G a s c h s e e BONITO-Nomenklatur 2450

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1 Bericht zur Bereisung des - aus MTB # G a s c h s e e BONITO-Nomenklatur 2450 im Auftrag des Naturparks Feldberger Seenlandschaft Bereisungen und Untersuchungen ausgeführt von der Hydrographisch-biologischen Arbeitsgemeinschaft BONITO e.v. Wissenschaftliche Leitung: Dipl.-Biologe Wolfgang M. Richter, Drosselgang 2, Himmelpforten (Nd.-Elbe). T.: ; bonitorichter@web.de; homepage: und der durch Humboldt-Universität zu Berlin Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I Institut für Chemie - Analytik und Umweltchemie Dr. Georg Kubsch, Brook-Taylor-Straße 2, B e r l i n. T.: /7575 (Sekr.), F.: ; georg.kubsch@hu-berlin.de Diplom Geograph Jörg Godenschweger Axel Habeck, Umwelttechniker Dr. Georg Kubsch Diplom Biologe Wolfgang M. Richter 1

2 Inhalt Seite 1. Auftrag des Naturparkes an die AG BONITO e.v Untersuchungsmethoden 4 3. Untersuchungsergebnisse und Diskussion Untersuchungen zur Morphologie des Sees Sauerstoff- und Temperaturprofile Chemische und physikalische Parameter Das Plankton Kurze Zusammenfassung der Ergebnisse 15 Anhang 17 2

3 1. Auftrag des Naturparkes an die AG BONITO e.v. 3

4 In der Feldberger Seenlandschaft gibt es viele sehr gut untersuchte Seen. Laienforscher und Wissenschaftler verschiedener Universitäten und Institute waren und sind hier aktiv. Es wurde für Diplomarbeiten und Dissertationen geforscht und Projekte bearbeitet. Die Feldberger Seen sind gute Forschungsobjekte. Die AG BONITO e.v. hat mit ihrer ehrenamtlichen Tätigkeit sehr viel zum Erhalt der Feldberger Seen beigetragen. Sie hat viele Seen über lange Zeiträume untersucht. Aber gibt es in dieser Region trotzdem noch Seen, von denen man nicht viel weiß? Der Gaschsee ist ein solcher See. Er ist relativ klein und liegt zwischen dem Krüselin und Mechow. Dieser See wurde jetzt im Auftrag des Naturparks von verschiedenen Gruppen untersucht. Die AG BONITO e.v. beschäftigte sich im Rahmen dieses Untersuchungsprogrammes mit der Bestimmung verschiedener chemisch-physikalischer Parameter. Es wurden insgesamt drei Beprobungen am , am und am und eine Voruntersuchung am durchgeführt. 2. Untersuchungsmethoden Zur Charakterisierung des Gewässers wurden folgende Parameter untersucht: Vor Ort: Sauerstoff- und Temperaturtiefenprofile mit dem Sauerstoffmessgerät OXi 197 der Fa. WTW Sichttiefe mittels Secchi-Scheibe Wasserfarbe nach Forel/Ule Wasser- und Sedimentproben aus verschiedenen Tiefen auf: Anionen; NO 3 -, Cl -, SO 4 2-, PO 4 3- mit einem Ionenchromatographen DX 120 der Fa. Dionex AG mit einer Anionentrennsäule des Typs IonPac AS12A und photometrisch (PO 4 3- nach DIN 38405, Teil 11) mit dem Spekol 1100 der Fa. Analytik Jena AG Ammoniumgehalte photometrisch nach DIN 38406, Teil 5 Metalle Ca, Mg, Fe, Cd, Pb, Cu und Mn mit einem Flammen-AAS-Gerät, Typ Perkin Elmer 3100 und inversvoltammetrisch mit einem Meßsystem der Fa. Metrohm AG mit VA Stand 663 und µ-autolab HCO 3 - titrimetrisch ph-wert und Leitfähigkeit Sauerstoffzehrung Die Wasserproben wurden mit einem Ruttnerschöpfer genommen, über Membranfilter mit einem Porendurchmesser von 0,45 µm filtriert und sofort mit den verfügbaren Methoden untersucht. Für die inversvoltammetrische Bestimmung der Gesamtgehalte der Schwermetalle war noch ein Aufschluss mittels UV-Licht notwendig, um die organischen Anteile in der Probe zu zerstören. Die Sedimentprobennahmen erfolgte mit einem Schwedischen Kammerbohrer und mit einem Bodengreifer nach BIRGE-EKMAN. Die Sedimentproben wurden bei 105 C getrocknet, < 0,5 mm gemahlen und mittels Königswasser durch Kochen unter Rückfluss aufgeschlossen. Diese Aufschlusslösungen wurden dann wie die Wasserproben untersucht. Die Lotungsarbeiten wurden mit Hilfe eines Echolotes der Fa. Humminbird durchgeführt. Dafür wurde das Boot mit gleichmäßiger Geschwindigkeit entsprechend vorher festgelegter Linien vom Punkt A an einem Ufer zum Punkt B am gegenüberliegenden Ufer über den See gezogen und die Tiefe im Abstand von 10 s registriert (s. Abbildung 1). Die Streckenlängen wurden bestimmt, in dem Seile entlang der Lotungslinie gespannt wurden. 4

5 3. Untersuchungsergebnisse und Diskussion 3.1. Untersuchungen zur Morphologie des Sees Die Wasserfläche ist ca. 125 m lang und 60 bis 65 m breit und beträgt etwa 0,7 ha. Sie ist von einem 30 bis 45 m breiten Schwingrasengürtel umgeben (s. Abbildung 1), unter dem an manchen Stellen noch eine 0,5 m bis 1m tiefe Wasserschicht anzutreffen ist. Der See ist bereits beträchtlich verlandet. Seine ursprüngliche Größe könnte ca. 2,5 ha betragen haben. Mittels Echolotungen wurde versucht, das Bodenrelief des Sees und die tiefste Stelle zu ermitteln. Dazu wurden 1 Längs- und 3 Querprofile (s. Abbildung 1) gelotet. Aufgrund des sehr weichen Untergrundes streuten die angezeigten Tiefen teilweise um 2 m. Das zeigte sich auch beim Längsprofil, das hier in Abbildung 2 dargestellt ist. Es war aufgrund des flottierenden Materials, das schon in einer Tiefe von 2,5 m auftrat, nicht möglich, mit dem Echolot den Verlauf der Sedimentkante und damit die tiefste Stelle zu ermitteln. Bis in eine Tiefe von 3,5 m war das Sediment so weich, dass bei der Sauerstoffmessung mit der Clark-Sonde diese in das Sediment eindrang, ohne dass ein Unterschied zum Wasser bemerkt wurde. Bei der Probennahme mit dem Ruttnerschöpfer enthielt schon die Probe aus 2,5 m Tiefe einen sehr hohen Feststoffanteil. Die Beobachtungen bei der Sedimentprobennahme mit dem Schwedischen Kammerbohrer deuten darauf hin, dass diese extrem weiche Sedimentschicht mindestens an der Probennahmestelle bei ca. 2,5 m beginnt und bis in eine Tiefe von 5 m reicht. Dann folgt eine ca. 20 bis 30 cm starke festere Schicht. Sie ist durch einen hohen Pflanzenanteil gekennzeichnet. Dabei könnte es sich um Reste von abgestorbenen Bäumen handeln, die noch nicht so stark zersetzt sind. Unterhalb dieser festeren Schicht befindet sich noch einmal eine sehr weiche, ca. 0,5 m starke Schicht. Erst in ca. 6 m Tiefe, wird der Untergrund fest. 5

6 Abbildung 1: Der Gaschsee mit Schwingrasengürtel; Profile für die Echolotungen 6

7 Gaschsee; Längsprofil Tiefe [m] Länge [m] Abb. 2: Echolotung; Gaschsee; Längsprofil 7

8 3.2 Sauerstoff- und Temperaturprofile Die Sauerstofftiefenprofile (s. Abbildungen 3 bis 5), die im Mai und im September registriert wurden, zeigen, dass die sedimentfreie Wasserschicht, die ca. 2 bis 2,5 m beträgt, nahezu sauerstoffgesättigt ist. In der stark sedimenthaltigen Wasserschicht gab es einen starken Abfall des Sauerstoffgehaltes, so dass diese schon bei ca. 3 m sauerstofffrei war. Im Wasser konnte kein Schwefelwasserstoff festgestellt werden. Die Sauerstoffzehrung für das Oberflächenwasser betrug am ,3 mg/l und am ,6 mg/l. Das Temperaturgefälle war im gesamten Wasserkörper mit ca. 1 C sehr klein. Im November 2004 betrug die Sauerstoffsättigung der freien Wasserschicht ca. 80 %. In dem feststoffreichen Bereich unterhalb von 2,5 m Tiefe ging der Sauerstoffgehalt stark zurück. In diesem Bereich stieg die Temperatur wieder an und erreichte in einer Tiefe von 3,5 m 8,9 C im Vergleich zu 6,2 C an der Oberfläche. 0 Sauerstoffgehalt [%] Tiefe [m] Temperatur [ 蚓 ] Sauerstoffgehalt [mg/l] Sauerstoffgehalt [%] Temperatur [ 蚓 ] / Sauerstoffgehalt [mg/l] Abb. 3: Sauerstoff- und Temperaturprofil; Gaschsee; Mai

9 Sauerstoffgehalt [%] Tiefe [m] Temperatur [ 蚓 ] Sauerstoffgehalt [mg/l] Sauerstoffgehalt [%] Temperatur [ 蚓 ] / Sauerstoffgehalt [mg/l] Abb. 4: Sauerstoff- und Temperaturprofil; Gaschsee; September Sauerstoffgehalt [%] Tiefe [m] Temperatur [ 蚓 ] Sauerstoffgehalt [mg/l] Sauerstoffgehalt [%] Temperatur [ 蚓 ] / Sauerstoffgehalt [mg/l] Abb. 5: Sauerstoff- und Temperaturprofil; Gaschsee; November

10 3.3. Chemische und physikalische Parameter Die wichtigsten Untersuchungsergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: Untersuchungsergebnisse der Wasserproben des Gaschsees; 2004 Tag/ Tiefe Sichttiefe, weiß [m] Leitfäh. [ms/cm] ph-wert NH 4 + -N [mg/l] NO 3 - -N [mg/l] o-po P [mg/l] TP [mg/l] Ca 2+ [mg/l] Mg 2+ [mg/l] Cl - [mg/l] SO 4 2- [mg/l] HCO 3 - [mmol/l] ,2 m 0,05 7,2 0,776 0,052 0,008 5,0 0,6 3,1 0,85 0, ,2 m 1,25 0,045 7,14 0,25 0,068 0,004 0,031 5,2 0,65 3,2 1,0 0,28 1 m 0,046 7,15 0,26 0,068 0,004 0,036 4,8 0,65 3,2 1,1 0,28 2 m 0,044 7,12 0,26 0,063 0,004 0,034 5,0 0,65 3,3 1,1 0,3 2,5 m 0,044 6,83 0,47 0,063 0,004 4,6 0,65 3,2 1,45 0, ,2 m 1,4 0,043 6,9 0,006 0,002 0,012 0,05 4,3 0,7 3,1 0,5 0,22 1,5 m 0,041 6,75 n.b. n.b. 0,008 4,2 0,7 3,2 0,5 0,24 2,5 m 0,041 6,75 n.b. n.b. 0,004 0,04 4,4 0,7 3,2 0,5 0, ,2m 1,5 0,045 6,2 0,163 0,032 n.b. 0,03 3,65 0,7 3,2 1,1 2,2m 0,046 6,1 0,183 0,032 n.b. 0,065 3,65 0,65 3,2 1,1 10

11 Die Sichttiefe war mit 1,25 m bis 1,5 m relativ gering. Die nach Forel/Uhle bestimmte Wasserfarbe betrug im November 18. Das Wasser des Gaschsees ist salzarm. Das zeigen die geringe Leitfähigkeit von ca. 0,045 ms/cm und die geringen Gehalte an Chlorid (3,1 mg/l), Sulfat (ca. 1 mg/l), Hydrogencarbonat (ca. 0,3 mmol/l), Calcium (4-5 mg/l) und Magnesium (ca. 0,65 mg/l). Es ist mit einer Gesamthärte von 0,9 dh sehr weich. Aufgrund der relativ geringen Hydrogencarbonatgehalte ist der See auch nicht so gut gepuffert. Der ph-wert liegt im Untersuchungszeitraum zwischen 7,2 im April an der Oberfläche und 6,1 im November in den tieferen Wasserschichten. Besonders auffällig waren die relativ hohen Ammonium-N-Gehalte im Frühjahr. Sie nahmen ebenso wie Nitrat-N im Laufe des Jahres zum Spätsommer hin ab, d.h. sie wurden von den sich entwickelnden Algen als Nährstoffe verbraucht. Im Herbst war wieder ein Anstieg zu beobachten. Die o-phosphatgehalte waren über den gesamten Untersuchungszeitraum sehr gering. Der Gesamtphosphatgehalt lag bei 30 bis 60 µg/l P. Im Wasserkörper wurden auch die Schwermetallgehalte und deren Speziation für Cd, Pb und Cu in der Weise untersucht, dass die filtrierte Wasserprobe mit und ohne UV-Aufschluss und die unfiltrierte Probe mit UV-Aufschluss untersucht wurden (s. Tabelle 2 und Abbildung 6). Tabelle 2: Metallspeziation; Wasserproben des Gaschsees vom a) Probe filtriert; 0,45 µm -Membranfilter; b) Probe filtriert; 0,45 µm -Membranfilter; 15 ml Probe mit 0,1 ml HNO 3 (65 %) versetzt und 3 h mit UV aufgeschlossen c) 15 ml der unfiltrierten Probe mit 0,1 ml HNO 3 (65 %) versetzt und 5 h mit UV aufgeschlossen Bestimmung mittels Inversvoltammetrie mit Standardaddition; Tiefe [m] Metall a b c 0,2 Cd [µg/l] n.b. n.b. n.b. Pb [µg/l] 0,3 1,5 0,7 Cu [µg/l] 0,5 1,7 72,7 1 Cd [µg/l] n.b. n.b. n.b. Pb [µg/l] 0,2 1,0 1,2 Cu [mg/l] 18, ,4 2 Cd [µg/l] n.b. n.b. n.b. Pb [µg/l] 0,2 0,9 1,2 Cu [µg/l]

12 i / A 0.900x x x x x x x x x E / V Abb. 6: Metallspeziation mittels Inversvoltammetrie; Gaschsee; ; Oberflächenwasser Peakpotentiale: Pb - 0,42 V Cu - 0,125 V a) Probe filtriert; 0,45 µm -Membranfilter; Anreicherungszeit: 600 s ; rot b) Probe filtriert; 0,45 µm -Membranfilter; UV-Aufschluß; Anreicherungszeit: 180 s; blau c) unfiltrierte Probe; UV-Aufschluß; Anreicherungszeit: 180 s; grün Die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse machen deutlich, dass die Gehalte von allen untersuchten Metallen im Wasser sehr gering waren, dass Cd unter der Bestimmungsgrenze von 0,1 µg/l lag und dass besonders das Cu in den Feststoffen zu finden war, denn die mit UV-Licht aufgeschlossenen unfiltrierten Wasserproben zeigten immer die höchsten Gehalte (s. Abbildung 6). In Tabelle 3 sind einige Untersuchungsergebnisse für das Sediment dargestellt. Es fällt auf, dass der Calciumgehalt mit nur ca. 9 bis 12 g/kg TS vergleichsweise sehr niedrig ist, wobei die höheren Gehalte in den tieferen Sedimentschichten liegen. (Krüselin: ca. 180 g/kg TS). Ähnliches gilt für das Magnesium. Die Eisen- und Phosphatgehalte sind mit ca. 8 g/kg TS bzw. 2,8 g/kg TS in der Oberschicht am größten. Diese Gehalte zeigen, dass das Sediment unter reduzierenden Bedingungen Phosphatquelle für das Gewässer sein kann. Mit zunehmender Tiefe werden die Phosphatgehalte deutlich geringer. Die Mangankonzentration ist über die gesamte Tiefe nahezu konstant. Die Schwermetallgehalte der Sedimente sind sehr gering. Auffällig ist die relativ hohe Bleikonzentration in der oberen Sedimentschicht. 12

13 Tabelle 3: Untersuchungsergebnisse der Sedimentproben des Gaschsees; Probennahme am Probe aus Tiefe [m] Art d. Konzentration [ mg/kg TS] Aufschlusses Ca Mg Mn Fe Phosphat Cd Pb Cu ca. 2,5 m * Königswasser ca. 3,5 m * Königswasser n.b m ** Königswasser , m ** Königswasser n.b ,5 m ** Königswasser n.b * Bodengreifer nach BIRGE-EKMAN ** Schwedischer Kammerbohrer n.b. - mit der Methode nicht bestimmbar; < Bestimmungsgrenze

14 3.4. Das Plankton Tabelle 4 zeigt eine Grobmusterung der Planktonprobe vom Bei der Bereisung am wurden auch Planktonproben genommen, die noch nicht vollständig ausgewertet sind. Es dominiert aber das Becherbäumchen Dinobryon divergens (s. Tabelle 5 und Abbildung 7). Tabelle 4: Grobmusterung der Planktonprobe vom PL MESZ A.Habeck, Dr. G. Kubsch, DB W.M. Richter P33 1 x 2,5 : 0 m ~ l Passage Grobbestimmung durch: W.M. Richter # Gattung/Art Vorkommen Biologische Wertung 114/03 Microcystis viridis, evtl. flos aquae 3 (os/bms 1-2) od. II+ bms 2 114/04 Coelosphaerium kuetzingani 4-5 (bms 2) 126/07 Oscillatoria spec. evt. Tenuis (Phormidium?) 1-2 III +ams 3 128/10 Synura uvella (?) 5 II + bms 2 154/13 Peredinium spec. (cinctum?) 5 (os/bms 1-2) 154/15 Ceratium hirundinella (div.größen) os/bms /03 Pediastrum spec. (duplex?) 2 `+ bms 2 178/04 Selenastrum spec. (gracile?-bifidum?) 1-2 `+ bms 2 (bms 2) evt. Auch Ankistrodesmus? 284/07 Asplanchna spec.(priodonta?) 3 + bms 2 302/03 Diaphanosoma brachyurum 2 + bms 2 304/06 Bosmina longirostis 2 + bms 2 310/07 Heterocope appendiculata 3-4 (os 1) 310/00 Cyclops spe. (strenuus?) 3-4 (os/bms-ams) 310/13 evt. Ectocyclops phaleratus? 322/32 Nauplien von Ruderfußkrebsen 2 (os/bms-ams) ferner: einige weitere Räder- und Pantoffeltierchen 2./. Tabelle 5: Grobmusterung der Planktonprobe vom P 33 von 3,0 m : 0 m Probennahme: A. Habeck/ Dr. Kubsch Auswertung: W. M. Richter (vorläufiges Ergebnis) Gattung / Art Vorkommen verbale Einschätzung Becherbäumchen; Dinobryon divergens 5 massenhaft Bosmina longirostis 1-2 vereinzelt bis spärlich Ectocyclops phaleratus? 1-2 vereinzelt bis spärlich

15 Abb. 6: Planktonprobe vom Gaschsee; ( massenhaft Becherbäumchen Dinobryon divergens; Aufnahme: W. M. Richter) 4. Kurze Zusammenfassung der Ergebnisse Der Gaschsee ist ein Weichwassersee, der inzwischen beträchtlich verlandet ist. Die weiche Sedimentschicht beginnt bereits in einer Tiefe von ca. 2,5 m und reicht bis in eine Tiefe von 6 m. Erst danach wird der Untergrund fester. Die Gehalte für Ammonium-N und Nitrat-N waren im Frühjahr und im Herbst hoch und im Sommer gering. Die o-phosphatgehalte waren immer sehr niedrig. Dagegen waren die Gesamtphosphate während des gesamten Untersuchungszeitraumes mit 30 bis 65 µg/l nahezu gleich bleibend hoch. Der Sulfatgehalt des Wassers war mit ca. 1 mg/l sehr niedrig. Die Schwermetallgehalte für Cd, Pb und Cu des Wassers sind mit anderen Gewässern der Region vergleichbar. Der Hauptteil dieser Metalle befand sich in den im Wasser enthaltenen Schwebstoffen. Interessant sind die Konzentrationsgradienten in den Sedimentproben besonders für Phosphat, Eisen und Blei. Für alle drei Komponenten wurden hohe Konzentrationen in der oberen Sedimentschicht beobachtet. Mit zunehmender Tiefe wurden sie deutlich geringer. 15

16 Danksagung Für die Untersuchung der Proben mit der AAS bedanke ich mich bei Frau DC I. Fabian. Frau I. Franke danke ich für die photometrischen Untersuchungen. Berlin, den Dr. G. Kubsch Berichterstatter 16

17 Anhang Tabelle 6 : Sauerstoff- und Temperaturtiefenprofil; Gaschsee; Tiefe [m] Temperatur [ C] O2-Gehalt [mg/l] O2-Gehalt [%] 0,2 14,6 9,5 94, ,6 9,4 93, ,5 9,1 91,00 2,5 14,5 8,6 85, ,2 1,3 12, ,4 0,4 4,00 Tabelle 7 : Sauerstoff- und Temperaturtiefenprofil; Gaschsee; Tiefe [m] Temperatur [ C] O2-Gehalt [mg/l] O2-Gehalt [%] 0,2 17,7 10,3 109, , ,00 1,5 17,3 9,6 102, ,3 9,3 98,00 2,5 17,4 0,7 8, ,3 0,4 3,00 3,5 17,3 0,1 1,00 Tabelle 8 : Sauerstoff- und Temperaturtiefenprofil; Gaschsee; Tiefe [m] Temperatur [ C] O2-Gehalt [mg/l] O2-Gehalt [%] 0,2 6,2 9, ,3 9,2 76 1,5 6,3 9, ,3 9,1 75 2,5 6,2 9, ,7 0,9 6 3,5 8,9 0,3 3 17