Wasser aus Talsperren ist in vielen Länder eine der wichtigsten Trinkwasserresourcen. Dies gilt besonders für aride Zonen, und/oder in Ländern mit hoher Bevölkerungsdichte. Allerdings sind diese Gewässer oftmals durch einen extrem euthrophen Zustand gekennzeichnet. Das Ziel dieses Projektes ist es, den Gewässergütezustand zu beschreiben, den derzeitigen Zustand der Gewässer in Hinblick auf Nährstoffgehalte und organische algenbürtige Schadstoffe zu erfassen, Ursachen, die zu einer Algenblüte führen zu bestimmen und Verfahren für die Aufbereitung zu Trinkwasser zu entwickeln. Dazu soll der Gütezustand ausgewählter Gewässer in den drei Ländern der Projektpartner (Deutschland, Israel, Jordanien) verglichen werden. Der Einfluss unterschiedlicher klimatischer Bedingungen (Mitteleuropa, Mittlerer Osten) und die unterschiedliche Nutzung der Gewässer auf deren Eutrophierung soll dabei besonders beachtet werden. Die klassischen Aufbereitungsverfahren Filtration, Adsorption, Oxidation und Desinfektion sollen auf die algenspezifische Rohwasserqualität optimiert werden. Die Ergebnisse werden sowohl hinsichtlich ökologischer Gesichtspunkte als auch hinsichtlich der Wassernutzung ausgelegt werden. Die Untersuchungen werden jeweils in Modellsystemen im Labormaßstab und im Technikumsmaßstab mit Realproben durchgeführt. Ein Probenaustausch ermöglicht die Bestimmung der unterschiedlichsten Parameter in den einzelnen Laboratorien der Projektpartner. Dazu gehört auch ein Austausch von Doktoranden, die Schulung von Mitarbeitern und die Durchführung von gemeinsamen Workshops.
Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch organische UV Filter ist wissenschaftlich zunehmend besorgniserregend. Studien haben gezeigt, dass UV Filter potentielle negative Effekte auf Organismen haben können. Dies führte bereits zu ersten Anwendungsverboten einiger UV Filter in Sonnenschutzmitteln auf Palau und Hawaii. Die Ostsee ist eine beliebte Urlaubs- und Freizeitregion. Sie ist einem hohen anthropogenen Druck durch Verschmutzung ausgesetzt. Jener wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass eingetragene Schadstoffe sich in der Ostsee anreichern. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es jedoch nur wenige Studien über das Auftreten und das Langzeitverhalten von UV Filtern in der Ostsee. Der Fokus dieses Projektes soll es sein, ein grundlegendes, besseres Verständnis über das Verhalten und den Verbleib von UV Filtern in der Ostsee zu erlangen. Bisher wurden sie nur in Küstennähe (Wasserphase) und der offenen Ostsee (Oberflächensediment) detektiert. UV Filter werden hauptsächlich über die Wasserphase direkt bzw. indirekt in die Ostsee eingetragen. Es ist zurzeit nicht belegt, ob diese in der Wasserphase von küstennahen Gebieten bis in die offene Ostsee transportiert werden, ob sie in Buchten akkumulieren und ob es räumlich stark belastete Gebiete gibt. Der Schlüssel zu einem besseren Verständnis von möglichen Transportprozessen ist die Untersuchung der UV Filterdynamiken zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota. Es ist hinreichend bekannt, dass Schadstoffe wie z. B. persistente organische Schadstoffe mit der Frühjahrs- und Sommerblüte im Meerwasser abgereichert und mit der absinkenden Biomasse im Sediment angereichert werden. Dieser Prozess kann auch für den Transport von UV Filtern aus der Wasserphase ins Sediment von großer Bedeutung sein. Es wird angenommen, dass UV Filter an Sedimenten adsorbieren können, welche somit als Senke für sie fungieren könnten. Die Funktion der Sedimente als langzeitige Senke wurde bisher noch nicht eingehend untersucht. Die Erforschung von UV Filtern in unterschiedlichen Sedimentschichten im Zusammenhang mit einer Altersdatierung der Sedimente ist relevant, um die Bedeutung der Sedimentsenkenfunktion und den Verbleib von UV Filtern in der marinen Umwelt zu studieren. Zusätzlich wird die Möglichkeit eröffnet, die Anreicherung von UV Filtern in der Biomasse zu analysieren, um so den Transportprozess aus der Wasserphase ins Sediment zu untersuchen. Mehrere Kampagnen sind geplant, um die Wasser- und Sedimentphase und die Biomasse (Algenblüten) zu unterschiedlichen Jahreszeiten zu beproben. Die UV Filter-Konzentrationen werden mittels moderner analytischer Verfahren quantifiziert und qualifiziert. Die Ergebnisse werden grundlegend dazu beitragen (i) die regional belasteten Gebiete zu identifizieren, (ii) die Transportprozesse von UV-Filtern zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota besser zu verstehen und (iii) die Bedeutung der Sedimente als Langzeitsenke zu demonstrieren.
Auffaellige Phaenomene der letzten Jahre (Phaeocystis-Blueten mit Schaumbildung am Strand, Rote Tiden durch Dinoflagellaten und Mesodinium rubrum, Miesmuschelvergiftungen durch Dinophysis, Massensterben in Skagerrak und Kattegat in Folge einer Chrysochromulina-Bluete) fuehrten 1987 zur Einrichtung eines Informationssystems, das ueber die aktuelle Planktonsituation berichtet. Von April bis Oktober werden im 14-taegigen Rhythmus an 10 Stationen entlang der niedersaechsischen Kueste Wasserproben entnommen. Sie werden auf toxische und bluetenbildende Organismen hin kontrolliert. Ferner werden die Gehalte an Pflanzennaehrsalzen, Sauerstoff, Schwebstoff und Chlorophyll ermittelt. Die Ergebnisse werden dem Niedersaechsischen Umweltministerium sowie den mit der Fischerei befassten Behoerden gemeldet.
Veranlassung
Für jeden der genannten Forschungsaspekte sind großflächige, räumlich aufgelöste Untersuchungen wesentlich, um die offenen Fragestellungen zu bearbeiten. Hier setzt das Projekt MeskalMon an und versucht mithilfe der Fernerkundung:
1. Chlorophyll-a im Wasser und blaualgentypische Aufrahmungen an der Oberfläche großflächig zu erfassen und Hinweise auf räumliche Ausmaße und Verteilungen von Algen zu geben
2. großräumige Schwebstoffverteilungen zu erfassen und in Sedimentbilanzen zu integrieren
3. den Verlauf der Querdurchmischung entlang von Fließgewässern zu beschreiben und für Alarmmodelle zu parametrisieren
Hierzu werden in mehreren Messkampagnen an Rhein und Mosel In-situ-Messdaten erhoben, begleitet durch fernerkundliche Messungen mit einer Multi- bzw. Hyperspektralkamera, einer Drohne sowie verfügbaren Satellitenaufnahmen. Ergänzt werden diese Messkampagnen durch Zeitreihenanalysen an Dauermessstellen in Kombination mit archivierten Satellitenaufnahmen.
Ziele
- Erhöhung des Nutzens von Fernerkundungsdaten zur flächenhaften Erfassung der in Fließgewässern stark interferierenden Parameter Chlorophyll-a von Algen und Schwebstoffen bzw. Trübung
- valide Aussagen zur Repräsentativität von Punktmessungen (In-situ-Messungen) für Chlorophyll-a und Schwebstoffgehalt in größeren Fließgewässern
- Erstellung eines kombinierten Werkzeugsets mit möglichst automatisierten Auswerteroutinen; hierdurch Ausweitung der Anwendbarkeit auf weitere Flussgebiete (Untersuchungsgebiete Projekt: Mosel und Rhein)
Seit 2017 treten Blaualgenblüten in der Mosel auf, welche für Menschen und Ökosysteme schädlich sein können. Die Ursachen sowie Quellen dieser Blüten werden diskutiert. Schwebstoffe sind für das qualitative und quantitative Sedimentmanagement bedeutend, nachhaltige Strategien zum Umgang erfordern die Kenntnis der Sedimentquellen und -senken. Flächige Fernerkundungsdaten bieten hier Potenzial, um in Kombination mit In-situ-Daten einen wesentlichen Informationsbeitrag zu liefern.
Kombination von mehrskaliger Fernerkundung (Kamera, Drohne, Satellit) und In-situ-Messungen, um die interferierenden Parameter Chlorophyll-a und Schwebstoffe/Trübung flächenhaft abzuleiten
Unter www.badeseen.rlp.de sind im „Badegewässeratlas“ alle Messwerte der rheinland-pfälzischen Badeseen veröffentlicht „Dieses Frühjahr war eins der trockensten und wärmsten seit 1881. Je wärmer und trockener es ist, desto eher kippen Gewässer um und desto eher können sich gesundheitsgefährliche Blaualgen ausbreiten. Der Klimawandel kann also schnell den Badespaß trüben. Deshalb ist es wichtig, die Situation in den Badegewässern regelmäßig zu überprüfen. Im Moment gibt es grünes Licht für fast alle der 66 EU-Badeseen in Rheinland-Pfalz. Das haben Ergebnisse des Landesamtes für Umwelt gezeigt“, sagte Umwelt- und Klimaschutzministerin Katrin Eder anlässlich der Veröffentlichung des EU-Badegewässerberichts 2024. Die konkreten Messergebnisse für alle Badeseen in Rheinland-Pfalz sind im „Badegewässeratlas“ ( www.badeseen.rlp.de ) öffentlich einsehbar. Fast alle Badegewässer in Rheinland-Pfalz halten die aktuellen mikrobiologischen EU-Grenzwerte ein. Auf Grundlage von Werten der vergangenen vier Jahre sind bis auf ein Badegewässer alle anderen Badeseen mit „Ausgezeichnet“ und „Gut“ bewertet worden. Der Germersheimer See wurde mit „Ausreichend“ eingestuft. In diesem Jahr zum ersten Mal in die EU-Bewertung aufgenommen wurde der Triolago-Riol bei Trier, der mit „ausgezeichnet“ klassifiziert wurde. Neben den Messergebnissen zur Wasserqualität enthält der Badegewässeratlas auch Informationen zu Liegemöglichkeiten, sanitären Anlagen und Restauration an den Seen. Der Inhalt wird vom Landesamt für Umwelt (LfU) verantwortlich gestaltet und die Messwerte zeitnah eingestellt. „Hier können sich Badegäste bereits vor der Anreise informieren, ob die Wasserqualität in den einzelnen Badewässern einwandfrei ist oder sie vor Ort mit Einschränkungen rechnen müssen. Zudem können über ein Kontaktformular eigene Beobachtungen vor Ort und dokumentierende Fotos schnell und unbürokratisch an das Landesamt für Umwelt übermittelt werden“, erläuterte Dr. Jochen Fischer, Abteilungsleiter für Gewässerschutz im LfU. Zusätzlich zu den Untersuchungen vor Ort wird die Überwachung durch Methoden der Fernerkundung unterstützt, um Algenmassenentwicklungen frühzeitig zu erkennen. Die potenziell toxinbildenden Cyanobakterien, sogenannte „Blaualgen“, können bei einer Massenvermehrung Gesundheitsgefahren für Badende darstellen. Über die Ergebnisse informieren das Landesamt und die vor Ort zuständigen Stellen, die bei Bedarf entsprechende Einschränkungen für die Badegäste aussprechen. Bei einer Massenentwicklung dieser Blaualgen nimmt die Sichttiefe deutlich ab und das Wasser verfärbt sich grünlich. „Alle Badegewässer sind Lebensräume für Tiere und Pflanzen. Darum ist es wichtig, dass Badegäste ihren Abfall ordnungsgemäß entsorgen und Fische oder Wasservögel nicht füttern“, so Katrin Eder. Die Hinweise der vor Ort jeweilig zuständigen Kreisverwaltungen sowie die Hygienekonzepte der Betreiber der jeweiligen Badegewässer sind zu befolgen. Schwimmen ist nur an den ausgewiesenen Badestellen zugelassen. Das Baden in größeren Fließgewässern birgt Risiken durch Strömungen und nicht auszuschließende Infektionsgefahr. Daher ist in Rheinland-Pfalz kein Fluss oder größerer Bach als Badegewässer ausgewiesen „Für ein unbeschwertes Badevergnügen sollte man in einen unserer untersuchten Badeseen hüpfen“, sagte Katrin Eder. Hintergrund Zu den offiziellen Badeseen in Rheinland-Pfalz zählen zahlreiche kleinere Stehgewässer, aber auch der 331 Hektar große Laacher See. Weiträumige Naherholungsgebiete mit mehreren Baggerseen befinden sich entlang des Rheins. Die EU-Badegewässer werden in vier Kategorien (ausgezeichnet, gut, ausreichend, mangelhaft) eingestuft. Vor und während der Badesaison werden die EU-Badegewässer jedes Jahr von den Gesundheitsämtern der Kreisverwaltungen und dem Landesamt für Umwelt (LfU) untersucht. Die Überwachung der Gewässer erfolgt durch Besichtigungen, Probenahmen und Analysen der Proben. In Ausnahmesituationen und bei unerwartet hohen Einzelwerten der mikrobiologischen Parameter werden Maßnahmen, wie z.B. ein befristetes Badeverbot, erlassen. Zusätzlich zu den Keimbelastungen kontrolliert das LfU die Badegewässer auf Algenblüten. Insbesondere Cyanobakterien (Blaualgen) stehen hierbei im Fokus, da sie beispielsweise Hautreizungen oder Durchfall auslösen können. Gewässer mit einem großen Potenzial für das Auftreten von Blaualgenblüten werden regelmäßig vom LfU untersucht, um Gesundheitsrisiken frühzeitig zu erkennen. Hierzu empfehlen wir das eigens zu dieser Thematik vom LfU erstellte YouTube Video „Kein Badespaß ohne Wassertest“: https://youtu.be/GjxA45PdbCE . Entsprechende Informationen und Warnhinweise vor Ort sind unbedingt zu beachten. Übersichtskarten, Steckbriefe, aktuelle Messwerte und etwaige Warnhinweise zu den rheinland-pfälzischen Badegewässern finden Sie im „Badegewässeratlas“ unter www.badeseen.rlp.de