The DarB-Zingst Bodden chain, part of the brackish inner coastal waters of Mecklenburg-Vorpommern, Germany, is supplied by large amounts of phosphorus and nitrogen from the catchment area. Due to the shallowness an additional nutrient input is realized via sediment-water interactions. The results are highly eutrophicated water bodies. But in contrast to other systems the actual nutrient concentrations are mainly influenced by hydrographical features and don't reflect the loading situation. Possible rehabilitation methods are discussed for the Bodden chain handling, especially the sediment problem.
Im Stoffkreislauf von Phosphaten in Gewässern spielen Sorptionsprozesse eine große Rolle. Mit Hilfe der Langmuir Beziehung für die Adsorptionsisotherme können sowohl Gleichgewichtskonzentrationen für bestimmte Phosphatangebote als auch die maximale Sorptionskapazität bestimmt werden. Außerdem werden Ergebnisse über die Wirkung der Intensität der Wechselwirkung, der Reaktionszeit und der Redoxbedingungen auf das Sorptionsgleichgewicht diskutiert. Unter den natürlichen Konzentrationsbedingungen werden die maximalen Sorptionskapazitäten nur gering beansprucht. Auf der Basis von abgeleiteten funktionalen Zusammenhängen wird für den Barther Bodden eine Modellrechnung unter Berücksichtigung verschiedener Angebotskonzentrationen im Wasserkörper und im Interstitialwasser sowie unterschiedlich starker Sedimentaufwirbelungsraten vorgestellt. Die Modellergebnisse können im natürlichen Gewässer bestätigt werden. In sehr flachen Gewässern sind die aktuellen Phosphatkonzentrationen primär eine Folge der Sediment/Wasser‐Wechselbeziehungen. Sie sind im Jahresgang nahezu konstant. Phosphat besitzt in solchen Gewässern keine produktionsbegrenzende oder produktionssteuernde Wirkung.
Zusammenfassung: Anhand einer Literaturubersicht wird ausfuhrlich die Rolle der Sedimente im Stoffhaushalt, insbesondere flacher limnischer und mariner Gewasser, dargestellt, wobei die Stoffaustauschprozesse a n der SedimentlWasser-Kontaktzone besondere Berucksichtigung gefunden haben. Fur zusammengefaDt funf biologisch und 15 uberwiegend physikalisch-chemisch gepriigte Prozesse werden die Hauptphosphortransporte zwischen Wasserkorper -Biomasse -Detritus -Sediment (incl. Interstitial) diskutiert. Zur Charakterisierung der bedeutendsten Phosphetumsetzungen werden die wichtigsten heute iiblichenLaboratoriums-und in situ-Methoden fur die Aufstellung von Niihrstoffbilanzen erliiutert. Am Beispiel der in die komplex angelegten okologischen Untersuchungen an der DarO-Zingster Boddenkette integrierten Sedimentforschungskonzeption wird der derzeitige Stand der Arbeiten zur Aufnahme der in eutrophen Flachgewiissern sehr heterogen verteilten Sedimentqualitit, ihrer groDen zeitlichen Variabilitiit und zu den Stoffaustauschprozessen an der Grenzschicht Sediment/Wasser beschrieben.
Problemstellung und Uberblick des KenntnisstandesI m Stoffkreislauf der Gewiisser besitzen die Sedimente, insbesondere die Stoffaustauschprozesse an der SedimentIWasser-Kontaktzone eine grol3e Bedeutung. J e nach Qualitiit enthalten die Sedimente aul3er Wasser und anorganisohen Substanzen unterschiedliche Mengen organischer Stoffe. Die fur die Bioproduktion wichtigen Niihrstoffe Phosphor und Stickstoff sind hier sowohl in anorganischen als auch in organischen Bindungsformen gegenuber dem Wasserkorper angereichert. Zwischen Sedimentbeschaffenheit und Wasserqualitiit bestehen in Abhiingigkeit von den physikalischen, chemischen, biologischen und geomorphologischen Bedingungen direkte Bezie hung en.Erste chcmische Analysen uber erhohte Ammoniumkonzentrationen und verringerte Sulfatgehalte im Interstitialwasser des blauen Tiefseetons vom schottischen Kontinentalabhang gehen auf MURRAY und IRVINE zuruck. Spiiter diskutieren AL-STERBERG (1 925,1930) ; EINSELE (1936EINSELE ( ,1938 und TRAHMS die Stellung der Sedimente als Endresultat des Stoffkreislaufes und als Niihrstofflieferant. Wesentliche Arbeiten zu dieser Problematik kommen in der Folgezeit hauptsiichlich aus dem limnischen Bereich der Gewasserkunde: u. a. MORTIMER (1941MORTIMER ( , 1942MORTIMER ( , 1971; Z~L I C ; HAYES and P m m s ; OHLE (1955 a, 1958, 1964) ; UNOEMACH; GOLTERMLLN (1 967) ; VOLLEN-WEIDER; RUHLE; STUMM and LECKIE; KLAPPEB und RUDOLF; BURNS and Ross; TEHSENOW (1972, 1979) ; KEENEY; KAMP-NIELSEN; BENGTSSON ; VINER; POLTZ; FREVERT (1979a, b, c ) und HELBIG; aber auch aus dem marinen und Kustengewiisser-9.
Literaturiiberblick, MeBmoglichkeiten und AutgabenstellungUntersuchungen zur Ermittlung der Sauerstoffzehrung a n der Sedimentoberfliiche und der damit in der Regel gekoppelten Niihrstofffreisetzung sind in der Vergangenheit fur verschiedene Gewassertypen sehr hiiufig durchgefuhrt worden (vgl. dazu ausgewahlte Daten in Tab. 1 und 2). Fur die Messung der sauerstoffzehrenden Prozesse (gleich Sauerstoffzehrungspotenz = Sedimentzehrung oder auch = Sedimentaktivitiit), also der Summe der Sauerstoff benotigenden chemischen und biologischen Reaktionen, besitzen sowohl die Laboratoriumsmethoden als auch die durch die Entwicklung elektrochemischer MeSmoglichkeiten mit Sauerstoffelektroden immer stiirker a n Bedeutung gewinnenden in situ-Verfahren Vor-und Nachteile. So kann bei Laboratoriumsmessungen mit der modifizierten BSB-Verdunnungsmethode nach CASPERS (vgl. RUHLE, 1966
S.unowry: Repeated samplcs from the top 5 cni of sediment iii H homogenrous network of 100 sampling stations in the Barth boddcn (mean depth-1.8 m) are ilnitlyscd for dry weight. organic matter (loss onignition), grtriii sizedistribution, tot~alpliosphoriisandiron whichissoluble in hydrochloric acid. Thedistribut.ionofminera1 andmudsediments (organicmatter ,511 [,) follows the bottoni t opography : t.rays, closed basins and channels show the respective muddy concentrations; spits, ground wave8 and windexposed up1,ifts iron] depressions are mostly inineralie. The watvr depth has only a subordinate effect on dist,ribntion. After rinqniet meteorologicaland hytlrographic situnt ions mainly the fine-grained material is redistributed. As comparative investigations over four years show, due to this the distribution pattern is not changed fundamentally, so t.hat the distribution of mainly mineralic, muddy and intermediate transition ranges can be mapped. unless this would he dono according to surveys under extreme hydrographic and ineteorological conditions. The individual parameters of the sediment quality show significitrit. correlations between each other.
Eiiifii h m i g und AufgabenstellnngZwischen cler Bcschaffenheit des Cewasserbodcns rind der Wasserqualitat hestehcn in ilhhangigkeit von den ptiysiltalischen, chetiiischen, hiologisrtien und geomorpliologischen Bedinglingen niehr oder weniger direkte Beziehungen. Die Rolle, die tlci~ Sedinienten bei der Kiihrst.offversorgung des Phytoplanktons zukoninit, ist dehei in crster Linie von zwei Faktoren abhlingig : der Gewassertiefe und der Intensitat des vertikalen Austausches (11. a. TESYENOW). Die Bedeutung dcr Gewassertiefe (-flachheit) fiir den Rut rophiegrad wird in Kombination init anderen Paranletern ~L I C~ in den iiiodernen Sahrstoffbelastungskonzeptionen heriicksichtigt (VOLLENWEIDER 1968, 1975, 1979; DILLON). Der neue DDR-Standard fiir stehende Rinnengewiisser (TGT, 27885101) heriicksichtigt die Gewassertiefe in Kombinat ion niit der iiiittlercn V wwcilzeit ehenfalls fiir eine Klassifikation. Der Beitrag d e r Sediniente fiir die Wasserbeschaffentieit ist, tlort aiii Iiiiclisten, wo er sich nieist nicht als Konzentration an gelosten Ioncn dokiinientiert, in den Flachgewassern (TESSENOW). Die ca. 190 kin'grolle Darn-Zingster Botldenkette (Abb. 1) ist ein sehr flaches Kustengewassersystem ini Bereich cler siidlichen Ostsee : niit.t,lere Tiefe: 2 111, niexiniale Tiefe: 12 in (CORRENS). Ails dieseni ( h n d e gehiireii physikalische und ctieinische sowie produktionsbiologische Untersuchungcn der Sediinente ziiiii komplcxcn Progranini der 6kosysteinanalyse dieser Boddengewiisscr. Folgenden Schwcrpunkten wird dahei Aiifnierksaiiikrit gewidntet :
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