Veranlassung
„Algenblüten“ sind deutlich sichtbare Zeichen für die multiplen Belastungen, denen unsere Binnengewässer ausgesetzt sind, wie z. B. Nährstoffeinträge, Folgen des Klimawandels – insbesondere Dürren und Starkregen – oder physische und biologische Strukturveränderungen. Diese können mit erheblichen Nutzungseinschränkungen einhergehen. Das massenhafte Fischsterben in der Oder 2022 hat eindrücklich gezeigt, welche Auswirkungen auf Ökosysteme durch das Freisetzen von Algentoxinen entstehen können, und dass dafür verantwortlichen Prozesse möglicherweise so schnell und großräumig ablaufen, dass klassische Monitoring-Strategien diese nicht erfassen. Die Gewässerfernerkundung bietet die Möglichkeit, Algenblüten über die Chlorophyll-a-Konzentration großflächig mittels Satellitendaten zu erheben und Informationen in nahe-Echtzeit bereitzustellen.
Eine bundesweite Überwachung von Algen in Fließ- und Standgewässern ist aufgrund des umfassenden Copernicus-Programms der EU technisch möglich und inhaltlich notwendig, um den Behörden zukünftig ein effizientes Gewässermonitoring und z. B. eine Früherkennung kurzzeitig auftretender Ereignisse mit Algenmassenentwicklungen zu ermöglichen. Zudem bieten die Daten wichtige Informationen für die Bewirtschaftung von Trinkwassertalsperren und Badegewässern.
Ziele
- Automatisierte, skalierbare Ableitung von Chlorophyll-a-Konzentrationen und ergänzenden Gewässergüteparametern aus räumlich- und zeitlich hochaufgelösten, großflächig verfügbaren Satellitendaten für Beispielgewässer (Fließ- und Standgewässer).
- Kalibrierung, Validierung und Qualitätssicherung der erzeugten Daten mittels vorhandener In-situ-Daten
- Entwicklung und automatisierte Erzeugung anwendungsbezogener, maßgeschneiderter Indikatoren, Produkte und Visualisierungen
- Entwicklung einer digitalen Anwendung auf der Cloud-Plattform CODE-DE inkl. Bereitstellung der erzeugten Daten und Produkte
- Planspiele für konkrete Anwendungsfelder – u. a. zur Einbindung von Fernerkundung in die Berichterstattung
Der Algenmonitor wird auf diesen Grundlagen eine wissenschaftlich fundierte Anwendung demonstrieren, die für den behördlichen Einsatz frei verfügbare, zeitlich hochaufgelöste Gewässerfernerkundungsdaten von Beispielgewässern zur Verfügung stellt. Da die Anwendung auf Open-Source-Bausteinen beruht, schafft dies eine Basis für eine Skalierung auf das ganze Bundesgebiet.
Die Bundesanstalt für Gewässerkunde, das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung und das Umweltbundesamt starteten im August 2024 das Verbundprojekt „Algenmonitor“, gefördert vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV).Grundlegende Ziele des Verbundprojektes sind, auf Basis von Satellitendaten räumlich- und zeitlich hochaufgelöste Chlorophyll-a-Konzentrationen, für die Anwendungen maßgeschneiderte Produkte und weitere spezifische Indikatoren für (schädliche) Algenblüten bereitzustellen. Die Anwendung des Algenmonitors soll in diesem Projekt anhand von Beispielgewässern erprobt werden; angestrebt sind je nach Verfügbarkeit von In-situ-Daten mindestens drei große Fließgewässer und drei Standgewässer. Die erforderlichen Prozessierungsschritte werden auf der cloudbasierten Prozessierungsplattform CODE-DE implementiert. Anhand der Beispielgewässer können dieprozessierten Gewässerfernerkundungsdaten von Flüsse und Seen mit In-situ-Daten des Bundes, der Bundesländer und aus wissenschaftlichen Messnetzen (z. B. eLTER) validiert und ergänzt werden. Durch die Einbeziehung der Copernicus-Daten und -Dienste entsteht eine Grundlage, die es den Behörden von Bund und Ländern potentiell ermöglicht, wichtige Wassergüte-Parameter für die bundesweite Gewässerüberwachung großflächig zu erheben und in Wert zu setzen.
Ziel des Vorhabens ist es, Gewässerfernerkundungsdaten für die weitere Verwendung zu erschließen und konkrete Anwendungsmöglichkeiten aufzuzeigen.
Im Oktober 2002 fand in Dresden das kick-off meeting für das Europäische Projekt Barriers against cyanotoxins in drinking water statt. Damit übernimmt das TZW die Koordinatorfunktion für ein länderübergreifendes europäisches Projekt, welches durch die EU-Kommission im Verbund des 5. Rahmenprogramms europäischer Forschung gefördert wird. Das Projekt hat zum Ziel, die Forschungsergebnisse von 10 europäischen Einrichtungen zu Fragen des Vorkommens und der Eliminierung toxischer Algenmetaboliten zusammenzuführen, um daraus für Europa relevante, aber auch für Länder der südlichen Hemisphäre entscheidende Erkenntnisse in Bezug die Trinkwasseraufbereitung abzuleiten. Partner des TZW bei diesem Projekt sind die nachfolgend aufgeführten Institute: University of Dundee (Großbritannien), Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (EAWAG, Schweiz), Institute of Water & Environment (DHI, Dänemark), Universidad de Extremadura (Spanien), Water Research Center (WRc, Großbritannien), Kiwa NV - Keuringsinstituut voor Waterleidingartikelen (Niederlande), Aabo Akademi University (Finnland), Universidade do Algarve (Portugal) sowie die University of Lodz (Polen). Das Konsortium vereint somit Fachinstitute der aquatischen Forschung und der Wassertechnologie. Europaweit konnten bei der Vorbereitung des Projektes mehr als 30 Nachnutzer gewonnen werden. Dazu zählen Fachbehörden und vor allen Dingen Wasserversorgungsunternehmen. Das Projekt erhebt den Anspruch, eine breite Öffentlichkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck wurden zwei Internet-Seiten eingerichtet. Unter http://www.cyanotoxic.com sind die Projektstruktur, die wesentlichen Projektziele und die geplanten Arbeitsschritte abzufragen. Zudem werden in Berichtsform die erreichten Ergebnisse dargestellt. Ein weiterer zentraler Punkt des Projektes ist die in den folgenden Jahren aufzubauende Internet-Plattform. Diese Information ist unter http://www.cyanobacteria-platform.com abzurufen. Das Ziel dieser Informationsseite ist es, die europäische Situation hinsichtlich der Belastung der Trinkwasserversorgung dienender Gewässer mit Cyanobakterien darzustellen.
<p>Qualität von Badegewässern</p><p>In deutschen Badegewässern lässt es sich gut baden. Seit dem Jahr 2001 stuft die Europäische Union die Qualität von mehr als 90 % dieser Gewässer durchgehend als gut oder ausgezeichnet ein. Im Jahr 2024 erreichten 90,5 % aller Badegewässer eine ausgezeichnete und weitere 6,2 % eine gute Qualität. Lediglich etwa 0,4 % aller Badegewässer wurden als mangelhaft eingestuft.</p><p>Qualität der Badegewässer von 1992 bis 2024</p><p>Im Jahr 2024 wurden 2.291 Badegewässer in Deutschland nach der<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1534167377521&uri=CELEX:02006L0007-20140101">EG-Badegewässerrichtlinie 2006/7/EG</a>überwacht. Von diesen lagen 362 an der Nord- und Ostseeküste, 37 an Flüssen und 1.892 an Seen. Die hygienischen Überwachungsergebnisse dieser Badegewässer wurden der Europäischen Union (EU) gemeldet, die für jedes Badegewässer aus den aktuellen und den Daten der vorangegangenen drei Jahre bzw. auf Grundlage von mindestens 16 Proben eine Qualitätseinstufung vornahm.</p><p>Die Ergebnisse der Qualitätsbewertung zeigen, dass die Qualität der deutschen Badegewässer insgesamt sehr gut ist (siehe Abb. „Badegewässerqualität an den Küsten Deutschlands“ und Abb. „Badegewässerqualität an den Binnengewässern Deutschlands“). Im Jahr 2024 erfüllten rund 98 % der beurteilten Badegewässer die Qualitätsanforderungen der EU. 90,5 % der Badegewässer erreichten sogar eine ausgezeichnete und weitere 6,2 % eine gute Qualität.</p><p>Mangelhaft war in der Saison 2024 die hygienische Qualität von nur neun Badegewässern (ca. 0,4 % aller Badegewässer). In 148 Fällen wurden Badegewässer temporär oder die gesamte Badesaison über für die Badenden geschlossen, 72-mal davon aufgrund von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Cyanobakterien#alphabar">Cyanobakterien</a> („Blaualgen“). Andere wasserhygienische Mängel wurden insgesamt 29-mal als Grund angegeben, meist hatten Sturm- und Regenereignisse belastetes Schmutzwasser in die betroffenen Badegewässer gespült. In 22 Fällen verursachten langanhaltende Starkniederschläge besonders in Süddeutschland Überflutungen von Badegewässern. Vorhersagesysteme an Badegewässern haben 23-mal eine wahrscheinliche hygienische Verschmutzung gemeldet, was ebenfalls zu einem Badeverbot oder zum Abraten vom Baden führte.</p><p>In 30 Fällen wurden Badegewässer aus anderen Gründen temporär geschlossen oder waren für Probenahmen und somit einen Badebetrieb erst gar nicht zugänglich. Hauptgründe dafür waren Sanierung eines Badegewässers oder auch Fragen der Verkehrssicherungspflicht. Aufgrund (noch) nicht ausreichender Probenanzahl für eine Klassifizierung wurden 41 Badegewässer in der Saison 2024 nicht bewertet.</p><p>Rückblickend verbesserte sich die Qualität der Badegewässer zwischen 1992 und 2001 stark. Seit 2001 ist die Qualität der Badegewässer insgesamt auf einem konstant hohen Niveau. Im Durchschnitt erfüllten in den letzten vier Jahren 97,7 % der Badegewässer an Seen und Flüssen die mikrobiologischen Anforderungen der EU-Richtlinie, in 91 % wurde sogar eine ausgezeichnete Wasserqualität ausgewiesen. Bei Küstenbadegewässern waren es 98,1 % beziehungsweise 86,7 %.</p><p>Informationen zur aktuellen Badegewässerqualität in den einzelnen Bundesländern erhalten Sie über die Deutschlandkarte auf der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>-Themenseite<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/schwimmen-baden/badegewaesser/wasserqualitaet-in-badegewaessern">"Wasserqualität in Badegewässern"</a>.</p><p>Erkrankungsrisiko beim Baden</p><p>Baden kann mit Risiken für die Gesundheit verbunden sein. Badegewässer an der Küste, an Seen und Flüssen sind nicht nur zum Baden da. Wie alle Gewässer sind auch Badegewässer vielfältigen Einflüssen und Nutzungen und damit auch Verschmutzungsrisiken ausgesetzt. Wegen des Vorkommens bestimmter Krankheitserreger sind beim Baden in freien Gewässern Erkrankungen, die beispielsweise mit Fieber, Durchfall und Erbrechen einhergehen, nicht auszuschließen. Eine solche Gefahr entsteht meist nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/s?tag=Starkregen#alphabar">Starkregen</a> durch Mischwasserüberläufe aus Kläranlagen oder durch Abschwemmungen aus landwirtschaftlich genutzten Flächen. Wasserhygienische Probleme können unterschiedliche Ursachen haben. Die Einleitung von Nährstoffen wie Phosphor- und Stickstoffverbindungen, Trockenheit und hohe Temperaturen können die Bedingungen für gesundheitsgefährdende Mikroorganismen in Gewässern beeinflussen und beispielsweise eine Massenentwicklung von <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Cyanobakterien#alphabar">Cyanobakterien</a> begünstigen. Diese auch „Blaualgen“ genannten Bakterien bilden teilweise Algentoxine und Allergene, die akute Gesundheitsstörungen wie Bindehautentzündung und Hautausschlag auslösen oder die Leber schädigen können.</p><p>Europäische Union regelt Qualität der Badegewässer</p><p>Damit Menschen ungetrübt ihre Badefreuden in natürlichen Gewässern genießen können, hat die Europäische Union (EU) mit der<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1534167377521&uri=CELEX:02006L0007-20140101">EG-Richtlinie über die Qualität der Badegewässer (2006/7/EG)</a>einzuhaltende Werte für ausgezeichnete, gute und ausreichende hygienische Qualität für Badegewässer festgelegt. Diese Richtlinie gilt in den Mitgliedstaaten seit dem 24. März 2008 und ersetzt die Richtlinie 76/160/EWG aus dem Jahre 1975.</p><p>Zwei Bakterien zeigen, wie sauber es ist</p><p>In Deutschland wird die hygienische Qualität von Badegewässern nach den Vorgaben der aktuellen EU-Badegewässerrichtlinie überwacht. Danach werden zum Schutz der Badenden vor Infektionskrankheiten zwei mikrobiologische Parameter als<a href="https://www.bmuv.de/themen/wasser-und-binnengewaesser/badegewaesser/badegewaesser-qualitaetsindikatoren">Indikatoren für Krankheitserreger</a>regelmäßig untersucht: zum einen Bakterien der Art<em>„Escherichia coli“</em><em>(E. coli)</em>und zum anderen die Gruppe der „Intestinalen Enterokokken“. Diese Bakterien gelangen meist mit fäkalbelasteten Abwässern in die Gewässer und zeigen dort an, dass diese hygienisch belastet sind. Badegewässer dürfen für eine ausreichende Qualität einen definierten, statistisch berechneten Perzentilwert dieser Bakterien nicht überschreiten.</p><p>Badegewässerprofile zeigen, wo die Verschmutzung herkommt</p><p>Die zuständigen Länderbehörden erstellen für jedes Badegewässer regelmäßig ein Badegewässerprofil. Alle Verschmutzungsquellen, welche die Qualität des Wassers beeinflussen könnten sowie mögliche Probleme mit <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=Cyanobakterien#alphabar">Cyanobakterien</a> (Blaualgen) werden dabei genannt. So können Gesundheitsgefahren bereits im Vorfeld erkannt und rechtzeitig Abhilfemaßnahmen eingeleitet werden. Die Internetseiten der Bundesländer bietet der Öffentlichkeit die aktuellen Informationen zu den Badegewässerprofilen.</p><p>Maßnahmen zur Überwachung und Verbesserung der Wasserqualität in Badegewässern seit 2006</p><p>Die Überwachung der Qualität der Badegewässer wird in Deutschland durch Verordnungen der Länder geregelt. Die Europäische Union (EU) hat mit der<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1534167377521&uri=CELEX:02006L0007-20140101">EG-Badegewässerrichtlinie</a>von 2006 viele positive Neuerungen eingeführt:</p><p>Außerdem soll nach der aktuellen Richtlinie die Öffentlichkeit umfassend informieren werden. Der Öffentlichkeit wird nun die Möglichkeit gegeben werden, Vorschläge, Bemerkungen und Beschwerden, insbesondere bei der Aktualisierung der „Badegewässerlisten“, vorzubringen. Diese Listen enthalten alle aktuellen Badegewässer, welche die Länder am Anfang jeder Badesaison an die EU melden und auf ihren Internetseiten veröffentlichen.</p>
<p>Fischsterben in der Oder - Erkenntnisse und Handlungsoptionen</p><p>Im August 2022 schockierten die Bilder von toten Fischen in der Oder die Öffentlichkeit und die Fachwelt. Ursache war die Massenvermehrung der Alge Prymnesium parvum, die bevorzugt in salzhaltigem und nährstoffreichem Wasser lebt und ein hoch fischgiftiges Toxin bilden kann. Das Umweltbundesamt (UBA) hat nun ein Fact Sheet zum Fischsterben in der Oder veröffentlicht.</p><p>Durch die Bedingungen im Sommer 2022 konnte sich die Alge nach Salzeinleitungen in der aufgeheizten, nährstoffreichen Oder bei niedrigen Wasserständen extrem vermehren („Algenblüte“). Auch diesen Sommer steigen die Temperaturen wieder an. In seinem neuen<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/fischsterben-in-der%20">Fact Sheet</a>stellt das Umweltbundesamt (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>) Erfahrungen zur Algenblüte aus dem letzten Sommer und Informationen zur den Lebens- und Vermehrungsbedingungen der Alge<em>Prymnesium parvum</em>bereit.</p><p>Auf der<a href="https://www.bmuv.de/service/fragen-und-antworten-faq/faq-zum-fischsterben-in-der-oder">Website des Bundesumweltministeriums (BMUV)</a>finden sich zudem neben dem Bericht der Expertengruppe aus 2022 eine FAQ-Sammlung zur Oderkatastrophe, die kontinuierlich erweitert wird.</p>
Gute Zusammenarbeit in der deutsch-polnischen Arbeitsgruppe Bundesumweltministerin Steffi Lemke hat das Umweltbundesamt (UBA) beauftragt, alle verfügbaren Messdaten, Hinweise und Hypothesen zum Fischsterben in der Oder zu sammeln, um diese gemeinsam mit Fachleuten aus anderen Bundes- und den Landesbehörden aus Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern systematisch zu bewerten. So sollen die genauen Ursachen der Umweltkatastrophe ermittelt werden. Ein Bewertungsbericht wird nach Abschluss den Umweltministerien übergeben. Die Ergebnisse werden auch eng mit polnischen Fachkolleginnen und Fachkollegen diskutiert. UBA-Vizepräsidentin Lilian Busse, die die eingesetzte polnisch-deutsche Arbeitsgruppe leitet, sagt: „In der Gruppe herrscht eine kollegiale Atmosphäre. Wir tauschen uns gut über die vorliegenden Untersuchungsergebnisse beider Länder aus. Das Ganze ist ein komplexes Puzzle, das wir hoffentlich in den nächsten Wochen gemeinsam vervollständigen können.“ Auch drei Wochen nach dem Beginn des massenhaften Fischsterbens sind die Ursachen dafür noch unklar. Mit dem Fischsterben in der Oder hat das Brandenburgische Landesamt für Umwelt (LfU) eine Reihe von Gewässeruntersuchungen eingeleitet. An den vom LfU betriebenen automatischen Messstationen Frankfurt (Oder) und Hohenwutzen traten abrupt erhöhte Werte der elektrischen Leitfähigkeit, des pH und der Sauerstoffkonzentration auf. Das Messprogramm für bestimmte gefährliche Stoffe, wie sie die Europäische Wasserrahmenrichtlinie für die Zustandsbewertung der Flüsse vorschreibt, zeigte an den deutschen Messstellen keine ungewöhnlichen Konzentrationen. Derzeit analysiert die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) die Wasserproben mit speziellen Analysenmethoden. Damit können mehr als 1.000 Substanzen, einschließlich vieler bislang unbekannter Chemikalien erkannt werden. Zum Untersuchungsprogramm gehören auch giftige Stoffwechselprodukte von Algen (Algentoxine). Mit der Expertise der Fachleute werden anhand der Messdaten und der Untersuchungsergebnisse verschiedene Hypothesen zu den Ursachen bewertet. Der Hinweis auf eine mögliche Quecksilbervergiftung als Ursache des Fischsterbens konnte dadurch bereits entkräftet werden. Auch erhöhte Konzentrationen bestimmter Pflanzenschutzmittel als Ursache für das Fischsterben hält das UBA für wenig wahrscheinlich. Auf Initiative des LfU gehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dem Vorkommen einer Fischgift produzierenden Alge im Zusammenhang mit den nachgewiesenen erhöhten Salzkonzentrationen nach. Weitere Untersuchungen sollen nun Klarheit bringen. Eine akute Gefährdung der menschlichen Gesundheit etwa beim Baden hält das UBA nach den bislang vorliegenden Messdaten für sehr unwahrscheinlich. Vom Verzehr der Fische aus der Oder raten Experten aus Bund und Ländern weiter ab. Es müssen aber vor Ort angeordnete Maßnahmen, zum Beispiel Badeverbote, weiter beachtet werden. Der gewerbliche Fischfang in der Oder sollte solange ausgesetzt bleiben, bis Sicherheit über die gesundheitliche Unbedenklichkeit der Fische als Lebensmittel besteht. Die schnell eskalierte Katastrophe an der Oder zeigt, dass hier schnellere Frühwarnsysteme und eine umfassendere Gewässerüberwachung nötig sind. Während z.B. am Rhein nach dem Sandoz-Unfall 1986 die Internationale Kommission zum Schutz des Rheins ein Netz mit modernsten Verfahren zur Messung von Chemikalien installiert hat und die Ergebnisse regelmäßig im Internet bereitstellt, gibt es an der Oder noch Verbesserungsbedarf, um akute Wasserbelastungen schneller entdecken zu können. Europas Flüsse stehen seit Jahren unter Stress: Hohe Temperaturen, Trockenheit, geringe Wasserstände sind Lebensbedingungen, die Tiere und Pflanzen belasten. Kommen weitere Stressoren wie hohe Chemikalienkonzentrationen oder extreme Algenblüten dazu, ist die Stabilität des gesamten Ökosystems gefährdet. „Auch diese Katastrophe lehrt uns, dass die Widerstandskraft der Flussgebiete mit ihren Lebensgemeinschaften gegenüber dem Klimawandel und vielfältigen Belastungen gestärkt werden muss“, sagte UBA-Vizepräsidentin Lilian Busse. Ergänzung 09.09.2022: Folgende Institutionen aus Deutschland senden Vertreter*innen in die Expertengruppe: