Halbbach im Klettgau bei Hallau Makrozoobenthos - Lebensgemeinschaft

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1 Halbbach im Klettgau bei Hallau Makrozoobenthos - Lebensgemeinschaft Erfolgskontrolle vom 23. Oktober 2009 beauftragt durch

2 unabhängige Auftrag Im Auftrag des Kantons Schaffhausen (Amt für Lebensmittelkontrolle und Umweltschutz) wurde die Makrozoobenthos-Lebensgemeinschaft im Halbbach bei Hallau (siehe Abbildung 1) an der Stelle Halbbach vor ARA und Halbbach nach ARA untersucht. Die Abwasserreinigungsanlage Hallau (ARA) reinigt seit 1976 das Abwasser des Schweizer Klettgaus und steht gemäss ALU vor einer umfassenden Erneuerung mit angepassten Einleitungswerten. An Hand der vorliegenden Makrozoobenthos-Untersuchung soll die Gewässergüte vor den anstehenden Massnahmen dokumentiert werden. Des Weiteren soll die Makrozoobenthos-Bestandsaufnahme zusammen mit den bestehenden Untersuchungen (Chemie, Kieselalgen, etc.) als Grundlage für eine spätere Erfolgskontrolle dienen. Abb. 1: Die Probennahmestellen Halbbach vor und nach ARA Hallau sind mit einem roten Kreis markiert.. Beschreibung der Probennahmestellen Der Halbbach ist ein kleines Gewässer mit geringem Gefälle im durch Landwirtschaft geprägten schaffhauser Klettgau. Die ARA Hallau ist im Normalbetrieb für 20'000 Einwohnergleichwerte ausgelegt und verarbeitet mit Ausnahme von Trasadingen das Abwasser von allen Gemeinden im Schweizer Klettgau. Der Trockenwetter3 abfluss der Kläranlage beträgt 6000 m /l was ca. 70 l/sec entspricht. Besonders zu erwähnen ist, dass die Weinlese die Kläranlage im Herbst regelmässig mit Spitzenwerten von bis 40'000 Einwohnergleichwerten belastet. Zwei Meter vor dem ARA Einleitung befindet sich die kantonale Pegelmessstelle (siehe Titelbild). Die ökomorphologische Klassierung des Pegelbauwerks und der ARA-Einleitungsstelle ist als naturfremd einzustufen. 1

3 Der Halbbach vor ARA in Abbildung 2 ist ökomorphologisch wenig beeinträchtigt. Das Gefälle der Probennahmestelle ist flach, was zu sandigen Ablagerungen auf der steinigen Bachsohle führt. Die Fliessgeschwindigkeit ist mit üblichen Abflusswerten in der Grössenordnung von 10 bis 150 Liter in der Sekunde eher gering. Abb. 2: Der Halbbach vor der ARA ist ökomorphologisch wenig beeinträchtigt. Abb. 3: Linkes Bild: Halbbach nach ARA mit Blick bachaufwärts in Richtung Kläranlage Rechtes Bild: Halbbach nach ARA mit Blick bachabwärts Der Halbbach nach ARA in Abbildung 3 wurde als ökomorphologisch stark beeinträchtigt beurteilt. Die Probennahmestelle befindet sich rund 200 Meter unterhalb der Einleitungsstelle der ARA Hallau, wo das gereinigte Abwasser mit dem Bachwasser gut durchmischt ist. Der Halbbach nach ARA besteht aus einem schlammigen Untergrund, der je nach Jahreszeit eine starke Veralgung aufweist, wie sie typisch für eutrophierte Gewässer ist. 2

4 Abb. 4: Messung der Nährstoffe im Halbbach vor und nach der ARA Hallau 3

5 Beurteilung der Nährstoffparameter Der Halbbach vor der ARA Hallau ist ein kleines Gewässer in der Landwirtschaftszone des schaffhauser Klettgaus, welches bei den meisten Parametern als gut beurteilt wird. Defizite werden im Bereich Nitrat (Beurteilung: mässig bis gut) und im Phosphat (Beurteilung mässig bis unbefriedigend) festgestellt. Nach der Kläranlage werden die massgeblichen Nährstoffparameter (Phosphat, Nitrat, Ammonium, DOC) durchwegs als mässig bis schlecht beurteilt (siehe Tabelle 1). Dies ist auf den hohen Anteil von gereinigtem Abwasser im Halbbach nach der ARA zurückzuführen. ortho- Phosphat Gesamt- Phosphat Klettgau: Ammonium Nitrat Nitrit DOC Halbbach vor ARA 2005/06 Halbbach vor ARA 2007/08 Halbbach nach ARA 2005/06 Halbbach nach ARA 2007/08 Tab. 1: Beurteilung der Nährstoffparameter im Halbbach vor und nach ARA Hallau gemäss BAFU Modulstufenkonzept. zusammengefasst für die Jahre 2005/06 und 2007/08 ( blau = sehr gut; grün = gut; gelb = mässig; orange = unbefriedigend; rot = schlecht Unter anderem führt der höhere DOC-Gehalt im Halbbach nach ARA dazu, dass Organismen mehr Sauerstoff verbrauchen. Es erstaunt deswegen nicht, dass die Sauerstoffwerte im Halbbach nach ARA generell tiefer ausfallen als im Halbbach vor der ARA. Sauerstoff-Minima von 5 mg/l und weniger sind im Halbbach nach ARA keine Seltenheit (siehe Abbildungen 4 und 5). Während der Makrozoobenthos-Untersuchung am 23. Oktober wurde im Halbbach nach ARA ein momentaner Sauerstoffwert von 4.6 mg/l gemessen, während der Sauerstoffgehalt im Halbbach vor ARA mit 7.9 mg/l um einiges höher ausfiel. Der ökologische Zustand angelehnt an die EU-Wasserrahmen-Richtlinie (WRRL) wird für ein Gewässer mit einer Sauerstoffsättigung unter 6 mg/l als "übermässig belastet" eingestuft und als "schlecht" bezeichnet, was auf der Fünf-Farbenskala mit der Farbe rot widergegeben wird. Abb. 5: Sauerstoff-Tagesganglinie im Halbbach nach der ARA Hallau zum Zeitpunkt der Makrozoobenthos-Bestimmung 4

6 Kieselalgen-Lebensgemeinschaft Die biologisch indizierte Wasserqualität wird mit dem schweizer Kieselalgenindex (DI-CH) gemäss BAFU Modul Kieselalgen (Stufe F) ermittelt. Die Gewässergüte des Halbbach nach der ARA wird seit 2004 durchwegs als unbefriedigend beurteilt. Die Gewässergüte im Oberlauf wurde im Herbst '03 und Herbst04 als mässig eingestuft. Im Frühling '04 und ab 2005 wurde die Gewässergüte als gut beurteilt. Gewässerbeurteilung mit Kieselalgenindex Herbst 2003 Frühling 2004 Herbst 2004 Frühling 2005 Herbst 2007 Frühling 2008 Halbbach vor ARA mässig [4.8] gut [3.6] mässig [5.0] gut [3.9] gut [3.5] gut [3.7] Halbbach nach ARA mässig unbefriedigend unbefriedigend unbefriedigend unbefriedigend unbefriedigend [5.1] [6.4] [6.3] [6.1] [6.1] [6.3] Tab. 2: Beurteilung mittels Kieselalgenindex (DI-CH) im Halbbach vor und nach der ARA Hallau. Im Halbbach vor ARA ist die Artenvielfalt mit 34 Taxa auffallend hoch. Das langjährige Mittel im Halbbach vor ARA beträgt 25 Taxa, was der Taxa-Anzahl eines durchschnittlichen Schweizer Fliessgewässers entspricht. Die Lebensgemeinschaft vom Frühling 2008 wird im Halbbach vor der ARA durch vier Kieselalgenarten mit mehr als 6 % prozentualem Anteil geprägt. Es sind dies: Achnanthes minutissima (52.1% D-Wert 3, Gewichtung 0.5) Amphora pediculus (13.7% D-Wert 5, Gewichtung 0.5) Navicula cryptotenella (10.2% D-Wert 4, Gewichtung 0.5) Navicula cryptotenelloides (6.9% D-Wert 4, Gewichtung 0.5) Mit einer Gewichtung von 0.5 handelt es sich bei diesen Taxa um eher unspezifische Gewässergüte- Indikatoren, welche mit Nährstoffen belastete Gewässer tolerieren, aber hohe organische Belastungen meiden. Diese vier Taxa erreichten somit zusammen 82.6 % Anteil an der Lebensgemeinschaft, was nicht atypisch für die Struktur einer Kieselalgen-Lebensgemeinschaft in der Schweiz ist. Gegenüber Abwasser tolerante Arten machten zusammen weniger als 4% aus! Massgebende Arten sind: Eolimna minima (0.6% D-Wert 8, Gewichtung 4) Fistulivera saprophila (0.6% D-Wert 7, Gewichtung 2) Achnanthes lanceolata ssp. frequentissima (0.6% D-Wert 6, Gewichtung 1) Cyclotella meneghiniana (0.6% D-Wert 6, Gewichtung 1) Gesamthaft gesehen wird der Halbbach vor ARA mit dem Schweizer Kieselalgenindex DI-CH von 3.7 [Frühling 2008] bewertet und die Gewässergüte als "gut" beurteilt. Die Kieselalgen-Lebensgemeinschaft vom 9. Juni 2008 im Halbbach nach ARA enthielt im Rahmen der letzten Zählung 16 Taxa (langjähriges Mittel 18.6). pro memoria: Die Taxa-Zahl in einem durchschnittlichen schweizer Fliessgewässer ist mit 25 Taxa um einiges höher! Die Lebensgemeinschaft wird im Halbbach nach der ARA durch vier Kieselalgenarten mit mehr als 5 % prozentualem Anteil geprägt. Es sind dies: Achnanthes lanceolata ssp. frequentissima (34.8% D-Wert 6, Gewichtung 1) Achnanthes minutissima (30.7% D-Wert 3, Gewichtung 0.5) Eolimna minima (8.7% D-Wert 8, Gewichtung 4.0) Amphora pediculus (8.5% D-Wert 5, Gewichtung 0.5) Cocconeis placentual (5.0% D-Wert 5, Gewichtung 1.0) 5

7 Gegenüber Abwasser tolerante Arten machten zusammen rund 50 % aus! Es waren dies vor allem: Achnanthes lanceolata ssp. frequentissima (34.8% D-Wert 6, Gewichtung 1) Eolimna minima (8.7% D-Wert 8, Gewichtung 4) Eolimna subminuscula (3.6% D-Wert 7 Gewichtung 4) Sellaphora seminulum (1.4% D-Wert 8 Gewichtung 4) Naviculaa veneta (0.9% D-Wert 8 Gewichtung 4) Gesamthaft gesehen wird der Halbbach nach ARA mit dem Schweizer Kieselalgenindex DI-CH von 6.3 [Frühling 2008] bewertet und die Gewässergüte als "unbefriedigend" eingestuft. Makrozoobenthos-Lebensgemeinschaft Die Makrozoobenthos-Lebensgemeinschaft vom 23. Oktober 2009 enthielt im Rahmen der Zählung an der Probennahmestelle Halbbach vor ARA 12 Taxa und an der Probennahmestelle Halbbach nach ARA 15 Taxa (siehe Zusammenstellung im Anhang). Des Weiteren ist die Anzahl der Individuen bei der Probennahmestelle Halbbach nach ARA um ein vielfaches grösser als im Halbbach vor ARA. Das grössere Fischvorkommen im Halbbach nach ARA lässt sich mit der höheren Makrozoobenthos-Dichte erklären, da diese Kleintiere auf dem Speisezettel räuberischer Fische stehen. Der Halbbach vor der ARA Hallau kann mit einem Saprobien-Index von 2.6 gemäss LAWA als ein kritisch belastetes Gewässer (Klasse II-III, hellgrün) eingestuft werden, was in Anlehnung an die Wasserrahmen- Richtlinie (WRRL) einem 'mässigen' ökologischen Zustand entspricht. Der mässige ökologische Zustand wird auf der Fünf-Farbenskala mit 'gelb' dargestellt. Diese Beurteilung wird dem Halbbach - als kleines Gewässer im Einzugsbereich der Klettgauer Landwirtschaftszone - gerecht und wird durch die vorgängige Beurteilung der Nährstoffparameter und Kieselalgen-Lebensgemeinschaft gestützt. Das Gewässer im Habbach nach der ARA Hallau muss mit einem Saprobien-Index als ein sehr stark verschmutztes Gewässer (III-IV, orange) eingestuft werden. Diese Beurteilung ist auf das Vorkommen von grossen Mengen an Schlammröhrenwürmern und Zuckmückenlarven zurückzuführen, welche unbefriedigende Gewässerqualitäten anzeigen, wie sie typisch für Gewässer mit hohen gereinigten Abwasser- Anteilen sind. Der ökologische Gewässerzustand wird angelehnt an die Wasserrahmen-Richtlinie (WRRL) mit schlecht beurteilt (siehe Anhang) und auf der Fünf-Farbenskala mit 'rot' dargestellt. Von den Zuckmückenlarven im Halbbach nach der ARA waren ein Drittel intensiv rot gefärbt. Die rote Färbung ist auf den hohen hämoglobinhaltigen roten Blutkörper-Anteil zurückzuführen, welcher die Atmung bei geringen Sauerstoff-Konzentrationen verbessert. Rotgefärbte Zuckmückenlarven können als Indikatior für reduzierte Sauerstoff-Verhältnisse gewertet werden (siehe dazu auch Abbildung 5). Interessanterweise wurden im Halbbach vor der ARA Hallau unter den Zuckmückenlarven keine rotgefärbten Vertreter gefunden, was sich mit den besseren Sauerstoff-Verhältnissen erklären lässt. 6

8 Fischhabitat - Halbbach Der Halbbach in Hallau ist kein klassisches Bachforellengewässer. Der Hauptfischbestand nach der ARA besteht aus Alet und Bartgrundeln (keine Groppen, keine Elritzen). Durch die hohen Sommertemperaturen und den grossen Abwasseranteil am Abfluss des Halbbachs können sich nur Alet (Leuciscus cephalus L.) und Bartgrundel (Barbatula barbatula L.) erfolgreich reproduzieren. Vereinzelt konnten auch Bachforellen nachgewiesen werden, die vermutlich aus oberliegenden Bächen (Ergoltingertal) eingewandert sind. Seit 2005 werden ca. 200 Bachforellenvorsömmerlinge im Schlammsammler unterhalb der ARA eingesetzt (Zusammenfluss von Halbbach & Mühlibach). Der Halbbach wird im Juni und im Oktober vom Kantonalen Fischereiaufseher auf der Höhe zum Mühlibach einer qualitativen Überprüfung unterzogen. Hierbei wird gezielt bei den Abstürzen nach Forellen geschaut, wo sich vor allem die adulten Forellen aufhalten. In der Regel werden bei der qualitativen Elektroabfischung im Schlammsammler 6-12 adulte Bachforellen nachgewiesen. Die grössten werden dem Halbbach entnommen & werden entweder im Rhein ausgesetzt oder als Muttertiere verwendet. Da sich die Elektroabfischung am Halbbach auf den ARA Auslauf (im Herbst) und den Schlammsammmler beschränkt, kann aus den gefangenen Bachforellen nicht auf den tatsächlichen Bestand geschlossen werden. In der Regel werden zwei bis acht adulte Forellen (> 30 cm) gefangen. Im Oberlauf der Kläranlagen Hallau werden im Halbbach und den Nebengewässern vor allem Elritzen und Bartgrundel nachgewiesen. Persönliche Mitteilung an Dr. F. Lang vom stellvertretendem Fischereiaufseher A. Hauser. Empfehlung für das weitere Vorgehen Mit der grundlegenden Erneuerung der ARA Hallau sollen gemäss ALU verschärfte Bedingungen für die Einleitung in den Halbbach gelten. Diese Massnahme wird als sinnvoll erachtet, da sie massgeblich dazu beitragen wird, die Gewässergüte des Halbbachs nach der ARA Hallau nachhaltig zu verbessern. Neben der routinemässigen Beprobung des Halbbach sowie der Überwachung der Einleitwerte von der ARA Hallau, wird die Erfolgskontrolle nach der Erneuerung der ARA Hallau mittels einer Makrozoobenthos-Studie empfohlen. Die Beeinträchtigungen im Einzugsgebiet vor der ARA Hallau sollen durch zusätzliche chemische Messungen resp. flächendeckenden Makrozoobenthos- Untersuchungen abgeklärt werden. Diffuse Eintragspfade und mögliche Punktquellen sollen ausfindig gemacht werden, welche nach der Sanierung der ARA mittelfristig für die Klettgauer Bäche in den Vordergrund treten können. Das Schwergewicht der vorgeschlagenen Massnahmen liegt bei der nachhaltigen Erneuerung der ARA Hallau. Die Auswirkungen von Mikroverunreinigung im Halbbach nach ARA müssen im Auge behalten werden, da der Halbbach nach der ARA-Sanierung weiterhin gereinigtes Abwasser führen wird, dessen Zusammensetzung bezogen auf Mikroverunreinigungen nicht genauer bekannt ist. Romanshorn, den 10. November

9 ANHANG: Makrozoobenthos Untersuchung (Saprobienindex) vom 23. Oktober 2009 Halbbach vor ARA nach ARA Probennahmestelle Temperatur 10.4 C 14.0 C Temperatur Uhrzeit 17:40 16:00 Uhrzeit Sauerstoffgehalt 7.9 mg/l 4.6 mg/l Sauerstoffgehalt Leitfähigkeit 1062 µs/cm 1085 µs/cm Leitfähigkeit ph ph s G Anzahl Arten Anzahl Arten Turbellaria Strudelwürmer Dugesia lugubris Trauer-Strudelwurm Oligochaeta Wenigborster Tubifex tubifex Schlammröhrenwurm Lumbriculus variegatus Glanzwurm Hirudinea Egel Helobdella stagnalis 2.6 x Zweiäugiger Plattenegel Glossiphonia Grosser Schneckenegel complanata Erpobdella octoculata Rollegel Gastropoda Schnecken Lymnaea stagnalis Spitzschlammschnecke Planorbis planorbis Gemeine Tellerschnecke Radix peregra Schlammschnecke Crustacea Krebstiere Ostracoda x x 90 1 Muschelkrebs gammarus pulex Bachflohkrebs Ephemeroptera Eintagsfliegen (ETF) Habroleptoides sp Schwimmende ETF-Larve Ephemera danica Grabende ETF-Larve Fam. Caenidae ETF-Larve Fam. Baetidae Schwimmende ETF-Larve Trichoptera Köcherfliegenlarven Hydropsyche Wassergeistchen Silo spec Blassfüssige Köcherfliege Anabolia sp Köcherjungfer Diptera x x 1 1 Zweiflügler Chironomus sp Zuckmücke Simulium x x 1 1 Kriebelmücke Culex sp. x x Stechmücke Coleoptera Käfer Orectochilus villosus Bachtaumelkäfer Elmis maugetii Klauenkäfer Haliplus fluviatilis Wassertreter Acari Wassermilben Hygrobates fluviatilis Flussmilben Odonata x x Libellen TOTAL TOTAL Gewichtete Bewertung Gewässergüteklasse gemäss LAWA Ökologischer Zustand angelehnt an WRRL Klasse II-III - hellgrün (kritisch belastet) Klasse III-IV - orange (sehr stark verschmutzt) 8 Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) mässig - gelb schlecht - rot Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) [S=Saprobiewert, G=Indikatorwerte aus: "Ökologische Bewertung von Fliessgewässern"- Band 64 - Schriftenreihe der Vereinigung Deutscher Gewässerschutz 3. Auflage 2004]