Übersicht über die Phosphatthematik am Laacher See

„PhoLaaSee“

August 2014 / Mai 2015

Projektbearbeiterin: Ulrike Block, B. Sc. Steinheilstraße 2 97080 Würzburg

Projektbetreuer extern, inhaltliche und redaktionelle Bearbeitung:

Dr.-Ing. Wolfgang Frey LUWG Rheinland-Pfalz Abt. Gewässerschutz

Projektbetreuer extern: Hermann Böcker, DLR

Fachbetreuerin FH Bingen: Prof. Dr. Elke Hietel Fachbereich Life Sciences and Engineering

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis ................................................................................................ II

1 Einleitung ............................................................................................................. 3

2 Wissensstand ....................................................................................................... 5

2.1 Laacher See .................................................................................................. 5

2.1.1 Lage und limnologische Beschreibung ................................................... 5

2.1.2 Vulkanismus............................................................................................ 6

2.1.3 Zufluss und Abfluss ................................................................................. 7

2.1.4 Flora und Fauna ...................................................................................... 8

2.1.5 Nutzung durch den Menschen .............................................................. 10

2.2 Phosphor ..................................................................................................... 11

3 Themengebiete .................................................................................................. 14

3.1 Beurteilung des Laacher Sees nach Wasserrahmenrichtlinie und Trophie . 14

3.2 Geologie und Vulkanismus - Kohlenstoffdioxid ........................................... 17

3.3 Sedimente ................................................................................................... 18

3.4 Grundwasser ............................................................................................... 19

3.5 Eintrag über Atmosphäre ............................................................................. 19

3.6 Anthropogene Einflüsse .............................................................................. 21

3.6.1 Abwasser .............................................................................................. 21

3.6.2 Landwirtschaft ....................................................................................... 21

4 Zusammenfassende Diskussion und weiterer Forschungsbedarf ...................... 25

Literaturverzeichnis .................................................................................................. 28

Anhang ..................................................................................................................... 37

Abbildungsverzeichnis

II

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1 Übersichtskarte über den Laacher See ................................................. 5

Abbildung 2 Phosphatkreislauf im Wasserkörper ..................................................... 12

Abbildung 3 Gesamtphosphor zur Frühjahrszirkulation ab 1978 ............................. 12

Abbildung 4 Bewertung der Trophie von natürlichen Seen ....................................... 15

Einleitung

3

1 Einleitung

Der Laacher See ist nicht nur der größte natürliche See in Rheinland-Pfalz, sondern

auch ein in vielen Aspekten einzigartiges Gewässer. Sowohl geologisch, natur-

schutzfachlich als auch kulturhistorisch nimmt er eine Sonderstellung ein. Zahlreiche

Nutzungsansprüche sind vorhanden, wie gewerbliche und Hobby-Fischerei, Naher-

holung und Freizeitaktivitäten wie Campen, Baden und Wassersport. Frühere Nut-

zungsansprüche wie Hochwasserschutz und Flächengewinnung für die Landwirt-

schaft bewirkten eine künstliche Regulierung der Wasserstände in Form zweier

Seenabsenkungen. Die landwirtschaftliche Nutzung im Einzugsgebiet seit der 2. Ab-

senkung 1844 war zeitweise intensiv. Das Kloster Maria Laach wirkt als Publikums-

magnet mit jährlich 1,5 Millionen Tagesgästen.

Die menschlichen Aktivitäten gingen an dem Gewässer nicht spurlos vorbei. Hier ist

bei Stehgewässern insbesondere die sogenannte Eutrophierung als Folge einer

Überdüngung mit Nährstoffen zu nennen. Dabei ist in der Regel Phosphor der ent-

scheidende Nährstoff als Minimumfaktor für das Wachstum von Algen. Wenn Phos-

phor in ausreichender Menge den Organismen zum Wachstum zur Verfügung steht,

fördert es eine Überproduktion an Biomasse. Diese kann im Extremfall zu Sauer-

stoffmangel und Fischsterben führen (Schmid, 2002).

Hiervon war der Laacher See etwa ab 1950 stark betroffen bis zu einem Höhepunkt

in den 70er Jahren. Nach einem Rückgang der Eutrophierungserscheinungen und

daran gekoppelt der Phosphorgehalte stagnieren diese seit Mitte der 90er Jahre auf

einem Niveau, das als noch nicht ausreichend erachtet wird.

Die Europäische Union (EU) möchte gute Wasserqualitäten der Oberflächengewäs-

ser, durch einen „guten ökologischen“ und „guten chemischen Zustand“ definiert,

erreichen und stellt dazu in der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Qualitätsziele auf

und gibt Methoden zur Erreichung an (WRRL 2000). Sie wurde u. a. mit dem Was-

serhaushaltsgesetz (WHG 2009) in deutsches Recht umgesetzt. Dem Laacher See

als natürliches Oberflächengewässer wurde nach der fünfstufigen Bewertung der

WRRL die Zustandsklasse „mäßig“ zugewiesen (LUWG/MULEWF, 2011). Zur Ziel-

erreichung eines ökologisch „guten Zustandes“ ist ein Gesamtphosphorgehalt im

volldurchmischten See von unter 20 mg/m3 anzustreben (Meinikmann et. al., 2013

und Wanner, 2013). Trotz vieler Maßnahmen zur Verringerung der Phosphorwerte im

Einleitung

4

Laacher See (Ableitung häuslichen Abwassers, Verringerung der Einträge durch die

Landwirtschaft) wurden nicht die gewünschten Erfolge verzeichnet.

Um dem Ziel, den See in einen guten Zustand zu bringen, näher zu kommen, wurde

anlässlich eines Besuchs von Frau Staatsministerin Ulrike Höfken im Kloster Maria

Laach (Eigentümer des Laacher Sees) auf Vorschlag von Abt Müntnich OSB am 27.

August 2012 ein sogenannter „Runder Tisch Laacher See“ gebildet. Vertreter der

Abtei Maria Laach sowie Umweltbehörden aus Rheinland-Pfalz und umliegende

Kommunen sowie Naturschutzverbände sollen sich hier regelmäßig einfinden (Abtei

Maria Laach, 2012). Bei der 2. Sitzung des Runden Tischs wurde die fehlende Über-

sicht über vorhandene Untersuchungen zum Laacher See und vor allem zur Phos-

phorthematik erwähnt. Es wurden „weitere Informationsmöglichkeiten für die breite

Öffentlichkeit“ und eine „Übersetzung der vielen Fachgutachten in eine für die Öffent-

lichkeit besser verständliche Form“ gefordert (SGD/RS WAB KO, 2013).

Ziel dieses Projektes war es, die bisherigen umfangreichen Informationen, Untersu-

chungen und Dokumente um das Thema Phosphat im Laacher See zu sammeln,

vergleichend auszuwerten, zusammenzufassen und anschließend zu diskutieren. Es

wurden keine neuen Daten erhoben oder Untersuchungen vorgenommen. Hierbei

war im Vorfeld eine Stakeholder-Analyse notwendig, die eine Sammlung der not-

wendigen Informationen unterstützte. Im Anschluss an die „Datensammlung“ wurden

die Dokumente gesichtet und ihre Hypothese und/oder ihr Ziel sowie die wesentli-

chen Ergebnisse herausgearbeitet und tabellarisch dargestellt. Dabei erfolgte eine

Zuordnung nach Art des Dokuments (Gutachten, Paper, Dissertation etc.), nach Re-

levanz zum Laacher See und, soweit möglich, nach Eintragspfaden.

Zu Beginn wird ein Stand des Wissens über den Laacher See und den Nährstoff

Phosphor dargestellt. In den einzelnen Themengebieten (nach Eintragspfaden des

Nährstoffs in den See) werden die ermittelten Dokumente vertieft betrachtet und die

wesentlichen Inhalte der Themengebiete dargestellt. Eine Diskussion und Interpreta-

tion der Ergebnisse mit anschließender Zusammenfassung schließt den Projektbe-

richt ab.

Wissensstand

5

2 Wissensstand

2.1 Laacher See

2.1.1 Lage und limnologische Beschreibung

Der Laacher See ist der größte natürliche Süßwassersee in Rheinland-Pfalz und im

deutschen Mittelgebirgsraum. Er liegt in der Gemeinde Glees im Landkreis Ahrweiler,

etwa 25 km nordwestlich von Koblenz in der Ost-Eifel und ist rund 2250 m lang und

1450 m breit (Henning, 1967). Abbildung 1 zeigt die Lage des Sees mit den Umlie-

genden vulkanischen Besonderheiten skizzenhaft.

Abbildung 1 Übersichtskarte über den Laacher See (basierend auf einer Wanderkarte); Quelle: http://www.jkrieger.de/stones/pic/laachersee_plan.gif

Laut dem Badegewässerprofil des Landes Rheinland-Pfalz (LUWG, 2011) wird er

folgendermaßen limnologisch beschrieben: Ein natürlicher Vulkansee mit einem na-

türlichen Zufluss durch den Beller Wiesenbach und einen künstlichen Ablauf über

einen Stollen in den Laachgraben. Die Wasserspeisung ist grundwasserdominiert.

Wissensstand

6

Das Einzugsgebiet wird bei Henning (1967) mit 11,66 km² angegeben und als ein

„allseitig geschlossenes Becken“ bezeichnet. Nixdorf et. al. (2004) nehmen ein Ein-

zugsgebiet von der Größe 12,22 km² an. Laut ATKIS-Auswertung des LUWG beträgt

das direkte Einzugsgebiet (einschließlich Seefläche) 9,0 km², das des Beller Wie-

senbaches 2,9 km², zusammen also 11,9 km² (LUWG, 2003a, siehe Anhang I). Sei-

ne Seeoberfläche wird mit 3,32 km2 angegeben und eine maximale Tiefe von 51,7 m

wurde ermittelt (LUWG, 2003b). Die durchschnittliche Tiefe ist nach Scharf (1986)

32,1 Meter, das Wasservolumen ist 105,78 x 106 m3 (LUWG, 2003b). Über die theo-

retische Wassererneuerungszeit sind in der Literatur voneinander abweichende An-

gaben zu finden. Scharf (1986) nennt eine Erneuerungszeit von ca. 68 Jahren. Auch

66 Jahre sind als Angabe zu lesen (Scharf und Menn, 1992). Schindler et al. (2010)

berechnen hingegen aus den Angaben zu den einzelnen hydrologischen Komponen-

ten nach Hühnerfauth & Stablo (1998) eine mittlere Verweilzeit von 23 Jahren. Nach

der deutschen Seen-Typologie nach Mathes et al. (2002) wird er als „geschichteter,

calciumreicher Mittelgebirgssee mit relativ kleinem Einzugsgebiet“ (Typ 7) eingestuft.

Der See selbst liegt auf einer Höhe von ca. 275 m ü NN (Schmincke, 2010 und

Scharf und Menn, 1992). Nach den Messungen des LUWG lag der Wasserspiegel

zwischen 2009 und 2014 immer zwischen 275,25 und maximal 276 m ü NN, meist

bei 275,4 m ü NN. Überall wird der See als holomiktisch, also vollständig durchmi-

schend, bezeichnet (z. B. LUWG, 2014, Aeschbach-Hertig, 1994), wobei Scharf

(1986) einen überwiegend monomiktischen Charakter (Vollzirkulation des Wasser-

körpers einmal im Jahr) annimmt. Nach den Ergebnissen von Eckartz-Nolden (1989),

die jahreszeitlichen Veränderungen der Phytoplanktonpopulationen im See unter-

suchte, ist der See als dimiktisch (Vollzirkulation im Frühjahr und im Herbst) einzu-

ordnen. Jedoch war in den Untersuchungsjahren 1985-87 der See immer mit einer

Eisschicht bedeckt, also in dieser Zeit zwischen den Zirkulationsphasen thermisch

geschichtet. Eine geschlossene Eisdecke bildet sich allerdings nur in längeren Kälte-

perioden „alle paar Winter“ (Hühnerfauth & Stablo 1998). Somit ist der See auf alle

Fälle holomiktisch, meist monomiktisch bzw. in strengen Wintern dimiktisch. Weitere

allgemeine Daten sind in Anhang II zu finden.

2.1.2 Vulkanismus

Der Laacher See liegt in einem vulkanisch geprägten Gebiet. Vor etwa 700.000 Jah-

ren entstanden bereits Schichtvulkane durch Vulkaneruptionen. Die Ausbrüche die-

ser Schichtvulkane waren nicht zeitgleich, wodurch sich in den Pausen mächtige lo-

Wissensstand

7

kale Lössschichten ablagerten und dies auch um den Laacher See und dessen Vul-

kan (Schmincke, 2010). Der Laacher See-Vulkan selbst brach vor etwa 12.900 (also

um 10.900 v.u.Z. aus (Baales et al. 2002 und Jöris & Weninger 2000 in Sirocko

2010). Dabei lagerten sich lockere Bimstuffe ab, welche jedoch später durch tonige

Seeablagerungen abgedichtet wurde. (Wasser und Boden, 2011 und Eckartz-

Nolden, 1989). Der Vulkanausbruch fand somit in einem erdgeschichtlich kurz zu-

rückliegenden Zeitraum statt und eruptierte in wenigen Tagen ca. 5 Milliarden Ku-

bikmeter Magma. Die Asche des Laacher Sees lagerte sich in Mittel- und Nordeuro-

pa auf einer Fläche von ca. 700.000 km2 ab (Friis, 2014).

Häufig wird er in der Literatur als ein Maar bezeichnet (Scharf, 1986; Grundmann,

2003), doch in jüngeren Dokumenten wird er richtigerweise als eine Caldera be-

zeichnet. „Eine Caldera ist ein mit Wasser gefüllter Einbruchkrater, der nach dem

Entleeren der Magmakammer unterhalb des Vulkankegels durch einen Einsturz ent-

standen ist“ (Friis, 2014). Bei diesem Einsturz blieb der sogenannte Ringwall um den

See vorhanden.

Vulkanische Tätigkeiten lassen sich auch heute noch anhand der Mofetten im Laa-

cher See nachweisen (z. B. Pfanz, 2008). Mofetten sind Kohlendioxidaustritte, die

aus den im Untergrund erkaltenden Magmen stammen und auf die vulkanische Akti-

vität der Region hinweisen. Sie wurden in zahlreichen Untersuchungen betrachtet,

die in Kapitel „Geologie und Vulkanismus - Kohlenstoffdioxid“ näher beschrieben

werden.

2.1.3 Zufluss und Abfluss

Der Laacher See besitzt einen natürlichen Zufluss aber aufgrund der geologischen

Struktur um den See keinen natürlichen Abfluss (Wasser und Boden GmbH, 2011).

Der Beller Wiesenbach liegt am Südufer und bildet den einzigen oberirdischen Zu-

fluss. Ein künstlicher Ablauf wurde durch den Eigentümer des Sees, der Abtei Maria

Laach, in Form eines Stollens geschaffen. Im Jahre 1164 ließ Abt Fulbert den soge-

nannten „Fulbert-Stollen“ bauen. Dieser diente vermutlich dem Hochwasserschutz

und der Landgewinnung, da das Ufer ursprünglich bis an die Mauern des im Bau be-

findlichen Klosters reichte (Grewe, 1979). Die Konsequenz dieses Stollens war eine

Seespiegelabsenkung um etwa 5 bzw. bis zu 9 m bei Hochwasser (Hünerfauth &

Stablo 1998). Über die Jahre brach dieser Stollen ein und ein neuer wurde im Jahr

1844 parallel zum und unterhalb des alten gebaut. Eine erneute Absenkung des

Wissensstand

8

Seespiegels um weitere ca. 5 m war die Folge. Dieser 1060 m lange Stollen dient bis

heute als Seeablauf in den Mühlenteich, dessen Ablauf wiederum als Laachgraben

bei Mendig vollständig versickert. Nun hält sich der Seespiegel nahezu konstant auf

dem heutigen Stand. Die beiden Absenkungen hatten einen Verlust von 31 % der

ursprünglichen Seefläche und 39 % seines ursprünglichen Volumens zur Folge und

einen Gewinn von ca. 65 ha Wiesen- und Feldfläche. Die Absenkung und die damit

freigelegten Flächen zogen eine massive Erosion nach sich (Wanner, 2013).

Die aktuellste Wasserbilanz findet sich bei Hünerfauth & Stablo (1998). Diese geben

für den Zufluss Beller Wiesenbach einen mittleren Abfluss von 4,3 l/s an, was einer

jährlichen Wassermenge von ca. 140.000 Liter und damit nur etwa 5 bis 10% des

Ablaufs (58 l/s bzw. 1,83 Mio m³/a) entspricht. Dem Niederschlag auf die Seefläche

von etwa 2,39 Mio m³/a steht eine Verdunstung von 2,82 Mio m³/a gegenüber. Aus

diesen ermittelten Größen ergibt sich rechnerisch ein Grundwasserzustrom mit 2,12

Mio m³/a, unter der Annahme, dass kein nennenswerter Grundwasserabstrom er-

folgt.

2.1.4 Flora und Fauna

Laut der Rechtsverordnung über das Naturschutzgebiet “Laacher See” (1981) ist der

See wegen seiner besonderen und einzigartigen Geologie und Morphologie ein Le-

bensraum seltener Pflanzen und Vogelarten und wegen seiner besonderen land-

schaftlichen Schönheit und Eigenart schützenswert. Das Bundesamt für Naturschutz

(2010) gibt auf der Internetpräsenz des Naturschutzgebietes mit der Gebietsnummer

169 an, dass der See „mit seinen angrenzenden Flachufern, Röhrichten und Uferge-

hölzen (…)“ nach dem Landesentwicklungsprogramm „(…) ein landesweit bedeut-

samer Kernraum für den Arten- und Biotopschutz“ ist (Bundesamt für Naturschutz,

2010). Dies bestätigt auch der Steckbrief zum FFH-Gebiet Laacher See, der vom

Landschaftsinformationssystem der Naturschutzverwaltung Rheinland- Pfalz (RLP)

(2013) zur Verfügung gestellt wird. Hier wird näher beschrieben, dass verschiedene

Waldtypen bis unmittelbar an das Ufer heranreichen und innerhalb des Beckens ex-

tensiv genutzte Grünlandbereiche existieren. Außerdem ist die floristische Vielfalt

hervorgehoben, vor allem bei den Schwimm- und Tauchblattpflanzengesellschaften.

Scharf (1986) gibt an, dass der größte Teil des Sees von einem Erlenbruchwald um-

geben ist und das Ufer selbst zum Teil aus nacktem Lavastein besteht. „Vor allem im

Wissensstand

9

südlichen Bereich des Sees befinden sich größere Bestände von Schilf und weiteren

emersen und submersen Makrophyten1“. Melzer et al. (1987) zeigte, dass die Flora

des Laacher Sees außerordentlich artenreich ist und teilweise seltene Pflanzen auf-

weist. Er untersuchte mittels Tauchkartierung entlang des gesamten Ufers die Was-

serpflanzen quantitativ und qualitativ. Hierbei wurden über 40 verschiedene Arten

gefunden. Hydrobotanische Besonderheiten waren dabei insbesondere bei den Arm-

leuchteralgen zu finden sowie Arten, die nur relativ geringe Nährstoffkonzentrationen

tolerieren. An CO2-reichen Stellen wurden angepasste Pflanzengesellschaften ge-

sichtet. Weniger anspruchsvolle Arten nährstoffreicher Standorte konzentrieren sich

in Süd- und Nordbucht. Im Rahmen des biologischen Monitorings zur Umsetzung der

Wasserrahmenrichtlinie wurden 2004, 2006, 2010 und 2012 jeweils zwischen 27 und

37 aquatische Makrophyten-Arten (in sechs bis acht Transsekten an repräsentativen

Stellen) festgestellt. Selbst mit 27 Arten liegt der Laacher See noch deutlich über den

in den meisten anderen untersuchten Seen in Rheinland-Pfalz gefundenen Artenzah-

len (Gewässerexperten 2013). Der Schwimmfarn (Salvinia natans) hatte landesweit

sein bedeutendstes Vorkommen im Laacher See (LUWG, 2013), konnte jedoch seit

2004 nicht mehr festgestellt werden.

Unter den Fische sind die im 19. Jahrhundert eingesetzten Felchen besonders her-

vorzuheben, bei denen sich innerhalb weniger Jahrzehnte morphologische Unter-

schiede zu den Ursprungspopulationen entwickelt haben (MUF RLP 1998).

Bei einer Untersuchung der wirbellosen Kleintiere des Substrats (Makrozoobenthos)

sowie der Muschelkrebse (Ostracoden) von 8 Eifelmaarseen und des Laacher Sees

im Jahr 1982 hatte letzterer bei beiden Gruppen die höchste Anzahl von Arten

(Wendling & Scharf 1992). Aktuelle Untersuchungen bestätigen, dass der Laacher

See nach wie vor ein äußerst wertvoller Lebensraum für substratbesiedelnde Wirbel-

lose ist, der sich durch eine große Habitatvielfalt auszeichnet (Dettinger-Klemm

2013). Außerdem ist er potenzieller Lebensraum des früher hier vorkommenden

Breitrand (Dytiscus latissimus), einer Käferart des Anhangs II der FFH-Richtlinie

(LUWG, 2013). Das Zooplankton ist hingegen stark vom Fraßdruck durch die Fel-

chen als auch durch den hohen Anteil nicht-fressbaren Phytoplanktons geprägt

(Riedmüller et al. 2011).

1 Untergetauchte oder aus dem Wasser aufragende höhere Pflanzen

Wissensstand

10

Bosselmann (1992) zeigt in seinem Buch „Die Vogelwelt des Naturschutzgebietes

Laacher See. Pflanzen und Tiere in Rheinland-Pfalz“ den Artenreichtum an Vögeln

auf. Anhand von Datensammlungen und Veröffentlichungen von Vogelartenvorkom-

men seit 1906 erstellte er einen Leitfaden für künftige Vogelbeobachtungen und

möchte die Notwendigkeit des Schutzes und des Erhaltens des Naturschutzgebietes

zeigen. Denn neben der wichtigen Funktion als Rastplatz wandernder Wasservogel-

arten ist die Bedeutung des Laacher Sees als Brutgebiet deutlich gesunken, vor al-

lem wohl auch aufgrund des gewachsenen Tourismus (LUWG, 2013).

2.1.5 Nutzung durch den Menschen

Der See und seine direkte Umgebung werden vom Menschen seit langer Zeit ge-

nutzt. Landwirtschaftliche Nutzflächen liegen direkt am Laacher See oder in dessen

Einzugsgebiet. Auf der Seefläche wird Wassersport und Angelsport sowie Badenut-

zung betrieben (LUWG, 2011). Diese Nutzung wird durch das Naturschutz- und

Wasserrecht geregelt. Schindler et al. (2010) schätzen die mittlere jährliche Gesamt-

zahl der Badegäste auf „etwa 30.000 bis maximal 40.000. Die meisten Touristen sind

jedoch keine Badegäste, sondern Besucher des Klosters und des Hofladens sowie

Spaziergänger usw. um den See herum. Hier können die oft mitgeführten Hunde im

Uferbereich zu einer Nährstoffbelastung durch ihren Kot führen. Nach Schindler et al.

(2010) gibt es keine ausführlichen Angaben zu den Mengen an Touristen, die den

Laacher See direkt betreffen. Ein Campingplatz, ein Minigolfplatz sowie ein Hofladen

sind in der Nähe des Ufers. Diese und das Kloster Maria Laach als Tourismusattrak-

tion bringen vermutlich Beeinträchtigungen und Einflüsse auf den See mit sich. Der

Campingplatz wird nur in den Sommermonaten von April bis September genutzt und

hat 190 Stellplätze (Camping Laacher See GmbH, 2014) mit 15.000 bis 21.000 Gäs-

te pro Jahr (Paffhausen, mündl. Mitt. in Schindler 2010). Wanderer nutzen das Ge-

biet ganzjährig. Der See hat fischereiwirtschaftlich eine lange Tradition, vor allem zur

Felchenaufzucht. Der Fischereibetrieb wird regelmäßig überprüft und die Fische

werden nicht zugefüttert (Hehenkamp, persönliche Mitteilung, 2014). Durch die fi-

schereiliche Nutzung wird ein Netto-Phosphorentzug von etwa 12 kg/Jahr ange-

nommen (Schindler et al. 2010).

Bis 1968 wurde der See durch die Einleitung der Abwässer aus der Abtei und des

Campingplatzes belastet. Danach wurde eine Ringleitung um den See fertiggestellt

(Eckartz-Nolden, 1989) (Siehe auch Kapitel 4.6.1 Abwasser).

Wissensstand

11

2.2 Phosphor

Eutrophierung als ein an sich natürlicher Prozess führt zur Alterung eines Sees. In

seiner Funktion als Senke in der Landschaft akkumuliert ein See Stoffe, welche die

Produktivität des Gewässers erhöhen. Dieser Vorgang führt schließlich zur Verlan-

dung des Sees. Im Normalfall ist dieser natürliche Alterungsprozess über einen lan-

gen Zeitraum zu verzeichnen. Durch menschlichen Einfluss und die damit verbunde-

nen erhöhten Einträge an Nährstoffen, kann sich dieser Prozess drastisch beschleu-

nigen. Als Folge der Mehrbelastung an Nährstoffen kommt es zu einer erhöhten

pflanzlichen Biomasseproduktion und schließlich auch zur Veränderung der Bio-

zönosen-Zusammensetzung (Nixdorf et. al., 2004). Ein erhöhtes Algenwachstum

kann negative Folgewirkungen wie „eine starke Wassertrübung, Sauerstoffdefizite,

Fischsterben, Einschränkungen bei der Aufbereitung von Trinkwasser und allergi-

sche Reaktionen bei Badenden“ (Arle et. al., 2014) haben. Phosphor spielt in diesem

Zusammenhang eine wichtige Rolle. Für die Primärproduktion (Phytoplankton) von

autotrophen Organismen ist er ein limitierender Faktor (Schmid, 2002). Das bedeu-

tet, dass nur in Anwesenheit von Phosphor im Gewässer auch Biomasse produziert

werden kann. Wenn Phosphor nun in niedriger Konzentration vorliegt, ist folglich

auch die Biomasseproduktion limitiert. Im Gewässerkörper an sich kommt es zu einer

ständigen Umwandlung der verschiedenen Phosphor–Pools (Abb. 2). Bedeutsam ist

dabei hauptsächlich das Ortho-Phosphat (PO42-), das als gelöste reaktive Phosphor-

verbindung (DIP in Abb. 2) direkt algenverfügbar ist. Jedoch sind praktisch alle natür-

lichen Phosphorverbindungen über algeneigene Enzyme oder über den Umweg des

Stoffwechsels diverser Organismen in Orthophosphat umwandelbar (Hütter, 1990).

Das ist der Grund, weshalb für die Beurteilung des Trophiegrades nach LAWA

(Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser) eines Gewässers nur der Gesamtphos-

phorgehalt benutzt wird.

Wissensstand

12

Abbildung 2 Phosphatkreislauf im Wasserkörper, Wechselwirkungen zwischen DOP (disolved oganic phosphorus), DIP (disolved inorganic phosphorus), POP (particulate organic phosphorus) und PIP (particulate inorganic phosphorus), aus Ludwig (2001)

Abbildung 3 Gesamtphosphor zur Frühjahrszirkulation ab 1978 (Daten LUWG)

Der Phosphor-Gehalt im Jahresmittel liegt im Laacher See bei etwa 34 μg/l, die ein-

zelnen Messwerte schwanken zwischen 20 und 45 μg/l. Abb. 3 zeigt die Messwerte

zum Zeitpunkt der Frühjahrszirkulation seit 1978. Ein leicht abfallender Trend ist zwi-

schen 1978 und 1995 zu erkennen. In den Jahren ab 1996 stagnieren die Werte ins-

gesamt und steigen sogar eher leicht an und sinken nicht weiter, wie nach den einge-

0

10

20

30

40

50

60

1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014

Gesa

mt-

Ph

osp

hor

[µg

/ L

]

Wissensstand

13

leiteten Maßnahmen zur Reduktion der Phosphoreinträge zu erwarten war. Die Ein-

tragswege sind nicht alle durch direkte Maßnahmen beeinflussbar. Beispielsweise ist

der Eintrag über die Atmosphäre oder über belastete Grundwassereinträge aus

früherer Zeit nicht abstellbar oder Maßnahmen wären mit unverhältnismäßigem Auf-

wand verbunden. Diese Projektarbeit fasst die zuvor gesammelten Dokumente um

die Eintragspfade und Grundlagen zum Laacher See zusammen.

Das Projekt NITROLIMIT stellt fest, dass auch Stickstoff in vielen Seen einen aus-

schlaggebenden Einfluss auf die Biomasse des Phytoplanktons hat und dass bei ei-

nem DIN:TP2 Verhältnis <1,6 Stickstofflimitation und bei einem DIN:TP Verhältnis >

1,6 Phosphorlimitation anzunehmen ist (Nitrolimit 2014). Bei den Messungen 2013

im Laacher See liegt herrscht nach diesen Kriterien zeitweise und in bestimmten

Wasserschichten, vornehmlich dem DCM, Stickstofflimitation vor (Frey & Plaul 2013).

2 DIN: gelöste anorganische Stickstoffverbindungen (dissolved inorganic nitrogen), TP: Gesamt-Phosphor (total

phosphorus)

Themengebiete

14

3 Themengebiete

3.1 Beurteilung des Laacher Sees nach Wasserrahmenrichtlinie und Trophie

Die EU-WRRL (WRRL, 2000/60/EG) hat zum Ziel, die natürlichen Gewässer bis zum

Jahr 2015 in einen mindestens guten ökologischen Zustand zu bringen. Hierzu wird

in den Mitgliedsstaaten ein Monitoring der Gewässer durchgeführt. Dabei wird der

derzeitige Zustand der Seen bewertet anhand von Komponenten wie Biologie und

Chemie sowie Wassermenge und Hydromorphologie. Die Bewertung ist abhängig

vom Referenzzustand des Sees. Der Referenzzustand ist der Zustand ohne anthro-

pogenen Einfluss. Der Grad der Abweichung vom Referenzzustand bestimmt die

ökologische Zustandsklasse.

Grundlage für die Bewertung nach der EU-WRRL sind die biologischen Komponen-

ten. Diese setzen sich aus den 1. Planktischen Algen (Phytoplankton), 2. den Was-

serpflanzen (Makrophyten) und den Algen, die den Gewässergrund besiedeln (Phy-

tobenthos) sowie den 3. wirbellosen Tiere, die mit bloßem Auge erkennbar sind und

auf oder in der Gewässersohle leben (Makrozoobenthos), zusammen. Der Phos-

phorgehalt geht dabei nicht direkt in die Bewertung ein.

Bei der Trophiebestimmung spielt er jedoch eine wichtige Rolle. Der Laacher See

wurde bereits im Jahr 1911 von Thienemann in die Trophiestufe oligotroph eingeord-

net. Dies machte er vor allem anhand des Sauerstoffgehaltes in tieferen Seeschich-

ten fest (Schönfelder, 2012). In seinen Einschätzungen fehlten Daten zu den Phos-

phorwerten. Damals unterschied Thienemann zwei Hauptgruppen von Seen, oligo-

trophe (nährstoffarme) und eutrophe (nährstoffreiche) Seen (Thienemann, 1926). Die

heutige Trophiebestimmung kann nach mehreren Methoden durchgeführt werden,

wie dem LAWA-Trophie-Index, dem Biovolumen-Index, dem TP-Index und dem Phy-

toSeenIndex (Verfahren nach Wasserrahmenrichtlinie, nur biologische Komponenten

betrachtet). Die anerkannteste und meist verwendete ist der LAWA-Trophie-Index.

Daraus ergeben sich mehr Stufen als bei Thienemann. Abbildung 4 zeigt eine Über-

sicht der Trophiestufen heute:

Themengebiete

15

Abbildung 4 Bewertung der Trophie von natürlichen Seen Quelle: http://www.bentophos.eu/typo3temp/_processed_/csm_trophiestufen_0776cc5ed5.jpg

Bei dem LAWA-Trophie-Index werden neben der Chlorophyll a-Konzentration, die

Parameter Sichttiefe und Gesamtphosphor sowie optional das Phytoplanktonbiovo-

lumen zur Einstufung herangezogen (Riedmüller et al., 2013). Für den Laacher See

hat dieses Verfahren das Limnologie Büro Hoehn (2013) gemeinsam mit der Beurtei-

lung der Biokomponente Phytoplankton durchgeführt. In den Gutachten wurden vier

Jahre ab 2005 untersucht und führten zu dem Ergebnis, dass der Laacher See im

Wesentlichen einen stark mesotrophen Trophiestatus aufweist, wobei die maßgebli-

che Phytoplanktonbiomasse in und unterhalb der Sprungschicht in etwa 10 m Tiefe

gebildet wird und die Sichttiefe in den oberen Wasserschichten eher dem schwach

mesotrophen Status entspricht. Grund dafür ist das Massenvorkommen der Burgun-

der-Blutalge (Planktothrix rubescens).

Die ebenfalls durchgeführte Phytoplankton-Bewertung (mit Hilfe des „Phyto-See-

Index“) liegt durch die Jahre relativ konstant zwischen 3,0 und 3,3 und indiziert damit

einen "mäßigen" ökologischen Zustand nach WRRL. Nach Limnologie Büro Hoehn

(2013) kann ein derzeitiger Trend jedoch nicht erkannt werden. Bereits die Arbeit von

Eckartz-Nolden (1989) bestätigt diese Einstufung. Dort wurden die jahreszeitliche

Sukzession des Phytoplanktons (Artenliste, Verteilung) und abiotische Faktoren

(Klima, Temperatur, Sauerstoffgehalt, Nährstoffe,…) im Laacher See betrachtet und

Themengebiete

16

eine Einteilung anhand des Phytoplanktons vorgenommen. Als Ergebnis wurde der

See auch hier mit mesotroph mit eutrophen Tendenzen eingeordnet.

Um den von Thienemann als oligotroph bezeichneten Referenzzustand zu bestäti-

gen, wurden vom LUWG und der SGD-Nord weitere Untersuchungen eingeleitet.

Diese bestätigen den oligotrophen Referenzzustand. Sirocko (2011) entnahm acht

Sedimentkerne, die auch in weiteren Untersuchungen Verwendung fanden.

Schönfelder (2012) untersuchte zur Rekonstruktion der Entwicklung der Trophie im

Laacher See mittels Diatomeenanalyse (Kieselalgen) einige der gut erhaltenen Se-

dimentkerne und bestätigt einen historisch oligotrophen Zustand mit geringen P-

Gehalten anhand der Kieselalgen als Zeigerarten. Es kann vermutet werden, dass

neben Phosphor auch die Stickstoffgehalte im Referenzzustand sehr gering waren.

Die Diatomeen des Laacher Sees sprechen allesamt für eine harmonische, zweisei-

tige Limitation durch P und N zu Zeiten der Referenzbedingungen (Schönfelder

mündl. Mitt. 2014).

Neben dem Phytoplankton gibt es noch die biologischen Komponenten Makrophy-

ten und Phytobenthos, sowie das Makrozoobenthos zur Beurteilung nach der

WRRL. Als Ergebnisse bei Makrophyten und Phytobenthos ergab sich ein mäßiger

ökologischer Zustand (Stufe 3) wobei die Entwicklungstendenz seit 2006 eindeutig

positiv ist (Die Gewässerexperten 2013). Das Makrozoobenthos wurde von Dettin-

ger-Klemm et. al. (2013) untersucht, mit dem Ergebnis, dass sich die Uferlebens-

räume in einem guten Zustand befinden. Eine Aussage zur Nährstoffbelastung ist

über diese Komponente jedoch nicht möglich.

Als Gesamtergebnis der Gutachten kann gesagt werden, dass der Laacher See nach

der fünfstufigen Bewertung des ökologischen Zustandes aktuell den „mäßigen“ er-

hält und dies in zwei von drei untersuchten biologischen Komponenten (Anlage II). In

der Trophie wird er als mesotroph bis eutroph eingestuft. Der Zielwert der TP-

Konzentration für ein wahrscheinliches Erreichen des „guten ökologischen Zustan-

des” laut WRRL liegt bei 20 µg/l im Saisonmittel und somit ungefähr um ein Drittel

unterhalb des jetzigen Wertes (Meinikmann et. al., 2013). LAWA (2015) sieht für den

Seentyp 7, der dem Laacher See zugeordnet wird, (kalkreicher, geschichteter Mittel-

gebirgssee mit kleinem Einzugsgebiet und oligotropher Referenzzustand) sogar den

Schwellenwert für einen guten Zustand bei einer Gesamtphosphor-Konzentration

zwischen 14 und 20 µg/l.

Themengebiete

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3.2 Geologie und Vulkanismus - Kohlenstoffdioxid

Wie in Kapitel “Vulkanismus“ angesprochen, gibt es im Laacher See CO2 vulkani-

schen Ursprungs, welches in Form von Mofetten an der Erdoberfläche sichtbar

wird. Die CO2-Vorkommen wurden in Studien erkannt und genannt, die nicht direkt

CO2 als Forschungsthema hatten (Langguth & Plum, 1983 und 1984; Friebertshäu-

ser et. al., 1992; Bahrig, 1985; Aeschberg-Hertig, 1994; Kabbe, 2010 und Melzer,

1987 und weitere). Zu diesem Phänomen wurden darüber hinaus zielgerichtete Stu-

dien unternommen, die sich beispielsweise mit den Auswirkungen des Gases auf die

Umwelt (Krüger et. al., 2009 und 2011; Möller, 2008) oder die mikrobiellen Verände-

rungen durch Kohlendioxid (Frerichs et. al., 2013) beschäftigt haben.

Im Zusammenhang mit dem Element Phosphor sind zum Untergrund des Laacher

Seebeckens besonders die Vorkommen von Vivianit (Bahrig, 1985 und Pirrung, o.A.)

und Vulkaniten (Schreiber, persönliche Mitteilung, 2014) zu nennen, wobei die Ober-

flächensedimente des Laacher Sees am Rand überwiegend aus karbonatischer

Gyttja und im zentralen Bereich aus Diatomeenschlamm und Ton bestehen (Frie-

bertshäuser et. al., 1992). Vivianit bildet sich in Böden bei Anwesenheit von zweiwer-

tigen Eisen und hohen Phosphatmengen vor allem in Stauwasser, Grundwasser-

oder Moorböden. Solch hohe Phosphatwerte erreichen fast nur Niedermoore und die

Bildung von Vivianit durch Mineralisation wird durch eine Entwässerung verstärkt

(Bahrig, 1985). Die Bildung von Vivianit kann durch die Seespiegelabsenkungen und

damit die Freilegung von Seesedimenten in der Vergangenheit gefördert worden sein

und ist ein Hinweis auf hohe Gehalte von Phosphor im Boden. In wie weit ein Zu-

sammenhang zwischen Seespiegelabsenkung und Phosphorgehalte besteht, müsste

genauer erforscht werden.

Das unter der Caldera produzierte CO2 entsteht durch Entgasungen des oberen

Erdmantels und wandert über Risse und Brüche im Gestein an die Erdoberfläche

(Möller, 2008). Auf diesem Weg könnten die CO2-sauren Wässer einen relevanten

Anteil Phosphor aus den Vulkaniten (überwiegend Phonolith und basaltische Aschen

und Lapilli) herauslösen, doch für eine Quantifizierung müssten erst Versuche durch-

geführt werden (Schreiber, persönliche Mitteilung, 2014 und Wanner, 2013).

Themengebiete

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3.3 Sedimente

Natürlicherweise bindet ein so tief geschichteter See wie der Laacher See Phosphor

in seinen Sedimenten. Je nach Bindungsform kann es zu Rücklösungen aus dem

Sediment kommen, zum Beispiel durch anaerobe Bedingungen im Hypolimnion

(tiefste Schicht), die daraufhin mit der nächsten Vollzirkulation in den gesamten

Wasserkörper eingemischt werden und den P-Gehalt erhöhen (Gabriel, persönliche

Mitteilung, 2014). Diese Prozesse können eine Reduktion des Phosphors durch Se-

dimentation zumindest verzögern. Die heute gemessen Phosphorwerte können folg-

lich durch Einträge aus früherer Zeit beeinflusst sein. Es ist jedoch von keinem See

einer solchen Tiefe bekannt, dass die Rücklösung langfristig größer ist als die Netto-

sedimentation (Hupfer, IGB, zitiert in Schindler et al, 2010). Allerdings können Maß-

nahmen zur Reduktion der Phosphoreinträge aufgrund der Phosphorrücklösung aus

dem Sediment der Seen erst nach einigen Jahren wirksam werden (Nitrolimit 2014).

Das CO2 im Laacher See kann neben der eventuellen Herauslösung von Phosphor

aus Vulkaniten noch weitere Auswirkungen auf den Phosphorgehalt im Gewässer

ausüben. So kann Kohlendioxid zu einer Veränderung des pH- Wertes im Gewässer

führen (Gabriel, persönliche Mitteilung, 2014 und Schmid, 2002). Eine Versauerung

der sedimentnahen Wasserschichten kann die Sedimentationsleistung des Sees be-

einflussen. Vor allem bei kalkhaltigen Sedimenten, die im Normalfall eine Rücklösung

von P erschweren (Friebertshäuser et. al., 1992), kann durch eine pH-Absenkung

eine Freisetzung aus dem Ca-gebundenen P-Vorrat erfolgen (Dittrich et. al., 2011).

Im Sommer gibt der Laacher See CO2 an die Atmosphäre ab und das Gewässer er-

wärmt sich, was zu einer Senkung der Calcitlöslichkeit führt. Diese Faktoren führen

zu einer Übersättigung und als Folge zu einer Ausfällung von Calcit (Friebertshäuser

et. al., 1992 in Schmid, 2002). Der Einfluss des Kohlenstoffdioxids auf die Sedimen-

tationsleistung durch pH-Wert-Beeinflussung an der Sediment-Wasserschicht sowie

die genauen Sedimentations- und Rücklösungsprozesse sollten näher untersucht

werden, damit ausgeschlossen oder bestätigt werden kann, ob die P-Werte im Laa-

cher See durch frühere Belastungen bestehen und durch die lange Erneuerungszeit

des Sees heute noch sichtbar sind.

Themengebiete

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3.4 Grundwasser

Wasser und Boden GmbH (2011) hat bereits vorhandene Unterlagen zur Geologie

und Hydrogeologie ausgewertet und durch Rammpegel am Süd- und Südwestrand

(Seeufer und Seeablauf) erweitert. Ziel war es einen Grundwassergleichenplan zu

erstellen und zu kommentieren und letztendlich ein Konzept zur Erkundung der

Grundwasserverhältnisse zu erarbeiten. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass ein

großer Teil des südlichen Uferbereichs (landwirtschaftliche Flächen) einen Grund-

wasserabstrom zum Stollen zeigt (Anhang IV). Die Erweiterung des Messnetzes rund

um den See wird empfohlen sowie eine Langzeitmessung (10 Jahre).

Die 2012 neu eingerichteten Grundwassermessstellen des LUWG Rheinland- Pfalz

und die jeweiligen Messergebnisse aus chemischen Analysen sind über das Geopor-

tal-wasser.rlp.de einzusehen. Anhang IV zeigt eine Übersicht über die Messstellen

am Laacher See. Die Gesamtphosphor-Konzentrationen liegen an einigen der Mess-

stellen zwischen 0,15 und 0,22 mg/l, was zusammen mit den übrigen Analysewerten

Hinweise auf geogene Ursachen ergibt (Frey & Plaul 2013). Sicher anthropogen be-

dingt sind erhöhte P-Werte im Bereich der alten Kläranlage (ähnlich wie in den Bö-

den, siehe dazu Kap. 3.6.2). Jedoch zeigen andere Messstellen unauffällig niedrige

Werte. Es ist also möglich, dass exfiltrierendes Grundwasser zu einer Anreicherung

von P im Seewasser führt (Meinikmann et al. 2013), eine quantitative Messung ist

jedoch kaum bzw. nur sehr aufwändig möglich (z. B. mit Seepage-Metern).

Als Beispiel für die Relevanz von Grundwasserzuströmen und den Transport von P

ist der Arendsee zu nennen. Am Arendsee werden 50% der externen P-Last durch

Zuströme verursacht, die aus Stellen mit besonders hohem P-Gehalt kommen. Nur

durch eine räumliche Betrachtung des Zustroms und der Berücksichtigung der Hete-

rogenität dieser, wurde die P- Fracht hier richtig eingeschätzt (Meinikmann, 2013).

3.5 Eintrag über Atmosphäre

Schadstoffe die über die Atmosphäre in Gewässer gelangen, können eine relevante

Belastungsquelle für diese darstellen. Der Eintragspfad über die Luft wird häufig un-

terschätzt (Meinikmann et. al., 2013). 25 – 80% des Gesamt-Phosphors (TP) aus der

atmosphärischen Deposition sind sofort wasserlöslich (Meinikmann et. al., 2013).

Anhang III zeigt eine Übersicht über die potentiellen natürlichen Phosphoreinträge

Themengebiete

20

am Laacher See. Für den atmosphärischen Eintrag wurden etwa 100 kg / Jahr bilan-

ziert.

In einer Studie von Schmidt-Lüttmann et. al. (1992) wird der Eintrag dieses Elemen-

tes über die Luft in Eifelmaare untersucht. Anhand von Messungen der nassen und

trockenen Deposition sowie des Streueintrages wurden die tatsächlich anfallenden

Mengen an Phosphor am Weinfelder Maar untersucht. Die Ergebnisse dieser Studie

sind auf andere Eifelmaare übertragbar. Als wichtige Ergebnisse sind zu nennen: 1.

etwa ein Viertel der durch die Luft eingetragenen P-Partikel ist direkt wasserlöslicher

Phosphor, 2. P-haltige Partikel kommen im Bereich von 1 Mikrogramm pro Kubikme-

ter vor, 3. der Hauptanteil des P stammt aus Verbrennungsprozessen aus weiter Ent-

fernung (von Windrichtung abhängig), 4. biologisches bzw. natürliches P-haltiges

Material ist großvolumiger und stammt aus dem Nahfeld (Pollen, Laub, etc.), liegt

jedoch um eine Größenordnung unter der atmosphärischen Deposition, 5. für das

untersuchte Weinfelder Maar ergab sich ein Gesamteintrag, der an der kritische Be-

lastungsgrenze von 6-10 kg P/Jahr für seinen oligotrophen Zustand liegt.

Als Fazit dieser Untersuchung ist zu nennen, dass der nicht direkt beeinflussbare

Eintragsweg von Phosphor über die Atmosphäre bereits ausreichen kann, den oligo-

trophen Referenzzustand nicht mehr zu erreichen. Das Einzugsgebiet ist hierbei sehr

groß und nur durch strenge Auflagen für andere Eintragspfade von Phosphor in den

See, kann ein oligotropher Zustand gehalten werden. Die Ergebnisse dieser Studie

sind auf den Laacher See übertragbar (Schmidt-Lüttmann, 1992). Die Pb/Al-

Verhältnisse nehmen seit 1950, parallel zu einem Eutrophierungsschub, zu, „was

darauf hindeuten könnte, dass Luftschadstoffe eine nicht unerhebliche Nährstoff-

quelle für das Phytoplankton darstellen könnten“ (Pirrung et al., o.A.).

Um die tatsächlichen Einträge von Phosphor über die Atmosphäre in den Laacher

See abschätzen zu können, müssten Untersuchungen vor Ort gemacht werden, da-

mit weitere Faktoren (Vegetation, Winde, etc.) in die Messungen mit einfließen kön-

nen. Da die Eintragsquelle jedoch kaum vor Ort zu reduzieren ist muss hierbei zwi-

schen Aufwand und Nutzen der Untersuchungen abgewogen werden (Meinikmann

et. al. 2013).

Themengebiete

21

3.6 Anthropogene Einflüsse

Kapitel 2.1.5 gibt bereits einen guten Überblick über die menschliche Nutzung des

Laacher Sees und somit auch seiner anthropogenen Belastungsquellen. Im Folgen-

den wird auf einige Eintragspfade näher eingegangen.

3.6.1 Abwasser

Bis ins Jahr 1966 wurde das anfallende Abwasser des Klosters ungeklärt in den Laa-

cher See geleitet. Als erste Maßnahme zur Reduktion der Nährstoffbelastungen

durch die Abwässer wurde eine Kläranlage für den Klosterbereich gebaut (Meinik-

mann et. al. 2013 und Scharf, 1986). Zunächst wurden die geklärten Abwässer wei-

terhin in den See geleitet und erst ab 1971 wurde auch diese Quelle vermieden (Bau

einer Ringleitung zum Ablaufgraben in das Nette-Gebiet im Süden). Bis 1976 wurden

im Winter noch Abwässer eingeleitet. Diese Abwasserquelle durch das Gelände des

Campingplatzes, wurde in diesem Jahr kanalisiert und die Abwässer werden über die

Kanalisation Wassenach zum Brohlbach abgeleitet (Scharf, 1986). In den Folgejah-

ren sank die P-Konzentration im Seewasser, wie in Abbildung 3 erkennbar. Seit 1989

wird häusliches Schmutzwasser komplett ferngehalten (Struktur und Genehmigungs-

direktion Nord (SGD/RS WAB KO, 2012), „was jedoch zu keiner Verbesserung der

Nährstoffsituation im See führte“ (Meinikmann et. al., 2013). Im Jahr 1996 wurde das

Kanalnetz überprüft und Fehlanschlüsse wurden beseitigt (SGD/RS WAB KO, 2012).

Auch weiterhin wird die Kanalisation regelmäßig überprüft (Möller, mündl. Mitt.,

2014). Im Jahr 2005 wurde der Kirchenvorplatz des Klosters saniert. Dabei wurde die

abwassertechnische Ausstattung erneuert, indem ca. 500 m Abwasserleitungen ver-

baut wurden (Abtei Maria Laach, 2014).

Die Belastungen aus den Abwassereinleitungen der Vergangenheit, können durch

die lange Erneuerungszeit des Sees heute noch nachwirken. Durch eine regelmäßi-

ge Überprüfung der Kanalnetze und der Funktionsfähigkeit der Trennkanalisation

kann eine zukünftige Neubelastung des Sees verhindert werden.

3.6.2 Landwirtschaft

Die Landwirtschaft steht allgemein im Fokus, wenn es um Gewässerverunreinigung

durch diffuse Einträge geht. Da nach der Fernhaltung der Abwässer die Reduktion

der Phosphorwerte nicht wie erwartet weiter sanken, ergriffen die zuständigen Be-

hörden weitere Maßnahmen im direkt beeinflussbaren landwirtschaftlichen Bereich.

Themengebiete

22

Das Einzugsgebiet des Sees umfasst ca. 11,9 km2, wobei 13% davon Ackerfläche

und 9% Grünland sind (SGD-Nord, 2012) (siehe auch Anhang I). Maßnahmen waren

bisher im landwirtschaftlichen Bereich:

1. 1992 Aufgabe der Milchviehwirtschaft

2. 1999 Umstellung auf Anbau gemäß den Richtlinien des ökologischen Land-

baus nach EG-Verordnung

3. 2007 nach einem Gülleaustritt aus dem Rinderstall wurden bauliche Missstän-

de behoben, vollständige bauliche Sanierung der Stallungen und Fahrsilos

sowie Umstellung von Gülle- auf Festmistwirtschaft

4. 2009 Landwirtschaft nach Bioland-Richtlinien

5. Im Rahmen des Bewirtschaftungsplanes wurden im Maßnahmenprogrammteil

„Reduzierung der direkten Nährstoffeinträge aus Bodenerosion“ zahlreiche

Optimierungen der Acker- und Weidenutzung umgesetzt (Optimierungen im

Weidemanagement zur Erhaltung der Grasnarbe an den Zufütterungsstellen,

temporär wiederkehrende Auszäunungen von staunässegefährdeteten see-

nahen Weideflächen, Verzicht auf ackerbauliche Nutzung einer seenahen Flä-

che, Einschränkungen bei der Bewässerung der Weideflächen)

(SGD/RS WAB KO, 2012, SGD/RS WAB KO, o.A. und Wanner, 2013)

Die Studie der TU Kaiserslautern hatte zum Ziel, anhand einer Phosphor-Bilanz und

auf der Grundlage vorhandener Daten die Einträge in den See abzuschätzen. Au-

ßerdem sollten die weiteren Erfolge von Maßnahmen in landwirtschaftlichen Bereich

abgeschätzt werden (Schindler et. al., 2010). Dabei wurde mit Hilfe des Modells

SIMPL, beruhend auf dem Vollenweider-Ansatz (Vollenweider, 1975), die für die über

viele Jahre beobachtete konstante P-Konzentration im See notwendige Eintrags-

menge ermittelt. Danach wird ein jährlicher Eintrag von etwa 925 kg Phosphor benö-

tigt, um ein Prozessgleichgewicht mit 32,5 µg P/l im See zu erreichen. Eine Bilanzie-

rung der möglichen Eintragspfade aufgrund vorhandener Daten und plausibler An-

nahmen mit Ausnahme der Landwirtschaft kommt auf eine Summe von ca. 350 kg.

(ca. 130 kg geogen durch Grundwasser, ca. 100 kg atmosphärischer Eintrag, ca. 50

kg aus Waldflächen, ca. 40 kg durch Wasservögel, ca. 20 kg aus Straßen- und Ober-

flächenentwässerung, ca. 8 kg natürlicherweise durch den Beller Wiesenbach, ca. 5

kg durch Freizeit und Tourismus). Die verbleibenden 575 kg wurden der Landwirt-

schaft und eventuell vorhandenen sonstigen Einträgen zugeordnet. Um detaillierte

Themengebiete

23

Angaben zum Einfluss einzelner Flächen um den See zu erhalten, wurde das Simu-

lationsmodell APEX verwendet. „Die gewonnenen Ergebnisse der Studie ermögli-

chen in erster Linie Maßnahmenvergleiche und dienen eher einer pragmatischen

Herangehensweise im Sinne der Handlungsableitung für den Bewirtschaftungsplan

als einer exakten Analyse von Istwerten“ (Schindler et. al., 2010). Die Modellergeb-

nisse weisen vor allem auf Ackerflächen im Einzugsgebiet des Beller Wiesenbaches

als Flächen mit dem prozentual höchsten Bodenabtrag bzw. P-Austrag hin. Schind-

ler et. al. (2010) sehen daher das größte P-Reduzierungspotenzial durch die Um-

wandlung von Acker- in Grünland. Nach aktuellen Erkenntnissen durch Begehungen

vor Ort wurde jedoch festgestellt, dass diese Annahmen überschätzt wurden (SGD

Nord, 2012), da u. a. die Transportwege des „im Modell“ abgetragenen Bodenmate-

rials in der Realität oft nicht vorhanden sind. Auch die Messungen des Phosphors am

Beller Wiesenbach ergaben durchgehend niedrige P- Konzentrationen und –

Frachten sowie nur sehr schwache Korrelationen zu den Abflüssen und bestärken

die Überschätzung der landwirtschaftlichen Flächen im Beller Wiesenbach-

Einzugsgebiet als Eintragsweg (Frey & Plaul, 2014).

Das Gutachten der Landwirtschaftlichen Untersuchungs- und Forschungsanstalt

(LUFA) Speyer untersucht die vorhandenen P-Gehalte in den Böden an 10 Transek-

ten rund um den See und im Einzugsgebiet des Beller Wiesenbaches. Dabei sollte

neben der aktuellen Bestandsaufnahme auch die Frage beantwortet werden, ob in

den tieferen Bodenschichten der landwirtschaftlich genutzten Böden möglicherweise

Phosphoranreicherungen aus der früher intensiver betriebenen Landwirtschaft vor-

liegen, die über den Grundwasserpfad zu einer beständigen Phosphornachlieferung

in den Laacher See beitragen könnten (LUFA, 2012). Dabei wurden bis in 90 cm Bo-

dentiefe die Gehalte an Phosphor in 3 Horizonten untersucht. Tatsächlich konnten

deutliche Korrelationen zwischen den P-Gehalten verschiedener Bodentiefen nach-

gewiesen werden, die auf P-Verlagerungen aus dem Oberboden in darunter liegende

Bodenschichten hinweisen, „was bemerkenswert ist, da die verbreitete Lehrbuch-

meinung ist, dass P im Boden kaum verlagert wird.“ (Wiesler, mündl. Mitt., 2012).

Dabei wurde der Orientierungswert von 0,2 mg P/l im wässrigen Extrakt in der

Schicht 60 – 90 cm, „oberhalb dessen eine gewässerökologische Gefährdung nicht

ausgeschlossen werden kann,“ in 50% der Proben überschritten (LUFA, 2012). Al-

lerdings gilt dieser Orientierungswert für die ungestörte Bodenlösung und bei der hier

Themengebiete

24

gewählten Methode dürften wesentlich höhere Gehalte auftreten, weshalb die Bear-

beiter eine Beprobung des Sickerwassers mittels Saugkerzen vorschlagen.

Weitere Ergebnisse des Gutachtens sind, dass die seenächsten Messpunkte niedri-

gere Werte aufwiesen als seefernere Messpunkte und „dass die landwirtschaftliche

Nutzung i. d. R. zu keiner der guten fachlichen Praxis widersprechenden P-

Anreicherung im Boden führte“ (LUFA Speyer, 2012). Ausnahmen waren hohe Werte

an der Weidefläche beim Parkplatz Kloster, vermutlich aufgrund von Klärschlamm-

aufbringungen im Zusammenhang mit dem Betrieb der ehemaligen Kläranlage, und

an einer Zufütterungsstelle am südöstlichen Seeufer.

Eine Bachelorarbeit erstellte mit Hilfe des Betriebs- und Umweltmanagementsystems

REPRO Stoffbilanzen für das Klostergut Maria Laach. Das Ergebnis ist, dass die

aktuelle Betriebsführung zu einer P-Verarmung (-5,6 kg P/ha) und Humusanreiche-

rung (55,2 kg C/ha) auf den Flächen führt (Gottschalk, 2012). Die ökologische Mut-

terkuhhaltung trägt zum Gewässerschutz bei. Jedoch sind bei dieser Bachelorarbeit

Weideerträge fehlerhaft eingegeben worden, wobei diese nach Berichtigung das Ge-

samtergebnis noch verstärken (Böcker, mündl. Mitt. 2014). Daher ergeben sich auch

auf den in der Arbeit mit Nährstoffüberschüssen gekennzeichneten Flächen tatsäch-

lich ebenso negative P-Salden. Das gilt selbst für Flächen, die eine Stallmistdüngung

in Höhe von 80 bis 100 dt Mist/ha erfahren.

Zusammenfassende Diskussion und weiterer Forschungsbedarf

25

4 Zusammenfassende Diskussion und weiterer Forschungsbedarf

Phosphor stellt einen Minimumfaktor dar, der die Primärproduktion von Biomasse im

Gewässer limitiert. Jedoch kann auch der Stickstoff im Laacher See zeitweise limitie-

render Faktor sein. Die Grundwassermessungen weisen auf zumindest punktuell er-

höhte P-Gehalte geogenen Ursprungs hin. Deren Einfluss auf die Gesamt-P-Gehalte

im See ist allerdings schwer abzuschätzen. Ob durch saure CO2-Wässer aus den

Tiefen nennenswerte Mengen an Phosphor in den Gewässerkörper transportiert

werden ist ebenso spekulativ.

Jedoch wird im paläolimnologischen Gutachten eine hohe P-Konzentration in histori-

scher Zeit ausgeschlossen. Es kann vermutet werden, dass neben Phosphor auch

im Referenzzustand die Stickstoffgehalte sehr gering waren. Die gefundenen weni-

gen Diatomeenarten lassen diesen Schluss zu. Das heißt, der Laacher See war ver-

mutlich zweiseitig P- und N-limitiert, ähnlich wie heute auch, allerdings auf einem

deutlich niedrigeren Konzentrationsniveau.

Die derzeitige Stagnation der P-Werte ist vermutlich zu einem Teil durch frühere Be-

lastungen bedingt. Trotz zahlreicher Maßnahmen zur Reduktion anthropogener Ein-

flüsse, insbesondere Fernhaltung der Abwässer und veränderte landwirtschaftliche

Bewirtschaftung, hat sich der Wert nicht deutlich verbessert. Diese Verzögerung ent-

steht zum einen durch die lange Erneuerungszeit des Sees (ca. 23 Jahre) als auch

durch Remobilisierung bereits sedimentiertem Phosphor unter anoxischen Bedin-

gungen am Grunde der ausgedehnten ca. 50 m tiefen Mulde im nördlichen Teil des

Sees. Über Störungen der seeinternen Sedimentationsprozesse durch Kohlenstoffdi-

oxid-Einflüsse gibt es bislang noch keine Hinweise. Weiterhin können die histori-

schen Seespiegelabsenkungen zu einer Veränderung des P-Gehaltes im See beige-

tragen haben.

Die heutige Landwirtschaft ist als gewässerschonend zu betrachten. Jedoch kann die

frühere Landwirtschaft zu Belastungen geführt haben, die noch heute Auswirkungen

auf den Phosphorhaushalt im See haben.

Der Beller Wiesenbach als einziger nennenswerter oberirdischer Zufluss ist sowohl

für die Wasserbilanz des Sees noch offensichtlich für die Phosphoreinträge von ho-

her Bedeutung (eher noch für Stickstoff), sodass der unterirdische Zustrom vermut-

lich einer der Haupteintragspfade für Phosphor darstellt.

Zusammenfassende Diskussion und weiterer Forschungsbedarf

26

Insgesamt sind jedoch alle genannten möglichen Ursachen für die Stagnation des P-

Wertes im Laacher See nur Vermutungen. Die derzeitige Datenlage lässt keine ge-

naue Schlussfolgerung zu. Es wird deutlich, dass eine direkte Schuldzuweisung zur

Verschmutzung des Sees nicht erfolgen kann. Natürliche und frühere Belastungen

durch den Menschen können Ursache sein, wie auch noch derzeit unterschätzte

Faktoren. Der See wird vielseitig genutzt, ist artenreich und wird als Erholungsraum

geschätzt. Nach eigener Einschätzung ist er ein See, der derzeit keinen dringenden

Restaurierungsmaßnahmen ausgesetzt werden muss und weiterer Forschung be-

darf.

Es wird zusammenfassend empfohlen folgende Untersuchungen (nach Relevanz

geordnet) vorzunehmen und auszubauen:

1. Erweiterung der Grundwassermessstellen und Langzeitbeobachtungen der

Grundwasserchemie,

2. Bodenwasseruntersuchungen zur Ermittlung der P-Gehalte in tieferen Schich-

ten mittels Saugkerzen,

3. Quantifizierung der Sedimentations- und Rücklösungsprozesse einschließlich

des Einflusses der besonderen Situation am Laacher See in Form der CO2-

Ausgasungen und deren möglicher Effekt auf die Sedimentationsprozesse

bzw. Vorhandensein möglicher unterseeischer P-Quellen prüfen,

4. Quantifizierung des Eintrags über Grundwasser mittels flächenhafter Tempe-

raturmessungen oder Messungen mit Seepage-Metern,

5. Berücksichtigung weiterer Minimumfaktoren für die Primärproduzenten, v .a.

Stickstoff,

6. Atmosphärische Einträge messen, um sie als Eintragsquelle besser abschät-

zen zu können,

7. Daten über Fischbesatz und somit deren Eintrag und Austrag ermitteln und

analysieren, um den Fischereibetrieb als Eintragsquelle auszuschließen oder

näher in den Maßnahmen mit zu betrachten,

8. Die Mengen an Touristen mit ihren Gewohnheiten im Naturschutzgebiet Laa-

cher See genauer erfassen um ihren Beitrag zur Phosphorbelastung abzu-

schätzen und die Durchführung der Naturschutzverordnung zu kontrollieren.

Zusammenfassende Diskussion und weiterer Forschungsbedarf

27

9. Weiterführung der Kontrollen der Kanalsysteme der Abtei Maria Laach und

der um den See liegenden Gebäude, um Einträge durch häusliche Abwässer

auszuschließen,

Literaturverzeichnis

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Anhang

37

Anhang

Anhang I: Flächennutzung nach Atkis

Anhang II: Allgemeine Beschreibung und aktuelle Bewertung des ökologi-

schen Zustandes

Anhang III: Potentiell natürlicher Phosphoreintrag

Anhang IV: Grundwassermessstellen, Grundwassergleichenplan vom

17.11.2012 und Gesamt-P-Gehalte aus Messungen 2014

o

Anhang

38

I Flächennutzung nach Atkis

Anhang

39

II Allgemeine Beschreibung und aktuelle Bewertung des ökologischen Zustandes

Kreis / Gemeinde Ahrweiler / Glees

Naturraum Mittelrheingebiet

Fläche (ha) 332,52

Höhe ü. NN (m) 275

max. Tiefe (m) 51,7

Koordinaten der tiefsten Stelle 377372/5586252

EU-Badegewässer ja

Unterliegt der Europäischen Wasser-

rahmenrichtlinie ja

Messstellen 2714512000

Einzugsgebiet (km2) 8,77

Mischungsverhalten holomiktisch

Freizeitnutzung Badebetrieb, Angeln, Bootfahren, Segeln, Windsurfen, Cam-

ping

Sonstige Nutzung Lavaabbau am Rand des Einzugsgebietes

Quellen: Seenatlas Rheinland-Pfalz ( www.geoportal-wasser.rlp.de/servlet/is/8560 ), Monitoringergebnisse LUWG 2014

Entstehung, geologische und naturräumliche Charakteristika Der Laacher See ist der größte natürliche See der deutschen Mittelgebirge. Er ist von etlichen direkt um den See herum befindlichen, mittlerweile erloschenen Vulkanen umgeben. Er entstand vor rund 11000 Jahren durch den Einbruch der Erdkruste über einem entleerten Magmaherd als Folge vulkanischer Eruptionen und Explosionen. Er entspricht somit einer was-sergefüllten Caldera und ist im engeren Sinne weder ein Maar noch ein Kratersee. Das in der Tiefe erkaltende Magma gibt Kohlendioxidgas ab, das vor allem entlang des Kraterrandabbruchs am Ostufer über hunderte von Gasquellen (Mofetten) an die Wasseroberfläche tritt.

WK Name 2009 2014 2009 2014 2009 2014 2009 2014

Laacher See 3 3 3 3 3 3 3 2

Gesamtbewertung Phytoplankton

Makrophyten /

Phytobenthos Makrozoobenthos

Anhang

40

III Potentiell natürlicher Phosphoreintrag

Anhang

41

IV Grundwassermessstellen, Grundwassergleichenplan vom 17.11.2012 und Gesamt-P-Gehalte aus Messungen 2014

Angaben der Gesamt-P-

Gehalte in µg/l (Grund-

lage: 1 bis 2 Messungen

je Messstelle 2014)

Quelle: Wasser und

Boden 2012 (Karte

Grundwassergleichen-

plan), Geoportal Wasser

Rheinland-Pfalz (Grund-

wasseranalysen)