Sanierungskonzept und Untersuchungen zur Verringerung der Massenentwicklungen toxischer Cyanobakterien in einem polymiktischen Flachsee

Inhaltsverzeichnis

• Aufgabenstellung
• Erklärung
• Einleitung
• Historische Entwicklung und örtliche Gegebenheiten
• Das Untersuchungsgebiet
• Meteorologische Gegebenheiten
• Geologische Gegebenheiten
• Die Seege / Zehrengraben
• Das Einzugsgebiet
• Vegetation
• Anthropogene Einflüsse/ Deichbau
• Gegenwärtiger Zustand
• Der Gartower See
• Ursprünglicher Zustand
• Bauliche Erweiterung (1976 bis heute)
• Besondere Vorkommnisse
• Bedeutung der Region
• Ökologische Bedeutung
• Wirtschaftliche Situation
• Die Elbe – Einfluss auf den Gartower See und die Seegeniederung
• Das jährliche Elbehochwasser
• Einfluss auf die Seegeniederung
• Nährstoffe und chemische Parameter der Elbe
• Dokumentation Frühjahrshochwasser 2005
• Das Jahrhunderthochwasser August 2002
• Rekonstruktion
• Auswirkungen auf den Gartower See
• Gewässergüte und ökologisch – biologische Einflussfaktoren
• Grundlagen
• Stoffkreisläufe
• Fließgewässer
• Stehende Gewässer
• Abiotische Faktoren
• Parameter der Gütemessstellen an der Seege
• Seege 1990 – 2005
• Betrachtung 2000 – 2005
• Frachten der Seege
• Wasseruntersuchungen im Gartower See
• Güteklassifizierung der Seege
• Trophiestufe des Gartower Sees
• Zusammenfassung
• Sedimente
• Grundlagen
• Vorgehensweise
• Anfertigung der Querprofile
• Sedimentsondierung
• Analytik
• Mikroskopische Untersuchung
• Laboranalyse
• Einordnung der Schwermetallbelastung nach Zielkriterien
• Vergleich mit Schwermetallbelastung der Elbe
• Freisetzung von Nährstoffen
• Zusammenfassung der Ergebnisse
• Cyanobakterien
• Entstehung und Herkunft
• Physiologie und Artenspektrum der Cyanobakterien im Gartower See
• Physiologie
• Artenspektrum
• Mögliche Ursachen der Massenentwicklung
• Wichtige physikalische Einflussgrößen
• Nährstoffbedingungen (siehe auch Kapitel 5, Gewässergüte)
• Biotische Faktoren
• Toxikologische Relevanz
• Chronologie der Blaualgenblüten 2005
• Zusammenfassung und Ausblick
• Rechtliche Grundlagen
• Gesetz über das Biosphärenreservat „Niedersächsische Elbtalaue“ (NElbtBRG)
• Gebietsgliederung
• Sedimentverwertung
• EU Badegewässerrichtlinie 76/160/EWG
• Maßnahmen zur Aufwertung des Gewässerzustandes
• Grundlagen
• Sanierung
• Restaurierung
• Erweiterung nach Klapper
• Vorgaben und Randbedingungen
• Maßnahmen im Einzugsgebiet
• Prophylaxe und Diät
• Betrachtung möglicher Maßnahmen im Gartower See
• Entschlammung
• Fällung mit Metallsalzen
• Biomanipulation
• Bypass
• Pflanzenkläranlage
• Mechanische Algenentfernung
• Lösungsvorschlag
• Variante 1
• Variante 2
• Empfehlung
• Zusammenfassende Diskussion
• Entwurf
• Bauablauf
• Rückhaltedamm Vorsee
• Schließung Altarm Seege
• Umgehungsgerinne (Bypass)
• Dammschüttung Bootsanleger und Biberbucht
• Leitvorrichtung Badesee
• Entschlammung
• Massen- und Flächenermittlung
• Rückhaltedamm Vorsee
• Umgehungsgerinne (Bypass)
• Dammschüttung
• Leitvorrichtung
• Entschlammung
• Kostenschätzung
• Literatur- und Quellenverzeichnis
• Literatur
• Schriften, Veröffentlichungen
• Personenverzeichnis
• Internetseiten
• Danksagung
• Anlagen

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Diplomarbeit untersucht die ökologische Beschaffenheit der Seege, der Seegeniederung und des Gartower Sees. Sie konzentriert sich auf das massenhafte Auftreten von toxischen Cyanobakterien, die die Nutzung des Sees als Badesee einschränken. Die Arbeit zielt darauf ab, die Ursachen dieser Blaualgenblüten zu identifizieren und mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerqualität zu erarbeiten. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Einfluss von Elbehochwasser, insbesondere dem Jahrhundert-Hochwasser von August 2002, auf die Gewässergüte des Gartower Sees.

• Historische Entwicklung und örtliche Gegebenheiten der Seege, der Seegeniederung und des Gartower Sees
• Einfluss des Elbehochwassers auf die Seegeniederung und den Gartower See
• Ökologische Parameter und Einflussfaktoren auf die Gewässergüte
• Ökologie der Cyanobakterien, insbesondere die möglichen Ursachen für deren Massenentwicklung
• Maßnahmen zur Verbesserung des Gewässerzustandes, einschließlich eines konkreten Entwurfs

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1: Die Aufgabenstellung definiert das Thema der Diplomarbeit: die Beurteilung der ökologischen Beschaffenheit der Seege, der Seegeniederung und des Gartower Sees unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung toxischer Cyanobakterien und mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerqualität.
• Kapitel 2: Die Einleitung gibt einen Überblick über die geografische Lage, die historische Entwicklung und die Bedeutung des Untersuchungsgebietes. Der Gartower See, ein künstlich aufgestauter See, steht im Fokus der Arbeit.
• Kapitel 3: Dieses Kapitel beschreibt die historischen Gegebenheiten und die ortstypische Situation des Untersuchungsgebietes, einschließlich der Seege, der Seegeniederung und des Gartower Sees. Es werden die meteorologischen und geologischen Besonderheiten, die Vegetation sowie anthropogene Einflüsse, wie der Deichbau, erläutert. Die Bedeutung der Region sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich wird beleuchtet.
• Kapitel 4: Dieses Kapitel analysiert den Einfluss der Elbe auf den Gartower See und die Seegeniederung. Die jährlichen Hochwasserereignisse der Elbe und ihre Auswirkungen auf die Wasserführung und die Nährstofffrachten werden untersucht, mit besonderem Fokus auf das Jahrhunderthochwasser von August 2002. Die Rekonstruktion des Hochwassers 2002 und dessen Auswirkungen auf die Ökologie des Gartower Sees werden dargestellt.
• Kapitel 5: In diesem Kapitel werden die Grundlagen der Gewässergüte und die ökologisch-biologischen Einflussfaktoren erklärt. Es werden Stoffkreisläufe (Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor) beschrieben, die für den Stoffwechsel von Organismen in Fließgewässern und stehenden Gewässern relevant sind. Der Fokus liegt dabei auf der Bedeutung des Phosphors als limitierender Faktor der Primärproduktion. Darüber hinaus werden wichtige abiotische Faktoren wie Temperatur, Windexposition und Lichteinstrahlung erläutert. Die Güteparameter der Seege werden untersucht, mit Fokus auf die Nährstoffe, und die Trophiestufe des Gartower Sees wird bewertet.
• Kapitel 6: Dieses Kapitel beschäftigt sich mit der Bedeutung von Sedimenten für den Stoffhaushalt des Gartower Sees. Die Menge und Verteilung von Sedimenten werden anhand von eigens angefertigten Querprofilen bestimmt. Die Zusammensetzung der Nährstoffe und die Schwermetallgehalte im Sediment werden untersucht. Der Einfluss von Elbehochwasser auf die Sedimentbildung wird analysiert und es wird untersucht, ob eine Rücklösung von Nährstoffen aus dem Sediment stattfindet. Die Bedeutung des Sedimentes für die Entwicklung von Cyanobakterien wird erläutert.
• Kapitel 7: In diesem Kapitel werden Cyanobakterien, auch bekannt als Blaualgen, näher betrachtet. Die Entstehung, Herkunft, Physiologie und Artenspektrum der Cyanobakterien im Gartower See werden dargestellt. Es werden die möglichen Ursachen für die Massenentwicklung von Cyanobakterien untersucht, einschließlich der wichtigen physikalischen Einflussgrößen, der Nährstoffbedingungen und der biotischen Faktoren. Die toxikologische Relevanz von Cyanobakterientoxinen wird erläutert und die Chronologie der Blaualgenblüten im Jahr 2005 wird dargestellt.
• Kapitel 8: Dieses Kapitel befasst sich mit den rechtlichen Grundlagen im Zusammenhang mit dem Biosphärenreservat „Niedersächsische Elbtalaue“, in dem sich der Gartower See befindet. Die Gebietsgliederung des Biosphärenreservats in Schutzzonen wird erläutert. Darüber hinaus werden die rechtlichen Aspekte im Zusammenhang mit Sedimentverwertung und der Anwendung der EU Badegewässerrichtlinie 76/160/EWG beleuchtet.
• Kapitel 9: Dieses Kapitel stellt verschiedene Maßnahmen zur Aufwertung des Gewässerzustandes vor und diskutiert deren Anwendbarkeit im Gartower See. Zunächst werden die Grundlagen der Sanierung und Restaurierung von Seen erläutert. Die Vorgaben und Randbedingungen für die Verbesserung des Gartower Sees werden definiert und verschiedene Maßnahmen im Einzugsgebiet und im See selbst betrachtet. Schließlich wird ein Lösungsvorschlag mit zwei Varianten für einen Bypass, der die Nährstoffzufuhr in den See reduzieren soll, vorgestellt. Die Kombination mit einer Entschlammung wird empfohlen.
• Kapitel 10: In diesem Kapitel wird die Diplomarbeit zusammenfassend diskutiert. Die Ergebnisse der Untersuchungen und Recherchen werden interpretiert und die wichtigsten Erkenntnisse werden hervorgehoben. Es wird deutlich, dass der Gartower See aufgrund der besonderen Dynamik und der äußeren Einflussfaktoren, insbesondere der Elbe, ein einzigartiges ökologisches Profil aufweist. Die Auswirkungen von Elbehochwasser und die Bedeutung von Nährstoffbedingungen und Sedimentbildung für die Entwicklung von Cyanobakterien werden erneut betont. Die Notwendigkeit einer Nährstoffreduktion durch einen Bypass und eine Entschlammung wird als langfristige Lösung für die Eutrophierung des Sees und die Reduzierung der Cyanobakterienblüten hervorgehoben.
• Kapitel 11: Dieser Abschnitt präsentiert einen Entwurf für die Umsetzung des Lösungsvorschlags: den Bypass. Der Bauablauf, die Massen- und Flächenermittlung sowie eine Kostenschätzung für die notwendigen Baumaßnahmen werden dargestellt. Die beiden vorgeschlagenen Varianten für den Bypass werden detailliert beschrieben und die Empfehlung der Autoren für die Variante 2, die sich durch eine naturnahe Gestaltung und den Erhalt von Stillwasserzonen auszeichnet, wird erläutert.
• Kapitel 12: Dieses Kapitel beinhaltet das Literatur- und Quellenverzeichnis, in dem alle verwendeten Quellen und Fachbücher aufgelistet werden. Es werden Bücher, Schriften, Veröffentlichungen sowie Internetseiten, die für die Arbeit relevant waren, genannt. Darüber hinaus wird ein Personenverzeichnis mit den Namen der kontaktierten Experten und Institutionen, die die Arbeit durch Informationen und Beratung unterstützt haben, aufgelistet.
• Kapitel 13: Dieser Abschnitt listet die Anlagen auf, die zum besseren Verständnis der Arbeit beitragen. Die Anlagen beinhalten Datenblätter mit Messwerten, Zeichnungen und Pläne, die in der Arbeit beschrieben wurden.

Schlüsselwörter

Die Diplomarbeit konzentriert sich auf die Beurteilung der ökologischen Beschaffenheit eines künstlich gestauten Flachlandsees, dem Gartower See, im Einzugsgebiet der Elbe. Die Arbeit untersucht das massenhafte Auftreten toxischer Cyanobakterien und deren Auswirkungen auf die Gewässerqualität sowie die Nutzung des Sees. Schlüsselwörter sind: Eutrophierung, Cyanobakterien, Blaualgen, Toxine, Elbehochwasser, Sedimentation, Nährstoffhaushalt, Gewässergüte, Biomanipulation, Bypass, Entschlammung, Wasserrahmenrichtlinie, Biosphärenreservat.