Flüsse und Flussseen Stickstoff auf dem Weg in die Meere
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- Heiko Lehmann
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1 Flüsse und Flussseen Stickstoff auf dem Weg in die Meere Helmut Fischer, Annette Becker, Jörg Böllmann, Claudia Lindim, Antje Köhler, Marion Martienssen, Marisa Matranga, Stephanie Ritz, Markus Venohr Statusseminar 16. Mai 213
2 Die Modellgewässer Scharmützelsee Müggelsee Berlin Langer See Untere Havel Elbe
3 Stickstoffeinträge in die Fließgewässer des Elbe-Einzugsgebiets: 149 t/a (Mittelwerte 25-21) Rückhalt (Retention) auf der Fließstrecke 65 3 t (44%) Transport in das Ästuar (Mündungsgebiet) der Elbe 83 7 t (56%) Die Differenz zeigt, dass auf der Strecke ein erheblicher und dauerhafter Rückhalt von Stickstoff stattfindet
4 Stoff- Spiralen in Fließgewässern Grafik: Gücker, nach Newbold 1981, 1992 Wasseraufenthaltszeit bei mittlerem Sommerabfluss: Elbe, Schmilka- Geesthacht: ca. 8 Tage Havel, Stauhaltung Brandenburg: > 5 Tage
5 Elbe, Längsprofile Chlorophyll und Nährstoffe Fließzeitkonforme Längsprofile, Probenahmen 211 und 212 Phytoplankton(Chlorophyll a) Nitrat-N Chlorophyll a (µg/l) Aug 211 Mai 212 Aug 212 Nitrat-N (mg/l) Elbe-km Elbe-km starkes Planktonwachstum auf der Fließstrecke keine N-Limitation in der Elbe, aber intensiver N-Umsatz
6 Elbe, Längsprofile Chlorophyll und Nährstoffe Fließzeitkonforme Längsprofile, Probenahmen 211 und 212 Phytoplankton(Chlorophyll a) Gesamt-N Chlorophyll a (µg/l) Aug 211 Mai 212 Aug 212 Ges amt-n (mg/l) Elbe-km Elbe-km Retention von Stickstoff auf der Fließstrecke Abschätzung der Denitrifikationsrate über Bilanzierung
7 Elbe, Längsprofile von Chlorophyll und Nährstoffen Fließzeit konforme Längsprofile, Probenahmen 211 und 212 Phytoplankton(Chlorophyll a) Ortho-Phosphat Chlorophyll a (µg/l) Elbe-km Aug 211 Mai 212 Aug 212 ortho-phosphat-p (mg/l),14,12,1,8,6,4,2, Elbe-km keine N-Limitation, zeit-und stellenweise Limitation durch P oder Si, häufig Lichtlimitation
8 Karte: Wasser- und Schifffahrtsamt Brandenburg km = Mündung Spree km 56 = Wehr Brandenburg
9 Havel, jahreszeitliche Dynamik von Chlorophyll und Nährstoffen (Mittelwerte ) Chlorophyll a (µg/l) Phytoplankton Nitrat-N (mg/l) 2,5 2 1,5 1,5 Nitrat-N Monat 3, km 4 km 8 km 1 km 2 km 3 km 5 km = Mündung Spree in die Havel km 56 = Wehr Brandenburg Gesamt-N (mg/l) 3 2,5 2 1,5 1,5 Gesamt-N Daten: LUGV Brandenburg, Senatsverwaltung Stadtentwicklung Umweltschutz Berlin, BfG
10 Havel, jahreszeitliche Dynamik von Chlorophyll und Nährstoffen (Mittelwerte ) Nitrat-N (mg/l) 2,5 2 1,5 1,5 Nitrat-N Gesamt-P (mg/l),6,5,4,3,2,1 Gesamt-P Gesamt-N (mg/l) 3,5 3 2,5 2 1,5 1, km 4 km 8 km 1 km 2 km 3 km 5 Gesamt-N ortho-phosphat-p (mg/l),5,4,3,2, ortho-phosphat-p Daten: LUGV Brandenburg, Senatsverwaltung Stadtentwicklung Umweltschutz Berlin, BfG
11 Elimination des Stickstoffs in Elbe und Havel Elbe Denitrifikationsrate: ~15 mg N m -2 h -1 ( Poster S. Ritz) Umsatzlänge (Elimination) bei mittlerem Abfluss im Sommer (MQ) >1 km Havel Denitrifikationsrate: max12 mg N m -2 h -1, im Mittel 2,2 mg N m -2 h -1 ( Poster J. Böllmann) Umsatzlänge (Elimination) bei mittlerem Abfluss (MQ) ~ 36 km bei Sommerniedrigabfluss (MNQ): ~ 2 km
12 Längsprofil in der Tideelbe(August 212) 2 15 Chla Nitrat-N O 2 -Sätt 2, 1,5 Chlorophyll a (µg/l) O 2 -Sättigung (%) 1 5 1,,5 Nitrat-N (mg/l), Nordsee Ergebnis: Elbe-km Geesthacht Cuxhaven Die hohe Algenfracht aus der Elbe trägt durch Sauerstoffzehrung beim Abbau und durch Nitrifikation des freigesetzten Ammoniums zum Sauerstoffdefizit im Ästuar bei. Daten: A. Schöl, Bundesanstalt für Gewässerkunde und K. Dähnke, Helmholtz-Zentrum Geesthacht
13 Nährstoffe und Phytoplankton in der Nordsee Die Nährstofffrachten aus den großen Flüssen in die Nordsee gehen seit 198 allmählich zurück. Gesamt-N Fracht (t/a) Gesamt-N Fracht Elbe und Weser Gesamt-N Konz. (mg/l) Gesamt-N Konz. Elbe und Weser Daten: Van Beusekom et al. 29, Eutrophication. In: Marencic & Vlas (Hrsg.), Quality Status Report 29. WaddenSea Ecosystem No. 25 (Grafik nachgezeichnet)
14 Nährstoffe und Phytoplankton in der Nordsee Die Entwicklung des Phytoplanktonsund der Makroalgen in den Wattengebieten der Nordsee hängt von den Nährstofffrachten aus den großen Flüssen ab und muss weiter reduziert werden. Grafik: Van Beusekom et al. 29, Eutrophication. In: Marencic & Vlas (Hrsg.), Quality Status Report 29. WaddenSea Ecosystem No. 25 Besiedlungsfläche Makroalgen (Grünalgen) (km 2 ) Gesamt-N Fracht (t/a), Elbe und Weser, Jan. - Aug.
15 Bewirtschaftungsziele der FGG-Elbe Bewirtschaftungsziele FGG Elbe: Trotz der erzielten Erfolge und des Rückgangs der Nährstofffrachten ist der Nährstoffeintrag über die Elbe in die Küstengewässer auch langfristig weiterhin deutlich zu reduzieren, um den guten ökologischen Zustand in den Küstengewässern der Nordsee zu erreichen. - Reduktion der Nährstoffeinträge über die Elbe um 28% - Zielkonzentration von 2,8 mg/l Gesamt-N - guter ökologischer Zustand der Küstengewässer, 7,5 µg Chlorophyll-a/l FGG-Elbe und ARGE Bund-Länder Messprogramm Meeresumwelt, Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie
16 Schlussfolgerungen Stickstoff wird auch in Fließgewässern intensiv umgesetzt Flächenbezogen sehr hoher Stickstoffumsatz in der Elbe Abflussbezogen hohe Denitrifikationsleistung in der Havel Der Anteil des zurückgehaltenen oder entfernten Stickstoffs ist abhängig vom Abfluss Keine Stickstofflimitation des Phytoplanktonsin der Elbe, Limitation häufig durch Licht, in der unteren Mittelelbe auch durch P oder Si Wechselnde Limitationszustände in der Havel (P, N, Licht, abflussabhängig) Nährstoffreduktion (N und P) ist sinnvoll zur Entlastung der Ästuare zur Verringerung der Eutrophierung der Küstengebiete der Nordsee
17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Dr. Helmut Fischer Bundesanstalt für Gewässerkunde Förderkennzeichen: 33L41 A-G
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