Brita Krämer-Bautz, April 2010

Phosphate im Oberflächenwasser

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Ein Kondensat: Diphosphat Phosphorsäure

Phosphate

Das Anion PO43−

Phosphate sind die Salze und Ester der ortho-Phosphorsäure. Phosphorsäureester-Beispiele:• Adenosintriphosphat (ATP = Energietransport)• Nukleotide (Bausteine der DNS)• Phospholipide (Bausteine der Zellmembran)

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Biochemie Phosphate bzw. Phosphatreste spielen eine wichtige Rolle

in der Biochemie lebender Organismen• Energiestoffwechsel:

ADP + Pi + Energie => ATPADP wird durch Übertragung einer Phosphatgruppe "energetisch aufgeladen" und ATP => ADP + Pi + Energie

ATP kann durch Abspaltung einer Phosphatgruppe - an anderer Stelle in der Zelle wieder Energie abgeben

• Nukleotide sind die Bausteine der Desoxyribonukleinsäure (DNS)

• Phospholipide bilden die Biomembranen unserer Zellen

• Phosphorylierung: Selektive Übertragung von Phosphat auf Proteine. Kovalent an Proteine gebundenes Phosphat wirkt als molekularer Schalter und ermöglicht Regulation von metabolischen Vorgängen

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Biochemie

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Adenosintriphosphat

Adenosindiphosphat = ADP

DNS-Doppelhelix aus verbundenen Nukleotiden mit komplementären Basenpaaren

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Nucleotid

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Biomembran

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phospholipide

Schema der (flüssigen) Lipiddoppelschicht

einer Biomembran

Schematische Darstellung eines Phospholipids

Brita Krämer-Bautz, April 2010

• Vorkommen: Afrika, Florida, Russland (Kola-Halbinsel), ChinaDie Ressourcen von Phosphaten sind begrenzt, und die meisten sind belastet mit Cadmium und/oder radioaktiven Schwermetallen wie Uran

• Gewinnung: Aus Mineralen wie Apatit

• Eigenschaften: Können Verbindungen mit Schwermetallen eingehen Die meisten Phosphate sind schlecht wasserlöslich (mit Ausnahme der Alkali- und Ammonium-Verbindungen)

Phosphate: Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Phosphatbelastung der Oberflächengewässer

Phosphate gelangen in Oberflächengewässer durch• Abwasser aus dem Siedlungsbereich (Waschmittel)

Jedoch besitzen viele Kläranlagen inzwischen eine Reinigungsstufe zur Phosphorelimination

• Auswaschung von Phosphat bzw. Abschwemmung von Boden und Düngern Da Düngerphosphat meist im Boden gebunden wird, kann die Auswaschung von Phosphat auf

Lehm- und Tonböden praktisch vernachlässigt werden Anders ist die P-Abschwemmung zu bewerten:

• Im Zusammenhang mit dem Bodenabtrag durch Wassererosion• bei unsachgemäßem Einsatz von wirtschaftseigenen Düngern Hier kann es schnell zu erheblichen Zufuhren an P in die Gewässer kommen. Durch

Ausbringen von Gülle und Jauche auf eine Schneedecke von über 5 cm Dicke (insbesondere in hängigem Gelände und auf tiefgefrorenem Boden) kann es bei der Schneeschmelze bzw. bei starken Niederschlägen zu einem oberflächigen Wasserabfluss kommen. Mit dem Wasserabfluss werden auch die in der Gülle enthaltenen Mineralstoffe abgeschwemmt. Phosphat und weitere Mineralstoffe können so in Oberflächengewässer gelangen

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Gliederung des Sees aufgrund abiotischer Umweltfaktoren Die folgende Gliederung des Sees in verschiedene Tiefenzonen bildet sich während der sog. Sommerstagnation aus. Während der Zirkulationsphasen im Frühjahr und Herbst wird diese Schichtung wieder beseitigt.

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Gliederung des Sees aufgrund abiotischer Umweltfaktoren

Wasserschicht Temperatur Sauerstoff Licht

Epilimnion(Deckschicht,Oberflächenwasser)

0 °C bis > 30 °C,abhängig vonLufttemperatur undWindverhältnissen,relative großetages- oderJahreszeitlicheSchwankungen

hoher Sauerstoffgehalt, abhängig von Wassertemperatur, von der Durchmischung mit der Luft durch Wind und Wellen und von den Organismen

lichtdurchflutet, die Eindringtiefe desLichtes hängt vondem Sonnenstand

und vomTrübungsgraddes Wassers ab.

Metalimnion (Sprungschicht)

rascheTemperaturab-

nahme mit derTiefe auf 4 °C(Thermokline,Temperatur-

sprungschicht)

rasche Abnahme desSauerstoffgehalts, abhängig vonder Zahl der aerobenLebewesen

rasche AbnahmederStrahlungsintensität

Hypolimnion (Tiefenschicht)

Eine konstante Temperatur von 4 °C

relativ niedrige Sauerstoffkonzentration

Dunkelheit

Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%96kosystem_See

Temperaturbedingte Dichteschichtung im Sommer (meist auch im Winter)

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Epilimnion

Metalimnion

Hypolimnion

Seeboden

Primärproduktion Biomasse

O

2O

2O

2

unlöslices Eisenphosphat(Anreicherung im Bodensediment)

CN

! Paerob

anaerob

+

_

O2

! besondere Bedeutung wegen begrenzender Wirkung

Remineralisation Biomasse

O

2O

2O

2

CN

Fe3+ Fe3+ Fe3+Pi + Fe3+

Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst

Eutrophierung >>> Umkippen eines Sees

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Epilimnion

Metalimnion

Hypolimnion

Seeboden

Primärproduktion Biomasse

O

2O

2O

2

CN

CN

! Paerob

anaerob

+

_

O2

Remineralisation Biomasse

O

2

Fe2+ Fe2+ Fe2+

Pi

Fe3+ wird unter Sauerstoffmangel zu Fe2+ reduziert und kann keine Verbindung mit dem Phosphat eingehen, P bleibt so düngewirksam im Wasser gelöst

Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst

Grundlagen der photometrischen Phosphatbestimmung

Brita Krämer-Bautz, April 2010

Dreiwertige Phosphationen bilden in saurer Lösung mit Ammoniummolybdat und Ascorbinsäure einen stark gefärbten blauen Komplex („Molybdänblau“)Intensität des Farbstoffs ist proportional der Phosphat- Konzentrationphotometrische Auswertung möglich! Es wird nur ortho-Phosphat erfasst !

*Phosphatgehalt im Füllwasser Gesamtphosphat< 0,01 mg/l P< 0,03 mg/l PO4*Phosphatgehalt im Nutzungsbereichswasser Gesamtphosphat< 0,01 mg/l P< 0,03 mg/l PO4

Quelle: http://www.tl-schwimmeister.de/pdf/vortrag_2007_reifenstein_phosphat.pdf

*Vorgaben des FLL-Regelwerkes•FLL = Forschungsgemeinschaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau e.V. Empfehlungen für Planung, Bau, Instandhaltung und Betrieb von öffentlichen Schwimm- und Badeteichanlagen(Ausgabe 2003)

(1 g = 1000 mg)

Tschüüüss, und vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!!

Brita Krämer-Bautz, April 2010