsanzeiger tauchen wieder auf und nehmen mengenmäßig zu. Abbildung 4: Entwicklung des Phosphorgehaltes im Bodensee

9 Neue Herausforderungen Trotz aller Erfolge besteht kein Anlass, sich mit dem Erreichten zufrieden zu geben oder sich auf den Lorbeeren auszuruhen. Das Bevölkerungswachstum im Einzugsgebiet hält nach wie vor an und der Nutzungsdruck auf den See ist ungebrochen hoch. Abbildung 5: Uferzustand des Bodensees [2] Heute rücken strukturelle Probleme, vor allem der Zustand der Ufer- und Flachwasserzone zunehmend in den Vordergrund. Rund die Hälfte des Uferbereichs ist stark verbaut bzw. durch vielfältige Nutzungen in ihren ökologischen Funktionen eingeschränkt (Abb. 5). Zu diesem Ergebnis kam 2002 eine Untersuchung der Internationalen Bodenseekonferenz [14]. Die IGKB hat diese Fragestellung 2004 in ihrer seeweiten Bilanz aufgegriffen und noch im selben Jahr das Aktionsprogramm Bodensee 2004 bis Schwerpunkt Ufer- und Flachwasserzone auf den Weg gebracht [15]. Ziel des Aktionsprogramms ist eine seeweite, nachhaltige Verbesserung der ökologischen Funktionsfähigkeit dieses Seebereichs. Erste Schritte auf diesem Weg sind bereits getan, so konnte 2005 ein international abgestimmtes Verfahren zur limnologischen Bewertung der Ufer- und Flachwasserzone am Bodensee vorgelegt werden [16]. Eine abschließende limnologische Gesamtbewer-

10 tung des Seeuferzustands, die Bewertung von bereits vorhandenen Renaturierungen sowie ein Leitfaden für zukünftige Renaturierungen sind weitere Meilensteine auf einem langen Weg. 14 C Jahresmittel der Wassertemperatur (Seemitte, ca. 0.5m Tiefe) 13 Jahresmittel der Lufttemperatur (Konstanz) y = 0.02 x - 36 p < y = 0.05 x - 83 p < Abbildung 7: Verlauf der Temperaturentwicklung für Luft und Wasser [17] Die global ansteigende Temperaturentwicklung ist auch am und im Bodensee deutlich erkennbar und beeinflusst die thermischen Schichtungs- und die Durchmischungsvorgänge im See [17]. In der jüngeren Zeit findet man beispielsweise vermehrt Jahre mit ausgesprochen schlechter vertikaler Durchmischung und es gibt Hinweise, dass im Frühjahr die thermische Schichtung inzwischen früher einsetzt [18]. Diese sich abzeichnenden Änderungen im vertikalen Stofftransport beeinflussen sowohl die Sauerstoffverhältnisse in der Tiefe des Sees, wie auch die Verfügbarkeit von Nähr- und Mineralstoffen für das Plankton im Frühjahr: Wenn in den tiefen Wasserschichten wenig Sauerstoff vorhanden ist, können Nährstoffe nur unzureichend abgebaut werden. Dann besteht die große Gefahr, dass sich Schad- und Nährstoffe, die im Sediment eingelagert sind, zurücklösen und in den Wasserkreislauf des Sees gelangen. Derzeit ist dieses Szenario zwar unwahrscheinlich, weil der See saniert wurde und nur einen geringen Sauerstoffverbrauch im Tiefenwasser hat. Trotzdem müssen wir mit allem Nachdruck für eine Minimierung der Belastung mit Nähr- und Schadstoffen sorgen, denn nur ein ökologisch stabiler See kann den Klimawandel ohne schwerwiegende Schädigungen überstehen.

11 Ausblick In der Erstfassung der IGKB Bodensee Richtlinien von 1967 wird der ganzheitliche Ansatz für den Gewässerschutz am Bodensee eingefordert. Der See und sein Einzugsgebiet bilden eine naturräumliche Einheit, die auch zukünftig die internationale Aufmerksamkeit der IGKB Partner benötigt. Die Sanierung des Bodensees die Erfolgsstory der Reoligotrophierung hat gezeigt: Reparaturen dauern lange und sind sehr kostspielig. Folgerichtig wird zukünftig die Prophylaxe stärker im Vordergrund stehen müssen. Gefahren frühzeitig erkennen und negative Entwicklungen vermeiden bevor es zu Schäden kommt. Diese Strategie ist in den Zeiten knapper Kassen ohnehin notwendiger geworden. Es bleibt zu hoffen, dass die Einsicht in rechtzeitiges Handeln stärker ist als die Neigung zu undifferenziertem Sparen. Der Bodensee ist ein Ökosystem im Übergang - die Reoligotrophierung ist zwar weitgehend abgeschlossen, doch zeichnen sich bereits heute neue Belastungen als Folgen des Klimawandels ab. Ein intaktes Ökosystem Bodensee ist daher der beste Garant für eine nachhaltige Sicherung des Natur- und Lebensraums Bodensee. Hierfür ist ein vorausschauender ganzheitlicher Gewässerschutz unabdingbar. Abbildung 7: Pfänderblick über den Bodensee nach Westen

12 Literatur [1] Wessels, M. (1998): Geological History of the Lake Constance area. Arch. Hydriobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 53: [2] IGKB (2004): Der Bodensee. Zustand Fakten Perspektiven: 177 pp., ISBN [3] Stabel, H. H. (1998): Chemical composition and drinking water quality of the water from Lake Constance. Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. vol. 53: [4] Bäuerle, E. and Gaedke U. (1998): Lake Constance. Characterization of an ecosystem in transition. Arch. Hydrobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. vol. 53. [5] Güde, H., Rossknecht, H. & Wagner, G. (1998): Anthropogenic impacts on the trophic state of Lake Constance during the 20th century. Arch. Hydriobiol. Spec. Issues Advanc. Limnol. 53: [6] Müller, H. (2002): Lake Constance a model for integrated lake restauration with international cooperation. In: Water Science & Technology V.46 : 6-7. [7] Blatter, J. (2000): Emerging cross-border regions as a step towards sustainable development? Experiences and considerations from examples in Europe and North America. International Journal of Economic Development. 2/3: [8] Schröder, H. G. (2004): Information as a basis for cooperation in Lake Constance. In: J. G. Timmerman and S. Langaas (Eds.): Environmental information in European transboundary water management, IWA Publishing London: ISBN [9] Löffler, H. (1990): Fisheries management of Lake Constance: an example of international cooperation. In: W.L.T. van Densen, B. Steinmetz & R.H. Hughes (Eds.). Management of freshwater fisheries. Proceedings of a symposium organized by the European Inland Fisheries Advisory Commission, Göteborg, Sweden, 31 May-3 June Pudoc Wageningen: [10] Keiz, G. (1993): Die Bregenzer Übereinkunft und ihr Instrument: Die Internationale Bevollmächtigtenkonferenz. In: B. Wagner, H. Löffler, T. Kindle, M. Klein & E. Staub Eds.. Bodenseefischerei. Thorbecke, Sigmaringen: [11] IGKB (2008): Stand der Reinhaltungsmassnahmen im Einzugsgebiet des Bodensees. Arbeitskarte der Abwasserreinigungsanlagen im Einzugsgebiet des Bodensees. Stand 02/ Bodensee-Wasserinformationssystem (BOWIS), Bearbeiter: R. Obad, Institut für Seenforschung Langenargen. [12] Bührer, H. (2002): Tolerierbare Phosphor-Fracht des Bodensee-Obersees. IGKB Bericht Nr.54, 2. Auflage, ISSN [13] Teiber,P. 2002): Zustandsbeschreibung des Bodenseeufers 2000/2001. CD; Herausgeber Internationale Bodenseekonferenz (IBK) & Landesanstalt f. Umweltschutz Bad.-Württemberg. [14] Teiber, P. (2003): Zustandsbeschreibung des Bodenseeufers Statistische Auswertung; Bericht im Auftrag der Internationalen Bodenseekonferenz (IBK). [15] IGKB (2004): Aktionsprogramm Bodensee 2004 bis Schwerpunkt Ufer- und Flachwasserzone: 18 pp. ISBN [16] IGKB (2005): Limnologische Bewertung der Ufer- und Flachwasserzone des Bodensees: Arbeitsgrundlage zur Bewertung der Einzelkomponenten. Bericht Nr. 55 Teil 1 (pdf Dokument auf [17] Wahl, B. (2007): Kovarianzanalysen physikalischer, chemischer und biologischer Langzeitdaten des Bodensees mit hydrometeorologischen Parametern. KLIWA-Bericht 11 Zum Einfluss des Klimas auf den Bodensee. [18] Roßknecht, H. et al. (2007): Auswirkungen von Klimaveränderungen auf das Zirkulationsverhalten des Bodensee-Obersees. KLIWA-Bericht 11 Zum Einfluss des Klimas auf den Bodensee.