Donau

MONERIS-Anwendungen in der Donau

Nährstoffeintragsberechnungen wurden mit MONERIS seit 2000 in der Donau durchgeführt.


Folgende Projekte fanden in Donaueinzugsgebiet statt:

Harmonisiertes Emissionsinventar punktförmiger und diffuser Einträge von Stickstoff und Phosphor in ein internationales Gewässereinzugsgebiet (2000-2002)

Danubs: Nutrient management in the Danube basin and its impact on the Black Sea (2001 - 2005)

mehrere Aufträge der Internationalen Kommission zum Schutz der Donau (ICPDR) zur Berechnung der Nährstoffeinträge und verschiedener Szenarien zur reduktion der Einträge im Zuge der Aufstellung der Managementpläne nach der Wasserrahmenrichtlinie

 

Projekthomepage

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http://www.icpdr.org/main/

Beschreibung

Der bedenkenlose Einsatz von Nährstoffen im Donaueinzugsgebiet hat zu schweren ökologischen Folgen geführt, wie etwa Verschmutzung des Grundwassers und die Eutrophierung von Flüssen, Seen und insbesondere des Schwarzen Meeres. Diese Probleme beeinflussen unmittelbar soziale und wirtschaftliche Tätigkeiten (bspw. die Trinkwasserversorgung, Tourismus und die Fischerei als unmittelbar betroffene Bereiche, sowie die Landwirtschaft, die Ernährung, die Industrie und die Abwasserwirtschaft als Verursacher). In den letzten Jahren war ein Rückgang der Nährstoffemissionen über die Donau in das Schwarze Meer zu verzeichnen. Dies ist durch eine starken Rückgang des Mineralsdüngereinsatzes als auch des Tierbestandes in weiten Teilen des Donaueinzugsgebietes zurückzuführen. Ebenso wurden durch wirtschaftliche Probleme in einigen Ländern die industrielle Produktion massiv reduziert. Durch eine Erholung der Wirtschaft ist ein erneutes Ansteigen der Nährstoffemissionen zu befürchten.

Die Herausforderung ist nun die Zusammenhänge zwischen der Nährstoffbewirtschaftung im Donaueinzugsgebiet, dem Transport in der Donau und der Vermischung der Donau mit dem Schwarzen Meer soweit zu erforschen, dass Maßnahmen vorgeschlagen werden können, die wirtschaftliche Entwicklung und geringe Nährstoffemissionen in die Hydrosphäre vereinen. Dazu ist eine interdisziplinäre Forschung notwendig. Das Donaueinzugsgebiet bietet die einzigartige Möglichkeit die Auswirkungen des dramatischen ökonomischen Wechsels in den osteuropäischen Anrainerstaaten auf die Gewässerqualität gleichsam in Echtzeit und realem Maßstab zu erforschen.

Ergebnisse:

Die Situation im nordwestlichen Teil des Schwarzen Meeres hat sich aufgrund reduzierter Nährstoffeinträge in den frühen 90er Jahren erheblich verbessert. Dies führte zu folgenden Ergebnissen:
  • reduzierte Eutrophierung (Reduktion der Phytoplanktonbiomasse, der Häufigkeit von Algenblüten und von Gebieten mit hohen Chlorophyllkonzentrationen),
  • erhebliche Verbesserung der Sichttiefe,
  • Verbesserung des bodennahen Sauerstoffregimes,
  • Regeneration der Diversität von Phytoplanktonarten(Diatomeen),
  • Regeneration von Phytobenthos,
  • Regeneration von Makrozoobenthos (Erhöhung der Artenzahlen und Diversität).
Das Zooplankton im nordwestlichen Teil des Schwarzen Meeres wird noch immer durch galeertartiges Makrozooplankton (Mnemiopsis, Aurelia, Pleurobrachia) kontrolliert, was erhebliche Konsequenzen auf die Erholung des pelagialen Fischbestandes hat.

Der limitierende Faktor für das Phytoplanktonwachstum in den eutrophischen Bereichen des nordwestlichen Schwarzen Meeres ist Phosphor (seit 1997). In den Küstengebieten wirkt dagegen vor allem Stickstoff limitierend für die Primärproduktion. Es kann also über die Kontrolle von leicht verfügbaren Phosphor-Einträgen aus dem Donaueinzugsgebiet direkt das Algenwachstum in den flachen Gewässern des nordwestlichen Schwarzen Meeres kontrolliert werden. Die zu verzeichnende Verbesserung der Wasserqualität der Küstengebiete ist das Ergebnis von verringerten Nährstofffrachten (besonders Phosphor) in diesen Teil des Schwarzen Meeres.
Die derzeitig niedrigen Frachten von Stickstoff und Phosphor von der Donau in das Schwarze Meer beruhen auf:

  • einer verbesserten Nährstoffentfernung aus dem Abwasser in den Ländern Deutschland, Österreich und der tschechischen Republik
  • reduzierten Phosphateinträgen aus Waschmitteln und
  • den Folgen der ökonomischen Krise in Zentral- und Osteuropa, welche zu folgenden Ergebnissen führten:
      • Schließung von Betrieben mit Massentierhaltung (landwirtschaftliche Punktquellen),

      • dramatischer Einbruch der Verwendug von Kunstdüngern und

      • Schließung von nährstoffaustragender Industrie (z.B. Düngemittelindustrie).
Die Abschätzung von Nährstoffemissionen durch Punkt- und diffuse Quellen erfolgte für das Donaueinzugsgebiet durch die Anwendung des Modells MONERIS auf Basis eines harmonisierten Datenbestandes. Die Berechnungen wurden für alle 388 Teilgebiete mit der gleichen Methodik für den Zeitraum 1998-2000 durchgeführt.

Die Einträge in das Flusssystem der Donau betrugen in diesem Zeitraum für Stickstoff 756 kt/a und für Phosphor 68 kt/a. Aus diffusen Quellen stammten 77 % der Stickstoff- und 53 % der Phosphoreinträge (Abbildung 1). Der dominante Eintragspfad für die Stickstoffeinträge ist das Grundwasser mit 44 % und für die Phosphoreinträge die Punktquellen mit 47 %.
Berechnungen der Hintergrundkonzentration haben gezeigt, dass die Nährstoffeinträge für Stickstoff 60 kt/a und für Phsophor 6 kt/a betragen. Dies zeigt, dass der anthropogene Einfluss auf die Nährstoffeinträge für Stickstoff 12-mal höher und für Phosphor 10-mal höher als die Hintergrundkonzentration ist. Dabei stammen 46 % bzw. 32 % der gesamten N- bzw. P-Einträge aus der Landwirtschaft. Siedlungen sind für 29 % bzw. 54 % der N- bzw. P-Einträge verantwortlich.

Für eine nachhaltige Entwicklung des Ökosystems des westlichen Schwarzen Meeres sollten die Nährstofffrachten der Donau weiter reduziert oder zumindest auf ihrem jetzigen Stand gehalten werden. Szenarioberechnungen zeigen deutlich, dass die ökonomische Entwicklung im Donaueinzugsgebiet die sich verbessernde Situation der Wasserqualität in (nord)westlichen Teil des Schwarzen Meeres ohne ein entsprechendes Nährstoffmanagement bedrohen könnte.

Politische Entscheidungen sollten sich auf eine kontinuierliche Langzeitkontrolle aller anthropogenen Punkt- und diffuser Nährstoffquellen (Abwassermanagement, Landwirtschaft, Verbrennungsprozesse) konzentrieren .
Die Folgen eines Nährstoffmanagements in der Donau und dem Schwarzen Meer zu überwachen, ist zwar wichtig, jedoch muß beachtet werden, dass eine große Zeitspanne (bis 20 Jahre) zwischen dem Erkennen der Mängel, der Einrichtung von Kontrollmaßnahmen und deren Auswirkungen liegt. Es wird daher empfohlen, einen vorbeugenden Grundsatz hinsichtlich der Nährstoffeinträge anzuwenden, welcher basiert auf:

  • den neuesten Stand der Technik in der Abwasserbehandlung (Punktquellen) und
  • den bestmöglich verfügbaren landwirtschaftlichen Verfahren zur Reduktion von Nährstoffverlusten auf landwirtschaftlichen Flächen (diffuse Quellen).
Diese politischen Maßnahmen beinflussen folgende zwei Ziele:
  • Schutz der Grund- und Oberflächenwasserqualität im Einzugsgebiet und
  • Verminderung der Eutrophierung in den flachen Küstengewässern des (nord)westlichen Schwarzen Meeres.
Um eine Verschlechterung der aktuellen Situation zu vermeiden, sollte sofort eine konsequente Umsetzung der EU IPPC-Richtlinie über die Limitierung industrieller Punktquellen und die Anforderungen an sensitive Gebiete enstprechend der Richtlinie über die Behandlung von kommunalem Abwasser mit Entfernung von Nährstoffen in kommunalen Kläranlagen im Donaueinzugsgebiet mit mehr als 10.000 Einwohnern erfolgen. Dafür sollten die nationalen Regierungen ihren gesamten Flächenanteil am Donaueinzugsgebiet als sensible Bereiche ausweisen. Dies würde eine finanzielle Unterstützung durch den Internationalen Währungsfond für Investitionen in den Ausbau von Abwasserbehandlungsanlagen mit Nährstoffentfernung ermöglichen.

Weiterhin ist es notwendig, Maßnahmen zur Nährstoffreduktion in der Landwirtschaft konsistent umzusetzen. Diese Maßnahmen sollten beinhalten:

  • Anwendung der neuesten landwirtschaftlichen Verfahren (Reduzierung der NH3-Einträge, Verbesserung der Nutzung von Dung als Düngemittel, Präzision der Mineraldüngemittelanwendung),
  • integrierte Produtkion und
  • Limitierung der Intensität der landwirtschaftlichen Produktion: die Flächen mit spezifischen Produktionsverfahren sollten für eine ökologisch und ökonomisch nachhaltige Landwirtschaft optimiert werden.
Eine Produktion von tierischen Protein, die sich am Konsum von tierischen Produkten und den Anforderungen einer gesunden Ernährung orientiert, ist ein effektives Mittel, die landwirtschaftliche Produktion zu limitieren. Eine Reduzierung der landwirtschaftlichen Produktion zusätzlich zum Gewässerschutz könnte ebenso relevant sein für andere Umweltprobleme wie der Versauerung, dem Klimawandel, der Abnahme der stratospärischen Ozonschicht und dem Verlust der Biodiversität. Zukünftige Forschungen werden sich ebenfalls auf diese Aspekte konzentrieren. 

Projektleitung

Leibniz Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 310
12587 Berlin

Dr. Markus Venohr
Telefon: +49 (0)30 64 181 683,
E-mail: m.venohr(at)igb-berlin.de

Projektteam Donau  
NameTelefonE-Mail
Dr. Markus Venohr +49 (0)30 6392 4074 m.venohr@igb-berlin.de


Projektpartner Donau 
LogoAdresse
tl_files/data_moneris/Bilder_allgemein/Projekte/Guanting/igb.jpeg Leibniz Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 301
12587 Berlin

Publikationen

Behrendt, H., Constantinescu, L.T., Cvitanic, I., Drumea, D., Jabucar, D., Juran, S., Pataki, B., Schreiber H., Snishko, S., Zessner, M. (2003): Nährstoffeinträge und –frachten im Flusssystem der Donau - Ergebnisse einer flussgebietsdifferenzierten Modellanalyse, Österreichischen Wasser- und Abfallwirtschaft, Heft 9-10.

Schreiber H. & Behrendt H. (2004): Harmonised land cover data for the estimation of nutrient inputs in European river systems – The example of Danube River. UBA-Texte 04/04, S.86-95.

Behrendt, H. & Schreiber, H. (2004): Point and diffuse nutrient emissions and loads in the transboundary Danube river basin – a modelling approach. Limnological Reports, Vol. 35, S. 139-147.

Schilling C., Behrendt H., Blaschke A., Danielescu S., Dimova G., Gabriel O., Heinecke U., Kovacs A., Lampert C., Postolache C., Schreiber H., Strauss P., Zessner M. (2004): Lessons Learned from Investigations on Case Study Level for Modelling of Nutrient Emissions in the Danube Basin.Water Science and Technology 51 (11), S. 183 - 191.

Schreiber, H., Lampert, C., Zessner, M. & Behrendt, H. (2004): Nährstoffeinträge in das Flusssystem der Donau im Zeitraum 1998-2000, DGL-Tagung 2003, Tagungsbericht 2003 Bd. S. 2633-639.



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