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Niedrige Nitratwerte führen zur Braunfärbung Geringere Emissionen bringen Probleme für Talsperren

| Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Warum färbt sich das Wasser von immer mehr Talsperren braun? Forscher des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung (UFZ) sind dieser Frage auf den Grund gegangen – mit erstaunlichen Ergebnissen. Lesen Sie, warum die Verringerung der Luft-Emissionen zur Verschlechterung der Wasserqualität beitragen.

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Die Rappbodetalsperre im Harz – auch sie ist von einer zunehmenden Braunfärbung des Wassers betroffen. Deshalb ist sie eine von 36 Talsperren in Deutschland, die UFZ-Wissenschaftler unter die Lupe genommen haben, um den Ursachen auf die Spur zu kommen.
Die Rappbodetalsperre im Harz – auch sie ist von einer zunehmenden Braunfärbung des Wassers betroffen. Deshalb ist sie eine von 36 Talsperren in Deutschland, die UFZ-Wissenschaftler unter die Lupe genommen haben, um den Ursachen auf die Spur zu kommen.
(Bild: UFZ / André Künzelmann)

Leipzig – Durch die Verbrennung von Biomasse und fossilen Energieträgern sowie vor allem durch die Landwirtschaft gelangt nach wie vor zu viel reaktiver Stickstoff in die Umwelt - mit negativen Auswirkungen auf die biologische Vielfalt, das Klima und die menschliche Gesundheit. Eine differenzierte Betrachtung von Eintragspfaden der verschiedenen Verursacher zeigt jedoch große Unterschiede.

Während Stickstoffeinträge über den Boden – vor allem durch die Landwirtschaft verursacht - zum Beispiel die Nitratwerte im Grundwasser vieler Regionen weiter über den Grenzwert von 50 mg pro Liter steigen lassen, nimmt in großen Teilen Europas und Nordamerikas die atmosphärische Belastung durch emissionsverringernde Maßnahmen ab. Das führt dazu, dass über diesen Pfad auch weniger Stickstoff in Böden und Gewässer gelangt. Langzeitmessungen über die letzten 20 Jahre zeigen das etwa deutlich für Deutschland: Pro Quadratmeter und Jahr wurden durchschnittlich 35 mg weniger atmosphärischer Stickstoff in den Boden eingetragen. Daraus resultieren laut Untersuchungen der UFZ-Wissenschaftler 0,08 mg pro Liter und Jahr weniger Nitrat, das in Flüsse und Trinkwassertalsperren gelangt. „Das klingt erst einmal wenig, aber in einigen naturnahen Landschaften, die nicht oder kaum durch Industrie und Landwirtschaft geprägt sind, stellen sich im Laufe der Zeit vorindustrielle Bedingungen ein“, sagt UFZ-Hydrogeologe Dr. Andreas Musolff. „Hier sind wir mit teilweise weniger als 6 mg Nitrat pro Liter Wasser weit entfernt von den problematischen Nitratkonzentrationen, die in landwirtschaftlich oder industriell stark geprägten Regionen gemessen werden.“

Wissenschaftler untersuchten Braunfärbung von 36 Talsperren

Dass diese positive Entwicklung auch negative Begleiterscheinungen haben kann, wurde deutlich, als Wissenschaftler damit begannen, die Ursachen einer in Deutschland, Nordeuropa und Nordamerika zunehmend zu beobachtenden Braunfärbung des Wassers in Talsperren zu erforschen. Sie ist vor allem für die Trinkwasseraufbereitung problematisch. Bei der Überprüfung verschiedener Hypothesen stellten sie fest, dass die Braunfärbung des Wassers vor allem mit den sinkenden Nitratkonzentrationen in den Auenböden rund um die Zuflüsse der Talsperren in Verbindung zu bringen ist. Denn die Präsenz von Nitrat in den Auen, in denen ein Großteil des Abflusses der Gewässer gebildet wird, sorgt dafür, dass Kohlenstoff, Phosphat und verschiedene Metalle an oxidiertes Eisen gebunden bleiben. Geringere Nitratgehalte ermöglichen die chemische Reduktion der Eisenverbindungen und damit die Mobilisierung bislang adsorbierter Stoffe. Das heißt - bislang stabile Bindungen an Bodenpartikel lösen sich und gelangen mit dem Regenwasser in die Flüsse. Im Falle von Kohlenstoff bedeutet das, dass sich die Konzentration an gelöstem organischen Kohlenstoff (Dissolved Organic Carbon, DOC) erhöht, sichtbar durch die bräunliche Farbe des Wassers. Bei knapp 40 Prozent der 110 untersuchten Zuflüsse von Trinkwassertalsperren stellten die Wissenschaftler mit durchschnittlich 0,12 mg mehr DOC pro Liter und Jahr signifikant steigende DOC-Konzentrationen fest. Der stärkste Anstieg war in naturnahen Einzugsgebieten mit viel Wald zu verzeichnen, wo die Nitratkonzentration im Wasser bei weniger als 6 mg pro Liter liegt.

Neben dem DOC steigt in über 30 Prozent der Zuflüsse auch der Phosphatgehalt signifikant an. Die im Durchschnitt ermittelten 7 µg pro Liter und Jahr mehr begünstigen das Algenwachstum und sind auf lange Sicht ebenso problematisch für die Wasserqualität. Es gibt Hinweise, dass zudem neben DOC und Phosphat adsorbierte Metalle wie Arsen, Vanadium, Zink oder Blei zunehmend mobilisiert werden.

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