Nährstoff‐ und Sauerstoffbilanz eines hochbelasteten Klärwerksableiters unter besonderer Berücksichtigung der submersen Makrophyten

Abstract

In der vorliegenden Untersuchung wurden die Veränderungen der Konzentrationen der anorganischen Stickstoffverbindungen, des Orthophosphats sowie des Sauerstoffs entlang der Fließstrecke des Berliner Klärwerksableiters Wuhle innerhalb der fließenden Welle über einen Zeitraum von 2 Jahren erfaßt (1993/94), und ihre Ursachen werden diskutiert. Es wurde insbesondere der Einfluß der submersen Makrophyten berücksichtigt sowie für Stickstoff und Sauerstoff Umsatzraten und Gesamt‐Bilanzen berechnet. Während sich die Orthophosphatkonzentrationen nicht wesentlich reduzieren, verringern sich die Stickstoffkonzentrationen um durchschnittlich 10…20% (260…530 kg/d). Hauptursache dafür sind hohe Nitrifikations‐ (0.5 bis 20 g/(m2d)) und Denitrifikationsraten (0.5 bis 23 g/(m2d)). Insgesamt können diese jedoch die nachfolgenden Gewässer nicht spürbar entlasten, da die Selbstreinigungskapazität durch die hohen Frachten deutlich überlastet ist. Die Nitrifikation hat durch die hohen Ammoniumkonzentrationen mit 60…80% den Hauptanteil an der starken Sauerstoffzehrung. Die hohe Biomasse der submersen Makrophyten trägt zwar über die nächtliche Atmung teilweise zu einem fast völligen Sauerstoffschwund bei, hat jedoch insgesamt nur einen geringen Anteil an der Sauerstoffzehrung. Die photosynthetische Belüftung hat dagegen in den Sommermonaten mit 40% den größten Anteil am Sauerstoffeintrag. Auf flachen, schnellfließenden Abschnitten können die submersen Makrophyten auch bei Biomassen über 250 g/m2 einen positiven Einfluß auf den Sauerstoffhaushalt haben. Mit Respirationsraten der Gemeinschaft (R) zwischen 15 und 75 g/(m2d) sowie Raten des photosynthetischen Sauerstoffeintrags (P) zwischen 0 und 33 (g/(m2d) gehört der Klärwerksableiter Wuhle zu den hochproduktiven Gewässern.

Biomass and nutrient stock of submersed and floating macrophytes in shallow lakes formed by rewetting of degraded fens

“…In our study sites at least the SRP concentrations of the shallow lakes were rather high Table 1). In comparison to natural mesotrophic or eutrophic lakes (Gerloff & Krombholz, 1966;Smart, 1980;Spencer & Wetzel, 1993), the P concentration of C. demersum was up to 4.4 times higher in our systems, and still half as high as in polytrophic wastewater treated systems (Körner, 1996;Greenway & Woolley, 2001). The nitrogen concentration of C. demersum (3.0-3.5%) we observed was in accordance with that reported for eutrophic lakes ( Table 2).…”

“…As for biomass production, the nutrient concentrations of aquatic macrophytes are well documented to be positively correlated to the nutrient status of the water (Gerloff & Krombholz, 1966;Reddy & DeBusk, 1987a;Körner, 1996;Dierberg et al, 2002;Lombardo & Cooke, 2003). In our study sites at least the SRP concentrations of the shallow lakes were rather high Table 1).…”

“…In comparisons with other freshwater systems it is important again to consider that nutrient concentration or stock of plants can vary strongly through the growing season (Rejmánková, 1978). The nutrient concentration for C. demersum has been shown to be highest at the beginning of the growing season in spring (April), decreasing in summer, and increasing in autumn again (Gerloff & Krombholz, 1966;Best, 1977;Körner, 1996). In our study, the P and N concentrations of the biomass of C. demersum varied between 0.9-1.0% and 3.1-3.5%, respectively.…”

“…Up to now, little attention has been paid to the rapid development of submerged macrophyte populations of Ceratophyllum demersum (Hornweed) and Lemnaceae (Duckweed) populations, which do not root in the lake bottom but take their nutrients from the surface water. Few studies of aquatic systems point out the capability of these plants to take up large amounts of nutrients and thus improving water quality (Oron et al, 1988;Körner, 1996). There is a lack of knowledge on the importance of submersed and floating macrophyte populations for nutrient retention in shallow lakes recently developed due to permanent inundation of highly degraded peat soils.…”

Self-purification in Upland and Lowland Streams

“…Altogether, bottom substrate and thickness of the biofilm can be characterised as the main parameters influencing the selfpurification in upland brooks. Especially in lowland streams, vegetation also can play a large role in self-purification [23][24][25][26][27][28]. Macrophytes have there a comparable function as stones and rock debris in upland brooks.…”