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Table of Contents

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Natürliche Gewässer

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1. Oekosysteme, Mensch und Modelle

Zusammenfassung
Die historische Entwicklung bei der Bildung und Evolution der Erde geht auf eine Reihe zufällig erscheinender Ereignisse zurück, wobei das Vorkommen von Wasser eine aussergewöhnlich wichtige Rolle spielte. Andere Planeten, die zur gleichen Zeit wie die Erde gebildet wurden, haben das aus dem Inneren ausgegaste Wasser schon längst wieder verloren. Wasser ist aber eine der wesentlichen Voraussetzungen für die Entstehung von Leben. Unsere Erde ist durchzogen von einem Netz von Wasser, das als Transport- und Lösungsmittel und als chemisches Reagens in alle Kreisläufe der Gesteine und des Lebens eingreift. Wasser hat unserem Planeten und unserem Leben zu seiner Einzigartigkeit verholfen. Jedes Gewässer, jeder Teich, jeder Bach und jeder See ist ein kleiner Kosmos; das ganze Universum ist in ihm enthalten: das Wasser, gewissermassen ein Destillat der Gesteine, ist in Milliarden von Jahren durch alle Kreisläufe gegangen. Jedes Wassermolekül war schon früher mehrere Male Bestandteil des Meeres, der Wolken und lebender Organismen.
Robert Kummert, Werner Stumm

2. Das Flaschenexperiment — oder „Wie funktioniert ein Oekosystem?“

Zusammenfassung
Um die Auswirkungen von Verunreinigungen oder anderen Beeinträchtigungen auf unsere Gewässer beurteilen zu können, müssen wir uns vorerst gewisse Kenntnisse über das Verhalten von unberührten Seen, Flüssen oder Grundwasser aneignen.
Robert Kummert, Werner Stumm

3. Ein wenig Thermodynamik

Zusammenfassung
In den Naturwissenschaften bildet die Thermodynamik einen wichtigen Grundpfeiler, beschreibt sie doch die Gleichgewichtszustände eines Systems. Thermodynamische Konzepte nehmen deshalb auch in der Oekologie einen wichtigen Platz ein. Insbesondere zur Beantwortung der Frage, ob und in welcher Richtung ein System sich entwickeln kann und wie dessen stabiler Endzustand ist, brauchen wir Kenntnisse der Thermodynamik; deshalb möchten wir hier eine vereinfachte Einführung in die Anwendung der Thermodynamik auf ökologische Systeme geben.
Robert Kummert, Werner Stumm

4. Biologische Elemente eines aquatischen Oekosystems

Zusammenfassung
Das einfachste Reaktionsschema für die Photosynthese (P) der Produzenten und die Respiration (R) kann durch folgende chemische Gleichung dargestellt werden:
  • E = Energieumsetzung, bei P meist in Form von Sonnenlicht, bei R meist in Form von Wärme
  • P = Primärproduktivität durch Assimilation mittels Photosynthese: Synthese von organischem Material aus anorganischen Verbindungen
  • R = Respiration: Zersetzung von organischem Material mit Sauerstoff zu anorganischen Verbindungen
  • <CH20> = Organisches Material (Biomasse), welches durchschnittlich die Zusammensetzung der Elemente C: H: 0 von 1: 2: 1 besitzt.
Robert Kummert, Werner Stumm

5. Chemische Zusammensetzung natürlicher Gewässer

Zusammenfassung
Ein Liter Bodenseewasser enthält durchschnittlich etwa 300 Milligramm Fremdstoffe, davon ist mehr als die Hälfte gelöstes Calciumhydrogencarbonat. Nur etwa ein Prozent dieser Stoffe sind organische Feststoffe, alle lebenden Organismen eingeschlossen (vgl. Abbildung 5.1).
Robert Kummert, Werner Stumm

6. Seen, Flüsse, Grundwasser und Meere

Zusammenfassung
In diesem Kapitel wollen wir näher auf die Eigenheiten der verschiedenen Gewässertypen eingehen. Streng genommen sollte natürlich jeder See oder Fluss als Individuum betrachtet werden; gibt es doch für keine zwei Gewässer identische äussere Bedingungen. Geographische Faktoren, wie die Lage und die Grösse des Gewässers oder die geologischen Verhältnisse des Einzugsgebietes, sind oft verschieden. Dadurch unterscheiden sich die Gewässer bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften, etwa der Dichtestratifikation in Seen oder den Strömungsverhältnissen in Flüssen. Immerhin besitzen alle Gewässertypen gewisse gemeinsame charakteristische Merkmale, welche im folgenden aufgezeigt werden. (An dieser Stelle möchten wir darauf hinweisen, dass wir uns beim Schreiben dieses und der beiden letzten Kapitel auf Unterlagen von H. Ambühl (1975, 1979) abgestützt haben.)
Robert Kummert, Werner Stumm

Beeinträchtigung natürlicher Gewässer

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7. Entwicklung der Gewässerbelastung

Zusammenfassung
Wir leben in einer Zeit des exponentiellen Wachstums. Die Bevölkerung, der Energieverbrauch, die Ausbeutung von Rohstoffen wie Erdöl, Kohle oder Phosphatgestein, oder die Ueberbauung der Landschaft nehmen in einem solchen Masse zu, dass die Belastung der Umwelt beträchtliche Auswirkungen zeigt. Durch die verschiedenen Aktivitäten des Menschen werden einerseits die Stoffflüsse von natürlichen Substanzen beschleunigt, anderseits gelangt eine grosse Anzahl Industriechemikalien auf verschiedensten Umwegen in die Natur und somit auch in die Gewässer.
Robert Kummert, Werner Stumm

8. Reaktionen der Gewässer auf Beeinträchtigungen

Zusammenfassung
Vorerst wollen wir anhand stark vereinfachter Modellvorstellungen die Auswirkungen von Beeinträchtigungen auf die Gewässerökosysteme diskutieren. Anschliessend versuchen wir, die Modelle zu verfeinern und ihre Mängel aufzuzeichnen.
Robert Kummert, Werner Stumm

9. Verunreinigungsquellen

Zusammenfassung
Aus den biogeochemischen Kreisläufen stammen alle Stoffe, welche in unbeeinträchtigten Gewässern anzutreffen sind. Oft machen diese auch den Hauptteil eines anthropogen belasteten Gewässers aus, denken wir beispielsweise an den Gehalt an Calciumhydrogencarbonat bzw. die Härte. Die aus menschlicher Tätigkeit stammenden Stoffe erreichen auf vielen Wegen die Gewässer. Gelangen sie über Abwassereinleitungen in den Fluss oder einen See, spricht man von punktförmigen, lokalisierbaren Verunreinigungsquellen. Dazu gehören Abwässer aus Haushalt, Gewerbe und Industrie sowie Abschwemmungen von Siedlungsgebieten und Verkehrsflächen. Sickerwasser von Mülldeponien oder eine aus einem Unfall stammende Verunreinigung werden ebenfalls zu den punktförmigen Quellen gezählt.
Robert Kummert, Werner Stumm

10. Verhalten und Transformationen von Belastungskomponenten

Zusammenfassung
Die Belastung eines Gewässers durch einen Schadstoff wird am besten als Fracht (Menge pro Zeit und Volumen oder Oberfläche) gemessen. Die Fracht ist ein sogenannter Kapazitätsfaktor. Nach dem Eintrag wird der Schadstoff durch verschiedene Prozesse verteilt und chemisch oder biologisch umgewandelt. Nach einer mehr oder weniger langen Aufenthaltszeit im Gewässer wird er wieder verschwinden. Wird der Schadstoff ständig zugeführt, resultiert im Gewässer eine von diesen Umwandlungsprozessen abhängige konstante Konzentration; eine — im Gegensatz zur Fracht — intensive Grösse, ähnlich der Temperatur oder der Produktivität. Diese Intensitätsfaktoren sind verantwortlich für den Gewässerzustand: Die einzelnen Organismen und natürlich auch das Oekosystem als Ganzes sind den Konzentrationen ausgesetzt. Das Produkt von Konzentration und Zeit, also die Exposition, bewirkt das Schicksal der Organismen.
Robert Kummert, Werner Stumm

11. Gewässerzustand und Gewässerqualität

Zusammenfassung
Als Produkt aller Einflüsse auf ein Gewässer resultiert der Gewässerzustand. Man hat auf viele Arten versucht, insbesondere im Hinblick auf die Nutzung der Gewässer als Trink- oder Fischgewässer, diesen zu charakterisieren. In der Literatur finden wir deshalb oft auch neben dem Ausdruck Gewässerzustand die Bezeichnung Gewässerqualität. Wir wollen versuchen, diese Bezeichnungen zu definieren. Dazu stützen wir uns im folgenden auf Definitionen und Argumentationen, die von Wuhrmann (1975) formuliert worden sind:
Der Gewässerzustand ist gegeben durch die Gesamtheit aller physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren, welche einen See oder einen Flussabschnitt charakterisieren.
Robert Kummert, Werner Stumm

Gewässerschutz

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12. Gewässerschutzmassnahmen — eine Uebersicht

Zusammenfassung
Niemand würde bestreiten, dass Gewässer schützenswerte, für Pflanzen und Tiere wichtige Lebensräume sind. In der praktischen Durchführung von Gewässerschutzmassnahmen stossen wir aber auf eine Reihe von Interessenskonflikten. Die Nutzungsinteressen am Wasser sind vielfältig, man denke etwa an die Gewinnung von Elektrizität, die Wasserversorgung, den Abtransport von Abwasser oder an die Erholungsfunktion.
Robert Kummert, Werner Stumm

13. Gewässerschutz

Zusammenfassung
Die Einführung der Schwemmkanalisation und des Wasserklosetts (WC) Ende des letzten Jahrhunderts war eine Pionierleistung aus hygienischer Sicht. Viele Krankheiten und Epidemien konnten auf diese Weise eingedämmt oder verhindert werden. Durch diese Stadtentwässerung gelangte das Abwasser aus den Häusern, Industriebetrieben und dem Gewerbe auf kürzestem Wege in die Fliessgewässer und Seen. Schon bald zeigte sich aber, dass die Selbstreinigung der Gewässer nicht mehr genügte. Die Verschmutzung führte zu unhygienischen und extrem unästhetischen Gewässerzuständen: trübes Wasser, Massenwachstum von Bakterien und Algen, Verschlammung, Gerüche, Veränderungen im Fischbestand in Richtung Weissfische. Die Eutrophierung der Seen führte zu Sauerstoffschwund.
Robert Kummert, Werner Stumm

14. Abwasserreinigungstechnik

Zusammenfassung
Das im Kanalisationsnetz gesammelte und abgeleitete Abwasser wird in Abwasserreinigungsanlagen so aufbereitet, dass es in die Seen und Flüsse (Vorfluter) eingeleitet werden kann.
Robert Kummert, Werner Stumm

15. Mengenmässiger Gewässerschutz

Zusammenfassung
Durch die Konzentration der Aufmerksamkeit auf die Qualität des Wassers wurde der Schutz der Gewässer als solcher vernachlässigt. Im revidierten Gewässerschutzgesetz der Schweiz soll diese Lücke nun geschlossen werden.
Robert Kummert, Werner Stumm

16. Verhinderung von Verunreinigungen durch Massnahmen an der Quelle

Zusammenfassung
Präventive Massnahmen sind angezeigt, wenn sie erlauben, Schadstoffe billiger und wirksamer von den Gewässern fernzuhalten als dies mit kurativen Massnahmen möglich ist. Sie sind unerlässlich, wenn es sich um Schadstoffe handelt, die mit kurativen Massnahmen gar nicht bekämpft werden können. Dies ist der Fall bei Schadstoffen, welche diffus — also nicht mit dem Abwasser — in die Gewässer eingetragen werden (z.B. Nitrat aus der Landwirtschaft, Blei aus dem Benzin).
Robert Kummert, Werner Stumm

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