Limnologisches Monitoring Senftenberger See 2014

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1 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 1 Limnologisches Monitoring Senftenberger See 2014 Senftenberger See Ostfeld am (Foto: E. Faber) Bearbeiter: Dr. Melanie Hartwich Phytoplankton: Dr. Lothar Täuscher Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Schlunkendorfer Str. 2 e Seddiner See Seddiner See, im Januar 2015

2 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 2 Inhalt 1. Einleitung Senftenberger See Veranlassung Hintergrund - Grundlagen Chemie von Tagebaurestseen Methoden Auswertung Hydrologische und klimatische Bedingungen Trophie Sondenparameter Eisenkonzentration und Säurekapazität Sediment Messstellen im Zufluss Mittelwerte, Minima und Maxima Daten Senftenberger See 2005 bis Schwarze Elster 2005 bis Vergleich der Jahre 2013 und Phytoplankton und Zooplankton im Senftenberger See Zusammenfassung Literatur Anhang... 50

3 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 3 1. Einleitung 1.1. Senftenberger See Der Senftenberger See ist ein künstlicher See im Niederlausitzer Braunkohlerevier in Brandenburg wurde hier der Braunkohletagebau eingestellt. Anschließend wurde der See bis 1972 durch Einleitung von Wasser der Schwarzen Elster geflutet und wird seither weiter im Nebenfluss durchflossen. Aufgrund des Untergrunds des Sees war dieser zunächst geogen versauert. Durch die Einleitung des neutralen Wassers der Schwarzen Elster wurde der See bis 1978 im nördlichen Bereich neutralisiert, und liegt dort seitdem überwiegend im neutralen ph-bereich. Bisher kam es lediglich 1994/1995 infolge der temporären Einstellung der Einleitung von Wasser der Schwarzen Elster zu einem Absinken des ph-werts. Im sogenannten Südfeld des Senftenberger Sees, das aufgrund der Insel, Ergebnis von Aufschüttungen im Tagebaurestloch, vom nördlichen Bereich weitestgehend abgetrennt ist, ist der ph hingegen mit 3 bis 3,8 immer deutlich sauer. Der nördliche Bereich des Sees ist in drei Becken aufgeteilt (Karte 1): das Ostfeld (18 m) kurz hinter der Einleitstelle der Schwarzen Elster, das Nordbecken bzw. Bereich Staumeisterei (23 m) und im Westen das Elsterfeld (22 m). Das Wasser der Schwarzen Elster durchfließt diese tiefen Stellen von Ost nach West. Die Hauptfunktionen des Senftenberger Sees ist die Speicherung und Niedrigwasseraufhöhung der Schwarzen Elster sowie der Hochwasserschutz. Der See wird zudem touristisch intensiv genutzt (Baden, Tauchen, Wassersport) und ist ein beliebtes Angelgewässer. Der See wurde 1997 und 1998 mit Trophie-Indices von 1,79 und 1,80 als mesotroph eingestuft (Prawitt 2011). Auch 2010 wurde der See mit einem leicht höheren Trophie-Index von 2,01 ebenfalls als mesotroph klassifiziert. Das Bewirtschaftungsziel bis 2015 ist laut LUA (2009) der mesotrophe Zustand, und ist somit erreicht. Nach dem Seen-Steckbrief des LUGV ( entspricht der See dem Typ 13, und ist somit ein kalkreicher, geschichteter See mit relativ kleinem Einzugsgebiet (3.598 ha). Die Fläche des Sees liegt laut Steckbrief bei 1.82 ha und sein Volumen beträgt m³. Der See ist laut Steckbrief maximal 26 m tief, und hat eine effektive Länge von m sowie effektive Breite von m. Im Jahr 2009 wurde der See durch das LUGV in seinem Gesamtzustand als gut eingestuft Veranlassung Am wurde die Schleuse am Überleiter 12 zwischen dem Geierswalder See und dem Senftenberger See in Betrieb genommen. Die Schleuse wird aus dem Oberwasser des Geierswalder Sees geflutet. Da der Überleiter keine Abdichtung mit Betonitmatten besitzt, gelangt Grundwasser mit schätzungsweise 50 bis 60 l/s in den Überleiter. Das eindringende Grundwasser enthält im Durchschnitt 36 mg/l Eisen (Uhlmann et al. 2014) Im Jahr 2013 traten im Senftenberger See plötzlich Probleme auf, die so in den Vorjahren nicht beobachtet wurden. Am lag die Sauerstoff-Sättigung im Ostfeld ab 9 m Tiefe bei < 5 %, und im Nordbecken war das Wasser ab einer Tiefe von 13 m anoxisch. Zudem unterschied sich der ph deutlich zwischen Epi- und Hypolimnion um den Wert 1. Laut Uhlmann et al. (2008) war die Sauerstoff-Konzentration an den tiefen Stellen des Sees im Sommer im Hypolimnion von 1977 bis 2005 immer geringer als im Epilimnion, dabei traten aber sehr

4 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 4 selten anoxische Verhältnisse auf. Der ph-wert zwischen Epi- und Hypolimnion unterschied sich durchschnittlich um einen Wert von 0,2. Der Spätsommer 2013 unterscheidet sich also deutlich von den Langzeitdaten. Die Vermutung liegt nahe, dass diese enormen vertikalen Gradienten durch Grundwasser-Einstrom oder durch den im gleichen Jahr aufgenommenen Schleusenbetrieb bedingt sein könnten. Wie oben erklärt, kann das Einströmen von anoxischem Grundwasser zu geringen Sauerstoff-Konzentrationen im Hypolimnion von Tagebaurestseen führen. Zudem kommt es gleichzeitig zu einem Eintrag der Produkte der Pyritverwitterung, wodurch der ph-wert abgesenkt wird. Die weitere Oxidation von Eisen (II) entzieht dem Wasser so zusätzlich Sauerstoff. Die sichtbare Folge der anoxischen Bedingungen im Hypolimnion des Senftenberger Sees 2013 waren hohe Verluste in Fischkäfigen des ansässigen Fischers. Im Senftenberger See wirken das Einleiten des neutralen Wassers der Schwarzen Elster und der Grundwasseranstieg (Uhlmann et al. 2008) einander entgegen. Uhlmann et al. warnten bereits 2008: Das Grundwasser in den Kippen der Tagebaue Koschen und Sedlitz ist stark sauer. Der Säuregrad (KB 4,3) erreicht hier Werte bis 25 mmol/l. Das Kippengrundwasser strömt derzeit überwiegend in östliche und nordöstliche Richtung zu den noch nicht vollständig gefüllten Tagebauseen der Restlochkette (Koschen und Sedlitz). Bei Vollfüllung der Tagebauseen der Restlochkette bis zu einem Wasserspiegel zwischen +100 und +101 mnn wird sich die Grundwasserfließrichtung umkehren. Dem Senftenberger See strömt dann ein stärker saures Grundwasser zu. (8) Damit erhöht sich die Gefahr der Wiederversauerung im Senftenberger See. Um dieser Gefahr zu begegnen, sind noch größere Wassermengen aus der Schwarzen Elster zur Bewirtschaftung erforderlich, als derzeit. Der Senftenberger See tritt damit in Konkurrenz zum Wasserbedarf der erweiterten Restlochkette. Die Beobachtungen von 2013 legen nahe, dass mittlerweile diese Änderung der Grundwasserfließrichtung eingetreten sein könnte, wodurch die physiko-chemischen Bedingungen im See stark beeinflusst werden. Dadurch wird es sehr wahrscheinlich zu Veränderungen der Biologie des Sees kommen, und schlussendlich kann dies in Nutzungseinschränkungen des Sees resultieren. Gerade ein See, der so stark der Gefahr einer Versauerung ausgesetzt ist, gleichzeitig aber vielfältig genutzt werden soll, muss dringend einem dauerhaften Monitoring unterliegen. Zum einen muss die Qualität als Badegewässer beobachtet werden, um bei starker Verschlechterung der Qualität, z.b. durch das Auftreten von Cyanobakterien-Blüten oder starkem Absinken des ph-wertes, entsprechende Badeverbote zu verhängen. Zum anderen kann nur ein Monitoring gewährleisten, dass der Schleusenbetrieb sowie der Durchfluss der Schwarzen Elster an die aktuelle Situation des Sees angepasst werden kann, um den See stabil neutral zu halten. Die ungeklärte Veränderungen im Senftenberger See im Jahr 2013 gaben den Anlass für ein tiefergründiges Monitoring, das zum einen der Ursachenforschung dienen soll und zum anderen eine fundierte Basis für weitere Untersuchungen unter dem Aspekt großräumiger wasserwirtschaftlicher Veränderungen im Einzugsgebiet bilden soll. Aus diesem Grund erfolgte 2014 von April bis Oktober ein monatliches Monitoring der physikalischen, chemischen und biologischen Parameter des Senftenberger Sees an insgesamt 5 Messstellen. In den Kapiteln 3.1. bis 3.6. erfolgt zunächst eine Beschreibung der Situation des Senftenberger Sees und den Zuflüssen im Jahr Anschließend werden in den Kapiteln 3.7. bis 3.9. zusätzlich Langzeitdaten hinzugezogen und die Daten in ihrer Gesamtheit bewertet und diskutiert.

5 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Hintergrund - Grundlagen Chemie von Tagebaurestseen 1 In den Kohle- und Schluffhorizonten der Bergbauregionen befinden sich Eisensulfide. In Folge der Tagebauaktivitäten kommen diese mit Sauerstoff und (Grund-)Wasser in Kontakt, wodurch es zur Pyritverwitterung kommt. Die Verwitterung ist eine Oxidationsreaktion, die folgendermaßen abläuft: (1) FeS 2 + 3,5 O 2 + H 2 O Fe SO H+ Die Produkte dieser Oxidation gelangen über das Grundwasser in die Bergbaurestseen. Im Sauerstoffreichen Seewasser erfolgt nun die Oxidation und Hydrolyse des Eisen (II): (2) Fe ,25 O 2 + 2,5 H 2 O Fe(OH) H+ Dabei fallen Eisen (III)-Mineralien aus, und weitere Protonen werden freigesetzt. Dies verursacht den Haupteintrag an Säure in die Restseen. Die Protonen der Pyritoxidation (1) bewirken weitere Verwitterungsreaktionen wodurch Elemente wie Aluminium oder Mangan freigesetzt werden, die ebenfalls mit dem Grundwasser in die Restseen gelangen. Dadurch sind diese Seen meist reich an diesen Metallen. Als Folge ist ein typisches Merkmal von Restseen ein geringer Phosphor-Gehalt, da Eisen und auch Aluminium ein hohes Potential zur Phosphor-Fällung haben: (3) FeOH 2+ + H 2 PO H 2 O FePO 4 2H 2 O + H+ Dadurch ist die Produktivität dieser Seen meist sehr gering. Dennoch herrschen im Sommer in geschichteten Restseen im Hypolimnion anoxische Bedingungen. Dies ist oft nicht nur auf den Abbau organischer Substanz und somit Respiration zurückzuführen, sondern auf das Einmischen anaeroben Grundwassers. Es kann See-intern zu einer Neutralisierung kommen: Im anoxischen Sediment werden oxidierter Eisen und Schwefel von Mikroorganismen reduziert, wobei Protonen verbraucht wer-den. Allerdings kann es hier auch wieder zu einer Rückoxidation kommen. Eine Neutralisierung kann auch durch das Einleiten von neutralen, Calcium-reichen Oberflächenwassern erfolgen. Problematisch für die dauerhafte Neutralisierung von Restseen ist deren Tiefe, wodurch sie in die hangenden Grundwasserleiter eingeschnitten sind. Dadurch ist der Einfluss des Grundwassers meist enorm und die Gefahr der Versauerung durch den Eintrag der Oxidationsprodukte der Pyritverwitterung ist groß. Insbesondere in den letzten Jahren wurde in Deutschland ein deutlicher Anstieg der Grundwasserspiegel beobachtet. 1 aus und nach Rückmann (2001) und Leßmann & Nixdorf (2009)

6 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 6 2. Methoden Probenahme Im Rahmen des Monitoring des Senftenberger Sees 2014 wurden die fünf Messstellen Elsterfeld (22 m), Insel (5 m), Nordbecken (23 m; Staumeisterei), Nordostbecken (5 m) und Ostfeld (18 m; Karte 1) von April bis Oktober monatlich beprobt. Karte 1: Die Messstellen Elsterfeld, Insel, Nordbecken (Staumeisterei), Nordost und Ostfeld wurden 2014 von der IaG GmbH beprobt. Daten zu den Messstellen Ablauf Niemtsch, Schwarze Elster Klein Koschen, , und wurden durch die LMBV zur Verfügung gestellt. An jeder Messstelle wurden zunächst Tiefenprofile der Vor-Ort-Parameter Sauerstoff-Konzentration, Sauerstoff-Sättigung, Leitfähigkeit, ph-wert und Temperatur mit Feldsonden (OXI 197, ph 197, LF 197, Serie ProfiLine, Fa. WTW) ermittelt. Zudem wurde das Redoxpotential in 0,5 m Tiefe und über dem Seegrund gemessen. Mit Hilfe einer Secchi-Scheibe wurde die Sichttiefe ermittelt. Wenn keine thermisch stabile Schichtung vorlag, wurden an den flachen Messstellen Wasserproben mit einem Ruttner-Schöpfer aus 0,5 m Tiefe sowie über Grund genommen, an den tiefen Messstellen wurde zusätzlich eine Probe aus 2,5 m Tiefe entnommen. Wenn eine thermische Schichtung vorlag, wurde eine Mischprobe aus dem Epilimnion und zusätzlich eine Hypolimnion-Probe direkt unterhalb des Metalimnions sowie eine Probe über Seegrund entnommen. Das Probenwasser wurde anschließend im Labor auf die Gehalte der in Tabelle 1 aufgeführten Parameter untersucht. Die Proben für die Analyse von gelösten und Gesamt-Eisen wurden noch vor Ort mit konzentrierter Schwefelsäure fixiert. Die Bestimmung der in Tabelle 1 mit * gekennzeichneten Parame-

7 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 7 ter erfolgte durch einen Unterauftragnehmer (Analysen Service GmbH, Penzlin, akkreditiertes Prüflabor DAP-PL ). Tabelle 1: Übersicht der analysierten chemischen Parameter. Parameter Einheit Verfahren Abfiltrierbare Stoffe* mg/l DIN H2 Aluminium* mg/l DIN EN ISO E22 Ammonium-Stickstoff mg/l DIN EN ISO E23 Basekapazität 8,2 mmol/l DIN H7 Calcium mg/l DIN EN ISO E22 Chlorid mg/l DIN EN ISO D19 Chlorophyll-a µg/l DIN L16 DOC* mg/l DIN EN 1484-H3 Eisen, gelöst µg/l DIN EN ISO E22 Eisen, gesamt* µg/l DIN EN ISO E22 Gesamthärte dh Summe (Ca+Mg) Berechnung Gesamtphosphor mg/l ISO/DIS Gesamtstickstoff mg/l DIN EN H34 Magnesium mg/l DIN EN ISO E22 Mangan* µg/l DIN EN ISO E22 Nitrat mg/l DIN EN ISO D28 Nitrit mg/l DIN EN ISO D28 Orthophosphat mg/l ISO/DIS Phäophytin µg/l DIN L16 Säurekapazität 4,3 mmol/l DIN H7 Silizium mg/l DIN EN ISO E22 Sulfat* mg/l DIN EN ISO D19 TIC* mg/l DIN EN 1484-H3 TOC* mg/l DIN EN 1484-H3 *bearbeitet durch Analysenservice Penzlin. Trophie-Berechnung Die Trophie für die tiefen Messstellen (Elsterfeld, Nordbecken, Ostfeld) des Senftenberger Sees wurde nach LAWA (1999) für geschichtete Seen > 5 ha berechnet, für die flachen Messstellen wurden die Gleichungen für ungeschichtete Seen > 5 ha verwendet. Für gewöhnlich werden für die Trophie- Berechnung Messwerte der tiefsten bzw. zentralsten Stelle verwendet. Demnach würde man die Parameter verwenden, die an der tiefsten Stelle des Sees (Nordbecken, 23 m) gemessen wurden. Aufgrund des Ost-West-Durchflusses der Schwarzen Elster sowie des vermutlich nördlich und nordöstlich in den See dringenden Grundwassers wurde die Trophie vergleichshalber für alle untersuchten Stellen ermittelt, um horizontale Gradienten innerhalb des Sees zu berücksichtigen.

8 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 8 Sediment Während der Probenahme am wurden an den 5 Messstellen im Senftenberger See Sedimentkerne mit Hilfe eines Uwitech-Corers entnommen. Die Bohrkerne wurden als Mischprobe auf die in Tabelle 2 aufgeführten Parameter untersucht. Tabelle 2: Liste der Parameter auf die die Sedimentkerne der 5 Messstellen im Senftenberger See analysiert wurden. Parameter Einheit Gesamteisen mg/l Eisen(II) mg/l Porenwasser gelöstes Eisen mg/l Ammonium mg/l Orthophosphat mg/l Sulfat mg/l Trockenmasse % ph Gesamtstickstoff mg/kg TS verfügbarer Phosphor mg/kg TS Sediment Gesamtphosphor mg/kg TS Gesamtschwefel mg/kg TS organ. Substanz % d.ts Eisen mg/kg TS Mangan mg/kg TS Mächtigkeit cm

9 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 9 3. Auswertung 3.1. Hydrologische und klimatische Bedingungen Die Monatsmittel der Lufttemperatur am Senftenberger See folgten 2014 dem normalen Jahresgang der Temperaturverläufe von 2005 bis 2014 (Abb. 1). Die Jahresmitteltemperatur lag 2014 allerdings mit 11,8 C deutlich über dem langjährigen Mittel von 2005 bis 2013 von 9,9 C. Abb. 1: Monatsmittelwerte der Lufttemperatur sowie Minima und Maxima von 2005 bis 2014 (Datenquelle: DWD, Station Cottbus). Der Monatsmittelwert lag 2014 mit 5,1 C im Februar um 4,6 C höher als die Monatsmittelwerte von 2005 bis 2013 (Abb. 2), mit 7,5 C im März 2014 lag der Monatsmittelwert um 3,3 C höher als im Durchschnitt der Vorjahre. Auch im Herbst 2014 traten deutliche Differenzen zu den Vorjahren auf: Die Monatsmitteltemperatur im Oktober 2014 lag 2,6 C höher als in den Vorjahren, im November und Dezember 2014 war die Temperatur um 1,3 C höher. Abb. 2: Jahresgang der Lufttemperatur der Monatsmittelwerte 2005 bis 2013 und 2014.

10 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 10 Die Jahressumme des Niederschlags lag im hydrologischen Jahr 2014 bei 669 mm (Abb. 3). Somit sind mm Niederschlag mehr gefallen als Bezogen auf das Niederschlagsmittel von 2005 bis 2013 von 598 mm sind mm Niederschlag mehr gefallen. Abb. 3: Jahressummen des Niederschlags für die hydrologischen Jahre 2005 bis 2014 (Datenquelle: DWD, Station Cottbus). Im Beprobungszeitraum des Senftenberger Sees vom bis lag der Zufluss zum See (Schwarze Elster) zwischen minimalen 0,12 m³/s am und maximalen 2,04 m³/s am 29. und (Abb. 4). Der Wasserstand reichte im Untersuchungszeitraum von 98,63 mnhn am bis zu 98,87 mnhn am und Über den Untersuchungszeitraum nahm der Wasserspiegel ab, wobei es insgesamt eine Differenz von 24 cm gab. In Anbetracht der Tiefe des Sees ist nicht davon auszugehen, dass diese Wasserstandschwankung deutliche Auswirkungen auf die trophischen oder chemischen Bedingungen im Senftenberger See hatte. Abb. 4: Zufluss und Wasserstand Senftenberger See 2014.

11 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 11 Im Vergleich zu 2010 bis 2013 waren der durchschnittliche Zulauf 2014 mit 0,57 m³/s und der Ablauf mit 0,72 m³/s deutlich geringer (Abb. 5) und lag eher auf dem Niveau der Jahre 2005 bis Abb. 5: mittlerer Zufluss und Ablauf des Senftenberger Sees in den Jahren 2005 bis 2014.

12 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Trophie Der Verlauf der Trophie-relevanten Parameter Gesamtphosphor, Chlorophyll-a-und Sichttiefe an den verschiedenen Messstellen im Senftenberger See 2014 ist in Abbildung 6 dargestellt. Die Gesamtphosphor-Konzentration im Frühjahr (April) war sehr unterschiedlich an den untersuchten Messstellen und lag zwischen 26 µg/l (Insel) und 54 µg/l (Nordbecken). Von Mai bis September waren die Schwankungen zwischen den Messstellen weniger stark ausgeprägt. Insgesamt lagen die Gesamtphosphor-Werte im Sommer bei 16 bis 35 µg/l, wobei an allen Messstellen ein Rückgang der Werte über die Sommermonate zu beobachten war. Anfang Oktober stieg der Gesamtphosphor- Gehalt im Nordbecken wieder deutlich an bis auf 55 µg/l, während an den anderen Messstellen die geringsten Gesamtphosphor-Konzentrationen mit 10 bis 11 µg/l gemessen wurden. Die Chlorophyll-a-Konzentration im Untersuchungszeitraum war durchgehend gering mit 1 bis 10 µg/l, und liegen nach LAWA (1999) somit im oligo- bis mesotrophen Bereich. Die höchsten Werte wurden im Nordostbecken und im Ostfeld gemessen, während die niedrigsten Werte an den Messstellen Elsterfeld und Insel auftraten. Die Sichttiefe war im September an allen Messstellen am höchsten mit bis zu 4,2 m im Nordbecken. Im Juni wurden die geringsten Sichttiefen gemessen mit Werten die bereits als schwach eutroph einzustufen sind, und mit der niedrigsten Sichttiefe von 1,8 m im Ostfeld. Die Berechnung der Trophie-Indices erfolgte für die drei tiefen Messstellen mit den Formeln für geschichtete Seen nach LAWA (1999). Die flacheren Stellen Insel und Nordostbecken waren hingegen 2014 nicht thermisch geschichtet, entsprechend wurde die Trophie mit den Formeln für ungeschichtete Seen berechnet. Alle fünf untersuchten Messstellen im Senftenberger See wiesen 2014 einen mesotrophen Zustand auf (Tab. 3). Der niedrigste Index liegt bei 2,00 (Insel), der höchste bei 2,11 (Ostfeld). Mittelt man die Trophie-relevanten Werte, so ergibt sich insgesamt ein Trophie-Index von 2,06 für den Senftenberger See. Die Einstufung entspricht somit in etwa der Trophie von 2010 (2,01; LimPlan 2011) und von 2013 (2,00; LimPlan 2014). Tabelle 3: Trophie der einzelnen Becken des Senftenberger Sees 2014 nach LAWA (1999). Trophie- Index Seename ST Chl-a TP F TP So Index ST Index Chl-a Index TP F Index TP So Senftenberger See Elsterfeld 3,18 4, ,0 2,05 2,19 1,87 2,11 2,14 m Senftenberger See Insel 2,70 3, ,2 2,00 2,37 1,70 2,00 2,08 m Senftenberger See Nordbecken 3,24 4, ,0 2,11 2,16 1,90 2,45 2,10 m Senftenberger See Nordostbecken 2,92 4, ,8 2,04 2,28 1,83 2,17 2,01 m Senftenberger See Ostfeld 2,62 4, ,0 2,11 2,40 1,83 2,24 2,12 m

13 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 13 Abb. 6: Verlauf der Trophie-relevanten Parameter Gesamtphosphor, Chlorophyll-a und Sichttiefe an den fünf untersuchten Messstellen des Senftenberger Sees 2014.

14 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Sondenparameter Die Sondenwerte unterschieden sich 2014 zum Teil deutlich zwischen den Messstellen, zum einen aufgrund der unterschiedlichen Tiefe, zum anderen durch Wettereinflüsse in Zusammenhang mit der Ost-West-Verteilung der Stellen, sowie durch den Einfluss von Zuleitungen. Insel und Nordbecken Die beiden flachen Messstellen Insel und Nordostbecken zeigten kaum vertikale Gradienten (Anhang Abb. A1 und A2). An der Insel trat lediglich im Juli ein temporäre thermisch Schichtung in 2 bis 3 m Tiefe auf, im August war das Wasser aber bereits wieder durchmischt. Im Nordostbecken war das Wasser zu allen Probenahmen bis auf den Grund durchmischt. Die Sauerstoff-Situation an der Insel war sehr gut mit Werten zwischen 93 und 111 %. Lediglich im August war die Sauerstoff-Sättigung in 5 m Tiefe mit 51 % deutlich geringer. Allerdings scheint bei dieser Probenahme das Boot abgetrieben zu sein, da die Messstelle etwa 1 m tiefer war als zu den restlichen Beprobungen. Im Nordostbecken war die Sauerstoff-Sättigung durchgehend gut mit 88 bis 116 %. Die ph-werte lagen an beiden flachen Messstellen mit 7,7 bis 8,4 stets im leicht alkalischen Bereich und sind somit nicht bedenklich. Die Leitfähigkeits-Werte reichten von 430 bis 517 µs/cm, und sind somit als erhöht einzustufen, wobei die Werte aber unter den Werten von bis zu 650 µs/cm liegen, die 2005 gemessen wurden.

15 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 15 Elsterfeld Im maximal 22 m tiefen Elsterfeld begann bereits im April sich eine thermisch Schichtung auszubilden (Metalimnion in 8 bis 9 m Tiefe; Abb. 7), die sich schnell stabilisierte und bis im Oktober bestehen blieb. Das Hypolimnion begann dabei ab einer Tiefe von 9 bis 13 m. Im Epilimnion lag die Sauerstoff- Sättigung bei bis zu 114 %, während es im Hypolimnion zu Sauerstoff-Zehrung kam. Von April bis August war die Sauerstoff-Sättigung mit minimal 26 % aber noch ausreichend. Im September hingegen lag bereits ab einer Tiefe von 12 m die Sauerstoff-Sättigung unter 5 %, somit waren die unteren 10 m dieser Messstelle anoxisch. Im Oktober war dies wiederum erst in einer Tiefe von 21,5 m der Fall. Somit existierte nur zeitweise ein recht großer anoxischer Bereich im Elsterfeld. Messungen im Elsterfeld am und am ergaben dass der See an der Messstelle weiterhin thermisch geschichtet war und das Tiefenwasser war ab 13 bzw. 15 m frei von Sauerstoff (Pers. Mittteilung N. Herrn), die anoxische Zone war folglich wieder mächtiger als Anfang Oktober. Der ph-wert im Elsterfeld lag zwischen 6,9 und 8,5, und war somit überwiegend neutral bis alkalisch. Die niedrigen Werte um 7 wurden im Hypolimnion gemessen, während die alkalischen Werte im Epilimnion aufgrund der Photosynthese-Aktivität des Phytoplanktons auftraten. Während Sauerstoff- Sättigung und ph im Tiefenprofil einen sehr ähnlichen Verlauf wie die Temperatur aufwiesen, war dies zu den ersten drei Beprobungen bei der Leitfähigkeit nicht der Fall. Die Werte variierten während der ersten drei Beprobungen kaum über die Tiefe mit 502 bis 514 µs/cm. Erst ab der vierten Beprobung im Juli folgte der Verlauf der Leitfähigkeit dem Temperatur-Profil mit höheren Werten an der Oberfläche und geringeren Werten im Hypolimnion (Minimum 322 µs/cm). Abb. 7: Sondenprofile 2014 im Elsterfeld des Senftenberger Sees.

16 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 16 Nordbecken An der tiefsten Messstelle, dem Nordbecken mit bis zu 23 m Tiefe, gab es im April 2014 zunächst noch keine thermische Schichtung (Abb. 8). Die Sprungschicht begann erst, sich im Mai in 10 bis 11 m auszubilden. Von Juni bis September war das Nordbecken thermisch geschichtet wobei das Hypolimnion im Verlauf der Monate in 9 bis 17 m begann, und zunehmend kleiner wurde. Im Oktober war das Nordbecken, vermutlich auf Grund seiner Windexponiertheit, bereits wieder bis auf den Grund durchmischt. An der Wasseroberfläche lag die Sauerstoff-Sättigung 2014 bei bis zu 113 %. Im August lag die Sauerstoff-Sättigung ab 20 m Tiefe bei 5 %, im September ab 18 m Tiefe. Somit ist die Sauerstoff-Situation im Nordbecken 2014 als recht gut einzuschätzen. Der ph-wert reichte von 6,8 bis 8,4 und war somit nur zeitweise im August und September im Hypolimnion leicht sauer, sonst überwiegend neutral bis alkalisch. Die Leitfähigkeit war zunächst, ähnlich wie im Elsterfeld, von April bis Juni relativ konstant über die Tiefe mit 508 bis 520 µs/cm. Ab Juli sanken die Werte im Hypolimnion auf minimale 394 µs/cm in 22 m Tiefe. Im Oktober bei durchmischter Wassersäule, waren die Werte wieder recht konstant im Tiefenprofil mit 430 bis 435 µs/cm. Abb. 8: Sondenprofile 2014 im Nordbecken des Senftenberger Sees.

17 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 17 Ostfeld Im maximal 18 m tiefen Ostfeld deutete sich eine thermische Schichtung bereits im April in 7 bis 8 m Tiefe an (Abb. 9). Ab Mai war die Messstelle durchgehend bis in den Oktober thermisch geschichtet. Das Hypolimnion begann dabei ab einer Tiefe von 12 bis 13 m. Die Sauerstoff-Sättigung reichte im Epilimnion bis zu 117 %. Im Verlauf des Jahres kam es im Hypolimnion zu immer stärker werdender Sauerstoff-Zehrung. Im August lag die Sättigung ab einer Tiefe von 14 m bei 5 %, im September begann die anoxische Zone bereits in 12 m Tiefe und im Oktober in 11,5 m Tiefe. Der anoxische Bereich im Ostfeld war somit bis zu 6,5 m mächtig. Mit ph-werten von 6,5 bis 8,4 wies das Ostfeld 2014 die größten ph-schwankungen sowie den geringsten ph-wert der untersuchten Messstellen auf. Von Juli bis Oktober lagen die ph-werte ab 6 bis 9 m Tiefe im leicht sauren Bereich unter ph 7. Die ph-messung im Oktober 1 m über Grund ist auffällig, da hier plötzlich im Tiefenwasser ein deutlicher ph-anstieg von 6,5 in 16 m Tiefe auf 7,3 in 17 m Tiefe gemessen wurde. Die Leitfähigkeit im Ostfeld war wie an den beiden anderen tiefen Messstellen von April bis Juni recht konstant über die Tiefe mit 510 bis 549 µs/cm, wobei die höheren Werte vor allem über Grund auftraten. Von Juli bis Oktober waren die Werte im Epilimnion zumeist höher (bis 505 µs/cm), während die Werte bis in etwa 12 m Tiefe abnahmen auf minimale 375 µs/cm im Juli, und in den letzten 3 bis 4 m über Grund wieder auf bis 488 µs/cm im Oktober anstiegen. Messungen im Ostfeld am und am ergaben bezüglich der Sondenparameter ein ähnliches Bild wie am Der See war an der Messstelle weiterhin thermisch geschichtet, das Hypolimnion war fast frei von Sauerstoff und direkt über Grund wurde ein Anstieg von ph-wert und Leitfähigkeit beobachtet (Pers. Mittteilung N. Herrn). Abb. 9: Sondenprofile 2014 im Ostfeld des Senftenberger Sees.

18 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Eisenkonzentration und Säurekapazität Die Gesamteisen-Konzentration im Epilimnion der fünf Messstellen im Senftenberger Sees war mit maximal 0,188 mg/l im Ostfeld und zum Teil Minimalwerten unter der Nachweisgrenze im Nordostbecken eher gering (Abb. 10). Im April, Juni und September deutet sich ein Ost-West-Gradient mit den höchsten Werten im Osten und den geringsten Werten im Westen an. Im Juli stellt sich der Gradient allerdings in die entgegengesetzte Richtung dar. Abb. 10: Verlauf der Gesamteisen-Konzentration an den fünf untersuchten Messstellen des Senftenberger Sees 2014.

19 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 19 Direkt unter dem Metalimnion, also in der obersten Schicht des Hypolimnions, waren die Werte an den Messstellen Elsterfeld und Nordbecken ähnlich wie im Epilimnion, mit Werten unter der Nachweisgrenze bis maximal 0,14 mg/l. Im Ostfeld waren die Gesamteisen-Konzentration im Juni, August und Oktober mit 0,385 bis 0,886 mg/l deutlich höher als zu den restlichen Beprobungen. Im Hypolimnion 1 m über Grund waren die Gesamteisen-Werte im Elsterfeld und im Nordostbecken überwiegend ähnlich zu den Werten im Epilimnion und oberen Hypolimnion. An den Messstellen Insel und Nordbecken hingegen lagen die Werte im Tiefenwasser mit 0,133 bis 0,338 mg/l bzw. 0,071 bis 0,363 mg/l stets über den Gesamteisen-Konzentrationen in den oberen Wasserschichten. Im Ostfeld lagen die Gesamteisen-Gehalte mit 0,113 bis 0,405 mg/l von April bis August noch in einem ähnlichen Bereich wie in den oberen Schichten. Im September stieg die Konzentration dann auf 0,890 mg/l an und im Oktober wurde im Ostfeld über Grund eine deutlich erhöhte Konzentration von 2,74 mg/l Gesamteisen gemessen. Die hohen Werte im Herbst, die auch durch die Sondenmessungen über Grund im Oktober widergespiegelt wurden, zeigen dass hier ein starker Zustrom von Eisen-haltigem Wasser erfolgt sein könnte. Ende Oktober und im November waren die Sondenwerte im Ostfeld immer noch ähnlich zur Messung Anfang November (Daten N Herrn, siehe Anhang), was eine unveränderte Situation andeutet, allerdings wurden hier keine Eisen-Werte analysiert. Die Konzentration von gelöstem Eisen lag im Elsterfeld im April bei 0,084 bis 0,099 mg/l (Abb. 11). Zu allen anderen Probenahmen lag das gelöste Eisen im Elsterfeld in allen Tiefen unter der Nachweisgrenze von 0,04 mg/l. Auch an der Messstelle Insel lagen die Werte überwiegend unter der Nachweisgrenze und erreichten maximal 0,083 mg/l im September im Oberflächenwasser. Im Nordbecken wurden nur zu drei Beprobungen Werte über der Nachweisgrenze gemessen: im Juni im Epilimnion mit 0,049 mg/l, im Juni im oberen Hypolimnion mit 0,041 mg/l und im September über Grund mit 0,113 mg/l. Im Nordostbecken lagen die Konzentrationen des gelösten Eisen von April bis Juni zwischen 0,046 und 0,069 mg/l. Von Juli bis Oktober lagen auch hier die Werte unter der Nachweisgrenze von 0,04 mg/l. Im Ostfeld lag die Konzentration des gelösten Eisen im Hypolimnion im Juli und Oktober unter der Nachweisgrenze. Bei den restlichen Probenahmen schwankten die Werte zwischen 0,048 und 0,121 mg/l. Unter dem Metalimnion lagen die Werte im Juli und September unter der Nachweisgrenze, und erreichten im Juni bis zu 0,281 mg/l und im Oktober 0,186 mg/l. Im Hypolimnion über Grund lagen die Konzentrationen von gelöstem Eisen im Mai und im Juli unter der Nachweisgrenze. Die höchste Konzentration wurde im Oktober mit 1,06 mg/l gemessen. Im Ostfeld waren die Eisen-Konzentrationen im Herbst 2014 deutlich höher als im Frühjahr und Sommer. Inwieweit dieser Anstieg ereignisbedingt oder jahreszeitlich bedingt ist, kann ohne Vergleichsjahre mit mindestens gleicher Beprobungshäufigkeit nicht geklärt werden. Da der Anstieg allerdings nur das Ostfeld betrifft und nicht die weiter westlich gelegenen ist die generell höhere Eisen-Konzentration im Ostfeld sehr wahrscheinlich auf lokale Einträge (Schwarze Elster, Überleiter 12 oder Grundwasserzustrom) zurückzuführen.

20 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 20 Abb. 11: Verlauf der Konzentration von gelöstem Eisen an den fünf untersuchten Messstellen des Senftenberger Sees 2014.

21 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 21 Die Säurekapazität an den untersuchten Messstellen im Senftenberger See 2014 war gering mit Werten zwischen 0,83 und maximal 1,17 mmol/l (Abb. 12). Die Pufferkapazität ist somit als gering einzustufen. Der höchste Wert wurde im September im Nordbecken über Grund gemessen. Obwohl im Ostfeld das gut gepufferte Wasser der Schwarzen Elster in den Senftenberger See eingeleitet wird, ist die Säurekapazität an dieser Messstelle an den meisten Messterminen geringer als an der Messstelle Elsterfeld. Das deutet auf einen höheren Verbrauch der Alkalinität im Ostfeld hin. Abb. 12: Verlauf der Säurekapazität bzw. Alkalinität (KS 4,3 ) an den fünf untersuchten Messstellen des Senftenberger Sees 2014.

22 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH wurde durch den LMBV die Messstelle im Ostfeld (Karte 1) von April bis September beprobt. Die Daten sind vergleichbar mit den Werten die an der Messstelle Ostfeld gemessen wurden (Anhang).

23 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Sediment Am fand die Entnahme von Sedimentproben an den Messstellen im Senftenberger See statt, wobei die Festsubstanz sowie das Porenwasser auf verschiedene Parameter analysiert wurden. (Tab. 4). Die Sediment-Mächtigkeit reichte von 8 cm im Nordbecken bis zu 40 cm im Elsterfeld. Diese geringen Sediment-Mächtigkeiten spiegeln das relativ geringe Alter des Sees wider, sowie die mäßige Produktivität des Sees. Im Porenwasser war die Konzentration von Gesamteisen, Eisen (II) und gelöstem Eisen im Ostfeld am höchsten. Auch die Ammonium-Konzentration war im Ostfeld sehr hoch. Die Orthophosphat- Konzentration war hingegen im Elsterfeld am höchsten. Die Sulfat-Konzentration war im Ostfeld noch gering mit 14 mg/l, und lag im Nordostbecken deutlich höher mit 113 mg/l. Richtung Westen nach die Konzentration dann ab, und lag im Elsterfeld wieder bei 14 mg/l. In der Trockensubstanz des Sediments waren im Ostfeld die Gesamtstickstoff-Konzentration, der bioverfügbare Phosphor und die Gesamtphosphor-Konzentration zum Teil deutlich höher als an den anderen Messstellen. Die Schwefel- und die Mangan-Konzentration war hingegen im Elsterfeld am höchsten. Die Eisen-Konzentration war im Elsterfeld mit 94 g/kg TS und an der Insel mit 97 g/kg TS deutlich höher als an den anderen Messstellen. Tabelle 4: Zusammensetzung von Sediment und Porenwasser an den verschiedenen Messstellen im Senftenberger See am (TS = Trockensubstanz). Parameter Einheit Elsterfeld Insel Nordbecken Nordostbecken Ostfeld Gesamteisen mg/l 15 7,42 2,66 3,12 36 Eisen(II) mg/l 2,4 2,8 0,83 1,15 5 gelöstes Eisen mg/l 12 4,62 1,83 1,97 31 Porenwasser Ammonium mg/l 8,56 5,74 5,82 2,57 48,9 Orthophosphat mg/l 0,797 0,046 0,204 0,25 0,124 Sulfat mg/l Trockenmasse % 25,6 23,5 59,9 66,7 25,1 ph 7,1 7,56 7,84 6,88 7,01 Gesamtstickstoff mg/kg TS verfügbarer Phosphor mg/kg TS Sediment Gesamtphosphor mg/kg TS 886,7 765,6 223,71 314, Gesamtschwefel mg/kg TS organ. Substanz % d.ts 16,7 17,9 2,39 13,1 15,7 Eisen mg/kg TS Mangan mg/kg TS Mächtigkeit cm Die zum Teil deutlich höheren Messwerte im Ostfeld sind vor allem auf die Einträge aus dem Zufluss der deutlich produktiveren Schwarzen Elster bedingt, die offensichtlich zum Teil schnell sedimentieren. Andererseits wurden im Elsterfeld ebenfalls teilweise hohe Konzentrationen bestimmter Stoffe gemessen. Dies erklärt sich möglicherweise durch den von Ost nach West durchflossenen Zustand des Sees. Offensichtlich werden bestimmte Stoffe erst weiter westlich im See abgelagert. Uhlmann et al. (2014) nimmt an, dass vor allem im Ostfeld die höchsten Eisen-Anteile im Sediment zu finden sind, was sich bestätigte. Die angenommenen höheren organischen Anteile im Elsterfeld wurden nicht nachgewiesen, der Anteil der organischen Substanz ist ähnlich an den Messstellen Elsterfeld, Insel und Ostfeld.

24 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Messstellen im Zufluss 2014 Die Gesamteisen-Konzentrationen an der Messstelle im Überleiter 12 im Bereich der Überführung der Schwarzen Elster lagen 2014 bei 0,71 bis 4,61 mg/l (Abb. 13), wobei die Werte zwischen den Beprobungen enorm schwankten. An der Messstelle kurz vor dem Zufluss in das Ostfeld des Senftenberger Sees waren die Gesamteisen-Konzentrationen wieder etwas geringer mit 0,09 bis 1,7 mg/l. Abb. 13: Verlauf der Konzentrationen von Gesamteisen und gelöstem Eisen an verschiedenen Messstellen im Überleiter 12, in der Schwarzen Elster und in verschiedenen Tiefen im Ostfeld des Senftenberger Sees 2014.

25 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 25 Der Vergleich der Gesamteisen-Konzentration im Zufluss an den Messstellen , und Schwarze Elster Klein Koschen mit der Konzentration in verschiedenen Tiefen des Ostfeld des Senftenberger Sees zeigt keinen Zusammenhang der Werte. Lediglich der Anstieg der Gesamteisen-Konzentration über Grund im Ostfeld im Oktober 2014 könnte durch erhöhte Werte an der Messstelle bedingt sein, wobei aber die zugleich geringeren Werte an der Messstelle , die dichter am Ostfeld liegt, wiederum dagegen sprechen (Problematik der Messstelle siehe unten). Auffällig sind zudem die Gesamteisen-Konzentrationen von 0,7 bis 2,1 mg/l in der Schwarzen Elster, die meist höher waren als an der Messstelle An der Messstelle lagen die Werte des gelösten Eisen bei bis zu 3,21 mg/l. Wie bei Gesamteisen waren auch beim gelösten Eisen an dieser Messstelle starke Schwankungen zwischen den Beprobungen zu beobachten. In Bezug auf die Messstellen und ist auffällig, dass obwohl die Stellen recht nah beieinander liegen, die Eisen-Konzentrationen (gelöst und gesamt) einen völlig unterschiedlichen Verlauf zeigten. Die Konzentration von gelöstem Eisen in der Schwarzen Elster lag 2014 mit 0,2 bis 0,8 mg/l teilweise höher als an der Messstelle Die Gehalte von gelöstem Eisen im Ostfeld des Senftenberger Sees lagen überwiegend unter den Konzentrationen der Messstellen in den Zuflüssen. Lediglich der Anstieg im Tiefenwasser über Grund im Ostfeld erreichte im September und Oktober 2014 mit 0,3 bis 1,1 mg/l das Niveau der Messstelle Auch der ph-wert unterscheidet sich deutlich zwischen den Messstellen im Überleiter 12 (Abb. 14). An der Messstelle lagen die Werte bei 4,9 bis 7,3, wobei sehr häufig Werte im leicht sauren Bereich auftraten. Die Messstelle wiederum weist mit 7,1 bis 8,2 überwiegend Messwerte im neutralen bis leicht alkalischen Bereich auf. Lediglich im März 2014 wurde mit 6,2 ein deutlich geringerer ph-wert gemessen. Abb. 14: ph-wert-verlauf an verschiedenen Messstellen im Überleiter 12, in der Schwarzen Elster und in verschiedenen Tiefen im Ostfeld des Senftenberger Sees 2014.

26 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 26 Der ph-wert im Zufluss Schwarze Elster war 2014 überwiegend neutral bis alkalisch und lag mit 6,9 bis 8,2 in etwa auf dem Niveau der Messstelle Der Verlauf des ph-wertes der Zuflüsse wird nicht durch den Verlauf der ph-werte in den verschiedenen Wassertiefen des Ostfelds widergespiegelt. Allerdings wird deutlich, dass vor allem im Hypolimnion die ph-werte im Ostfeld eher im leicht sauren Bereich lagen, mit Werten ähnlich zur Messstelle , während die Werte im Epilimnion des Ostfelds deutlich alkalisch waren und meist höher lagen als in den Zuflüssen. Die Lage der Messstelle ist problematisch, wie auch Uhlmann et al. (2014) feststellten. Das Wasser an dieser Messstelle mischt sich bereits mit dem Wasser des Senftenberger Sees, da der Überleiter 12 in der Hauptangriffsrichtung des Windes liegt. Die Ableitung von konkreten Aussagen über die Wasserbeschaffenheit des in den Senftenberger See einfließenden Wassers ist anhand dieser Messstelle somit kaum möglich. Lediglich im Winter 2013/2014 stagnierte das Wasser hier bei aussetzendem Schleusenbetrieb, wodurch auch an der Messstelle sehr geringe ph-werte sowie erhöhte Gesamteisen-Konzentrationen auftraten, und somit wahrscheinlich ein realistischeres Bild der Zusammensetzung des Wassers im Überleiter 12 anzeigten. Zu empfehlen wäre die Untersuchung von wenigstens einer weiteren Messstelle im Überleiter 12 zwischen den Messstellen und , um beispielsweise konkreter zu untersuchen, inwieweit Gesamteisen tatsächlich schon im Überleiter ausgefällt wird oder nicht. Auch die zusätzliche Untersuchung des Parameters Säurekapazität ist zu empfehlen. Frachten Überleiter 12 Von April bis Oktober 2014 wurden pro Monat durchschnittlich 247 Talschleusungen durchgeführt. Bei einer Hubhöhe von 1 m werden ca. 273 m³ Wasser transportiert. Die durchschnittliche Hubhöhe lag 2014 bei 1,14 m, so dass je Schleusung rund 270,2 m³ Wasser transportiert wurden. Pro Monat wurden somit durchschnittlich m³ Wasser durch Talschleusung transportiert. Bei einer mittleren Gesamteisen-Konzentration von 2,17 mg/l (Messstelle ) entspricht dies 53,3 mg Gesamteisen pro Sekunde bzw. 4,6 kg/d. Diese Gesamteisen-Fracht durch den Überleiter 12 zum Senftenberger See ist zwar deutlich höher, als Uhlmann et al. (2014) berechneten (1 kg/d). In Relation zur Gesamteisen-Fracht der Schwarzen Elster von 64 kg/d (Kap. 3.9) ist die Fracht des Überleiters jedoch relativ gering.

27 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Mittelwerte, Minima und Maxima 2014 Abbildung 15 zeigt die Mittelwerte, Minima und Maxima verschiedener Parameter an den Messstellen im Senftenberger See (über alle beprobten Tiefen) sowie an den Messstellen in den Zuflüssen und im Ablauf bei Niemtsch im Jahr Abb. 15: Mittelwerte, Minima und Maxima von Gesamteisen, gelöstem Eisen, Säurekapazität, ph- Wert, Sauerstoff-Konzentration und Leitfähigkeit im Senftenberger See (Werte aus allen Tiefen), in den Zuflüssen und im Ablauf im Jahr 2014.

28 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 28 Die Gesamteisen-Konzentration war im Mittel am höchsten an der Messstelle im Überleiter 12 mit 2,2 mg/l, gefolgt von der Messstelle an der Schwarzen Elster mit 1,3 mg/l. Die mittleren Gesamteisen-Konzentrationen an der Messstelle und im Ostfeld waren mit 0,37 bzw. 0,39 mg/l ähnlich, wobei aber im Ostfeld mit 2,7 mg/l ein höherer Maximalwert gemessen wurde, als an der Messstelle mit 1,7 mg/l. Weiter Richtung Westen, vom Nordostbecken des Senftenberger Sees bis zum Ablauf bei Niemtsch waren die Mittelwerte der Gesamteisen-Konzentration mit 0,06 bis 0,13 mg/l und maximal 0,36 mg/l im Nordbecken geringer als in den Zuflüssen und im Ostfeld. Die Konzentration von gelöstem Eisen zeigt ein ähnliches Bild; der höchste Mittelwert lag an der Messstelle mit 0,57 mg/l vor, gefolgt von der Schwarzen Elster mit 0,29 mg/l. Die Maximalwerte wurden an der Messstelle (3,2 mg/l) und im Ostfeld (2,7 mg/l) gemessen. Die geringsten mittleren Konzentrationen von gelöstem Eisen lagen im Senftenberger See westlich des Ostfeldes vor, mit Werten zwischen 0,028 und 0,037 mg/l. Die höchste mittlere Säurekapazität wurde in der Schwarzen Elster mit 1,2 mmol/l ermittelt, was einer moderaten Pufferung entspricht. Die Werte schwankten dabei von 1,0 bis 1,5 mmol/l, und reichten somit vom moderat bis in den gut gepufferten Bereich. An den Messstellen im Senftenberger See und im Ablauf Niemtsch lagen die Mittelwerte der Säurekapazität bei 0,86 bis 0,95 mmol/l, und wiesen kaum Schwankungen auf. Für die Messstellen und im Überleiter 12 liegen keine Messwerte zur Säurekapazität vor. In Anbetracht der hohen Eisen-Konzentrationen an der Messstelle sowie den stark schwankenden und oft sauren ph-werten an der Messstelle ist die Säurekapazität vermutlich gering. Die Analyse der Säurekapazität an den Messstellen im Überleiter ist dringend zu empfehlen. Der mittlere ph-wert lag hier 2014 bei 6,8 und schwankte insgesamt zwischen sauren 4,9 und neutralen 7,3. Alle anderen Messstellen in den Zuflüssen, im Senftenberger See und im Ablauf wiesen mit Werten zwischen 7,4 und 8,1 mittlere ph-werte im neutralen bis leicht alkalischen Bereich auf. Die mittlere Leitfähigkeit war am höchsten an der Messstelle mit 579 µs/cm und erreichte hier bis zu maximal 720 µs/cm. Auch in der Schwarzen Elster waren die Werte recht hoch mit mittleren 539 µs/cm und bis zu 656 µs/cm. Die geringste mittlere Leitfähigkeit wurde mit 440 µs/cm an der Messstelle Elsterfeld gemessen, wo auch der geringste Wert von 322 µs/cm vorlag. Die Minima der Sauerstoff-Konzentration von 0,1 mg/l im Senftenberger See im Ostfeld, Nordbecken und Elsterfeld spiegeln die thermische Schichtung dieser tiefen Messstellen und die damit einhergehende Sauerstoff-Zehrung im Hypolimnion wider. An den zwei flacheren Messstellen im Senftenberger See und im Zufluss der Schwarzen Elster sowie im Ablauf bei Niemtsch traten keine solch geringen Werte auf.

29 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Daten Senftenberger See 2005 bis 2014 Abbildung 16 zeigt die Messwerte ausgewählter Parameter im Senftenberger See in den Jahren 2005, 2007, 2010, 2013 und Abb. 16: Sondenwerte und Konzentrationen verschiedener Parameter im Senftenberger See 2005 (Elsterfeld, Insel und Ostfeld) und 2014 (Elsterfeld, Insel, Nordbecken, Nordost und Ostfeld), sowie Minima und Maxima im Nordbecken 2007 (blau), 2010 (grün) und 2013 (gelb).

30 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 30 Im Jahr 2005 wurden die Messstellen Ostfeld und Insel zu vier Terminen und das Elsterfeld zu fünf Terminen beprobt. Die Insel wurde 2005 in den Tiefen 0, 2,5 und 5 m beprobt. Im Ostfeld wurden Messungen in den Tiefen 0, 2,5, 5, 10 und 15 m durchgeführt, im Elsterfeld wurde zusätzlich zu den genannten Tiefen in 20 m Tiefe beprobt. Die Probenahmen erfolgten 2005 im April, Mai, Juli, September und Oktober. Die Untersuchungen des Senftenberger Sees in den Jahren 2007, 2010 und 2013 erfolgten im Nordbecken im Frühjahr und Sommer, die angegeben Minimum- und Maximum-Werte entstammen den Berichten ARGE/SGL 2007, LimPlan 2011 und LimPlan Die Gesamteisen-Konzentrationen waren 2005 und 2014 recht ähnlich, abgesehen von dem sehr hohen Wert von 2,74 mg/l im Oktober 2014 im Ostfeld. Der maximale Wert 2005 von 1,07 mg/l wurde im September im Ostfeld in 15 m Tiefe gemessen. In den Untersuchungen den Senftenberger Sees von 2007, 2010 und 2013 wurde lediglich 2007 die Gesamteisen-Konzentration im Nordbecken analysiert. Dabei wurden Werte zwischen 0,23 und 0,98 mg/l gemessen (ARGE/SGL 2007). Uhlmann et al. (2014) gibt für das Hauptbecken des Senftenberger Sees mittlere 0,2 bis 0,4 mg/l Gesamteisen an, mit den höheren Werten im Ostbecken. Die vorliegenden Messungen von 2014 im Nordbecken mit Werten unter der Bestimmungsgrenze bis maximal 0,36 mg/l decken sich somit mit Uhlmann et al. (2014). Allerdings spiegelt die Messung im Nordbecken nicht den deutlichen Ost-West-Gradienten im Senftenberger See wider. Laut Uhlmann et al. (2014) wurde im Ostfeld eine Eisengesamt-Konzentration von 1 mg/l bisher nicht überschritten. Dies ist jedoch mittlerweile geschehen, im Oktober 2014 wurden 2,74 mg/l Gesamteisen im Ostfeld über Grund gemessen. Generell ist es schwierig bei so sporadischen Eisen-Messungen, die zum Teil nur lokal erfolgten, einen Trend abzuleiten. In Abhängigkeit vom Wasserstand des Sees, der Menge des Zuflusses aber auch klimatischen Bedingungen kommt es vermutlich zu deutlichen zeitlichen und räumlichen Schwankungen der Eisen-Konzentration im Senftenberger See. Die ab August 2014 ansteigenden Gesamteisen-Konzentrationen im Hypolimnion des Senftenberger Sees könnten allerdings auf eine Zunahme hindeuten. Die Gesamtphosphor-Konzentrationen wichen vor allem 2010 mit einem maximalen Wert von 0,180 mg/l von den restlichen Jahren ab reichten die Werte von unterhalb der Nachweisgrenze von 0,005 mg/l bis maximal 0,033 mg/l, während die Werte 2014 von 0,008 mg/l bis 0,041 mg/l reichten. Insgesamt zeigt sich hier kein Trend der Konzentrationen. Die Säurekapazität war 2005 mit 0,3 bis 0,8 mmol/l noch deutlich geringer als 2014, wo die Werte bei 0,83 bis 1,17 mmol/l lagen lag die Säurekapazität im Nordbecken noch bei 0,4 mmol/l (Uhlmann et al. 2014), 2007 lag die Säurekapazität zwischen 0,4 und 0,6 mmol/l (ARGE/SGL 2007). In den Untersuchungen des Senftenberger Sees von 2010 und 2013 wird die Säurekapazität mit 0,8 mmol/l angegeben (LimPlan 2011, 2013). Dies deckt sich mit der Feststellung von Uhlmann et al. (2014), dass die Säurekapazität im Senftenberger See seit 1997 kontinuierlich zugenommen hat. Dennoch ist der See mit diesen Werten als schwach gepuffert einzustufen, starke Säureeinträge können kaum kompensiert werden. Der ph-wert war 2014 deutlich variabler als noch 2005, und insgesamt lagen die Werte höher reichte der ph von 6,3 bis 7,9, während 2014 mit 6,6 bis 8,5 zum Teil deutlich alkalischere Werte gemessen wurden. Die geringsten und höchsten Messwerte in den Jahren 2007 und 2013 liegen im Bereich der Daten von 2005 und Insgesamt deutet sich eine Zunahme der maximalen ph-werte an, was vermutlich mit der angestiegenen Säurekapazität zusammen hängt. Die Sauerstoff-Konzentration war 2005 und 2014 recht ähnlich mit den geringsten Werten unter 1 mg/l im Ostfeld war das Hypolimnion im Nordbecken nicht anoxisch, trotz stabiler thermischer Schichtung (die allerdings als unscharf bezeichnet wird), die Sauerstoff-Konzentration schwankte zwischen 89 und 192 % (AGE/SGL 2007) war das Wasser bei der monatlichen Beprobung nur

31 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 31 Anfang September ab 16 m Tiefe anoxisch (LimPlan 2011) wurden ebenfalls Anfang September Sauerstoff-Defizite beobachtet. Im Nordbecken war das Wasser ab 13 m Tiefe Sauerstoff-frei, im Ostfeld ab einer Tiefe von 9 m. Insgesamt deutet sich anhand dieser Untersuchungen an, dass die Sauerstoff-Zehrung im Metalimnion im Senftenberger See zugenommen hat, wie auch in der aktuellen Untersuchung deutlich wird und gleichzeitig zeigt sich, dass Anoxie im Hypolimnion des Senftenberger Sees eher die Regel als die Ausnahme (wie in 2007) ist. Die Leitfähigkeit scheint seit 2005 kontinuierlich abgenommen zu haben lagen die Werte zwischen 540 und 698 µs/cm, 2014 wurden Werte von 322 bis 549 µs/cm gemessen. Auch die Konzentrationen von Nitrat und Sulfat waren 2005 etwas höher als Während die Nitrat-Konzentration 2005 bei 1,0 bis 2,9 mg/l lag, wurden 2014 Werte von 0,43 bis 2,02 mg/l gemessen lag die Sulfat-Konzentration zwischen 186 und 291 mg/l, 2014 lagen die Werte bei 130 bis 250 mg/ waren beide Konzentrationen kaum variabel und lagen im Bereich der Werte von Diese Veränderungen erklären sich vor allem durch Konzentrationsänderungen im Flutungswasser aus der Schwarzen Elster (s. Kap. 3.9.). Die Chlorid-Gehalte sind insgesamt eher niedrig, wobei 2005 Werte von 41 bis 43 mg/l gemessen wurden und 2014 von 29 bis 37 mg/l. Insgesamt scheint es bei Nitrat, Sulfat und Chlorid eine Abnahme über die Jahre zu geben, wobei aber nicht ausgeschlossen werden kann, dass es sich um den natürlichen Schwankungsbereich dieser Parameter handelt. Auffällig höhere maximale Werte wurden 2014 bei der Ammonium-Konzentration (0,02 bis 0,845 mg/l) gemessen lagen die Ammonium-Werte noch bei geringeren 0,02 bis 0,22 mg/l und 2007 bei 0,015 bis 0,08 mg/l. Die erhöhten Werte 2014 scheinen nicht mit dem Flutungswasser der Schwarzen Elster in Zusammenhang zustehen (s. Kapitel 3.9.). Auch die Konzentrationen von gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) und gesamten organische Kohlenstoff (TOC) wiesen 2014 höhere Werte auf lag DOC bei 4 bis 5,4 mg/l und TOC bei 3,9 bis 6,7 mg/l reichten die Werte bei DOC von 4,8 bis 7,2 mg/l und TOC von 5,6 bis 8,8 mg/l wiesen beide Werte eine deutlich höhere Variabilität als 2005 und 2014 auf. DOC und TOC scheinen im Senftenberger See somit natürlicherweise stark zu schwanken.

32 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Schwarze Elster 2005 bis 2014 Die Messstelle Klein Koschen in der Schwarzen Elster wird durchgängig seit tägig bis monatlich beprobt. Die Gesamteisen-Konzentration war Anfang Februar 2005 mit 9,2 mg/l am höchsten (Abb. 17). Die Jahre 2006 und 2007 zeichneten sich mit mittleren Werten von 0,85 mg/l bzw. 0,87 mg/l durch eher geringe Gesamteisen-Konzentrationen aus. Von 2008 bis 2012/2013 war eine Zunahme der Gesamteisen-Werte und insbesondere auch der erreichten Maximalwerte zu verzeichnen lag die mittlere Gesamteisen-Konzentration in der Schwarzen Elster bei 2,6 mg/l und erreichte im Dezember den höchsten Wert von 5,6 mg/l wurden noch einmal maximal 5,1 mg/l im Januar und Februar gemessen, durchschnittlich lag Gesamteisen 2013 am höchsten mit 2,8 mg/l waren die Werte mit bis zu 1,9 mg/l und mittleren 1,3 mg/l Gesamteisen wieder geringer. Die Konzentration von gelöstem Eisen zeigte einen anderen Verlauf. Von 2005 bis 2007 waren die Werte mit durchschnittlich 0,16 mg/l gering traten dann enorme Schwankungen mit Werten bis zu 2,8 mg/l auf. Ab 2009 waren die Werte des gelösten Eisen wieder geringer und schwankten bis 2014 zwischen 0,05 und 0,91 mg/l. Abb. 17: Verlauf der Konzentrationen von Gesamteisen und gelöstem Eisen an der Messstelle Klein Koschen in der Schwarzen Elster von 2005 bis 2014.

33 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 33 Gesamtphosphor wies, ebenso wie Gesamteisen, die höchste Konzentration von 0,7 mg/l im Februar 2005 auf (Abb. 18). Von April 2005 bis 2014 lagen die Werte zwischen 0,005 und 0,175 mg/l und zeigten keinen Trend. Die Nitrat-Konzentration unterlag in der Schwarzen Elster in den Jahren 2005 bis 2009 sehr großen Schwankungen und erreichte maximale 8 mg/l im Januar Ab 2010 bis 2014 waren die Werte geringer mit 0,65 bis 3,4 mg/l, ohne dass sich ein Trend abzeichnet. Ammonium reichte in der Schwarzen Elster von 0,02 bis 2 mg/l, wobei die höheren Werte von 2005 bis Anfang 2008 gemessen wurden. Abb. 18: Verlauf der Konzentrationen von Gesamtphosphor und den Stickstoff-Komponenten Nitrat und Ammonium an der Messstelle Klein Koschen in der Schwarzen Elster von 2005 bis Auch die Säurekapazität wies von 2005 bis 2008 sehr starke Schwankungen auf (Abb. 19). Die höchsten Werte von mehr als 2 mmol/l wurden 2005 und 2007 gemessen. Ab 2010 waren die Werte etwas geringer und reichten von 0,8 bis 1,48 mmol/l. Entsprechend der variierenden Pufferung der Schwarzen Elster wies auch der ph-wert deutliche Schwankungen auf. Der geringste ph wurde mit 6,7 im Mai 2008 gemessen, der höchste Wert mit 8,3 im Oktober zeigte der ph-wert noch einmal zwei deutlich Peaks mit Werten von 8,2 im März und im Juni. Insgesamt liegen die Werte im neutralen bis leicht alkalischen Bereich. Die Leitfähigkeit an der Messstelle Klein Koschen der Schwarzen Elster reicht von minimalen 374 µs/cm (2013) bis zu maximalen 842 µs/cm (2008). Die höchsten Messwerte in den einzelnen Jahren gehen seit 2010/2011 kontinuierlich etwas zurück, von maximalen 716 µs/cm in 2011 auf maximal 656 µs/cm in 2014.

34 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 34 Abb. 19: Verlauf von Säurekapazität, ph-wert und Leitfähigkeit an der Messstelle Klein Koschen in der Schwarzen Elster von 2005 bis 2014.

35 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 35 Der Eintrag der verschiedenen Substanzen in den Senftenberger See schwankte von 2005 bis 2014 enorm (Abb. 20; Tab. 5), in Abhängigkeit vom gesteuerten Zufluss und den jeweiligen Konzentrationen. Der Zufluss war im Durchschnitt am geringsten im Jahr 2007 mit nur 0,306 m³/s und am höchsten im Jahr 2010 mit 2,248 m³/s. Die Jahre 2009 bis 2013 zeichnen sich durch sehr hohe Abflüsse in der Schwarzen Elster aus. Abb. 20: Mittlerer Zufluss der Schwarzen Elster in den Senftenberger See und mittlere Frachten von Gesamteisen und Säurekapazität. Die höchsten mittleren Gesamteisen-Frachten lagen 2010 und 2013 mit mehr als 400 kg pro Tag vor. Gleichzeitig war die durchschnittlich eingetragene Säurekapazität in diesen Jahren mit 212 kmol/d bzw. 151 kmol/d am höchsten.

36 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 36 Tabelle 5: Mittelwerte von Zufluss und verschiedenen Frachten in den Jahren 2005 bis 2014 in der Schwarzen Elster. Zufluss Gesamteisen Gesamteisen Ammonium Ammonium Gesamtphosphor Gesamtphos- Säurekapa- Säurekapa- Jahr (m³/s) (kg/d) (kg/d) phor (kg/d) zität (mmol/l) zität (kmol/d) ,652 1,316 74,13 0,332 18,70 0,110 6,20 1,34 75, ,496 0,854 36,60 0,526 22,54 0,071 3,04 1,27 54, ,306 0,870 23,00 0,293 7,75 0,071 1,88 1,50 39, ,714 1,502 92,66 0,205 12,65 0,063 3,89 0,81 49, ,086 1, ,09 0,138 12,95 0,086 8,07 1,33 124, ,248 2, ,88 0,218 42,34 0,059 11,46 1,09 211, ,394 2, ,68 0,183 22,04 0,055 6,62 1,09 131, ,196 2, ,57 0,205 21,18 0,050 5,17 1,00 103, ,825 2, ,71 0,170 26,81 0,059 9,30 0,96 151, ,573 1,294 64,06 0,155 7,67 0,079 3,91 1,22 60,40 Bezogen auf die mittleren Konzentrationen von Gesamteisen und Säurekapazität im Jahr 2013 (Abb. 21) trafen hier die höchste mittlere Gesamteisen-Konzentration mit der zweitniedrigsten mittleren Säurekapazität zusammen. Das deckt sich mit der Feststellung von Uhlmann et al. (2014), dass bei hohen Durchflüssen der Schwarzen Elster die Gesamteisen-Konzentration steigt und die Säurekapazität sinkt (Juni-Hochwasser 2013). Dies könnte auch zum Teil die Sauerstoff-Problematik im Senftenberger 2013 erklären. Insgesamt zeigt sich in Bezug auf die Mittelwerte der einzelnen Jahre eine Zunahme der Gesamteisen-Konzentration bis 2013 sowie eine Abnahme der Säurekapazität. Die vorhandene Säurekapazität in der Schwarzen Elster wird offensichtlich zunehmend aufgebraucht, bevor das Wasser in den Senftenberger See eingeleitet wird, was auch durch eine Abnahme des durchschnittlichen ph-werts in der Schwarzen Elster deutlich wird (Abb. 22). Abb. 21: Durchschnittliche Konzentrationen von Gesamteisen und Säurekapazität in den Jahren 2005 bis 2014 in der Schwarzen Elster Klein Koschen.

37 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH 37 Abb. 22: Durchschnittliche Säurekapazität und ph-werte in den Jahren 2005 bis 2014 in der Schwarzen Elster Klein Koschen.

38 Institut für angewandte Gewässerökologie GmbH Vergleich der Jahre 2013 und 2014 Neben den hohen Gesamteisen-Konzentrationen und geringen Säurekapazitäten in der Schwarzen Elster 2013 wurde 2013 zudem der Überleiter 12 in Betrieb genommen, wodurch ein zusätzlicher Eintrag von Eisen-haltigem Wasser mit geringem ph-wert in den Senftenberger See erfolgt wurde zudem permanent Wasser durch den Überleiter übergeleitet, wodurch vermutlich wenig des hier vorliegenden Gesamteisen im Überleiter ausgefällt wurde. Diese Faktoren in Kombination mit angestiegenem Grundwasserspiegel und somit erhöhtem Eintrag von Eisen-haltigen Grundwasser in den See sind vermutlich der Grund für die starke Sauerstoff-Zehrung im Senftenberger See war die Sauerstoff-Situation scheinbar weniger problematisch. Auch beklagte der Fischer am Senftenberger See 2014 keine erneuten Verluste wie im Vorjahr unterscheidet sich vom Jahr 2013 vor allem durch einen geregelten Schleusenbetrieb, geringerem Zufluss von der Schwarzen Elster und das Fehlen eines Hochwassers. Hydrologisch unterscheidet sich 2013 von 2014 auch durch deutlich größere Wasserstandschwankungen von insgesamt 57 cm (Abb. 23), was sich unter Umständen ungünstig auf die Wasserchemie ausgewirkt haben könnte. Abb. 23: Wasserstand Senftenberger See 2013 bis wurden am Tiefenprofile an den Messstellen Elsterfeld und Nordbecken aufgenommen, am wurden Tiefenprofile an den Messstellen Elsterfeld, Nordbecken und Ostfeld gemessen (LimPlan 2013 unveröff.). Am lag die Sauerstoff-Sättigung im Hypolimnion an der Messstelle Nordbecken bis in 20 m Tiefe bei 10 bis 15 %. An der Stelle Elsterfeld lag die Sauerstoff-Sättigung in 7,5 m Tiefe im Metalimnion bei etwa 30 %, im Hypolimnion stieg die Sättigung bis in 16 m Tiefe wieder an auf 55 % und sank anschließend auf 45 % in 20 m Tiefe. Deutlich anoxische Bereiche lagen hier folglich nicht vor. Am sank die Sauerstoff-Sättigung an der Messstelle Elsterfeld im Metalimnion auf 10 % in 8 m Tiefe, stieg im Hypolimnion auf 45 % in 16 m Tiefe und sank anschließend auf ca. 35 % in 20 m Tiefe. Im Nordbecken lag die Sauerstoff-Sättigung ab 13 m Tiefe unter 5 %, Meta- und Hypolimnion waren hier anoxisch. Im Ostfeld war das Metalimnion in 9 m Tiefe anoxisch, in 11 m Tiefe wurden noch 10 % Sättigung gemessen und ab 14 m Tiefe war auch hier das Hypolimnion anoxisch. An der Messstelle Elsterfeld war die Sauerstoff-Situation 2014 problematischer als 2013: 2013 war der Sauerstoff an der Messstelle Elsterfeld im September in keiner Tiefe vollständig aufgebraucht, während 2014 das Wasser im September ab 12 m Tiefe anoxisch war. An den Messstellen Nordbecken und Ostfeld hingegen begannen die anoxischen Tiefenbereiche 2014 erst 3 bis 4 m tiefer als noch 2013.