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Bodenkennwerte (bundesweit) aus der Bodenübersichtskarte 1:200.000 – Feingehalt im Oberboden (Datensatz)

Der Datensatz enthält Informationen zum Feingehalt im Oberboden (in %) der Böden in Deutschland. Grundlage für die Erstellung des Datensatzes ist die deutschlandweit harmonisiert verfügbare Bodenübersichtskarte im Maßstab 1:200.000 (BÜK200), bereitgestellt von der BGR (2021). Es handelt sich um Mittelwerte, die landnutzungsspezifisch aus den in der BÜK200 vorliegenden Profilen eines BÜK-Polygons abgeleitet wurden. Die Daten sind keine absolut gültigen Ergebnisse, sondern stehen im Kontext der methodischen Annahmen bei der Erstellung und Verarbeitung der Ausgangsdaten. Die Ableitung des Bodenkennwertes erfolgte auf Grundlage der Bodenkundlichen Kartieranleitung (KA5; Ad-hoc-AG Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung (KA 5). Ad-hoc-Arbeitsgruppe Boden der geologischen Landesämter und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe der BRD, Hannover.). Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens findet sich in Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022 (Link siehe INFO-LINKS)). Diese Kenngröße wird aktuell für die bundesweite Stoffeintragsmodellierung bei der Berechnung erosiver Stoffeinträge zur Ableitung des Anreicherungsverhältnisses (Enrichment Ratio) verwendet.

Bodenkennwerte (bundesweit) aus der Bodenübersichtskarte 1:200.000 - Humusgehalt im Oberboden (Datensatz)

Der Datensatz enthält Informationen zum Humusgehalt im Oberboden (in %) der Böden in Deutschland. Grundlage für die Erstellung des Datensatzes ist die deutschlandweit harmonisiert verfügbare Bodenübersichtskarte im Maßstab 1:200.000 (BÜK 200), bereitgestellt von der BGR (2021). Es handelt sich um Mittelwerte, die landnutzungsspezifisch aus den in der BÜK200 vorliegenden Profilen eines BÜK-Polygons abgeleitet wurden. Die Daten sind keine absolut gültigen Ergebnisse, sondern stehen im Kontext der methodischen Annahmen bei der Erstellung und Verarbeitung der Ausgangsdaten. Die Ableitung des Bodenkennwertes erfolgte auf Grund-lage der Bodenkundlichen Kartieranleitung (KA5; Ad-hoc-AG Boden (2005): Bodenkundliche Kartieranleitung (KA 5). Ad-hoc-Arbeitsgruppe Boden der geologischen Landesämter und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe der BRD, Hannover.). Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022 (Link siehe INFO-LINKS)). Diese Kenngröße wird aktuell für die bundesweite Bodenabtragsmodellierung mit der Allgemeinen Bodenabtragsgleichung (ABAG) und die bundesweite Ableitung der Erheblichkeit erosivem Bodenabtrags verwendet.

Bundesweite Phosphoreintragsmodellierung (MoRE) –Phosphoreintrag über kommunale Kläranlagen bis 2.000 Einwohnerwerten (EW) (Datensatz)

Der deutschlandweite Datensatz enthält Informationen zum mittleren Phosphoreintrag in Gewässer (2016-2018) über kommunale Kläranlagen zwischen > 50 bis < 2.000 Einwohnerwerten behandelter Abwasserlast (in kg/a). Grundlage für die Berechnung sind statistische Daten auf Gemeindeebene. Der Datensatz liegt vor: Auflösung: MoRE-Modellgebiete (Analysegebiete) Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens und der genutzten Modelleingangsdaten findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnisse von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022 (Link siehe INFO-LINKS)). Die simulierten Daten sind keine absolut gültigen Ergebnisse, sondern stehen im Kontext erforderlicher methodischer Annahmen bei der Erstellung und Verarbeitung. Sie sind u.a. von im angewandten Modell geltenden Annahmen, der Modellstruktur, der Parameterschätzung, der Kalibrierungsstrategie und der Qualität der Antriebsdaten abhängig.

Bundesweite Stoffeintragsmodellierung (MoRE) – Anreicherungsverhältnis (Enrichment Ratio) (Datensatz)

Der Datensatz enthält Informationen zum mittleren Anreicherungsverhältnis (Enrichment Ratio). Bei der Berechnung erosiver stofflicher Einträge in Gewässer trägt das Anreicherungsverhältnis dem Rechnung, dass bevorzugt feine Bodenpartikel transportiert werden und dort für Stoffe, die eine hohe Affinität zu Partikeln aufweisen, eine Erhöhung der anhaftenden Stoffgehalte stattfindet. Das Anreicherungsverhältnis beschreibt also die erhöhte stoffliche Anreicherung an feinen Bodenpartikeln, die bevorzugt durch erosive Prozesse abgetragen und transportiert werden. Eine grundsätzliche Beschreibung des methodischen Vorgehens zur Ableitung des Anreicherungsverhältnis findet sich in (Fuchs, S.; Brecht, K.; Gebel, M.; Bürger, S.; Uhlig, M.; Halbfaß, S. (2022): Phosphoreinträge in die Gewässer bundesweit modellieren – Neue Ansätze und aktualisierte Ergebnis-se von MoRE-DE. UBA Texte | 142/2022 (Link siehe INFO-LINKS)). Diese Kenngröße wird aktuell für die bundesweite Stoffeintragsmodellierung mit dem Modell MoRE (Modelling of Regionalized Emissions) verwendet. Die simulierten Daten sind keine absolut gültigen Ergebnisse, sondern stehen im Kontext erforderlicher methodischer Annahmen bei der Erstellung und Verarbeitung. Sie sind u.a. von im angewandten Modell geltenden Annahmen, der Modellstruktur, der Parameterschätzung, der Kalibrierungsstrategie und der Qualität der Antriebsdaten abhängig.

Nährstoffeinträge über Flüsse und Direkteinleiter in die Ostsee

<p> <p>Nährstoffe können über Flüsse und Direkteinleiter in die Ostsee eingetragen werden. Über deutsche Flüsse gelangten im Jahr 2023 ca. 15.000 t Stickstoff und ca. 550 t Phosphor in die Ostsee. Weitere 770 t Stickstoff und 22 t Phosphor trugen Kläranlagen und Industrieanlagen als Direkteinleiter bei.</p> </p><p>Nährstoffe können über Flüsse und Direkteinleiter in die Ostsee eingetragen werden. Über deutsche Flüsse gelangten im Jahr 2023 ca. 15.000 t Stickstoff und ca. 550 t Phosphor in die Ostsee. Weitere 770 t Stickstoff und 22 t Phosphor trugen Kläranlagen und Industrieanlagen als Direkteinleiter bei.</p><p> Zustandsbewertung der Ostsee <p>Die neun Vertragsstaaten des Helsinki-Übereinkommens zum Schutz der Meeresumwelt der Ostsee (HELCOM) bewerten alle sechs Jahre den <a href="http://stateofthebalticsea.helcom.fi/">Zustand der Ostsee</a> (siehe Abbildung „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> Ostsee unterteilt nach den HELCOM-Vertragsstaaten“) und veröffentlichen jährlich die <a href="https://helcom.fi/helcom-at-work/projects/plc-8/">in die Ostsee eingetragenen Frachten von Stickstoff- und Phosphorverbindungen</a>. Diese Nährstofffrachten führen zu <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/eutrophierung">Eutrophierung</a>, schädigen die Ökosysteme und beeinträchtigen die biologische Vielfalt. Die Eintragsdaten der Flussfrachten, welche jährlich im Rahmen der „Pollution-Load-Compilation“ (PLC) erhoben werden, können unter dem folgenden Link für alle HELCOM-Vertragsstaaten eingesehen werden:&nbsp;<a href="https://apps.nest.su.se/helcom_plc/">PLC-Datenbank</a>.&nbsp;National liegen die höher aufgelösten deutschen Eintragsdaten in der Meeresumweltdatenbank des Umweltbundesamtes (<a href="https://geoportal.bafg.de/MUDABAnwendung/">MUDAB</a><u>)&nbsp;</u>vor.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Karte_Ostseeeinzugsgebiete-HELCOM-Vertragsstaaten.png"> </a> <strong> Karte: Ostseeeinzugsgebiete der HELCOM-Vertragsstaaten, DE </strong> Quelle: HELCOM </p><p> HELCOM-Ostseeaktionsplan <p>Bei der Umsetzung des aktualisierten&nbsp;<a href="https://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/">HELCOM-Ostseeaktionsplans</a> vom Oktober 2021 orientieren sich die Reduktionsziele der Ostseeanrainerstaaten für Stickstoff und Phosphor an wissenschaftlich abgeleiteten Zielwerten für eine Reihe von Eutrophierungsindikatoren (z.B. Sauerstoff, Sichttiefe, Chlorophyll, Nährstoffe) (siehe:&nbsp;<a href="https://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/nutrient-reduction-scheme/">Nutrient Reduction Scheme</a>).</p> <p>Deutschland hat sich im Ostseeaktionsplan verpflichtet, die jährlichen wasser- und luftbürtigen Nährstoffeinträge auf 70.644 Tonnen Stickstoff pro Jahr (t/a) und 510 t/a Phosphor zu begrenzen (siehe&nbsp;<a href="https://helcom.fi/wp-content/uploads/2021/10/Nutrient-input-ceilings-2021.pdf">Ostseeaktionsplan update 2021</a>). Die letzte Überprüfung der Nährstoffreduktionsziele mit 2020er Daten zeigt, dass Deutschland die Einträge über die Flüsse und die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> in die Ostsee für Stickstoff um 2,4 % (850 t/a) und für Phosphor um 49 % (220 t/a) reduzieren muss, um die oben genannten vereinbarten Nährstoffreduktionsziele einzuhalten (siehe:&nbsp;<a href="https://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/nutrient-reduction-scheme/">Nutrient Reduction Scheme</a>&nbsp;).</p> </p><p> Einträge der Zuflüsse aus Deutschland <p>Aus Deutschland tragen neben den größeren Flüssen Oder, Warnow und Peene 29, meist kleinere Flüsse Nährstoffe aus einem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> von rund 31.100 Quadratkilometern in die Ostsee ein.&nbsp;</p> <ul> <li>Die Einträge aus 24 Flüssen mit einem Einzugsgebiet von ca. 18.200 Quadratkilometern werden mittels chemischer Analytik erfasst und quantifiziert (beobachtetes Gebiet).</li> <li>Die Einträge aus 7 Flüssen mit einem Einzugsgebiet von circa 7.300 Quadratkilometern werden durch Modellierung der direkten Einleitungen aus kommunalen Kläranlagen und Industriebetrieben ermittelt (unbeobachtetes Gebiet).</li> <li>Die Einträge aus dem Odereinzugsgebiet werden über chemische Analytik in Polen erfasst und anhand vereinbarter Anteile auf die drei Oderanrainer Tschechien, Deutschland und Polen aufgeteilt (siehe: <a href="http://www.mkoo.pl/index.php?lang=DE">http://www.mkoo.pl/index.php?lang=DE</a>). Das deutsche Odereinzugsgebiet hat eine Größe von ca. 5.600 Quadratkilometern.</li> </ul> <p>Die Stickstoff- und Phosphoreinträge über Flüsse aus dem deutschen Ostseeeinzugsgebiet haben sich seit den Neunzigern (5-Jahres Mittelwert 1995-1999) um ca. 40 % von 22.000 t auf 13.100 t Stickstoff und um ca. 57 % von 1.000 t auf 430 t Phosphor bis 2023 (5-Jahres Mittelwert 2019-2023) reduziert (siehe Abbildung „Gesamtstickstoffeinträge in die Ostsee, Deutschland“ und Abbildung „Gesamtphosphoreinträge in die Ostsee, Deutschland“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Gesamtstickstoffeintr%C3%A4ge-Ostsee-D.png"> </a> <strong> Gesamtstickstoffeinträge in die Ostsee, DE </strong> Quelle: Umweltbundesamt </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Gesamtphosphoreintr%C3%A4ge-Ostsee-D.png"> </a> <strong> Gesamtphosphoreinträge in die Ostsee, DE </strong> Quelle: Umweltbundesamt </p><p> Einträge der Direkteinleiter aus Deutschland <p>29 Kläranlagen sowie 2 industrielle Anlagen leiten gereinigtes Abwasser direkt in die Ostsee ein. Diese machen circa 6 % bzw. 5 % der gesamten wasserbürtigen Stickstoff- und Phosphoreinträge aus dem deutschen Ostseeeinzugsgebiet aus.&nbsp;</p> <p>Auch die Stickstoff- und Phosphoreinträge über Direkteinleiter haben sich seit den Neunzigern (5-Jahres Mittelwert 1995-1999) von 2.950 t Stickstoff bzw. 48 t Phosphor auf heutige (5-Jahres Mittelwert 1995-1999) 850 t Stickstoff bzw. 24 t Phosphor verringert, was einer Reduktion von ca. 71 % bzw. 50 % entspricht (siehe Abbildung „Gesamtstickstoffeinträge in die Ostsee, Deutschland“ und Abbildung „Gesamtphosphoreinträge in die Ostsee, Deutschland“).</p> </p><p> Gleichbleibend hohe Stickstoffeinträge in die Ostsee <p>Für den Vergleich von Nährstofffrachten aus unterschiedlichen Jahren zwecks Trendbetrachtung wurden die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/frachten">Frachten</a> immer in Relation zum jährlichen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/abfluss">Abfluss</a> gesetzt („Abflussnormalisierung“). Die Betrachtung der Frachten in Relation zum jährlichen Abfluss ist für ein aussagekräftiges Ergebnis wichtig, weil,</p> <ul> <li>ergiebige Niederschläge die Stickstoffeinträge erhöhen. Es werden mehr Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Flächen herausgewaschen und in die Flüsse geschwemmt</li> <li>bei hohen Niederschlägen Phosphorgehalte aufgrund des Verdünnungseffekts sinken</li> </ul> <p>Die abflussnormalisierten Stickstofffrachten der Flüsse aus dem deutschen Ostseeeinzugsgebiet sind zwischen den 90er Jahren mit ca. 21.000 t/a und dem letzten 5-Jahres-Mittelwert in 2023 mit etwa 19.000 t/a nahezu gleichgeblieben. Die statistische Trendbetrachtung der Stickstofffrachten zeigt folglich keinen signifikanten Trend zwischen den Jahren 1995 und 2023 sowie 2011 und 2023 (siehe Trendanalyse Abbildung „Gesamtstickstoffeinträge in die Ostsee, Deutschland“ und Abbildung „Gesamtphosphoreinträge in die Ostsee, Deutschland“. Die abflussnormalisierten Phosphorfrachten sind in den letzten fast 30 Jahren von ca. 920 t/a um knapp 40 % auf derzeit 560 t/a deutlicher gesunken als die Stickstofffrachten. Diese Eintragsreduktion zeigt sich auch in der statistischen Trendbetrachtung. Es konnte ein signifikanter abnehmender Trend zwischen den Jahren 1995 und 2023 festgestellt werden (siehe Abbildung „Gesamtstickstoffeinträge in die Ostsee, Deutschland“ und Abbildung „Gesamtphosphoreinträge in die Ostsee, Deutschland“). Damit konnte Deutschland die gewässerbürtigen Phosphoreinträge in die Ostsee statistisch signifikant reduzieren, jedoch sind die Stickstoffeinträge unverändert hoch geblieben. Der nicht-signifikante Trend und eine Stickstoffreduktion von nur 9 % der abflussnormalisierten Stickstofffrachten sind ein Indiz dafür, dass die rückläufigen Stickstofffrachten überwiegend mit einem verringerten klimabedingten Abflussgeschehen und der resultierenden Trockenheit im deutschen Ostseeeinzugsgebiet zu erklären sind.&nbsp;</p> <p>Wie der Vergleich mit den HELCOM-Nährstoffreduktionszielen für Deutschland zeigt (siehe:&nbsp;<a href="https://helcom.fi/baltic-sea-action-plan/nutrient-reduction-scheme/national-nutrient-input-ceilings/">National nutrient input ceilings</a>), müssen insbesondere weitere Reduktionen für die Phosphoreinträge insbesondere für die zentrale Ostsee erreicht werden. Für weitere Reduktionen der Nährstoffeinträge in die Ostsee bedarf es zusätzlicher Maßnahmen, zum Beispiel die Reduktion der Einträge aus der Landwirtschaft. Diese könnten durch das Einhalten der novellierten Düngeverordnung (01. Mai 2020 in Kraft getreten) erreicht werden. Die nationalen Verpflichtungen aus dem Göteborg-Protokoll&nbsp;von 1999 zur Reduzierung von Luftschadstoffemissionen und aus der novellierten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nec-richtlinie">NEC-Richtlinie</a> (EU) 2016/2284, die sich als Depositionen sowohl in den Einzugsgebieten als auch in der Ostsee wiederfinden, werden auch zu Reduzierungen der Stickstoffbelastung der Ostsee beitragen.</p> <p>Größere Eintragsreduktionen von Stickstoff und Phosphor wurden vor 1995 vor allem durch die Einführung phosphatfreier Waschmittel und der dritten Reinigungsstufe bei Kläranlagen erreicht. Ein optimierter Betrieb von Kläranlagen im deutschen Ostseeeinzugsgebiet und ein Ausbau vor allem der küstennahen sowie direkt in die Ostsee einleitenden Kläranlagen mit einer vierten Reinigungsstufe würden die Einträge von Nähr- und Schadstoffen zusätzlich reduzieren und die Einhaltung des Ostseeaktionsplans von 2021 maßgeblich unterstützen oder erst ermöglichen. Hier könnte bspw. die Umsetzung der neuen EU-Kommunalabwasserrichtlinie 2024/3019, kurz KARL, zusätzliche Reduktionen bei Kläranlagen erzielen.&nbsp;</p> </p><p> Methode <p>Die Abflussnormalisierung der Nährstofffrachten wurde nach&nbsp;<a href="http://dce2.au.dk/pub/TR224.pdf">Larsen, S.E, &amp; Svendsen, L.M. (2021)</a> mit den Daten, die im Rahmen der PLC-Berichterstattung von Deutschland an HELCOM berichtet werden, durchgeführt. Für die statistische Analyse der Zeitreihe wurde eine Trendanalyse für den gesamten Zeitraum (1995 bis 2023) und für den Zeitraum 2011 bis 2023 durchgeführt. Die analysierten Trends wurden mit dem Mann-Kendall-Test auf statistische Signifikanz und abnehmenden oder zunehmenden Trend geprüft.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Bericht: "Nährstoffe in den deutschen Küstengewässern der Ostsee und angrenzenden Gebieten"

Phosphorus inputs from the eight largest sewage treatment plants on the German Baltic Sea coast (about 70% of direct dischargers) decreased by 98% between 1990 and 2008. In the same period, nitrogen input decreased by 89% (about 90% of direct dischargers). A comparison of the periods 1986/90 and 2004/08 shows that riverine discharges of total phosphorus decreased by 61%, primarily due to reduced inputs from point sources. Nitrogen input, mostly from diffuse sources, decreased only by 13%, half of the decrease being attributable to lower runoff. The distribution pattern of phosphate concentrations in winter shows that levels in the inner coastal waters are in the same order of magnitude as in the open sea. By contrast, nitrate concentrations are 50 - 70 times higher than in the open sea due to the fact that diffuse sources prevail in the drainage area and that nitrate levels are closely coupled to runoff in the inner coastal waters, especially in the estuaries of the river Odra including Haff and Peenestrom, the rivers Warnow and Trave. These reduced inputs are also reflected in the decline of total phosphorus and nitrogen concentrations, both in the inner coastal waters and in the adjacent Baltic Sea waters. The strongest decline was recorded up to the mid-1990s, after which concentrations have fluctuated at a relatively stable level, often associated with runoff. Nevertheless, all areas still have to be considered eutrophied, in accordance with the HELCOM classification (HELCOM [2009]). Water quality in the open sea areas (western Belt Sea, Kiel Bight, Arkona Basin, Zingst outer coast) is classified as moderate, whereas waters closer to the coast and in more enclosed areas (Flensburg Fjord, southern Kiel Bight, Lübeck Bight, Wismar Bight, and Pomeranian Bight) have to be classified as -bad- applying the WFD assessment criteria. Eutrophication is particularly high in the inner coastal waters (Schlei, Lower Trave, Lower Warnow, Darss-Zingst Bodden Chain, Jasmund Bodden, Peenestrom, Kleines Haff). The orientation values for inner coastal waters are exceeded several times and apparently have been set too low, especially because of their missing gradients toward the open Baltic Sea. They require scientific review.#locale-ger: Der Phosphoreintrag aus den acht wichtigsten Kläranlagen an der deutschen Ostseeküste (ca. 70% der Direkteinleiter) hat sich zwischen 1990 und 2008 um 98% verringert. Der Stickstoff-Eintrag ging im gleichen Zeitraum um 89% zurück (ca. 90% der Direkteinleiter). Der flussbürtige Eintrag von Gesamtphosphor ist um 61% zurückgegangen, vergleicht man die Zeiträume 1986/90 und 2004/08, vor allem bedingt durch verringerte Frachten aus Punktquellen. Der vorwiegend aus diffusen Quellen stammende Stickstoffeintrag hat sich nur um 13% verringert, wovon die Hälfte der Abnahme dem geringeren Abflussgeschehen geschuldet ist. Die Verteilungsmuster der winterlichen Phosphatkonzentrationen zeigen, dass die Werte in den inneren Küstengewässern in der gleichen Größenordnung liegen wie in der offenen See. Dagegen verursacht die Dominanz diffuser Quellen im Einzugsgebiet und die enge Kopplung ans Abflussgeschehen in den inneren Küstengewässern, insbesondere in den Ästuaren der Oder mit Haff und Peenestrom, der Warnow und der Trave, Nitratkonzentrationen, die teilweise um das 50- bis 70-fache über den Werten der offenen See liegen. Die reduzierten Einträge spiegeln sich auch im Rückgang der Gesamtphosphor- und Stickstoffkonzentrationen, sowohl in den inneren Küstengewässern als auch in der vorgelagerten Ostsee wider. Der stärkste Rückgang fand bis Mitte der 1990er Jahre statt, danach schwanken die Werte auf einem relativ stabilen Niveau, häufig an das Abflussgeschehen gekoppelt. Trotzdem müssen alle Gebiete nach wie vor als eutrophiert bewertet werden, was in Übereinstimmung mit den HELCOM-Bewertungen steht (HELCOM [2009]). Dabei weisen die offenen Meeresgebiete (Westliche Beltsee, Kieler Bucht, Arkonabecken, Zingster Außenküste) einen mäßigen Gewässerzustand auf. Die küstennahen und mehr abgeschlossenen Regionen (Flensburger Förde, südliche Kieler Bucht, Lübecker Bucht, Wismarbucht und Pommernbucht) müssen gemäß den WRRL-Bewertungskriterien dagegen als schlecht bewertet werden. Einen besonders hohen Eutrophierungsgrad weisen die inneren Küstengewässer auf (Schlei, Untertrave, Unterwarnow, Darß-Zingster Boddenkette, Jasmunder Bodden, Peenestrom, Kleines Haff). Die Orientierungswerte für die inneren Küstengewässer werden um ein Vielfaches überschritten und erscheinen als zu niedrig angesetzt, auch und besonders wegen ihrer fehlenden Gradienten bis zur offenen Ostsee, und bedürfen einer wissenschaftlichen Überarbeitung.

Kosten/Nutzen der N2-Fixierung und ihre Konsequenzen für aquatische Ökosysteme

Derzeit wird diskutiert, ob Massenentwicklungen von potenziell gesundheitsgefährdenden Cyanobakterien allein durch verringerte Phosphoreinträge verhindert werden können. Viele Gewässer sind eher Stickstoff-limitiert, aber die kostspielige Reduktion der N-Einträge macht nur Sinn, wenn sie nicht durch die Fixierung von Luft-Stickstoff (N2) durch Cyanobakterien (Nostocales) mit speziellen Zellen (Heterocysten) ausgeglichen wird. Verringerte N-Einträge sollten diese Cyanobakterien dann sogar bevorteilen. Eine Langzeitstudie des IGB am Berliner Müggelsee zeigt bei reduzierten N-Einträgen aber eine Verringerung des Anteils der Nostocales am gesamten Phytoplankton und eine Verschiebung von Aphanizomenon- zu Anabaena-Arten. Wir wollen folgende Hypothesen testen: 1) Die energieaufwendige N2-Fixierung lohnt sich nur bei sehr geringem Angebot an Nitrat und Ammonium (=DIN). 2) Durch den Klimawandel nehmen Dauer und Häufigkeit thermischer Schichtung von Flachseen zu, dadurch werden pulsartig gelöstes P und N aus dem Sediment freigesetzt. Die stammspezifischen Strategien der Nostocales bei der Ausbildung von Heterocysten und beim Anschalten der N2-Fixierung hängen von Höhe und Dynamik des DIN-Angebots ab. 3) Diese stammspezifischen Traits erklären die im See beobachtete Wirkung verringerter N-Einträge und des Klimawandels auf die Planktongemeinschaft. Zur Testung dieser Hypothesen werden Labor- und Freilandexperimente, die Analyse von Langzeitdaten und Modellierung verbunden. Im Labor werden Wachstumsraten und N2-Fixierung verschiedener Aphanizomenon- und Anabaena-Stämme in Abhängigkeit von der DIN-Konzentration verglichen, wobei letztere konstant oder gepulst ist. In Konkurrenzversuchen wird festgestellt, welcher Stamm sich bei welcher DIN-Konzentration durchsetzt. Analoge Versuche werden im Müggelsee mit natürlichen Planktongemeinschaften durchgeführt. N2-Fixierung durch Nostocales und N-Einträge durch die Spree werden verglichen. Ein vorhandenes Anabaena-Modell wird um aktuelle Literaturdaten und die Erkenntnisse aus den beschriebenen Experimenten ergänzt und auf Aphanizomenon erweitert. Dieses Modell wird dann in ein biogeochemisches Modell integriert, das einen Modellsee erst eindimensional, für höhere zeitliche Auflösung auch dreidimensional beschreibt. Das Modell wird anhand von Langzeitdaten des Müggelsees kalibriert und validiert. Mit ihm werden dann Szenarien mit verschiedenen DIN-Konzentrationen und den untersuchten Stämmen für relevante Bereiche von externen P- und N-Frachten, Wassertemperaturen und Schichtungsbedingungen simuliert. Zudem soll ein Nostocales-Modul entwickelt werden, das in vorhandene Wassergütemodelle integriert werden kann. Dieses neue Wissen soll für ein effektiveres und nachhaltigeres Gewässermanagement genutzt werden, wobei die zu entwickelnden Modelle bei der Prognose der Cyanobakterien-Entwicklung und der entsprechenden Festlegung qualifizierter Eintrags-Grenzwerte auch unter veränderten klimatischen Bedingungen helfen.

Nachhaltigkeitsstrategie Rheinland-PfalzFortschreibung 2019

Nachhaltigkeitsziele für Rheinland-Pfalz, Hintergründe: u. a. Rio-Prozess, Agenda 2030, europäischer Green Deal, Kernelemente zur Umsetzung der Nachhaltigkeitsstrategie: u. a. Klimaneutralität der Landesverwaltung, Fairtrade-Towns, Reduktion der Treibhausgasemissionen, Stromversorgung aus erneuerbaren Energien, Phosphoreintrag in Fließgewässer, Senkung von Luftschadstoffen, Armutsgefährdungsquote, Stärkung nachhaltigen Wirtschaftens, Verbesserung des sozialen Zusammenhalts in der Gesellschaft, Nutzung von Bildung, Wissenschaft und Innovation als Treiber einer nachhaltigen Entwicklung; auch: Statistische Indikatoren zur nachhaltigen Entwicklung

Optimierung der Membranfiltrationstechnik am Beispiel der Kläranlage Leipzig-Markranstädt

Ziel der Untersuchungen ist die Feststellung möglicher Optimierungsmöglichkeiten des Betriebes der Membranfiltrationsanlage der Kläranlage Leipzig-Markranstädt. Grundlage hierfür bildet eine Bilanzierung der Membrananlage. Diese umfasst Massebilanzen für die CSB-, Stickstoff- und Phosphorfrachten. Aufbauend auf den ermittelten Massebilanzen werden detaillierte Lösungsvorschläge wie z.B. die Variation der Rezirkulation einer eingehenden Prüfung unterzogen. Zur Quantifizierung möglicher Einsparpotenziale werden die Parameter des spezifischen Energieverbrauchs für die Gesamtanlage, für die biologische Stufe und für den Cross-Flow ermittelt.

Steuergrößen von Wasserqualität und ihrer Dynamik in Einzugsgebieten: Eine Deutschland-weite Analyse mit daten-getriebenen Modellen

Eine sichere Wasserversorgung ist eines der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen in der Agenda 2030. In Mitteleuropa und Deutschland sind hohe Nährstoffeinträge in Grund- und Oberflächenwässer und schließlich auch in die marinen Systeme nach wie vor einem Problem für aquatische Ökosysteme und die Sicherung der Wasserversorgung. Auf der räumlichen Skala von Flusseinzugsgebieten interagieren dabei eine Vielzahl von Eintragspfaden und Prozessen, die ein mechanistisches Verständnis und klare Ursache-Wirkungs-Beziehungen erschweren. In den letzten Dekaden wurden große Anstrengungen unternommen, Kläranlage zu ertüchtigen und damit Einträge von Phosphor und Stickstoff deutlich zu reduzieren. Andererseits sind diffuse Einträge aus der Landwirtschaft immer noch bedeutend und aufgrund der langen Transportzeiten von der Quelle zur Vorflut schwer zu managen. Es ist momentan schwer abzuschätzen, wie schnell sich Maßnahmen zur Verringerung von Stickstoffüberschüssen in der Landwirtschaft auf die Wasserqualität und ihre zeitlich-räumliche Variabilität in der Vorflut auswirken. In diesem Antrag wird ein einzigartiger Datensatz von Wasserqualität und -quantität über ganz Deutschland hinweg verwendet und einer systematischen Daten-getriebenen Analyse unterzogen. Der Datensatz basiert auf dem langjährigen Monitoring von Wasserqualität der einzelnen Bundesländer und wurde vom UFZ zusammengestellt. In der Analyse dieser Daten werden Muster in der Konzentrationsvariabilität aber auch den Beziehungen zwischen Konzentration und Abfluss verwendet, um Rückschlüsse auf dominante Prozesse und Eintragspfade im Einzugsgebiet zu schließen. Die Arbeit ist dabei auf drei Ziele fokussiert: (a) Die Klassifikation der Einzugsgebiete hinsichtlich ihres Nährstoff-Exportregimes für Daten ab dem Jahr 2010. (b) Die zeitliche Entwicklung der Stickstoff:Phosphor-Stöchiometrie für längere Zeitreihen im Wechselspiel von Punkt- und diffusen Quellen. (c) Die Langzeit-Trajektorien des Nährstoffexports aus Einzugsgebieten und einer möglichen Entwicklung zu chemostatischen Verhältnissen mit geringer Konzentrationsvariabilität aufgrund flächiger landwirtschaftlicher Einträge. Dabei ermöglichen innovative daten-getriebene Methoden und der einzigartige Datensatz einen neuen Blick auf die Steuergrößen von Nährstoffexporten im mitteleuropäischen anthropogen überprägten Landschaftsbild. Die Ergebnisse ebnen zum einen den Weg für komplexitätsreduzierte Wasserqualitäts-Modelle auf der Skala von Einzugsgebieten. Zum anderen haben die Ergebnisse Relevanz für weitere Fachgebiete, wie der aquatischen Ökologie und des Umweltmanagements.

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