Gewässerschutz im Einzugsgebiet der Elbe

Im Rahmen der internationalen Zusammenarbeit auf dem Gebiet des Gewässerschutzes im Einzugsgebiet der Elbe wurden folgende Hauptziele definiert: die Nutzungen, vor allem die Gewinnung von Trinkwasser aus Uferfiltrat und die landwirtschaftliche Verwendung des Wassers und der Sedimente zu ermöglichen,ein möglichst naturnahes Ökosystem mit einer gesunden Artenvielfalt zu erreichen,die Belastung der Nordsee aus dem Einzugsgebiet nachhaltig zu verringern.

Das Projekt Elbe II ist ein komplexes interdisziplinäres Forschungsprojekt des Gewässerschutzes. Es befaßt sich mit Emissionen, Immissionen, Sedimenten, Schwebstoffen, der Revitalisierung und der wirtschaftlichen Auswertung von Abhilfemaßnahmen. Viele Ergebnisse werden auf diesem Seminar in Vorträgen und auf Postern des Forschungsinstituts für Wasserwirtschaft TGM (IWW TGM) und der mitarbeitenden Institutionen vorgestellt.

Für den „Internationalen Warn- und Alarmplan Elbe“ wird zur Zeit ein Alarmmodell entwickelt, das bei Störfällen, entsprechend der Vorgehensweise am Rhein, zur Alarmierung der Unterlieger eingesetzt werden soll.

Umweltdaten sind im allgemeinen durch große Schwankungsbreiten charakterisiert. Wesentliche Ursachen dieser Variabilität sind geologische, hydrologische und morphologische Einflüsse, aber auch anthropogene Quellen. Ebenso ist den Untersuchungsergebnissen die Meßunsicherheit, resultierend aus allen Schritten des analytischen Prozesses, inhärent. Auch die Ergebnisse der Untersuchung von Fließgewässern sind durch diese Variabilität und die vielfältigen Einflüsse der Umwelt geprägt. Wie ist es möglich, trotz dieser „Unschärfe“ zu sachlogisch richtigen Aussagen zu gelangen? Eine große Zahl von Proben muß entnommen werden und die Gehalte der jeweilig interessierenden Analyten sind zu bestimmen. Folglich wird eine große Datenmenge mit redundanter und latenter Information „produziert“. Die Anwendung moderner statistischer Methoden erscheint deshalb unabdingbar, um einerseits eine übersichtliche Ergebnisdarstellung zu ermöglichen und andererseits aus den stark streuenden Daten die latente Information zu extrahieren, um Wirkungsgrößen und Einflüsse erkennen und beschreiben zu können.

In Anbetracht der länderübergreifenden Nutzung der Gewässer ist für einen Fluß wie die Elbe (Labe) die bilaterale Zusammenarbeit tschechischer und deutscher Einrichtungen auf dem Gebiet des Gewässerschutzes von großer Bedeutung.

Der gegenwärtige Zustand der Ökosysteme und der Wasserqualität in der Elbe und ihren Einzugsgebieten (Immissionen) muß so beschrieben werden, daß Änderungen im Zusammenhang mit positiven oder negativen Veränderungen in den Einzugsgebieten objektiv festgestellt werden können. Im Projekt Elbe II gibt es dafür zwei Methoden: kontinuierliche Untersuchung der Charakteristik der Wasserqualität und der im Wasser gefrachteten Stoffe und Organismen (Kalinová 1997, Reincke et al. 1997) und periodische Untersuchung weiterer Bestandteile des Ökosystems des Stroms: Biomonitoring. Das Biomonitoring begann 1993 mit dem Projekt Elbe I in einer intensiven Untersuchung an den grundlegenden Profilen der Elbe die von Biologen durchgeführt wurde (Punčochář et al. 1993, Punčochář 1994). 1993 wurde diese Untersuchung auf vergleichbare Weise wiederholt. Sie wurde um Profile der Moldau vor und nach Prag ausgeweitet und auch die Sedimente untersucht (nach Schaffung einer Datenbank, die aus Daten aus dem Elbeeinzugsgebiet 1993 gewonnen wurden). Dabei wurde die Methode stabilisiert und eine Standarddatenbank grundlegender Ergebnisse erstellt. Somit wurde ein für die Zukunft offenes Monitoring gegründet.

Die Beurteilung der Effektivität von Bewirtschaftungsmaßnahmen zum Nährstoffrückhalt wird durch die Diskrepanz zwischen dem Emissionspotential des Einzugsgebietes und der tatsächlich im Fluß gemessenen Nährstofffracht (Behrendt 1994) erschwert. Zu deren Aufklärung müssen neben dem Weg-Zeitverhalten der Nährstoffe bei der vertikalen und transversalen Bodenpassage auch die im Fluß ablaufenden Prozesse und die sie beeinflussenden Faktoren untersucht werden, um Nährstoffquellen und -senken auszumachen.

Die Ergebnisse der Beobachtung der Verteilung des Phytoplanktons in der Elbe (Desortová et al. 1996 a) haben auf die Bedeutung dieser autotrophen Komponente der Biozönose für die Wassergüte der Elbe hingewiesen. Die Analyse der zeitlichen sowie räumlichen Veränderungen der Biomasse entlang des tschechischen Abschnittes der Elbe haben gezeigt, daß stromabwärts eine 8 – 10-fache Steigerung der Werte eintreten kann (Desortová et al. 1996 b). Dieses wirkt sich besonders markant in der Frühjahrs-sowie Sommerperiode der Phytoplanktonentwicklung aus. Hohe Werte der Phytoplanktonbiomasse treten in der Elbe bereits ab Fluß-km 200 (Profil Valy) auf, wo während mehrjähriger Beobachtung wiederholt Chlorophyll-a-Konzentrationen bis 50 ng/l festgestellt wurden. Angesichts der Tatsache, daß während des Transports flußabwärts die Phytoplanktonbiomasse weiter wächst, erreichen die Werte des Chlorophyll-a im Profil Hrensko fast 100 ng/l. Das Wachstum der Phytoplanktonbiomasse entlang des Wasserlaufs ist von vielen Faktoren abhängig; zu diesen Faktoren gehören z.B. die Abflußverhältnisse, die Morphologie des Flußbetts, die Nährstoffkonzentration und nicht zuletzt die Wachstumscharakteristik der anwesenden Phytoplanktongemeinschaft. Für die Schätzung der Veränderungen der Phytoplanktonbiomasse entlang des Flusses ist die Kenntnis der Wachstumsgeschwindigkeiten unerläßlich. Deshalb wurde im Rahmen des gemeinsamen deutsch-tschechischen Projektes, das den Einfluß des Nährstoffgehalts auf die Wasserbeschaffenheit der Elbe untersucht, auch dieser Problematik Aufmerksamkeit geschenkt.

Seit dem rasanten Rückgang der Abwasser-bedingten Sauerstoffzehrungen in der Elbe wird deren Sauerstoffgehalt während der Vegetationsperiode von der photosynthetischen Aktivität des Phytoplanktons dominiert. Das zeigt sich an ausgeprägten Tag-Nacht-Gängen (Amplitude in Magdeburg bis 6,5 mg/l O₂) und hohen Sauerstoffübersättigungen (Sauerstoffsättigungsindex (SSI) bis über 150%). Auffällig sind in diesem Zusammenhang aber Perioden mit deutlich erniedrigten Sauerstoff-Konzentrationen und -TagNacht-Schwankungen, die in vielen Fällen mit Wasserstandserhöhungen einhergehen (Abb. 1). Besonders ausgeprägt war diese Erscheinung bei zwei Sommerhochwässern im Juli der Jahre 1996 und 1997. Der detaillierte Verlauf läßt sich durch kontinuierliche Sauerstoffmessungen (automatische Meßstation Magdeburg des STAU Magdeburg) verfolgen (Abb. 2). So erniedrigte sich am Beginn des Hochwassers 1997 das SSI-Maximum der Tagesstunden vom 10. zum 11. Juli von 138% auf 98% (bei etwa gleicher Globalstrahlung und gleicher Wassertemperatur). Dabei lag der Wasserstandsanstieg bei lediglich 53 cm. Im weiteren Hochwasserverlauf sank der SSI bis auf 77%. Zeitgleich verringerten sich die Tagesmaxima pH-Wertes von 9,0 auf 7,5 und die tägliche Spannweite von 0,3 – 0,5 auf teilweise Null, was ebenfalls auf eine verminderte Photosynthese-Aktivität hinweist.

Im Rahmen des BMBF-geförderten Vorhabens „Wirkung von Hochwasserereignissen auf die Schadstoffbelastung von Auen und kulturwirtschaftlich genutzten Böden im Überschwemmungsbereich von Oka und Elbe“ werden in einer weidewirtschaftlich genutzten Aue im Bereich der mittleren Elbe (Strom km 437 – 440) und in einem Auenabschnitt der Oka in der Nähe von Ryazan, ca. 700 km vor der Mündung in die Wolga, der Eintrag, die Verteilung, Retention und Wirkung von Schadstoffen untersucht. Dazu werden bei Hochwasserereignissen die Wasserphase und die Schwebstoffe kontinuierlich, i.d.R. täglich beprobt und auf ihre Gehalte an Schwermetallen analysiert. Darüberhinaus werden auf detailliert höhenvermessenen Transekten an exponierten Standorten Sedimentmatten ausgelegt, auf denen die Retention des sedimentierten und von der Grasnarbe ausgekämmten Materials nach Menge und Güte (Hochflutsedimente) untersucht wird. Die Transekte sind im dichten Raster bodenkundlich kartiert und im Elbauenbereich an besonders ausgewiesenen Referenzmeßstellen mit Saugkerzen in 4 Tiefen (15, 30, 60, 90 cm) zur Gewinnung von Bodenwasserproben ausgestattet. Die Untersuchung der Schadstoffbelastung wird ergänzt durch Arbeiten zur Identifizierung der ökotoxikologisch relevanten Verbindungen und deren mikrobiologischer Abbaubarkeit sowie zur Akkumulation von Schwermetallen in Pflanzen.

Im Hamburger Hafen werden regelmäßige Baggerungen durchgeführt, um die erforderlichen Wassertiefen für die Schiffahrt sicherzustellen. Dabei fallen Jahr für Jahr rund 2 Mio. m3 Elbesedimente an. Seit annähernd 20 Jahren stellt der Umgang mit diesem schadstoffbelasteten Material für die Hansestadt eine große Aufgabe dar. Hier, wie auch anderswo weltweit, hat der Hafen die Folgen unzureichender Anstrengungen zum Gewässerschutz im Einzugsgebiet zu tragen.

Das bei den Baggerarbeiten zur Erhaltung der Schiffbarkeit im Hamburger Hafen anfallende Material wird zum Teil in einem Großversuch unter Einsatz von Klappschuten im Fluß umgelagert. Umlagerungsgebiete sind die Flußränder der Delegationsstrecke unterhalb Hamburgs vom Neßsand bis zur westlichen Hafengrenze. Für das Amt für Strom-und Hafenbau der Wirtschaftsbehörde der Freien und Hansestadt Hamburg wurden in einer Reihe von Feldmessungen die Schwebstoff/Sedimentausbreitung ausgehend von den Umlagerungsstellen verfolgt und zum Teil auch quantifiziert. Später erfolgte eine numerische Simulation der Umlagerung mit einem Schwebstoff/Sedimentausbreitungsmodell.

Die chemisch-biologischen Prozesse in der Elbe beeinflussen sowohl den Sauerstoffhaushalt (Bergemann et al. 1996) als auch die Konzentration der Nährstoffe (N, P, Si) und deren Bindungsformen (z.B. gelöst, partikulär). Sie haben daher entscheidenden Einfluß auf das Transportverhalten und werden für die Modellierung sowohl der Gewässergüte als auch des Transports von Nährstoffen in einem Flußsystem benötigt.

Das Erzgebirge bildet eine der traditionsreichsten Erzlagerstätten in Mitteleuropa. Eines der wichtigsten Bergbaureviere ist das Freiberger Revier. Nach Einstellung des Bergbaus im Jahre 1969 wurde entschieden, die Grundwasserabsenkung nicht weiter fortzuführen und die Grubenhohlräume zu fluten. Die Flutung erreichte 1971 innerhalb des Hauptschachtes des Freiberger Revieres „Reiche Zeche“ das Niveau des Rothschönberger Stollns (Kluge et al. 1994). Von hier aus wird das aufsteigende Grundwasser über den Stollen nach Übertage verfrachtet und in den Fluß Triebisch entwässert, der bei Meißen direkt in die Elbe mündet.

Seit 1992 werden die Schwermetall-Belastungen von Sedimenten im Einzugsgebiet der Elbe systematisch erfaßt. Ein Hauptschwerpunkt dieser bisherigen Forschungsvorhaben lag darin, die Istsituation der Schwermetallbelastung der Sedimente zu ermitteln. Im Rahmen des BMBF-Leitprojekts „Elbe 2000“ wurden hierzu die Verbundvorhaben „Elbe-Nebenflüsse, Teil 1 (06/91 – 12/94)“, „Elbe-Nebenflüsse, Teil 2 (11/92–10/95)“ und „Strom-Elbe (06/93–05/96)“ mit insgesamt 26 Teilprojekten durchgeführt.

Hintergrundwerte sind Konzentrationen von Stoffen in Umweltkompartimenten, die sich ohne anthropogene Einflüsse eingestellt haben und damit den natürlichen Zustand charakterisieren. Im Gegensatz zu Hintergrundwerten als eine eher wertneutrale, rein geochemische Bewertungsgrundlage sind die meisten Qualitätsanforderungen von Wertvorstellungen geprägt. Hintergrundwerte sind daher im allgemeinen eine geeignete Grundlage zur Feststellung eines Referenzzustandes und nur in Ausnahmefällen auch zur Festlegung von Zielvorgaben geeignet. Eine derartige Ausnahme betrifft Zielvorgaben für Schwermetalle zum Schutz der aquatischen Lebensgemeinschaften. Schudoma (1994) hat im Rahmen eines Auftrages des BLAK QZ (Bund/Länder-Arbeitskreises „Qualitätsziele“) herausgestellt, daß die NOEC-Werte (No Observation Effect Concentration) für empfindliche Arten der aquatischen Lebensgemeinschaften im Bereich der natürlichen Hintergrundkonzentrationen in Fließgewässern liegen und Zielvorgaben (90-Perzentilwerte) in Höhe des doppelten oberen Hintergrundwertes aufgestellt. Zielvorgaben — und damit im Fall der Schwermetalle auch Hintergrundwerte — können somit eine geeignete Grundlage für die chemische Klassifizierung der Schadstoffbelastung von Fließgewässern darstellen (Irmer 1997).

Untersuchungen zur Schwermetallsituation im Gewässersystem der Saale (Truckenbrodt et al. 1995, Müller et al. 1998) führten zum Nachweis unterschiedlich stark schwermetallbelasteter rezenter Flußsedimente. Die Bewertung mittels I_geo-Klassen (Müller 1979) basiert auf global gültigen Mittelwerten für Tone und tonige Gesteine aus dem Jahre 1961 (sog. „Tongesteinsstandard“ nach Turekian und Wedepohl 1961). Um die aktuellen Belastungen fundierter bewerten und realistische Sanierungsziele formulieren zu können, machte es sich notwendig, die geogenen Hintergrundgehalte für die entsprechenden Metalle zu ermitteln. Es war anzunehmen, daß sich diese in verschiedenen Gewässerabschnitten und Teileinzugsgebieten aufgrund der nach Art und Umfang unterschiedlichen natürlichen Mineralisationen wesentlich voneinander unterscheiden und daß sie vom globalen Mittelwert abweichen würden. Ziel der Arbeiten, die sich im Rahmen eines Verbundvorhabens des BMBF zum „Geogenen Hintergrund” vollzogen, war es, regionale Standardwerte für zahlreiche Metalle in feinkörnigen fluviatilen Sedimente festzulegen, um die anthropogenen Metallkonzentrationen auf sie zu beziehen.

Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Verbundprojektes „Geogene Hintergrundbelastung im Elbeeinzugsgebiet“ werden vom Sächsischen Landesamt für Umwelt und Geologie Untersuchungen an Bachsedimenten (der Fraktion < 200 pm) zur Charakterisierung des geogenen Backgrounds in den vorwiegend grundgebirgsgeprägten Einzugsgebieten der Elbenebenflüsse ausgewertet.

Standardparameter („prioritäre Schadstoffe“) liefern in vielen Fällen nur ein unzureichend genaues Bild des Belastungszustandes von Sedimenten. Deshalb wurden zur Erfassung organischer Schadstoffe non-target-screening-Untersuchungen durchgeführt. Diese Befunde wurden kombiniert mit ökotoxikologischen Untersuchungen, um toxische Wirkungen von Stoffen oder Stoffklassen zu ermitteln (Schmidt und Kurz 1996).

Die Verschmutzung der Sedimente durch Schwermetalle wurde bisherigen Erfahrungen entsprechend mit Analysen der Fraktion < 20 μm ermittelt. Dieses Verfahren wird unter der Voraussetzung angewendet, daß diese Fraktion in der Komgrößeverteilung überwiegt und daß ihre sehr kleine spezifische Oberfläche den größten Anteil der Verschmutzung an sich bindet. Um diese Voraussetzung zu beweisen, wurden im Rahmen des vom Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH unterstützten Projektes 523 KfK 9404 Korngrößemessungen und Analysen höherer Kornfraktionen in Sedimenten des tschechischen Elbeabschnitts durchgeführt. Die Ergebnisse wurden im Abschlußbericht veröffentlicht (Rudiš et al. 1998, Rudiš 1998, Petrùjová 1997).

Die ADZ-Software (Agreggated Dead Zone) wurde an der Universität in Lancaster (z.B. Green et al. 1994) entwickelt. Die ADZ-Analyse macht es möglich, die Reaktionsfunktionen zu identifizieren, die die Transformation der Stoffwelle mit Hilfe der Methoden der Zeitreihenanalyse charakterisieren. Das ADZ-Projekt ist ein Programm für die Wettervorhersage der unfallbedingten Wasserbelastung in Echtzeit. In Großbritannien wurde es von der Organisation Yorkshire Water komplex getestet und wird auf Routinebasis eingesetzt.

Die Elbe-Tracerversuche vom Juli und Dezember 1997 werden im Hinblick auf die Verifizierung des Alarmmodells Elbe ausgewertet. Die charakteristischen Zeiten des Tracerdurchganges an den Meßquerschnitten bilden dabei das Gerüst, weshalb sie hier schwerpunktmäßig behandelt werden. Angaben zum Versuchsablauf sowie zu den maßgeblichen Datengrundlagen sind in Hanisch et al. (1997) und Eidner et al. (1998a) dokumentiert.

Mit Hilfe eines dynamischen Schwebstoffmodells für eutrophe Fließgewässer (Programmsystem PAMIR, Prochnow et al. 1998) soll hier ein Absetzprozeß im südöstlich von Berlin gelegenen Freienbrinker Altarm der Müggelspree simuliert werden, um an einem komplexen Szenario der Schweb- und Schadstoffausbreitung die Arbeitsweise der wesentlichen Modellteile in ihrem gekoppelten Zusammenwirken zu demonstrieren. Dabei wird eine im natürlichen Gewässer detailliert vermessene Transportsituation vom Mai 1996 realistisch widergespiegelt.

Die Markierung mit Tracern in Gewässern erfordert in Deutschland wie in Tschechien eine „Wasserrechtliche Erlaubnis“, bzw. eine entsprechende Genehmigung, die auch für wissenschaftliche Untersuchungen bei den zuständigen Wasserbehörden zu beantragen ist.

Voraussetzung für die erfolgreiche Durchführung der Tracerversuche war eine umfassende Ausstattung mit Probenehmern, Fluorometern und Wartungspersonal, die auf der Untersuchungsstrecke von rund 600 km Länge die Probenahmen und die Messungen störungsfrei gewährleisteten. Die Dauer und die räumliche Ausdehnung der Tracerversuche erforderten die Aufstellung genauer Zeitpläne, die den Betrieb und die Wartung der Probenehmer und der Fluorometer regelten. Während der Taldrift der Tracerwolke erfolgte mittels Fluoreszenzmessung in situ die Erfassung des Tracerdurchgangs mit der Lokalisierung des Scheitels (Dostal et al. 1998). Über die so von Meßstelle zu Meßstelle - erhaltenen Laufzeiten des Tracers konnten die mit einer eindimensionalen Transportgleichung (Taylorgleichung) kalkulierten Einsatzpläne ständig aktualisiert werden. Dabei bewährte sich der Einsatz von Funktelefonen, mit denen die Fluorometerfunktionen überprüft sowie der Abruf und die Weitergabe von in situ-Meßdaten und Informationen ermöglicht wurden.

Der Stofftransport gelöster Stoffe in Fließgewässern stellt sich als dreidimensionales Problem dar (Rutherford 1994). Nach der vollständigen Durchmischung des Stoffes in vertikaler Richtung (Nahfeld) und quer zur Fließrichtung (Übergangsbereich), ist es in der Regel ausreichend, die Transportprozesse auf ein eindimensionales Problem zu beschränken und zu modellieren. Die angenommene Gleichverteilung des Stoffes liegt aber aufgrund des Strömungsprofils des Gewässers und lokaler Einflüsse (z.B. Buhnenfelder und seitliche Einleitungen) nur bedingt vor.

Die Schwermetallbelastung der Flüsse wird durch punktförmige und diffuse Eintragsquellen verursacht. Für weiterer Maßnahmen zur Reduzierung der Schwermetallbelastung sollen verschiedene Methoden (Immissions- und Emissionsschätzung) für die Feststellung der Anteile der punktförmigen und diffusen Einträge an der gesamten Gewässerbelastung eines Flußgebietes z.B. der Elbe angewandt werden. Beide Schätzmethoden wurden bisher für verschiedene Regionen in Deutschland bzw. für verschiedene Flußgebiete angewandt (Behrendt 1993), wobei die Methoden generell analog zu denen sind, die für die Quantifizierung der Nährstoffbelastung angewandt wurden (Werner und Wodsack 1994, Behrendt 1993).

Der Transport von Schwermetallen in der Tideelbe und dann weiter in den Küstenbereich ist von verschiedenen physikalischen, chemischen und biologischen Faktoren bzw. Prozessen beeinflußt. Neben physikalischen Mischungsvorgängen zwischen höher (liminisch) und weniger hoch (marin) belastetem Material im Tidebereich der Elbe spielen aber auch biogeochemische Prozesse, die die Verteilung zwischen partikulär und gelöstem Anteil steuern, eine wichtige Rolle (Petersen et al. 1997), da das Transportverhalten der gelösten und partikulären Phase sehr unterschiedlich ist. Kenntnisse über die Beeinflussungen des Transportverhaltens sind bedeutsam sowohl zur Abschätzung und Vorhersage von Schwermetallbelastungen in Sediment (z.B. Baggergutproblematik im Hamburger Hafen) als auch zur genaueren Quantifizierung der Schwermetallfrachten in den Küstenbereich der Nordsee.

Ziel der hier vorzustellenden Arbeit ist die Optimierung der Gewässergüteuntersuchungen in der Elbe, in Bezug auf die Schwermetalle in der Wasserphase. Eine wesentliche Fragestellung, die in diesem Zusammenhang z.Z. auch in den entsprechenden Gremien der IKSE diskutiert wird, lautet: Ist es ausreichend, die Spurenstoffe entweder in der gelösten oder in der Schwebstoffphase zu messen und dabei gleichzeitig Rückschlüsse auf die jeweils andere Phase ziehen zu können, ohne daß dabei ein wesentlicher Informationsverlust gegenüber der separaten Messung beider Phasen entsteht?

Innerhalb des suspendierten partikulären Materials (SPM) in Fließgewässern liegen Partikel bzw. Flocken unterschiedlichen Sinkverhaltens nebeneinander vor. Partikel mit hoher Sinkgeschwindigkeit können sich in Stillwasserbereichen ablagern bzw. bei Hochwasser in die Aue ausgetragen werden. Für die Abschätzung des Stoffaustrages durch Sedimentation bzw. die Modellierung des stromab gerichteten Stofftransports stellt die Sinkgeschwindigkeit somit eine relevante Größe dar.

Viele unpolare organische Schadstoffe und Schwermetalle in Fließewässern werden überwiegend an Schwebstoffen gebunden transportiert (Winker et al. 1998). Mit Hilfe der multivariaten Datenanalyse sollen die Strukturen des vorliegenden Datensatzes, zu dem neben den gemessenen Konzentrationen von organischen Spurenstoffen und Schwermetallen an den Schwebstoffen auch allgemein beschreibende Wasserbeschaffenheitsdaten wie z.B. Temperatur und Schwebstoffgehalt gehören, verdeutlicht werden.

Bekanntlich ist das Sediment in großen Teilen der Elbe stark mit Quecksilber belastet (Wilken und Weiler 1986). Die Quecksilberbelastung des Elbewassers hat inzwischen deutlich abgenommen. Zur Beurteilung der aktuellen Schadstoffbelastung (durch Remobilisierung und durch neue Einleitungen) ist im Untersuchungsprogramm der Elbe Quecksilber jedoch weiterhin von besonderem Interesse.

Isomere Bis(dichlorpropyl)ether, sogenannte Haloether, kommen im μg/1 Maßstab im Wasser der Elbe vor. (Franke et al. 1995, 1998). Diese Substanzen, die als Nebenprodukte der industriellen Synthese von Epichlorhydrin anfallen, gelangen mit dem Abwasser solcher Produktionsstätten in die Umwelt und stellen eine der Hauptkontaminationen der Elbe mit chlororganischen Verbindungen dar.

Während vor 1990 die Situation in der mittleren und unteren Elbe durch hohe Einträge aus Punktquellen (Pflanzenschutzmittelproduktion) geprägt war, finden sich heute typische saisonale Konzentrationsverteilungen (Einträge aus der Landwirtschaft) deutlich unterhalb von 1 μg/L je Einzelverbindung. Das untersuchte Stoffspektrum der Pestizide umfaßte 76 Einzelverbindungen unterschiedlicher Stoffklassen (u.a. Triazine, Phosphorsäureester, Carbamate, Phenylharnstoffe, Phenoxycarbonsäuren, aliphatische Chlorcarbonsäuren). Diese wurden u.a. in aus Tagesproben gewonnenen Monatsmischproben an den Elbequerschnitten Schmilka (Grenze Tschechien, km 0) und Wittenberge (mittlere Elbe, km 455) sowie in durch Hubschrauber-Längsprofilbeprobungen der Elbe von der Mündung bis zur Quelle erhaltenen Proben analysiert.

Als einer der wichtigsten Prozesse, der über Ausbreitung, Verbleib und Bioverfügbarkeit von organischen Kontaminanten in aquatischen Systemen entscheidet, gilt der Austausch zwischen wäßriger und partikulärer Phase. Um Aussagen über die Größenordnungen von Anreicherungen innerhalb eines dieser beiden Kompartimente treffen zu können, kommt der Bestimmung von Schwebstoff/Wasser-Verteilungskoeffizienten (log K_oc-Werte) und deren Abhängigkeiten erhebliche Bedeutung zu.

Polychlorierte Biphenyle (PCBs) gehören neben dem Hexachlorbenzen zu den prioritären organischen Schadstoffen, die gegenwärtig den nachhaltigsten negativen Effekt auf die Schwebstoffqualität der Elbe und damit die Umlagerungsfähigkeit rezenter Sedimente haben. Sie reichern sich auch in Biota an und sind damit zugleich ein Haupthindernis auf dem Wege zur Vermarktungsfähigkeit der Elbefische. In einem deutsch-tschechischen Forschungsprojekt wird deshalb seit 1996 am Beispiel der PCBs der partikulär gebundene Transport organischer Schadstoffe in der Elbe untersucht.

Zur Bewertung der Schadstoffbelastung von Gewässern muß auch der mit den Schwebstoffen sorptiv transportierte Anteil von Schadstoffen bestimmt werden. Eine für die Spurenanalytik ausreichende Menge an partikulärem Material kann mit einer sogenannten Schwebstoffzentrifuge (mobile Kombination von Pumpe, Schlauchzuleitung und Durchflußzentrifuge) gewonnen werden (Krüger und Bungartz 1996, Breitung 1997). Der Beantwortung der Frage, inwieweit technische Parameter bei der Probenahme das Analysenresultat beeinflussen, d.h. wie repräsentativ Schwebstoffe gewonnen werden können, diente ein gemeinsamer Feldversuch des Institutes für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) und der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Außenstelle Berlin (BfG) bei Ratzdorf (Oder-km 542) im Mai 1997. Es kamen zwei Zentrifugen unterschiedlicher Bauart zum Einsatz (Tab.1).

Pharmazeutische Wirkstoffe, deren jährliche Produktionsmengen bis zu einigen 100 Tonnen betragen können, gelangen in der Regel durch menschliche Ausscheidungen bzw. durch unsachgemäße Entsorgung in kommunale Kläranlagen, wo sie nicht in allen Fällen vollständig eliminiert werden. Mit Hilfe eines neuentwickelten Analysenverfahrens wurden im Jahr 1997 umfangreiche Untersuchungen zum Vorkommen von Arzneimittelrückständen im Elbeeinzugsgebiet durchgeführt (Sacher et al. 1998).

Substanzen, die zur medizinischen Versorgung eingesetzt werden, weisen in Deutschland aufgrund des ausgedehnten Gesundheitswesens beträchtliche Anwendungsmengen auf. Aus pharmakokinetischen Studien ist bekannt, daß der überwiegende Teil der aufgenommenen Pharmaka nach Reaktionen in Phase I und/oder Phase II (Abb.1) metabolisiert als polare Substanzen ausgeschieden werden. Mit ihrem Auftreten in den Fließgewässern ist daher zu rechnen.

Die Mulde durchfließt etwa 50 km vor ihrer Mündung den Bitterfelder Muldestausee, ein ehemaliges Tagebaurestloch. Der Muldestausee hat eine Fläche von 6,1 km2 und ein Volumen von 118 Mio m3. Er ist bis 29 m tief. Das Einzugsgebiet der Mulde oberhalb des Sees beträgt 6170 km2. Das sind 81 % des Muldeeinzugsgebietes. Im Einzugsgebiet der Mulde befinden sich zahlreiche bedeutende stillgelegte Bergbauanlagen, die zusammen mit industriellen Einträgen zu einer hohen Belastung mit verschiedenen Schwermetallen führen. Seit September 1992 wurden im Rahmen eines BMBF-Verbundprojektes Untersuchungen zur Hydrodynamik (Schichtung, Strömung), Hydrochemie (Sauerstoffhaushalt) und Sedimentation vorgenommen. Es wurden Fracht und Sedimentation von Schwebstoffen und zahlreichen chemischen Elementen in partikulärer und gelöster Form untersucht und daraus Jahresbilanzen der Sedimentation im Stausee errechnet. Diese Bilanzen wurden zusätzlich durch Einsatz von Sedimentfallen überprüft (vgl. Poster Zerling et al.) und die gewonnenen Werte den Beprobungen der Sedimente durch Kernbohrungen und Kastengreifer (Born 1996) gegenübergestellt. Alle diese durch Bilanzrechnung, Sedimentfallen und Sedimentproben gewonnenen Ergebnisse stimmen weitgehend überein.

Der Bach Spittelwasser wurde über Jahrzehnte mit unzureichend oder nicht gereinigten Abwässern aus dem Chemiestandort Bitterfeld belastet. Etwa 6 Jahre nach der Schließung eines großen Teils der Anlagen wurden Sedimentextrakte des Spittelwassers auf ihr ökotoxikologisches Gefährdungs-potential hin untersucht und wirksame Substanzen identifiziert.

Die Risikobewertung von kontaminierten Reststoffen und Sedimenten kann weder durch eine chemische Einzelstoffanalytik noch durch summarische Biotestverfahren allein geleistet werden. Während die chemische Analytik keine Informationen zu Bioverfügbarkeit und komplexen Schadstoffinteraktionen liefert, bietet die Toxizitätsuntersuchung keinen eindeutigen Rückschluß auf die für die Wirkung verantwortlichen Inhaltsstoffe. Ziel unseres Forschungsprojektes ist die Entwicklung und Anwendung eines integrierten chemisch-analytischen und toxikologischen Ansatzes zur differenzierten Bewertung von Reststoffen.

Im Rahmen des BMBF-Projektes „Wirkung von Hochwasserereignissen auf die Schadstoffbelastung von Auen und kulturwirtschaftlich genutzte Böden im Überschwemmungsbereich von Oka und Elbe“ werden Nähr- und Schadstoffe in verschiedenen Umweltkompartimenten zwischen den Flußkilometern 435-440 bei Wittenberge untersucht. Neben der geochemischen Charakterisierung der Böden und Bodenwässer sowie der Unterwasser- und Hochflutsedimente erfolgt auch die Erfassung der chemischen Zusammensetzung der gelösten und partikulären Phase des Überflutungswassers.

In einem geplanten Forschungsprojekt beabsichtigt die Wassergütestelle Elbe der ARGE ELBE eine Erfassung von prioritären organischen Schadstoffen in Ablagerungsabfolgen von Sedimentkernen aus wichtigen Nebenflüssen der Elbe. Anlaß dieser Untersuchungen ist eine Abschätzung, mit welchem Belastungspotential für die Elbe zu rechnen wäre, sollten die organischen Schadstoffe in den Sedimenten durch natürliche Remobilisierung beim Sedimenttransport oder durch technische Maßnahmen wieder freigesetzt und elbewärts verfrachtet werden. Hierzu wurde eine Vorerkundung in der Mulde bei Dessau durchgeführt, die auf eine erste Abschätzung der Belastungen von Sedimentschichten zielte. Ihr Ablagerungsalter sollte über 137Cs-Datierungen angenähert werden.

Die chemische Zusammensetzung der Elbsedimente hat sich durch die anthropogene Beeinflussung des Einzugsgebietes (Besiedlung, Waldrodung, Bergbau, Industrialisierung) nachhaltig verändert. Die Ermittlung der Veränderungen der Elementverteilungsmuster ist für Trendaussagen, die Optimierung von Untersuchungsprogrammen und die Ableitung von Sanierungsmaßnahmen notwendig.

Bei Screening-Untersuchungen organischer Substanzen in Sedimenten und Schwebstoffen der Elbe sowie ihrer Nebenflüsse Mulde, Havel und Spree wurde ein komplexes Gemisch von langkettigen Alkylsulfonsäurephenyl- und -cresylestern identifiziert (Franke et al. 1998). Diese Verbindungsklasse wurde damit erstmalig in einem Umweltkompartiment nachgewiesen. Sie steht in direktem Zusammenhang sowohl mit unmittelbar industriellen als auch mit diffusen Emissionen, da solche Sulfonsäureestergemische intensiv als Weichmacher in der PVC-Verarbeitung genutzt werden. Technische Formulierungen sind unter den Handelsnamen „Mesamoll„ und „Weichmacher ML„ bekannt (Geilenkirchen 1953, Haslam et al. 1951).

In abgestimmten Meßprogrammen der IKSE und ARGE ELBE werden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt mit der Zielsetzung, das komplexe Fließsystem Elbe beschreiben zu können. Chemisch analytisch erfaßt werden Metalle, organische Stoffe, Organozinnspezies, Nährstoffe und Summenmeßgrößen in unterschiedlichen Matrices. Um die erhobenen Daten vergleichen und bewerten zu können, müssen Mindestvoraussetzungen der analytischen Qualitätssicherung erfüllt sein wie die Etablierung und Einhaltung von internen und externen Qualitätssicherungsmaßnahmen. Zu den externen Qualitätssicherungsmaßnahmen zählt die regelmäßige Durchführung von Ringanalysen, hier im internationalen und nationalen Monitoringbereich.

Seit 1991 erfolgen an der Sächsischen Akademie der Wissenschaften langfristige Untersuchungen am Bitterfelder Muldestausee. Sie dienen vor allem der Quantifizierung der Rolle dieses durchflossenen Sees als Schadstoffsenke für Schwermetalle (vgl. Poster Arnold et al.). Eine wesentliche Basis der Arbeiten stellt die kontinuierliche Entnahme von Wasserproben — getrennt nach Schwebstoff und gelöster Phase — sowohl am Ein-als auch am Auslauf des Sees dar. In den Jahren 1993, 1994 und 1997 kamen zur Verifizierung der Schadstoffbilanz (Einlauf — Sedimentation — Auslauf) einige im See verteilte Sedimentfallen, bestehend aus je 4 Rohren (ca. 1 m über Grund), zum Einsatz.

Biofilme sind komplexe, heterogene Systme aus Zellen und anorganischen Partikeln, die eingebettet in einer organischen polymeren Matrix mikrobiellen Ursprungs an Oberflächen haften (Characklis und Marshall 1990). Sie spielen in natürlichen Gewässersystemen eine bedeutende Rolle beim Abbau oder der Akkumulation von Schadstoffen. Ziel der vorliegenden Untersuchung war es, die Aufnahme bzw. Sorption von ausgewählten Schwermetallen an aquatischen Biofilmen unter definierten Bedingungen im Labor zu untersuchen.

Im Jahr 1989 wurde im Rahmen eines Pilotprojektes der ARGE ELBE die Eignung von D. polymorpha als Testorganismus für ein aktives Schadstoff-Biomonitoring untersucht. Nach den Ergebnissen der Studie erwies sich die Muschel als geeigneter Indikator sowohl für Aussagen zur Bioverfügbarkeit von Schadstoffen, zur Anreicherung im Gewebe und teilweise zur Wirkung auf die inneren Organe des Tieres (ARGE ELBE 1991).

Ziel des Verbundvorhabens „Erprobung, Vergleich, Weiterentwicklung und Beurteilung von Gentoxizitätstests für Oberflächenwasser“ ist es, für die Beurteilung des gentoxischen Potentials in Oberflächenwasser und Uferfiltraten geeignete Verfahren zu entwickeln. Obwohl in der internationalen Literatur zahlreiche Testmethoden für die gentoxikologische Untersuchung von Wasserproben beschrieben werden, gibt es aber zur Zeit noch keine fundierten Erfahrungen darüber, ob die bisher eingesetzten gentoxikologischen Verfahren ausreichend empfindlich sind und sich für Routineuntersuchungen von Oberflächenwasser eignen. Im Rahmen des Verbundvorhabens werden deshalb verschiedene Indikatortests unter definierten Experimentalbedingungen vergleichend auf ihre Einsatzfähigkeit untersucht und einer Validierung zugeführt. Die eingesetzten Testverfahren werden dabei auf Praktikabilität, Sensitivität und Aussagekraft geprüft, um daraus eine für die Untersuchung von Oberflächenwasser und Uferfiltraten einsetzbare Testbatterie erstellen zu können.

Aufgrund z.T. hoher Belastungen von Fließgewässern und Sedimenten sind Organozinnverbindungen, die überwiegend aus Anti-Fouling-Schiffsanstrichen stammen, in den letzten Jahren zunehmend ins öffentliche Interesse gerückt. Durch seine unmittelbar (hoch-)toxische und endokrine Wirkung auf die Gewässerfauna, die bei einigen Wasserschnecken zum Aussterben der Populationen führt, stellt insbesondere Tributyl- zinn (TBT) eine große Gefahr für die Gewässerökologie dar (vgl. de Mora 1996).

In zunehmendem Maße wird der Einsatz von Methoden des biologischen Effektmonitorings in der Fließgewässerüberwachung gefordert (Schirmer et al. 1992, Steinberg 1992, Pluta 1994).

In den Jahren 1991 – 1993 wurden im Rahmen des Projektes Elbe I Fische untersucht, die an 15 Orten der Elbe zwischen Opatovice und Hřensko gefangen wurden. Insgesamt wurden 1147 Fische untersucht, die 25 Arten angehörten. Es war die erste breit angelegte Untersuchung sowohl der Zusammensetzung der Ichtyozenose als auch des Gehalts an Fremdstoffen im Gewebe der Fische. Neben chemischen Methoden wurde auch die hislopathologische Bewertung des Zustandes der parenchymantosen Gewebe der Fische angewendet. Einzelne Ergebnisse dieser Arbeit wurden publiziert (Svobodová et al. 1993 a, 1993 b, 19994) und auf Konferenzen vorgestellt (Groch 1993, Svobodová 1995 und 19997, Vykusová, 1993 und 1994). Eine kurze Bewertung der Kontamination der in der Elbe in den Jahren 1991 – 1993 gefangenen Fische wurde auch auf dem 7. Magdeburger Gewässerschutzseminar vorgestellt (Svobodová 1996).

Das Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie bearbeitet ein Teilprojekt in dem vom BMBF geförderten Verbundvorhaben „Geogene Hintergrundbelastung im Elbeeinzugsgebiet“ und wertet umfangreiche Bachsedimentuntersuchungen (Fraktion < 200 μm) in den grundgebirgsgeprägten Einzugsgebieten der Elbenebenflüsse aus (vgl. auch Pälchen und Greif in diesem Band).

Sedimente aus Buhnenfeldern des linken und rechten Elbufers bei Breitenhagen (km 287: 4 km oberhalb der Saalemündung) sowie am südlichen Stadtrand von Magdeburg (km 318) wurden auf Spurenelement-Gehalte und vorliegende Mineral-Speziationen untersucht. Aus jedem Buhnenfeld wurden Ende November/Anfang Dezember 1996 fünf Sedimentkerne mit einer Mächtigkeit von 1 m genommen und nach makroskopischen Merkmalen (Farbe, Konsistenz) in oberen und unteren Horizont geteilt. Zu den an den Tonfraktionen der Sedimente durchgeführten Analysenmethoden zählen u.a. FlußsäureGesamtaufschluß und sequentielle Extraktion in sechs Schritten nach Jakob et al. (1990). Betrachtet wurden Spurenelemente wie Cadmium, Kobalt, Chrom, Kupfer, Nickel, Blei und Zink.

Das vom BMBF geförderte Verbundprojekt „Geogene Hintergrundgehalte im Elbeeinzugsgebiet“ zielt u.a. auf die Gewinnung von Orientierungswerten zur künftig besseren Planung von Sanierungsmaßnahmen und Beurteilung von Sanierungserfolgen.

Die Elbe ist ein Fluß mit einer hohen organischer Belastung, die anthropogenen und natürlichen Ursprungs ist. Der mikrobielle Abbau höhermolekularer, organischer Verbindungen trägt entscheidend zu einer Belastungsreduzierung bei (Vorstufe des biologischen Selbstreinigungsprozesses). Organische Substanzen liegen im Gewässer oft als Polymere vor. Mit Hilfe von Exoenzymen, die Bakterien in das Wasser abgeben, werden diese Verbindungen zu Oligo- oder Monomeren hydrolysiert. Daneben existieren zellwandgebundene Enzyme (Ektoenzyme) mit gleicher Funktion. Die räumliche und zeitliche Dynamik einer organischen Belastung im Gewässer kann durch die Ermittlung mikrobieller Abbauraten (EEA) charakterisiert werden.

Durch den fortschreitenden Neu- und Ausbau der Abwasserreinigungsanlagen wird der Einfluß von toxischen Verbindungen auf das Ökosystem reduziert. Da Phosphor und Stickstoff aus punkt- und linienförmigen Quellen weiterhin in großen Mengen eingetragen werden, kann dies zu einer Erhöhung der Sekundärverschmutzung führen. Das Phytoplanktonwachstum wird im tschechischen Teil durch die vorhandenen Staustufen in der Elbe gefördert (Trejtnar 1993). Die ganzheitliche Betrachtung großer Teile der weitgehend staugeregelten tschechischen Elbe sowie der freifließenden deutschen Elbe soll die Wechselwirkungen zwischen Biozönosen und Wasserbeschaffenheit aufzeigen und letztlich Aussagen zum Nährstoffeintrag in die Nordsee ermöglichen. Teilziele des zu erstellenden einheitlichen Modells sind das Erkennen von Algendynamiken im Längsschnitt und in ihrer zeitlichen Entwicklung,Prognosen der Auswirkung des erhöhten „Algenstartgehalts“ an der tschechisch/deutschen Grenze auf den Stoffhaushalt im deutschen Elbeabschnitt.

Zur Überwachung der Qualität der Fließgewässer werden Meßprogramme betrieben. Hier werden in regelmäßigen Zeitabständen Wasser- und Schwebstoffproben auf zahlreiche Schadstoffe (Eutrophierende Stoffe, Schwermetalle, organische Mikroverunreinigungen uvm.) untersucht. Diese Meßprogramme sind z.T. mit hohem finanziellem, technischem und personellem Aufwand verbunden. Daraus resultiert die Pflicht und Verantwortung, die Ergebnisse der Meßprogramme geeignet auszuwerten und darzustellen.

Ein langfristiges Problem des Gewässerschutzes ist die Reduzierung der „klassischen“ Gewässerbelastung. Der Einfluß des Kläranlagenbaus macht sich in der globalen Bewertung der Wassergüte nur allmählich bemerkbar. Gleichzeitig spiegeln die Änderungen der Wassergüte die Folgen der gesellschaftlichen Entwicklung sowie die natürlichen Einflüsse, in diesem Zusammenhang insbesondere das unterschiedliche Flutungsvolumen der einzelnen Jahre wider. Demzufolge ist es häufig sehr schwierig, die Entwicklung der Wasserbeschaffenheit ganz eindeutig zu bewerten.

Im Rahmen des IKSE/ARGE Elbe-Meßprogramms werden vierwöchentlich (13x/a) an den Meßstellen Schmilka, Zehren, Dommitzsch, Magdeburg, Schnackenburg, Hamburg-Zollenspieker, Hamburg-Seemanshöft und Grauerort die biologischen Kenngrößen Chlorophyll/Phaeopigment sowie die Phytoplanktonzellzahl in systematischen Gruppen bestimmt. Eine möglichst weitgehende Artbestimmung erfolgt zweimal jährlich während des Frühjahrs- und Herbstaspektes.

Der Fluß Bílina gehört zu den Wasserläufen im Einzugsgebiet des Musses Eger (Ohře), die im Erzgebirge entspringen und deren Wasserbeschaffenheit hier sehr gut ist. Die Zone am Stausee Jirkov, aus welcher Trinkwasser bezogen wird, wurde als Schutzzone deklariert. Der Charakter des Wasserlaufes ist bis zum Stausee Březenec wildbachartig. In diesen Stausee wird hier ebenfalls Wasser aus dem erzgebirgischen Vorgebirge eingeleitet, was jedoch die Wassergüte im Fluß nicht stark ändert.

Ziel der Untersuchung war die mathematisch-statistische Analyse der Entwicklung von Wasserbeschaffenheitsgrößen der Elbe. Als Datengrundlage konnten langjährige wöchentliche Einzelproben von beiden Elbufern bei Elbekilometer 322,2 (Magdeburg) herangezogen werden. Die ausgewerteten Beschaffenheitsmeßgrößen umfaßten allgemeine Gewässergüteparameter, die organische Belastung, Nährstoffe, biologische Parameter, die Salzbelastung sowie Schwermetalle. Desweiteren standen zehnminütige Mittelwerte im Zeitraum von 04/91–03/97 der automatischen Gewässergütestation Magdeburg Westerhüsen mit den Parametern Wasser- und Lufttemperatur, pH-Wert, Trübung, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und Sauerstoffsättigung sowie der Globalstrahlung zur Verfügung.

Die Reduzierung der organischen Belastung der Elbe seit 1990 hat zu einer deutlichen Verbesserung der Wasserqualität geführt, die sich beispielsweise in einer merklichen Erhöhung des Sauerstoffniveaus zeigt. Aufgrund der immer noch erheblichen Stoffmengen, die in die Gewässer im Einzugsgebiet der Elbe eingeleitet werden, kommt es neben der hiermit verbundenen Eutrophierung und Sekundärbelastung der Elbe auch zu einer wesentlichen stofflichen Belastung der Nordsee. Ziel der Untersuchung ist die Analyse und Quantifizierung der Transport- und Umsatzmechanismen von Nährstoffen im ungestauten Elbeabschnitt von Schmilka bis Lauenburg. In der Arbeit sollen die Selbstreini-gungs- und Stoffretentionsprozesse zunächst im Pelagial und dann im Sediment des Kernstroms der Elbe mathematisch beschrieben werden. Dabei stehen der Haushalt von C, N, P, Si und O₂ sowie die Entwicklung des Phytoplanktons im Vordergrund.

Über die lebenden Muschelkrebse der Seen ist viel gearbeitet worden, über die der Flüsse jedoch relativ wenig (Tétart 1971, 1974, 1981, Marmonier 1988, Marmonier und Creuzé des Châtelliers 1992, Marmonier und Ward 1990, Scharf 1988). Die vorliegende Untersuchung steht im Zusammenhang mit der Verbesserung der Wasserbeschaffenheit der Elbe nach Verminderung der Belastung ab 1989.

Die Ergebnisse sind Bestandteil eines MRLU-Projektes des Landes Sachsen-Anhalt, das von 1993–96 die Erarbeitung von Grundlagen und Richtwerten zum Wiederaufbau einer Fischerei auf der Elbe zur Aufgabe hatte.

Vor genau 100 Jahren wurde „das“ Buch über die Elbe und ihre wichtigsten Nebenflüsse herausgegeben, das auch heute noch als Grundlagenwerk für alle diejenigen anzusehen ist, die hydrografische, geografische, wasserwirtschaftliche und wasserbauliche Angaben im Einzugsgebiet der Elbe benötigen. Das sog. „Elbestromwerk“ entstand am Ende des vorigen Jahrhunderts aus dem Wunsch der Elbuferstaaten, die Abflußverhältnisse der Elbe gemeinsam zu untersuchen, der sich letztendlich aus den Vereinbarungen zur internationalen Schiffahrt in der Wiener Kongreßakte von 1815 ergab. 1898 wurde das durch zahlreiche Behörden erarbeitete „Elbestromwerk“ in 3 Bänden sowie Tabellenband und Kartenbeilage herausgegeben (Königliche Elbstrombauverwaltung Magdeburg 1898).

Die Erosionstrecke der Elbe erstreckt sich über 110 km etwa von Riesa bis kurz unterhalb von Wittenberg (El-km 120–230) und ist durch eine weiträumige und bereits seit längerer Zeit anhaltende Eintiefung der Flußsohle gekennzeichnet. Die Ursachen für diese Erosionserscheinungen sind in erster Linie: 1.Festlegung des Flusses im Hochwasserbett (Deichbau),2.Gefälleverstärkung durch Flußlaufverkürzung (Ausführung von Durchstichen),3.Verhinderung der Seitenerosion und Verringerung des Abflußquerschnittes durch Uferbefestigung (Buhnen und Parallelwerke),4.fehlender Geschiebeeintrag von oberstrom infolge des Staustufenbaus im Einzugsgebiet,einer abgepflasterten (nicht erodierbaren) Sohle oberhalb der untersuchten Strecke,der Verringerung des Geschiebeeintrags aus dem Einzugsgebiet.

Die Havel wurde bereits sehr frühzeitig durch wasserbauliche Eingriffe anthropogen verändert. Diese Eingriffe bestanden bis zum ausgehenden Mittelalter in der Errichtung zahlreicher Mühlenstaue und Fischwehre. Die später folgenden Auswirkungen in Gewässern und Aueflächen sind direkt von den Änderungen des Hochwasserabflußregimes durch den Deichbau hervorgerufen worden. Hierbei sind, neben dem Bau von Deichen und Hochwasserschutzanlagen selbst, vor allem die Deichbauten an der Elbe im Bereich ehemaliger Durchbruchstäler und Rückstaubereiche in die Havel hervorzuheben. Die letzte große wasserbaulich-hochwasserschutztechnische Maßnahme zur Senkung der Rückstauhöhe der Elbe in der Havel kann mit dem Bau des Gnevsdorfer Vorfluters im Jahre 1956 datiert werden. Die Ursachen für die Baumaßnahmen sind vor allem in den Klagen der Landwirtschaft zu suchen, welche sich bis in das Mittelalter zurückverfolgen lassen. Wesentliche Auswirkungen hatten desweiteren zunehmende Maßnahmen des Verkehrswasserbaues zur Schiffbarmachung der Havel, welche das Fließgewässer in Form von Uferbefestigungen sowie Wehranlagen- und Schleusenbauten immer wieder neuen Schiffsgrößen anpaßten und damit die heutigen hydraulisch-wasserwirtschaftlichen Verhältnisse der Havel festlegten.

Die freie Durchgängigkeit eines Fließgewässers ist neben einer natürlichen Gewässermorphologie unabdingbare Voraussetzung für eine standortgerechte Ausbildung der Fischbiozönose. Sind beide Bedingungen durch die vom Menschen verursachten Eingriffe gestört, z.B. durch Querbauwerke oder Ausbaumaßnahmen, verliert der Fluß ein Stück Lebenskraft und damit einen Teil seiner Funktion im gesamten Naturhaushalt. Besonders betroffen sind hiervon die Wanderfischarten, wie z.B. Flußneunauge, Meerneunauge, Stör, Finte, Lachs, Meerforelle, Stint, Aal, Dreistachliger Stichling und Runder, die ihrem Trieb gehorchend entweder lange Wanderungen von bis zu mehreren 1.000 km stromauf in die Flüsse oder stromab zu ihren Laichplätzen im Meer ausführen müssen. Aber auch innerhalb der einzelnen Flußgebietsabschnitte gibt es eine Vielzahl von weiteren Fischarten, die mehr oder weniger große saisonale Wanderbewegungen vollziehen, um z.B. geeignete Nahrungsgründe, Winterlager, Laichgründe, Jungfischstuben und Refugien im Falle von Havarien oder Sauerstoffmangelsituationen zu erreichen.

Die Erkenntnis über die Bedeutung von Schiffsschleusen als alternative Fischwanderwege im Bereich von Staustufen ist noch sehr lückenhaft. So beschränken sich die wenigen vorliegenden Untersuchungen meist nur auf Betrachtungen relativ kurzer Zeiträume. Die Ergebnisse deuten jedoch darauf hin, daß Schiffsschleusen — zumindest in beschränktem Umfang — von Wanderfischen als Aufstiegswege genutzt werden. Darüber hinaus finden sich erste Hinweise darauf, daß die Akzeptanz von Schiffsschleusen als Fischaufstiegswege durch einen modifizierten Schleusenbetrieb verbessert werden kann.

Mit dem Ausbau der Mittelelbe zur Wasserstraße erlangten Buhnenfelder eine zunehmende fischereiliche Bedeutung, da sie teilweisen Ersatz für den Verlust zahlreicher Nebengewässer boten und anfänglich eine hohe Bioproduktion aufwiesen. Neben den wasserbaulichen Veränderungen führte die zunehmende Wasserbelastung durch Abwässer und Schadstoffe zu gravierenden Veränderungen der Fischartengemeinschaft in qualitativer und v.a. quantitativer Hinsicht. Die Verbesserung der Wasserqualität ab 1990 läßt neben einer Erhöhung der Artendiversität auch positive Auswirkungen auf Fischbestandsgröße sowie mengenmäßige Artenzusammensetzung erwarten.

Im Rahmen des interdisziplinären BMBF-Verbundprojektes „Ökologische Zusammenhänge zwischen Fischgemeinschafts-und Lebensraumstrukturen der Elbe“ — ELbe Fische werden seit dem 01.03.1997 unterschiedliche Nebengewässer der Elbe fischökologisch untersucht. Das Übergreifende Ziel dieses Projektes besteht darin, grundlegende Zusammenhänge zwischen morphodynamischen Habitatparametern und Fischgemeinschaftsstrukturen quantitativ aufzuklären und die bislang fehlende Datengrundlage für eine Habitatmodellierung in großen Fließgewässern zu schaffen.

In zunehmenden Maße werden seit 1990/91 sachsenweit Wehr- und Stauanlagen in Flußläufen 1. und 2. Ordnung für die Energieerzeugung mittels Kleinwasserkraftwerken genutzt bzw. reaktiviert. Im Energieprogramm des Freistaates Sachsen wird das Ziel formuliert, die Möglichkeiten der in Sachsen verfügbaren erneuerbaren Energiequellen zu mobilisieren. Im Auftrag der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Referat Fischerei, erfolgte im Rahmen eines Projektes 1996 und 1997 eine Bestandsaufnahme, Kartierung, von Wasserkraft-, Wehr- und Stauanlagen an Sächsischen Flüssen. Die Arbeiten werden 1998 fortgesetzt und beendet. Die Kartierung von Wehr- und Stauanlagen im Sächsischen Teil des Muldesystems ist weitestgehend abgeschlossen und soll in den weiteren Ausführungen kurz vorgestellt werden.

Der erfolgreiche Verlauf der frühen ontogenetischen Entwicklung ist für viele Fischarten eng an das Vorhandensein unterschiedlicher Habitate gekoppelt. Speziell für rheophile Arten zeigten sich bei Untersuchungen an der Donau enge Verknüpfungen zwischen einzelnen Entwicklungsstadien und der Nutzung unterschiedlicher Habitatstrukturen (Schiemer et al. 1991). Die bisherigen Untersuchungen an großen europäischen Flüssen bezogen sich auf Analysen der Makrohabitatstrukturen und ihrer Nutzung durch die 0+Gruppe. Arbeiten zur Mikrohabitatwahl sowie zur Entwicklung spezieller Habitatmodelle wurden bisher nur in kleineren Fließgewässern durchgeführt. Im Rahmen des BMBF-Projektes „Ökologische Zusammenhänge zwischen Fischgemeinschafts- und Lebensraumstrukturen der Elbe“ wird das Vorkommen unterschiedlicher Entwicklungsstadien der Fischgemeinschaft in Abhängigkeit von Habitatparametern untersucht. Ein Teilaspekt beschäftigt sich mit der Analyse dieser Beziehungen in unterschiedlichen Buhnenfeldern der Mittelelbe. Als wichtiger Teilaspekt wird das saisonale Vorkommen der 0+Gruppe in den ausgewählten Buhnenfeldem dargestellt. Zur Untersuchung der 0+Gruppe der Fischgemeinschaft in der mittleren Elbe wurden zweiwöchentlich ausgewählte Buhnenfelder zwischen Sandau (Skm 418) und der Havelmündung bei Quitzöbel (Skm 427) mit einem Zugnetz beprobt. Das Netz ist 15 m lang und 3 m hoch bei einer Maschenweite von 1 mm. Die dargestellten Ergebnisse basieren auf der Auswertung von 20 Zugnetzfängen, die Ende Juni/Anf. Juli und Ende Aug./Anf. Sept. 1997 durchgeführt wurden. Die gefangenen Individuen der 0+Gruppe wurden im Feld in 5% Borax-gepufferter Formaldehydlösung fixiert und zu Determination und Vermessung mit ins Labor genommen.

Für die Elbe fehlen quantitative Datensätze über die Beziehungen zwischen Morphodynamik und Fischgemeinschaftsstrukturen, so daß derzeit eine präzise fischökologische Bewertung nicht möglich ist.

Das Teilprojekt 3 (Morphodynamik) des Institutes für Geographische Wissenschaften der Freien Universität Berlin untersucht im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes „Ökologische Zusammenhänge zwischen Fischgemeinschafts- und Lebensraumstrukturen der Elbe“ die morphodynamischen Parameter Ufer- und Gewässermorphologie sowie die Korngrößenverteilung und Strömungsfelder in verschiedenen Fischhabitaten der Elbe. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit fischereibiologischen Instituten unter Leitung des Hamburger Institutes für Hydrobiologie und Fischereiwissenschaft (IHF).

Die Qualität des in die Speicher bei Flutwellen und Hochwasser fließenden Wassers ist in der Regel sehr schlecht. Ursache ist die Resuspendierung der in Zeiten geringeren Durchflusses vorübergehend in den Flußbetten abgelagerten Sedimente, Erosion aus dem Einzugsgebiet, die Oberflächen- und hypodermische Ausspülung aus dem Boden, bei der organische Stoffe und Närstoffe aus den obersten Bodenhorizonten ausgespült werden, Ausspülungen aus der Kanalisation u.ä.. Der Durchgang einer Hochwasserwelle durch die Speicher und die Beeinträchtigung der Wasserqualität in der Wassersäule hängt insbesondere von der Morphologie des Speichers, dem Zustand der Stratifizierung, dem Verhältnis des Volumens der Hochwasserwelle zum Volumen des Speichers und auch von der Lage des Auslasses ab. Wenn es unter Bedingungen der Destratifikation (Frühjahr, Herbst) zu Hochwasser kommt, wird der Durchfluß im gesamten vertikalen Profil des Speichers vermischt, ohne Einfluß auf die Höhe des Auslasses. Wenn es im Speicher eine Wärmedichtestratifikation gibt (die meisten Speicher bei uns im Zeitraum Mai — Oktober), kann eine Dichteströmung des anfließenden Wassers in einer bestimmten Schicht eintreten. Durch Wahl der Höhe des Auslasses kann dann erreicht werden, daß das Hochwasser mit der schlechten Qualität direkt ausgeleitet wird, ohne große Folgen für die Trinkwasserentnahme. Es kann aber auch erreicht werden, daß überwiegend früher akkumulliertes Wasser abgelassen und durch schlechteres Wasser aus der Hochwasserwelle ersetzt wird, was sehr negative Auswirkungen für die Wasseraufbereitungstechnologie haben kann.

Im Bundesland Sachsen-Anhalt ist die Saale der bedeutendste Nebenfluß der Elbe.

Sehr starke Regenereignisse im Oberlauf der Elbe (und der Oder!) führten im Zeitraum Juli bis August 1997 zu einem Sommerhochwasser mit einem Höchstwasserstand am Pegel Lenzen von 17,0 m NN. Folge war eine großflächige Überflutung des Deichvorlandes bei Lütkenwisch (Stromkilometer 475). Lediglich einzelne Kuppen des Deichvorlandes ragten noch aus den Fluten hervor. Senkenpositionen waren drei Wochen lang bis zu 1,5 m hoch überstaut. Die Auswirkungen des Hochwassers auf den Wassergehalt (Wassersättigung) und das Redoxpotential in zwei Horizonten werden aufgezeigt.

Die in immer kürzeren Abständen an unseren großen Fließgewässern auftretenden Hochwasserkatastrophen geben Anlaß, den vorsorgenden Hochwasserschutz zu überdenken. Da extreme Hochwasserereignisse nur begrenzt beeinflußbar sind, muß sich im Hochwasserschutz ein Paradigmenwechsel vollziehen. Die Hochwassergefahr darf nicht länger, wie seit dem vorigen Jahrhundert praktiziert, der menschlichen Nutzung angepaßt werden, sondern die menschliche Nutzung muß wieder der Hochwassergefahr angepaßt werden.

Zur Beurteilung der Versauerung von Oberflächengewässern wurde innerhalb der „Konvention über den weiträumigen, grenzüberschreitenden Transport von Luftverunreinigungen“ von der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UNECE) ein Überwachungsprogramm entwickelt. Am Programm nehmen neben allen von der Versauerung betroffenen Staaten Europas auch die USA und Kanada teil. Die Auswertung erfolgt am Norwegischen Institut für Wasserforschung (NIVA) in Oslo (Lükewille et al. 1997). Deutschland beteiligt sich an dem Programm seit 1986 im Rahmen des vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit geförderten Vorhabens. Die Erhebung der Daten erfolgt mit Unterstützung der Bundesländer durch die entsprechenden Landeslabore. Das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft, München, koordiniert das deutsche Programm, wertet die deutschen Daten aus und betreibt die Qualitätssicherung der Meßwerte (Schnelbögl 1996, Kifinger et al. 1998). Ziel des Programms ist es, eine Langzeiterhebung chemischer und biologischer Daten auf regionaler Ebene durchzuführen, um Grad und geographische Ausbreitung der Versauerung von Oberflächengewässern zu dokumentieren, Langzeittrends zu ermitteln und Informationen über die ablaufenden Prozesse zu gewinnen. Die bereits durchgeführten Maßnahmen zur Verminderung der Schwefel- und Stickstoffemissionen sollten anhand der ermittelten Daten überprüft und weitergehende Anforderungen formuliert werden. Seit 1986 werden über 30 Gewässer in Deutschland untersucht. Im Jahre 1992 wurden auch 9 Gewässer in den neuen Bundesländern in das Meßnetz aufgenommen.

Die Versauerung aquatischer Systeme in kalkarmen bis kalkfreien Regionen durch versauernde Depositionen ist ein weitverbreitetes Phänomen der Umweltdegradation (s. Steinberg und Wright 1994). Negative Folgen der Versauerung sind außer den ökologischen Konsequenzen der Niedergang der Fischwirtschaft und die Trinkwassergefährdung. Als Ursachen kommen sowohl natürliche als auch anthropogene Faktoren in Frage. Beide Ursachen-Komplexe wirken häufig gleichzeitig auf das betreffende Ökosystem ein und sind oft schwer trennbar. Bei den anthropogenen Ursachen werden vor allem die Zunahme der Säurebildner SO₂ und NO_x in der Atmosphäre, aber auch Änderungen der Landnutzungen diskutiert. Je nach persönlicher, wissenschaftlicher oder politischer Haltung der jeweiligen Autoren werden die Gewichtungen dieser anthropogenen Quellen häufig weniger aus wissenschaftlicher denn aus umweltpolitischer Sicht vorgenommen. Dabei gibt es mindestens eine paläolimnologische Methode, anthropogene Versauerungsquellen weitgehend eindeutig zu identifizieren: Bei dem Brand fossiler Energieträger werden neben den Säuren auch organische und anorganische Spurenstoffe aus denselben Quellen freigesetzt. Verschiedene Emissionsquellen haben charakteristische Muster an polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAKs) oder polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen (PCDD/Fs). Da diese Stoffe im Sediment nicht oder nur zu einem sehr untergeordnetem Maße abgebaut werden, kann man über Verfahren der Mustererkennung auf die Hauptemissionsquellen rückschließen, sofern kein allzu großer Mix an Quellen bestand (Jüttner et al. 1997).

Die geochemisch-analytischen Untersuchungen von Wasser, Schweb und Sediment in der Freiberger und Zwickauer Mulde haben erhebliche Einträge an Schwermetallen und Arsen durch Wässer aus dem Bergbau als Ursache für die Belastung dieses Gewässersystems nachgewiesen. Nach wie vor sind zuverlässige Vorhersagen und Modellierungen für die Gehalte an umweltrelevanten Elementen wie As, U, Pb, Zn Cd u.a. in den austretenden Grubenwässern im Hinblick auf den Konzentrationsverlauf und die Zeitdauer nicht möglich. Deshalb kommt dem Monitoring des Flutungsverlaufes in diesen Gruben eine besondere Bedeutung zu.

Der Fluß Eger (Ohře), der eines der am meisten industrialisierten Gebiete der Tschechischen Republik — das Braukohlebecken Sokolov (Falkenau)- durchfließt, ist heute nur relativ wenig belastet. Die Art der Belastung ändert sich mit dem Verlauf des Flusses. Während am Oberlauf des Flusses das größte Problem sehr lange der Gehalt an Quecksilber war, das der Nebenfluß am rechten Ufer der Eger — die Röslau — aus der BRD in die Eger mitführte, ist die Verunreinigung am mittleren Lauf hinter dem Industriegebiet Sokolov vor allem auf den hohen Gehalt der gelösten Stoffe zurückzuführen. Dabei handelt es sich insbesondere um Sulfate, aber auch um einige Metalle, wie z.B. Eisen und Mangan. Diese Belastung wird vorwiegend durch das Grubenwasser verursacht, dessen Einleitung in der Tschechischen Republik rechtlich nicht ausreichend geregelt ist.

Zur Übersichtlichkeit wurde das gesamte Flußsystem im Bereich des Erzgebirges in drei Zonen aufgeteilt, die nach ihrer Höhe ü. NN, nach dem Verwalter des Gebietes und der Flüsse und nach dem Charakter der wasserwirtschaftlichen Maßnahmen in Beziehung zu ihrer Funktion und zum Zustand der Umwelt gegliedert sind. Die Zone A schließt das Gebiet mit der größten Zerstörung des Waldbewuchses durch Immissionen in Tschechien ein. Das Gebiet und die Gewässer dieser Zone werden überwiegend von der AG Lesy ČR (Wälder der Tschechischen Republik) verwaltet. Aus wasserwirtschaftlicher Sicht handelt es sich um den oberen Teil des Einzugsgebietes der Flüsse mit ausgedehnten Quellgebieten. Die Zone B wird aus dem Übergang der Hochebenen des Erzgebirges zum Geländebruch gebildet. Hier werden die Gewässer in tiefen Tälern mit großem Gefälle als Wildbäche in das Becken abgeleitet. Verwalter des Gebietes ist zum größten Teil wiederum die AG Lesy ČR. Die Gewässer werden von Lesy ČR und Povodí Ohře AG (wasserwirtschaftlich bedeutende Ströme) verwaltet. Die Zone C umfaßt die unteren Ausläufer des Erzgebirges und das Becken, das reich an Bodenschätzen, vor allem an Kohle, ist,.

Im Gewässersystem der Südlichen Regnitz, einem Nebengewässer der Sächsischen Saale, leben am Dreiländereck Böhmen-Bayern-Sachsen ca. 50–70000 Exemplare der Flußperlmuschel (Margaritifera margaritifera L.). Sie bilden gemeinsam mit einer nur wenige Kilometer entfernten weiteren Population im Schwesnitz-System das größte mitteleuropäische Vorkommen neben der Blanice (CR) im Moldau-Einzugsgebiet. Ebenso wie die noch mit einem Restvorkommen anzutreffende Bachmuscheln (Unio crassus L.) - dieses Zusammenleben ist bayemweit einzigartig- leidet die Population an Überalterung. Seit vielen Jahren ist das Aufkommen der wenigen Jungmuscheln zu gering, um die Altersausfälle ausgleichen zu können. Deswegen versuchen die Anliegerländer -gestützt auf ein seit ca. 20 Jahren laufendes Wasseruntersuchungsprogramm und sonstige Erhebungen im Einzugsgebiet- ein umfangreiches Gewässerschutzkonzept zur Stabilisierung der Vorkommen der beiden in Deutschland hochbedrohten Arten umzusetzen.

Der Nationalpark und CHKO Šumava (Böhmerwald — Gesamtausmaß über 94 000 ha, Meereshöhe 510–1378 m ü.d.M.) ist ein relativ wenig bewohntes und gleichzeitig auch stark bewaldetes Gebiet in Mitteleuropa, das überwiegend Gebirgscharakter hat. Ein bedeutendes landschaftliches Element sind im Gebiet des Böhmerwaldes Feuchtgebiete mit reicher Flora und Fauna. Der Böhmerwald ist nicht nur ein Biosphärenreservat, sondern auch ein geschütztes Gebiet bezüglich der natürlichen Wasserakkumulation und somit vom Standpunkt der Wasserquellenbildung unser bedeutendstes Gebiet.

Mit seinem Förderschwerpunkt „Ökologische Konzeptionen für Fluß- und Seenlandschaften“ verfolgt das Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) das übergreifende Ziel, Entscheidungsgrundlagen für die vollziehende Praxis zu schaffen. Im Mittelpunkt des Interesses stehen der Erkenntniszuwachs über das natürliche Funktionieren von Ökosystemen, Strategien für eine umwelt-, wirtschafts- und sozialverträgliche Gestaltung sowie Managementkonzepte für eine nachhaltige Entwicklung der Elbelandschaft. Auf der Basis der im August 1995 bekannt gemachten Forschungskonzeption „Ökologische Forschung in der Stromlandschaft Elbe (Elbe-Ökologie)“ werden durch das BMBF seit Juli 1996 interdisziplinäre Verbundforschungsvorhaben mit ökologischen und sozio-ökonomischen Fragestellungen in der Stromlandschaft Elbe gefördert.

Im Mittelpunkt des Förderschwerpunktes „Ökologische Forschung“ des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) steht seit 1994 die Stromlandschaft Elbe. Im Rahmen der Fördermaßnahme sollen ökologische Zusammenhänge aufgeklärt, umwelt-, sozial- und wirtschaftsverträgliche Konzepte erarbeitet und so ein Beitrag für eine dauerhaft-umweltgerechte, d.h. nachhaltige Entwicklung von Raum, Aue und Fluß geleistet werden. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) wurde vom BMBF mit dem Aufbau der organisatorischen und inhaltlichen Struktur der ökologischen Forschung an der Elbe betraut. Im Mai 1994 wurde die interdisziplinär zusammengesetzte „Projektgruppe Elbe-Ökologie“ mit Sitz in der Außenstelle der BfG in Berlin ins Leben gerufen. In der ersten Phase (01.05.1994–31.12.1995) war es die Hauptaufgabe der Projektgruppe, gemeinsam mit Wissenschaftlern und Entscheidungsträgern auf Bundes- und Landesebene sowie in enger Abstimmung mit der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) die Forschungskonzeption „Ökologische Forschung in der Stromlandschaft Elbe (Elbe-Ökologie)“ zu erarbeiten. Diese umfaßt ein Rahmenkonzept sowie Teilkonzepte für die drei Schwerpunktthemen Ökologie der Fließgewässer, Ökologie der Auen und Landnutzung im Einzugsgebiet und bildet die Grundlage des Forschungsprogramms, auf dessen Basis das BMBF im August 1995 die Fördermaßnahme im Bundesanzeiger bekanntgab.

An der Unteren Mittelelbe ist geplant, durch weiträumige Deichrückverlegungen mit der Schaffung natürlicher Überflutungsverhältnisse die typischen Lebensbedingungen in einer Flußaue wiederherzustellen. Aufgrund günstiger Voraussetzungen (s. Neuschulz und Lilje 1997) sind die Planungen in einem Projektgebiet besonders weit vorangeschritten. So konnte mit Hilfe der Europäischen Union über ein LIFE-Projekt die Flächenverfügbarkeit für dieses Projekt hergestellt werden (Lilje 1996). Zusätzlich wurde dort die Anlage von ca. 50 ha Auenwald gefördert.

Wesentliche Prozesse in Gewässern werden von der Strömung, den Umlagerungen der Sedimente und von biodynamischen Vorgängen bestimmt. Die einzelnen Komponenten sind dabei rückgekoppelt: Die Strömung verändert durch die Sedimentumlagerungen das Gewässerbett, wodurch sich wiederum die Strömung ändert. Die Lebensgemeinschaften im Wasser werden einerseits von der Strömungs- und Morphodynamik beeinflußt, andererseits greifen biogene Abbauvorgänge selbst in die Strömungs- und Sedimentdynamik ein, wenn in merkbarem Maße eine Bildung organisch/anorganischer Schwebstoffe eintritt. Diese sehr verwickelten Vorgänge lassen sich nicht mit analytisch-deterministischen Ansätzen beschreiben. Die Entwicklung von Rechnertechnik und Programmsystemen eröffnet Möglichkeiten, die Vorgänge numerisch zu simulieren.

Regulierung, Aufstau, Uferverbau und nutzungsorientierte Unterhaltungsmaßnahmen führten in den meisten Flußsystemen Deutschlands zu einer signifikanten Beeinträchtigung der Biotopqualität. Verfahren zur Zustandsbewertung von Gewässerbiotopen wurden zunächst für Bachsysteme entwickelt und erprobt (DVWK 1996). In einem F+E-Vorhaben des Bundesforschungsministeriums wurde am Beispiel der Mulde ein Verfahren zur Strukturgütebewertung für Flüsse von 10–80 m mittlere Breite erstellt (DVWK 1997) und am Unterlauf der Mulde ab Bitterfeld angewandt. Ein entsprechender Entwurf für Strukturgütekartierungen an Wasserstraßen ist im Auftrag der Bundesanstalt für Gewässerkunde in Bearbeitung. Der hier vorgestellte Ansatz konzentriert sich auf die Zustandsbewertung von Flüssen, deren Sohle nicht mehr vom Ufer aus oder mit Watstiefeln untersucht werden kann. Das ist im allgemeinen ab einer Wasserspiegelbreite von 10 m der Fall.

Das Verbundvorhaben „Morphodynamik der Elbe“, welches 1996 im Rahmen des Forschungsprogramms „Elbe-Ökologie„ des BMBF (FKZ 0339566) seine Arbeit aufnahm, hat sich zum Ziel gesetzt, in einer Gesamtbetrachtung den Stromverlauf der freifließenden deutschen Elbe im Hinblick auf dessen morphologische Entwicklung zu untersuchen. Von Interesse sind vor allem jene abiotischen Faktoren und Prozesse, die die biologische Entwicklung in der Flußlandschaft maßgeblich beeinflussen, insbesondere die Zusammenhänge und Wechselwirkungen von Strömung und Morphologie im Gewässerbett und den angrenzenden Überflutungsbereichen. Durch ihre natürliche Dynamik stellen diese Vorgänge einerseits einen wichtigen Motor der ökologischen Entwicklung und Vielfalt der Vorland- und Auenbereiche dar, andererseits sind sie jedoch stark abhängig von der Gestaltung menschlicher Eingriffe, insbesondere wasserbaulicher Maßnahmen, in das Flußsystem.

Die Grundwassergüte wird neben einer geogenen Komponente, die durch die chemische Beschaffenheit der durchflossenen Gesteine bestimmt wird, durch anthropogene Faktoren beeinflußt. Im Falle des Nitrats ist die geogene Grundlast im Grundwasser in der Regel gering. Großflächig auftretende Nitratkonzentrationen im Grundwasser von über 1 mg/1 können als sichere Anzeiger für flächenhafte Einträge aus der landwirtschaftlichen Düngung interpretiert werden. Aber nicht in allen Regionen mit intensiver landwirtschaftlicher Nutzung sind die Nitratkonzentrationen im Grundwasser erhöht. Unter reduzierenden Grundwasserhältnissen können auch hohe Nitrateinträge ins Grundwasser bei ausreichend langer Verweilzeit mikrobiell abgebaut werden. Infolgedessen weisen Fließgewässer, auf deren unterirdisches Einzugsgebiet diese Bedingungen zutreffen (sofern keine nennenswerten punktuellen Einleitungen erfolgen), nur geringe Nitratkonzentrationen auf.

Die Landnutzung beeinflußt als Randbedingung viele hydrologische Prozesse direkt oder indirekt. Hauptzielstellung des Teiles „Wasser- und Stoffrückhalt im Tiefland des Elbeeinzugsgebietes“ des BMBF-Forschungsschwerpunktes „Elbeökologie“ ist die Entwicklung und praktische Umsetzung von Konzepten zur dauerhaft umweltgerechten Landnutzung in unterschiedlichen Natur- und Wirtschaftsräumen im Elbegebiet unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf den Gebietswasserhaushalt. Dazu wird in einem Modellgebiet des pleistozänen Tieflandes der Landschaftswasserhaushalt dynamisch flächendifferenziert modelliert. In dem für die Untersuchungen ausgewählten Einzugsgebiet der Stepenitz (Land Brandenburg, ca. 575 km2) sind einige schwierige hydrologisch-wasserwirtschaftliche und landschaftsökologische Probleme zu lösen, die maßgebend aus der intensiven landwirtschaftlichen Nutzung sowie durchgeführten Meliorationsmaßnahmen (Flußbegradigungen, Trockenlegung natürlicher Feuchtgebiete, Flächenstillegungen etc.) resultieren. Diese haben in der Vergangenheit zu erheblichen Verlusten an natürlichen Retentionsflächen geführt und weisen das Einzugsgebiet im Zusammenspiel mit natürlichen Faktoren als ein System mit einer komplexen Problemstruktur aus.

Elbe, Rhein und Donau gelten infolge vielfältiger anthropogener Nutzung (Trinkwasser- und Rohstoffgewinnung, Kühlwasserentnahme, Vorfluter für kommunale und industrielle Kläranlagen, Verkehrswasserwege, Freizeit und Erholung, Fischereigewässer) als international bedeutende Flüsse. Gleichzeitig bieten diese Flüsse aber auch einen einzigartigen Lebensraum für Tiere und Pflanzen. Die historische Entwicklung der Lebensgemeinschaft dieser Flüsse soll hier nachgezeichnet werden.

Der Moldauabschnitt zwischen Loučovice und Vyšší Brod zeichnet sich durch das größte Gefälle der gesamten Stromlänge aus. Die Wasserqualität in diesem Abschnitt mit seinen vielen Stromschnellen entsprach ursprünglich der Oligosaprobie. Schon in den 30er Jahren unseres Jahrhunderts wurde er jedoch stark durch Abwässer aus Papierfabriken verunreinigt und die Wasserqualität sank bei Loučovice bis zu einer Polysaprobie (Nowak et al. 1937). Der Moldauabschnitt zwischen dem Damm der Talsperre VD Lipno I (Fluß-km 329,5) und dem Ende der Stauung des Ausgleichsspeichers Lipno II (Fluß-km 321,6) mit einem ursprünglichen Durchfluß von 13,72 m3/s (Angabe für die Jahre 1931–1960) hatte deshalb viele Jahrzehnte lang einen sehr geringen Durchfluß. Das Moldauwasser wurde durch einen unterirdischen Kanal über Turbinen in den Ausgleichsspeicher Lipno II geführt; im ursprünglichen Flußbett betrug der Durchfluß nur noch 300–400 l/s. Dabei handelte es sich lediglich um das durch die Staumauer durchgesickerte Wasser und Wasser aus dem Zufluß der Nebenflüsse. Der Abschnitt unterhalb der Staumauer hatte fast keinen Durchfluß, Wasser sickerte nur aus der Staumauer durch. Die Einleitung von Abwässern hatte ebenfalls einen negativen Einfluß auf die Wasserqualität und den Zustand der Biozönosen einschließlich der Ichthyofauna, was vor allem unterhalb der Gemeinde Loučovice sichtbar wurde, d.h. in unmittelbarer Nähe des Naturreservats Čertová stena (Teufelswand). Nach einer Vereinbarung mit der ČEZ AG (größter tschechischer Energielieferant) wurde der ständige Durchfluß durch das ursprüngliche Flußbett der Moldau ab 1. 6. 1996 von Null auf 1,5m3/s erhöht. Die vorliegende Studie soll den Einfluß der Erhöhung des Durchflusses auf Makrozoobenthos und Ichthyofauna dokumentieren.

Seit 1987 ist die ökologische Aufwertung des Flußsystems internationales politisches Ziel des Gewässerschutzes am Rhein. Es handelt sich dabei um das erste Ziel des Aktionsprogramms Rhein (APR) der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR), mit dem beachtliche Erfolge auf dem Gebiet der Gewässerreinhaltung erzielt wurden. Doch die alleinige Verbesserung der Wasserqualität reicht für ein intaktes Ökosystem bei weitem nicht aus. Insbesondere die vielfältigen Änderungen der Gewässerstruktur und der extreme Rückgang der Auen spielen eine sehr große Rolle. So hat das Abschneiden der Auen vom Fluß die für die Aue typischen hydrodynamischen Prozesse unterbunden. Große ökologische Defizite waren die Folge, da die an diese auentypischen Lebensräume angepaßten Lebensgemeinschaften vernichtet oder stark verändert wurden. Dem Rhein wurden in den letzten beiden Jahrhunderten mehr als 85% der natürlichen Überschwemmungsauen genommen, um Siedlungs- und Nutzungsraum für die Menschen zu schaffen. Die letzten großen Hochwasser am Rhein 1993 und 1995 haben sehr deutlich gemacht, daß die Menschen durch wasserbauliche Eingriffe, intensive Bebauung und Nutzung sämtlicher gewässernahen Bereiche die Hochwassergefahren wesentlich verschärft haben. Um dieser Entwicklung Einhalt zu gebieten und sie umzukehren, haben die Rhein-Minister aus der Schweiz, Deutschland, Frankreich, Luxemburg, den Niederlanden sowie der Vertreter der Europäischen Union am 22. Januar 1998 in Rotterdam neue Eckpunkte für die künftige Rheinpolitik gesetzt. Das neue Programm zur nachhaltigen Entwicklung des Rheins wird u.a. den Aktionsplan Hochwasser und den wiederherzustellenden Biotopverbund am Rhein vom Bodensee bis zur Nordsee beinhalten und diese Aufgaben sinnvoll verzahnen. Gleichfalls spielen Wasserqualitätsfragen bei Oberflächen- und Grundwasser im neuen Programm eine wichtige Rolle.

Die Beschaffenheit fluviatiler Schwebstoffe wird primär durch geologische, klimatische und anthropogene Bedingungen gesteuert. Unter geologisch-geomorphologischen Kriterien betrachtet, bestehen die Einzugsgebiete von Elbe und Oder im Unterschied zur traditionellen hydrologischen Dreiteilung aus dem Oberlauf mit überwiegend präquartären oberflächennahen Festgesteinen und dem Unterlauf mit quartären und holozänen Lockergesteinen. Die Grenze befindet sich ungefähr auf der Linie Magdeburg — Glogau und verläuft in herzynischer Richtung auf dem Höhenniveau von ca. 100 m NN. Sie wird durch weitreichende Störungszonen am Südrand der Norddeutsch-Polnischen Senke markiert.

Die sensiblen Landschaftsbereiche entlang der Elbe, an einem der letzten großen naturnahen Flußläufe in Europa, vor dem zunehmenden Siedlungsdruck zu sichern bzw. sie im Konsens mit wirtschaftlichen Interessen nachhaltig zu entwickeln, ist ein gesellschaftlicher Auftrag von höchster Priorität. Die Raumordnung hat hierfür in Zusammenarbeit mit den Kommunen eine große Verantwortung zu tragen.

Im Bereich der Elbe bei Lenzen (Elbe-km 484,6) sind Veränderungen im Bereich des Vorlands in Form einer Deichrückverlegung geplant. Die Auswirkungen auf die Strömungssituation und die Morphologie werden u.a. mit Hilfe eines zweidimensionalen hydrodynamisch-numerischen Modells ermittelt. Die Untersuchungen wurden im Auftrag des Landesumweltamtes Brandenburg durchgeführt (BAW 1997, Faulhaber 1997) und werden derzeit im Rahmen des Forschungsprojekts „Ökologische Forschung in der Stromlandschaft Elbe“ des Bundesministeriums für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie fortgesetzt. Ein Hauptaugenmerk der aktuellen Untersuchungen liegt auf der Herausarbeitung der abiotischen hydraulischen Parameter (z.B. Überflutungstiefen und -dauer, Strömungsgeschwindigkeiten) für weiterführende biotische Betrachtungen.

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) erstellten Forschungskonzeptes zur „Ökologischen Forschung in der Stromlandschaft der Elbe (Elbe-Ökologie)“ wird durch die Bundesanstalt für Wasserbau u.a. ein Forschungsprojekt zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Maßnahmen im Elbevorland und dem Flußschlauch durchgeführt (FKZ 0339575). Das Projekt wird zu 50% vom Bundesministerium für Verkehr finanziert.

Das Forschungsprojekt wird innerhalb der Forschungskonzeption “Elbe-Ökologie” des Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft, Forschung und Technologie (BMBF) für drei Jahre (1.09.1997–31.08.2000) gefördert. Die Leitung hat die Alfred Toepfer Akademie für Naturschutz (NNA), Schneverdingen übernommen. Untersuchungsraum ist der niedersächsische Teilbereich der Unteren Mittelelbe-Niederung, der wegen seiner Vielfalt an natur-und kulturbetonten Biotoptypen und seiner herausragenden (teilweise nationalen bis internationalen) Bedeutung als Lebensraum seltener und bestandsbedrohter Pflanzen-und Tierarten von besonderem Interesse ist. Die Einrichtung eines Großschutzgebietes durch das Land Niedersachsen soll dieser Bedeutung Rechnung tragen. Eine wesentliche Rolle für Entwicklung und Fortbestand dieser vielfältig ausgeprägten Kulturlandschaft spielt die landwirtschaftliche Nutzung. In diesem interdisziplinären Projekt (beteiligte Institutionen s. 4) werden in engem Zusammenwirken von Wissenschaft und Praxis, von Landwirtschaft und Naturschutz, von Ökonomie und Ökologie Perspektiven und Konzepte für nachhaltige Landnutzung im niedersächsischen Elbetal erarbeitet. Möglichkeiten praktischer Umsetzung unter den gegebenen Rahmenbedingungen stehen von Beginn an im Mittelpunkt des Interesses.

Die Ziele des Teilbeitrages Mollusken (IV. 1) innerhalb des interdisziplinären BMBF-Verbundprojektes „Übertragung und Weiterentwicklung eines robusten Indikationssystems für ökologische Veränderungen in Auen“ (RIVA) unter der Leitung des Umweltforschungszentrums Leipzg-Halle GmbH (Projektleiter: Dr. habil. K. Henle) sind 1. Übertragung und Weiterentwicklung bereits bestehender Indikatorsysteme (z.B. Richardot-Coulet et al. 1987, Foeckler 1990) für Auenstandorte anhand von Land- und Wassermollusken auf ausgewählten Elbauflächen, 2. Erarbeitung von Indikatorarten und — gemeinschaften für die verschiedenen Auenstandorte in Bezug zu ihren Standortfaktoren, 3. Fortführung und Anwendung einer bestehenden Datenbank mit den ökologischen Ansprüchen von Gehäuseschnecken sowie Muscheln und 4. Aufstellung von multivariaten statistischen Habitatmodellen für Prognosen von Auswirkungen zukünftiger Planungen und Entwicklungen unter Berücksichtigung interdisziplinär durch weitere abiotisch/biotische Teilbeiträge des Projektes (Boden, Wasserhaushalt, Vegetation, Laufkäfer, Schwebfliegen) gewonnener Erkenntnisse.

Die Untersuchungen sollen Erkenntnisse über ökologische und ertragsseitige Auswirkungen von verschiedenen Arten extensiver Grünlandbewirtschaftung liefern. Dabei steht eine spezifische Kombination von Nutzungsfolgen im Vordergrund, die auch die Brache einschließt. Von diesem Verfahren war anzunehmen, daß es bei verringertem Aufwand an Leistungen, Maschinen und Weidetieren und fehlender Düngung einerseits nachhaltige Futterproduktion gestattet und andererseits hohe biotische Diversität einleitet. Die Ergebnisse stoßen insbesondere dort auf Interesse, wo gefährdete Arten oder Lebensräume durch die Landwirtschaft zu erhalten sind (Vertragsnaturschutz).

Die Flugzeug- und Satelliten-gestützte Fernerkundung der Erde stellt seit vielen Jahren eine anerkannte und vielgenutzte Informationsquelle für kartographische, geodätische und geowissenschaftliche Fragestellungen dar, die auch bereits früh zur aktuellen und großräumigen Erfassung von Umweltveränderungen genutzt wurde. Die Fernerkundung ermöglicht die Abbildung und Untersuchung von Erdoberfläche und Atmosphäre in Abhängigkeit vom Reflexions- und Absortionsspektrum der interessierenden Objekte in verschiedener räumlicher, zeitlicher und spektraler Auflösung sowie mit unterschiedlicher radiometrischer Empfmdlichkeit. Die flugzeuggestützte Radarfemerkundung ist ein relativ neues Werkzeug zur Beschreibung von Topographie, Vegetation und Bodeneigenschaften.

Durch die Ausdeichung von landwirtschaftlich genutztem Dauergrünland soll in der Lenzener Elbtalaue (Naturpark Brandenburgische Elbtalaue) der Überflutungsraum für die Mittelelbe ausgedehnt werden. Ein bedeutender Teil der Rückdeichungsfläche soll für die Wiederetablierung von Auwald genutzt werden.

Die vielfältigen ökologischen Zusammenhänge in Auen können in Planungsvorhaben und bei der Entwicklung von Managementstrategien nur über Indikationssysteme handhabbar gemacht werden. Obwohl Indikationssysteme vielfach für Auen entwickelt wurden, bestehen bisher noch erhebliche Defizite, die dazu führen, daß meistens für jedes Projekt ein neues spezifisches Indikationssystem aufgestellt wird, ohne den Versuch zu unternehmen, bestehende Indikationssysteme aus anderen Flußsystemen zu übertragen. Ebenso stehen auch keine näheren technischen Anleitungen zur Erfassung und Prognose von ökologischen Veränderungen in Auen zur Verfügung.

Im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhabens „Deichrückverlegung und Auenregeneration“ werden vom Zoologischen Institut und Zoologischen Museum der Universität Hamburg seit Oktober 1996 faunistische Untersuchungen an der Unteren Mittelelbe bei Lenzen (Brandenburg) durchgeführt. Mit dem Ziel, eine Prognose für die Entwicklung der Fauna nach erfolgter Rückdeichung und Auwaldbegründung zu erstellen, werden ausgewählte Gruppen der endogäischen Bodenfauna (Regenwürmer, Kleinringelwürmer), der epigäischen Bodenfauna (Laufkäfer, Spinnen, Heuschrecken, Kleinsäuger), der aquatischen Fauna (Amphibien, Qualmwasserkrebse) und der Avifauna (Brut- und Zugvögel) auf dem geplanten Rückdeichungsgebiet (ca. 760 ha) und drei Vorlandflächen erfaßt.

In Erwartung der Rückdeichung wird im Schutz des Altdeiches die Wiederbewaldung des bisher als Grünland genutzten Areals initiiert und einer Erfolgskontrolle unterzogen. Die Erfogskriterien sind: die Vitalität von Einzelbäumen und die Stabilität von Beständen differenziert nach Bewaldungsvarianten (auch natürliche Sukzession) und Standortextremen. Dazu sind waldbauliche Beobachtungen und physiologische Analysen gekoppelt.

Gewässerschutz beginnt in den Einzugsgebieten der Kleingewässer. In den breiten, nahezu ebenen und überwiegend entwässerten Talniederungen des norddeutschen Tieflandes gelangen die diffusen Einträge zum wesentlichen Teil über den unterirdischen gesättigten bzw. Grundwasserpfad in die gefällearmen Gräben und Fließgewässer (Jelinek et al.). Durch eine Vielzahl kulturtechnischer und wasserwirtschaftlicher Maßnahmen haben die Feuchtgebiete und Moore der Talniederungen ihre natürliche Retentionsfunktion für Nährstoffe, die aus den umgebenden Einzugsgebieten lateral zugeführt werden, weitgehend verloren oder wirken sogar selbst als Stoffquellen. Obwohl die in Feuchtgebieten ablaufenden hydrologischen und hydrochemischen Teilprozesse im Prinzip bekannt sind, fehlt es noch immer an gebietsrepräsentativen validen Kennwerten, die die reale Pufferoder Retentionswirkung von unterschiedlich genutzten Talniederungen beschreiben.

Der bestimmende Steuerfaktor für Auen und Aueböden und ihre Lebensgemeinschaften sind periodische Überflutungen aufgrund von Hochwasser in Flüssen oder an die Oberfläche tretendes Grund- oder Druckwasser. Die räumlich und zeitlich häufig variierenden Oberflächenwasser- und Grundwasserstände verändern die chemisch — physikalischen Steuergrößen, wie beispielsweise Sauerstoffgehalt, pH-Wert, Eh-Wert und Temperatur, im Boden und in darunter liegenden Sedimenten. Die Folgen sind dramatische Änderungen der Bodenchemie, insbesondere Bindungsformen, Festlegungen und Mobilisierung von Nähr- und Schadstoffen. Forschungsbedarf besteht, diese Dynamik mechanistisch zu erfassen und die steuernden Prozesse in ihren Abhängigkeiten von Wasserregime, Bodeneigenschaften und Vegetation zu quantifizieren und flächendeckend zu integrieren.

Naturnahe Auenlandschaften besitzen aufgrund ihrer hohen Biodiversität und ihrer naturräumlichen Vielfalt einen hohen Stellenwert in der Hierarchie der Schutzgüter. Auenlandschaften sind durch periodische Überschwemmungen und stark variierende Grundwasserstände gekennzeichnet. Sie stellen in bezug auf den Wasser- und Stoffhaushalt äußerst dynamische Systeme dar. Die Mobilität und Verfügbarkeit von Nähr- und Schadstoffen wird von zahlreichen Faktoren beeinflußt. Redoxpotential, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Temperatur des Bodens und der Bodenlösung sind hierbei von zentraler Bedeutung, da sie als Steuergrößen den Stoffhaushalt maßgeblich beeinflussen. Veränderungen der hydrologischen Verhältnisse ziehen Veränderungen dieser Steuergrößen nach sich, wobei Ereignis und Wirkung zeitlich oft stark versetzt sind. Die wirksamen Faktoren und Prozesse beeinflussen sich räumlich und zeitlich in unterschiedlichem Ausmaß wechselseitig. Diese vielfältigen Abhängigkeiten und Rückkopplungen stellen in Verbindung mit der hohen räumlichen Variabilität von Bodeneigenschaften in Auensystemen ein äußerst komplexes Ereignis-, Prozeß- und Wirkungsgefüge dar.

Die Grundwasserströmung in Talaquiferen ist vorwiegend durch die hydraulische Wechselwirkung zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser bestimmt. Daraus resultiert im wesentlichen als Reaktion auf Hochwasserereignisse des Vorfluters, hier die Elbe, eine hochgradig instationäre Dynamik des Grundwasserstands bzw. des Druckspiegels. Diese bestimmt neben den Überflutungsdauern die Ökologie in den Auen, d.h. speziell die Pflanzen- und Tiergesellschaften. Ein zusätzlicher Einfluß ist durch die hydraulische Anbindung der überstauten Vorländer, auch Altarme und Überflutungsrinnen, ans Grundwasser gegeben.

Im Bereich der Brandenburgischen Elbtalaue bei Lenzen werden derzeit Möglichkeiten zur Vergrößerung von Retentionsflächen und zur Wiederherstellung einer natürlichen Flußauenlandschaft untersucht. Zentraler Bestandteil dieser Maßnahmen ist eine Deichrückverlegung. Im Rahmen des “Elbe-Ökologie” Projektes, eines vom BMBF geförderten interdisziplinären Forschungsvorhabens, sollen Leitfragen über die Wechselbeziehungen zwischen den Standortfaktoren und der Entwicklung der Biozönose in den Auen exemplarisch untersucht werden. Die TU-Darmstadt soll hierbei mit Hilfe numerischer Grundwassermodelle die Folgen einer Deichrückverlegung auf die Grundwasserdynamik prognostizieren, insbesondere sind die zu erwartenden Veränderungen der Grundwasser- und Flurabstände sowie das Auftreten von Qualmwasserbereichen hinter der neuen Deichlinie zu untersuchen.

Die Belastung von Auen im Elbegebiet erfolgt wesentlich durch hochwasserbürtige partikulär gebundene Schadstoffe. Die Ableitung von Nutzungskonzepten der kulturwirtschaftlich genutzten Auenböden setzt eine möglichst genaue flächendetaillierte Kenntnis der mit den Schwebstoffen eingetragenen Schadstoffmengen voraus. Hierzu werden in einem ausgewählten Auengebiet neben einer Vielzahl von Felduntersuchungen Modellrechnungen mit einem zweidimensionalen hydrodynamisch-numerischen Modell und einem Sedimenttransportmodell durchgeführt.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten russisch-deutschen Verbundvorhabens „Wirkung von Hochwasserereignissen auf die Schadstoffbelastung von Auen und kulturwirtschaftlich genutzten Böden im Überschwemmungsbereich von Oka und Elbe“ werden Untersuchungen im Gebiet der Elbaue bei Wittenberge durchgeführt (km 435–440). Speziell ist vorgesehen, die Belastung von Überschwemmungsflächen im Bereich der mittleren Elbe mit Schwermetallen (und organischen Schadstoffen) auszuweisen und den an Hochwasserereignisse gebundenen Stofftransport- und die dazugehörigen Verteilungsmechanismen aufzuklären.

Um die Veränderungen der natürlichen Bodenfunktionen ‘Lebensraum für Bodenorganismen’, ‘Standort für höhere Pflanzen’ und ‘Speicher und Transformator für eingetragene Stoffe’ nach einer Deichrückverlegung prognostizieren zu können, ist es notwendig, zunächst die Eigenschaften der unterschiedlichen Standorte des Projektgebietes zu charakterisieren. Im Zentrum der Untersuchungen stehen die physikalischen Eigenschaften (Lagerungsdichte, Wasserspannungskurve, Wasserleitfähigkeit) und der Wasserhaushalt der betroffenen Auenböden. Diese Untersuchungen werden erweitert durch Bestimmungen von Nährstoffvorräten und in der Bodenlösung zeitabhängig vorhandenen Nährstoffgehalten. Zusammen mit den biologischen Untersuchungen soll aus der Wechselwirkung abiotischer und biotischer Prozesse ein Prognoseverfahren für die Auengebiete entwikkelt werden. Im folgenden werden einige der bisherigen Ergebnisse zur Ist-Zustands-Erfassung zusammengefaßt. Die Eigenschaften der Auenböden werden primär von der Verbreitung der bodenbildenden Substrate Auensande, Auenlehme und rezenter Auen-schlämme bestimmt, in Randlagen der Auen auch von Torfen und Mudden. Wie Transektkartierungen durch das überwiegend eingedeichte Plangebiet gezeigt haben (Gröngröft et al. 1997), kommt im Normalfall auf dem mächtigen sandigen Untergrund eine im Mittel 1.5 m mächtige Schicht von Auenlehm vor. Bei diesem Substrat variiert die Bodenart von sandigem Lehm zu Ton. In der heutigen Geländemorphologie lassen sich zwar noch Rinnen und Wälle erkennen, die liegenden Sandschichten weisen jedoch eine wesentlich bewegtere Oberfläche auf, die im Zuge der Lehm-Sedimentation eingeebnet wurde.

Natürliche Auenökosysteme verdanken ihren Artenreichtum extremen abiotischen Bedingungen im Einflußbereich der Flüsse. Im Verlauf seiner Entwicklungsgeschichte hat der Fluß durch Verlagerung seines Bettes und daraus folgend im Wechselspiel von Sedimentation und Erosion ein kleinräumlich variierendes Standortmosaik aus feuchten, tonverfüllten Rinnen, trockenen, sandigen Uferwällen, nassen Böden am Rande von Altarmen und wechselfeuchten Ebenen aus Auenlehm geschaffen. Dieses Mosaik wird auch heute noch (in Bereichen geringer anthropogener Beeinflussung) durch den Fluß umgestaltet. Mit dem Hochwasser gelangen in die nicht eingedeichten Bereiche der Aue, abhängig von der Topographie, Nähr- und Schadstoffe. Infolge von Eindeichungen und der damit ausbleibenden Überflutungen versiegt dieser partikuläre Stoffeintrag. Bodenbildende Prozesse (Entwässerung, Oxidation, Redoximorphose, Verbraunung, Verlehmung) setzen ein, Nährstoffe können ausgewaschen oder dem Boden durch landwirtschaftliche Nutzung entzogen werden. Langandauerndes Ausbleiben des Stoffeintrages führt demzufolge zu einer Veränderung der Nährstoffgehalte und einer Verschiebung der Elementverhältnisse. Die in der Tab. 1 aufgeführten Ergebnisse entstammen dem Bereich der unteren Mittelelbe (Stromkilometer 438 und 480). Es handelt sich um Hochflutsedimente des Jahres 1996–97 (n = 25) und um Oberbodenproben. Diese unterteilen sich einerseits in außendeichs gelegene Auenböden (n = 43) und andererseits in eingedeichte Bereiche (n = 83). Insgesamt ist eine gute Nährstoffversorgung bei einem für landwirtschaftliche Zwecke geeigneten pH-Wert zu verzeichnen. Lediglich der pflanzenverfügbare Anteil des Phosphors ist auf den eingedeichten Bereichen stark erniedrigt.

Die Elbe hat im Wechselspiel von Sedimentation und Erosion in ihrem Einflußbereich ein kleinräumig variierendes Standortmosaik aus feuchten, tonverfüllten Rinnen und trockenen, sandigen Uferwällen geschaffen. Des weiteren sind nasse Böden am Rande von Altarmen und wechselfeuchte Ebenen aus Auenlehm typisch. Mit dem Hochwasser gelangen in Abhängigkeit von Topographie und morphologischer Exposition Nähr- und Schadstoffe in die überschwemmten Bereiche. Während im Deichvorland der partikuläre Stoffeintrag anhält und zur Belastung beiträgt, ist der Binnendeichbereich von dieser Zulieferung abgeschnitten. Um den Einfluß des Hochwassers auf die Böden beschreiben zu können, ist deshalb ein Vergleich der Belastung zwischen Böden im eingedeichten und nicht eingedeichten Bereich unerläßlich. Es werden Oberbodenhorizonte als auch Horizonte aus rezentem Auenlehm miteinander verglichen.

Die Auen im Mittellauf der Elbe werden — besonders im Frühjahr — regelmäßig überflutet; hierbei abgelagerte Flußsedimente stellen das Ausgangsmaterial für die Bodenbildung in den Überflutungsflächen dar. Während der überschwemmungsfreien Zeit werden diese jungen Böden bewachsen, so daß sie vor einer Resuspension beim nächsten Hochwasser geschützt sind. Es bildet sich folglich ein Depot von Sedimenten aus, welches zugleich zum Spiegel der Sedimentkontaminationen des Flusses bis in die jüngste Vergangenheit wird (Heinisch 1992, Miehlich 1983).

Eingebunden in das Forschungskonzept „Elbe-Ökologie“ des BMBF befaßt sich das Verbundprojekt „Morphodynamik der Elbe“ (FKZ 0339566) mit den hydrologischen, morphologischen und landschaftsökologischen Zusammenhängen und Wechselwirkungen im Bereich der überfluteten Vorländer zwischen den Hochwasserdeichen. In dem hier vorgestellten Teilprojekt werden zunächst verfügbare topographische Daten und Peilungen der deutschen Elbe für das digitale Geländemodell (Teilprojekt „Geländemodell und GIS“ des Verbundvorhabens) gesammelt und aufbereitet. Darauf aufbauend werden hydraulische und sedimentologische Berechnungen möglichst für die gesamte deutsche Elbe (Ist-Zustand) nach gängigen, in der Praxis bewährten Verfahren durchgeführt. Aufgrund der Größe des Untersuchungsgebietes (ca. 585 km Fließstrecke) und der Datenlage lassen sich die gestellten Ziele nur über eindimensionale (1D) Be-trachtungen realisieren. Die aufbereiteten Daten und Berechnungsergebnisse sollen als Grundlage für lokale Detailuntersuchungen mit anspruchsvoller Modelltechnik dienen (Nestmann et al. 1996).

Die im Verbundprojekt „Morphodynamik der Elbe“ anfallenden Daten werden mit Hilfe eines relationalen Datenbank-Managementsystems (DMBS) zentral verwaltet und den einzelnen Teilprojekten durch die aufgebaute Netzwerkstruktur zugänglich gemacht. Im Vergleich zu Systemen, in denen Daten in einzelnen unzusammenhängenden Dateien gehalten werden, bietet ein DBMS folgende Vorteile: Vereinheitlichter Datenbestand ohne Inkonsistenzen, gleichzeitige Nutzbarkeit der Daten für beliebig viele Personen über Netzwerke, Verwaltung großer Datenmengen, zentrale Datensicherung und -wiederherstellung, reduzierte Abhängigkeit von Programmen und Daten, Prüfmöglichkeit der Datenintegrität und -korrektheit.

Das Verbundvorhaben ‘Morphodynamik der Elbe’ (Förderkennzeichen 0339566) wird im Rahmen des BMBF-Programmes Elbe-Ökologie durchgeführt. In das Verbundprojekt integriert ist das Teilprojekt ‘Schnittstelle zwischen Biotik und Abiotik’, das am Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik der Universität Karlsruhe bearbeitet wird. Das Teilprojekt ‘Schnittstelle’ soll die Ergebnisse des Verbundvorhabens mit den weiteren Verbundprojekten der ‘Elbe-Ökologie’ koordinieren und deren biologische Interessen berücksichtigen. Weiterhin werden Beiträge zu den Auswirkungen wasserbaulicher Maßnahmen und zur Leitbildfindung geliefert.

Zur Bestimmung der Korngrößenverteilung in schwebstoffbürtigen Sedimenten der Elbe und der Elbenebenflüsse Saale und Mulde (jeweils Mündungsbereich) wurden Feinspektren mit einer laseroptischen Meßmethode (CIS) erstellt. Die Feststoffe wurden mit Hilfe permanent durchströmter Sedimentationskammern aus dem Wasserkreislauf in einer Meßstation gewonnen. Die Messung erfolgt nach der „Time-of-Transition-Methode“, bei der die Partikeldurchmesser direkt bestimmt werden.

Die ehemals frei fließende alluviale Elbe wurde in den letzten Jahrhunderten durch unterschiedlichste Nutzungsänderungen mit den damit verbundenen Baumaßnahmen in ihrem Gewässerbett verändert und festgelegt. Neben den erheblichen Veränderungen im Einzugsgebiet wirkten sich insbesondere die Eindeichung der Vorländer zum Hochwasserschutz und der Bau von Buhnen, Parallel- und Deckwerken zur Verbesserung der Schiffahrtsverhältnisse nachhaltig auf das Flußbett aus.

Die detaillierte geologische Kartierung der holozänen Flußsedimente im genannten Gebiet (Rommel 1998) stellt einen Beitrag zum Teilprojekt I.5 Untergrundverhältnisse des Forschungsverbundes „Morphodynamik der Elbe“ dar und präzisiert die Randbedingungen eines Grundwassermodelles (Teilprojekt II.4). Das ca. 8 km2 große Untersuchungsgebiet wurde so gewählt, daß die Ergebnisse für eine erwogene Deichrückverlegung an der Ohremündung verwertbar sind. Durch Einbezug benachbarter Altläufe ist ein geologisches Bild der jüngeren Flußdynamik der Elbe gezeichnet worden.

Die sogenannte Erosionsstrecke der Elbe, ein etwa 110 km langer Abschnitt von Riesa bis kurz unterhalb Wittenberg (El-km 120 bis 230), ist durch eine bereits seit vielen Jahrzehnten anhaltende Eintiefung der Flußsohle gekennzeichnet. Diese fortschreitende Sohleneintiefung führt zu Veränderungen in der Talaue, da der Wasserspiegel des Oberflächenabflusses dem Einsinken der Sohle folgt. Einerseits verringert sich dadurch die Überflutungshäufigkeit im Flußvorland, andererseits sinken mit dem Oberflächenwasser die Grundwasserstände in der gesamten Aue. Darüber hinaus wirkt sich die Entwicklung hydraulischer Unstetigkeiten (z.B. erosionsbedingtes ‘Herauswachsen’ von Felsschwellen) nachteilig auf die Schiffahrt aus.

Seit April 1996 werden im Bereich der Erosionsstrecke der Elbe (km 120–230), einem ausgedehnten, durch jahrzehntelange Tiefenerosion gekennzeichneten Elbeabschnitt im Übergang vom Ober- zum Mittellauf, von der Wasser- und Schiffahrtsverwaltung (WSV) unter der wissenschaftlichen Begleitung der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) Naturversuche zur Geschiebezugabe durchgeführt. Ziel dieser erstmalig in der Elbe durchgeführten Maßnahmen ist es, Möglichkeiten und Grenzen dynamischer Sohlstabilisierung für diesen durch ausgesprochen feinkörniges Sohlmaterial gekennzeichneten Elbeabschnitt aufzuzeigen. Diese Versuche sollen Aufschluß geben über notwendige Randbedingungen und Parameter (geeignete Zugabestellen, Zugabetechnologie, Dosierung, Art und Zusammensetzung des Materials, Feststofftransportverhalten, etc.) und zur Entscheidungsfindung hinsichtlich geplanter erosionsreduzierender Maßnahmen entsprechend der geometrischen, hydraulischen und morphologischen Streckencharakteristik beitragen (BfG und BAW 1997).

Seit Beginn der 90iger Jahre finden in der Landwirtschaft der neuen Bundesländer verstärkt Landnutzungsänderungen statt (vorrangig Extensivierungen und Flächenstillegungen). Zur Aufklärung der damit verbundenen Auswirkungen auf die Veränderung der Wasserbeschaffenheit, vor allem auf die Nährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P), werden seit einigen Jahren Untersuchungen in unterschiedlichen Skalenbereichen (UFZLysimeterstation Falkenberg — Mikroskala; Kleineinzugsgebiet „Schaugraben“ — Mesoskala) durchgeführt. Aus den seit 1993 durchgeführten Emissions- und Immissionsbetrachtungen ist ersichtlich, daß erhebliche Unterschiede zwischen dem N-Eintrag aus der Bodenzone und dem N-Austrag aus dem Kleineinzugsgebiet zu verzeichnen sind (Differenz zwischen 29 und 54%). Aufgrund stark verringerter Stoffkonzentrationen im Oberflächenwasser des Schaugrabens im Versuchsjahr 1997 gegenüber den zu Beginn der Messungen 1993 festgestellten Werten soll versucht werden, die Frage zu beantworten, inwieweit dieses Ergebnis bereits auf die zwischenzeitlich erfolgten Landnutzungsänderungen zurückzuführen ist oder ob andere Ursachen hierfür verantwortlich sind.

Im Rahmen des Forschungsprogramms “Elbe-Ökologie” der Bundesregierung (BMBF) sollen Grundlagen zur flächen- und zeitdifferenzierten Untersuchung der Auswirkungen eintretender oder möglicher Landnutzungsänderungen auf den Wasser- und Stoffhaushalt geschaffen werden. Für diesen Zweck wurden drei hydrologische Modell- und Programmsysteme entwickelt bzw. weiterentwickelt und für erste Beispielrechnungen eingesetzt: 1.das Modellsystem ARC/EGMO, das hydrologische Modellierungen mit GIS-basierten Flächenuntergliederungen nach Elementarflächen EFL (kleinste homogene Landoberflächeneinheiten), Hydrotopen (Flächen mit ähnlichem bzw. einheitlichem hydrologischen Prozeßverhalten) oder Hydrotopklassen (Gruppierungen von ähnlichen Hydrotopen) zuläßt,2.das hydrologische Modell HBV-D, eine Weiterentwicklung des schwedischen Modells HBV, das hydrologische Modellierungen mit gröberen Flächenuntergliederungen nach Höhenzonen und jeweils zwei Hydrotopklasssen pro Höhenzone ermöglicht,3.das Modellsystem SWIM, das für GIS-basierte, gekoppelte hydrologische, Ertrags-und Wasserqualitätsmodellierungen auf der Basis von Hydrotopen und Flußteilgebieten geeignet ist.

Zur Untersuchung landschaftsökologischer, morphologischer und wasserhaushaltlicher Zusammenhänge im Flußsystem der Elbe ist die Kenntnis der Abflußverhältnisse in der Elbe notwendig. Im Rahmen des BMBF-Verbundprojekts ‘Morphodynamik der Elbe‘ (Förderkennz 0339566) werden daher hydrologische Untersuchungen durchgeführt. Dieser Beitrag bezieht sich, gemeinsam mit weiteren Beiträgen, auf das Biosphärenreservat Mittlere Elbe, um exemplarisch die Vorgehensweise im Verbundprojekt zu demonstrieren. Es werden die Ergebnisse des Pegels Aken dargestellt, der aufgrund seiner Nähe als Referenzpegel gelten kann. Hiermit wird ein Überblick über hydrologische Verfahren gegeben, deren Ergebnisse bei der weiteren Erforschung des Raums nutzbar sind. Mit den Ergebnissen wird gleichzeitig eine hydrologische Rahmeninformation geliefert, die eine Orientierungsgrundlage darstellt zur detaillierteren Definition von Grenz-, Ziel- und Schwellenwerten, der konkretisierte hydrologische Analysen folgen können. Vor Beginn der Auswertungen der verfügbaren Abflußreihen (mittlere tägliche Abflüsse und Monatsextrema bezüglich der Meßtermine von November 1935 bis Oktober 1996) wurden diese kritisch untersucht. Dabei wurden für Teilabschnitte der 70er und 80er Jahre Inkonsistenzen festgestellt. Nach der Erarbeitung eines Korrekturvorschlags wurden die Reihen für die Auswertungen korrigiert (zum Vgl. Abb. 1). Die weiteren Untersuchungen bezogen sich im Hinblick auf Aussagen zu Hochwasserschutz und Auenökologie vor allem auf den Hochwasserbereich. Hierzu wurden die Reihe der mittleren jährlichen Abflüsse, sowie die der Scheitelabflüsse der Jahre und der Vegetationszeiten (1.4.–30.9.) ermittelt und neben den Tagesreihen analysiert.

Der Beitrag hat erste Forschungsergebnisse zum Projekt „Nachhaltige Wasserbewirtschaftung und Landnutzung im Elbeeinzugsgebiet“ des Umweltforschungszentrums Leipzig-Halle zum Gegenstand. Es wird seit 1997 von Wissenschaftlern der Abteilung Ökologische Ökonomie und Umweltsoziologie sowie der Sektionen Angewandte Landschaftsökologie, Ökosystemanalyse und Hydrogeologie bearbeitet.

Pflanzenschutzmitteleinträge über Drainagen können zu einem nicht unerheblichen Maße zur Gewässerbelastung beitragen. Die Bedeutung dieses Eintragspfades wird dabei, neben der Drainagedichte, in erster Linie von der Wirkstofffracht im Sickerwasser bestimmt. Das Ausmaß der Tiefenverlagerung von Pflanzenschutzmitteln hängt dabei zum einen von Parametern ab, die räumlich verteilt sind (z.B. Bodeneigenschaften, Anbauflächen und Fruchtfolgesysteme), und zum anderen von Variablen, die einer zeitlichen Differenzierung unterliegen (z.B. Witterungsverlauf, Entwicklungsstand der Kulturen). Schließlich wird die verlagerte Menge auch von den chemischen Eigenschaften der Wirkstoffe selbst beeinflußt.

Seit Beginn der 90er Jahre wird im sachsen-anhaltinischen Niedermoorgebiet Drömling versucht, durch Änderungen in der Landnutzung und durch die gezielte Anhebung des Grundwasserstandes an ausgewählten Standorten den Torfabbau zu vermindern und zu stoppen. Angestrebt wird eine ökologisch orientierte Gesamtbewirtschaftung für das gesamte Gebiet (Anonymus 1996). Die Auswirkungen der Landnutzungsänderungen und der Renaturierungsmaßnahmen auf Wasser und Boden sind aber noch weitestgehend unbekannt. Das ist besonders problematisch, da Wasser aus diesem Niedermoorgebiet zur Trinkwassergewinnung genutzt wird. Dies geschieht durch die Grundwasseranreicherung in einem Trinkwassergewinnungsgebiet mit Wasser aus der Ohre, einem Nebenfluß der Elbe.

Die Analyse des Landschaftswasserhaushaltes ist eine Voraussetzung für die Ausweisung von Teilregionen im Elbeeinzugsgebiet, die eine hohe Austragsgefährdung für Pflanzennährstoffe aufweisen. Für die Abschätzung der potentiellen Nitrataustragsgefährdung ist vor allem die unterirdische Abflußhöhe maßgeblich.

Die Orlice (Adler) ist ein bedeutender linker Zufluß im oberen Teil des Einzugsgebietes der Elbe. In Hradec Králové dient er seit 1964 auch wasserwirtschaftlichen Zwecken. Deshalb kommt der Wasserwirtschaft und dem Gewässerschutz eine besondere Aufmerksamkeit zu. Seit 1987 wird Wasser aus dem Quellgebiet Litá nach Hradec Králové gefördert. Bis dahin war die Orlice die fast einzige Trinkwasserquelle für das gesamte Ballungsgebiet. Heute ist sie nur noch eine Ergänzungsquelle. An der Stelle der Mündung sind Elbe und Orlice etwa gleich groß.

Im Rahmen der Elbe-Ökologie-Forschung des BMBF wird im Teilvorhaben „Landnutzung im Einzugsgebiet“ das Projekt „Wasser- und Stoffrückhalt im Tiefland des Elbeeinzugsgebietes (WaStoR)“ (FKZ 0339585) gefördert.

Im Rahmen der Forschungsarbeiten zur Elbeökologie ist das Einzugsgebiet der Parthe südöstlich Leipzigs ein wichtiges Untersuchungsobjekt. Mit seinen sandigen und lehmigen Substraten stellt es einen charakteristischen Ausschnitt aus der nordwestsächsischen Altpleistozänlandschaft dar. Die dominierende Form der Landnutzung, d.h. mehr als die Hälfte des Gebietes erfolgt durch Ackerbau. Eine hohe Relevanz besitzt dabei neben einer hohen Biomasseproduktion, die Erhaltung und Reproduktion natürlicher Ressourcen im Sinne eines „sustainable development“. Große Bedeutung hat in diesem Zusammenhang die Einschätzung verschiedener Landnutzungssysteme hinsichtlich der Stoffumsetzungen innerhalb des Agrarökosystems und die Beeinflussung externer Ökosysteme durch nutzungsbedingte Stoffausträge mit Hilfe von Simulationsmodellen. Eine Abschätzung der Stoffausträge und ihrer Wirkung auf die Umwelt erlaubt die Ableitung von Indikatoren für eine umweltverträgliche, langfristig tragfähige Landnutzung, aus denen weiterhin Umweltqualitätsziele und Leitbildvorstellungen abgeleitet werden können.

Die menschlichen Eingriffe in den Naturhaushalt müssen sich nach allgemein akzeptierter, aktueller Diskussionslage einer Überprüfung nach Nachhaltigkeitskriterien unterziehen. Hierbei ist ein aus ökologischer, ökonomischer und sozialer Sicht geprägter Konsens anzustreben. Bei den ökologischen Kriterien steht dabei eine dauerhaftumweltgerechte Entwicklung im Vordergrund. Die historisch gewachsenen Zustände unserer Landschaft, insbesondere dort, wo sie geprägt werden durch landwirtschaftlichwasserbauliche Maßnahmen, durch Verkehrs- und Siedlungsstrukturen sowie durch Bodenabbau und -nutzung genügen diesen Nachhaltigkeitskriterien nicht. Ein Umdenken in größeren räumlichen und inhaltlichen Dimensionen ist erforderlich, nur ganzheitliche Ansätze können auf Nachhaltigkeit angelegte Vorstellungen erfüllen.

Das Land Sachsen-Anhalt verfügt über ein weit verzweigtes, in Ausprägung und Zustand vielgestaltiges Fließgewässernetz mit einer Wasserlauflänge von mehr als 24 000 km. Durch eine einseitige, auf bestimmte Zwecke ausgerichtete Nutzung kam es in der Vergangenheit zu einem hohen Ausbaugrad der Gewässer; ökologische Belange spielten dabei eine untergeordnete Rolle. Die Folge davon waren erhebliche Störungen der Gewässerfunktion im Naturhaushalt.