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16. Gewässersymposium: Reduzierung der Nährstofffrachten - Ziele, Maßnahmen und Perspektiven

Ort: Güstrow

Datum: 24.05.2011

Zusammenfassung

Die Ostsee unterliegt starken Einflüssen, die sich überlagern und das Ökosystem in Zukunft deutlich verändern werden. Von zentraler Bedeutung sind dabei der Klimawandel und die angestrebte weitere Reduktion der Nährstoffeinträge im Rahmen des Baltic Sea Action Plans (BSAP) der Helsinki Kommission (HELCOM). Die Stoffeinträge über die Flüsse steuern die Gewässerqualität der Ostsee. Nach HELCOM (2007), stammen 75% der Stickstoff (N)-Frachten und mindestens 95% der Phosphor (P)-Frachten aus wassergebundenen Einträgen. Der BSAP verlangt eine Reduzierung dieser Einträge von 737,000 t N/a (36,000 t P/a) in den Jahren 1997-2003 auf 602,000 t N/a (21,000 t P/a) bis zum Jahr 2021. Das Entspricht einer Frachtreduzierung von 18% N und 42% P. Deutschland soll seine Einträge um 240 t P und 5620 t N reduzieren. Durch die Kopplung des Stoffflussmodells MONERIS mit dem Ostseemodell ERGOM können die Auswirkungen dieser zukünftigen Veränderungen auf die Oberflächengewässer abgeschätzt werden.

Auswirkung des Klimawandels auf die Ostsee:

Die Modelle zeigen eine Zunahme der Oberflächentemperatur der Ostsee bis 2020-2050 (2070-2100) um etwa 0,9°C (2,5°C). Das entspricht etwa der Zunahme der Lufttemperatur (Szenario A1B). Gleichzeitig erfolgt durch erhöhten Frischwasserzustrom in der nördlichen und östlichen Ostsee eine Abnahme des Salzgehaltes um 1,5 PSU (g/kg) im westlichen Teil der Ostsee. Durch die Veränderungen wird in der Ostsee eine West-Verlagerung der Lebensräume stattfinden und die Ausbreitung bestehender sowie die Einwanderung neuer Arten wird ermöglicht. Es stellt sich die Frage, ob aufgrund des Klimawandels eine neue Typologie und neue Grenzwerte für Gewässerqualität für die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) benötigt werden. Klimawandel ist ein langsamer Prozess, der keine unmittelbare Anpassung der WRRL erfordert. Eine Anpassung der Gewässertypologie (Westverschiebung) kann aber langfristig sinnvoll sein. Die Auswirkungen auf Nährstoffkonzentrationen und Gewässerqualitätsziele sind eher gering.

Umsetzung des Baltic Sea Action Plan:

Können die Reduktions-Ziele des BSAP tatsächlich umgesetzt werden? Am Beispiel der Oder wird diese Fragestellung exemplarisch beleuchtet. Modellergebnisse von MONERIS zeigen, dass erhebliche Frachtreduzierungen im Odereinzugsgebiet möglich sind, die den Forderungen im BSAP sehr nahe kommen und innerhalb des kommenden Jahrzehntes umgesetzt werden könnten. Entsprechend der Modellergebnisse von ERGOM würde eine Reduzierung der Frachten die Eutrophierungserscheinungen im Oderhaff deutlich verringern. Das Oderhaff ist im Sommer durch N limitiert, eine Senkung der Stickstoffeinträge würde aber nicht zu einer erheblich verstärkten N-Fixierung und damit einer Kompensation der Reduktionsmaßnahmen führen. Die Denitrifikationsleistung der Küstengewässer würde sich nur geringfügig verringern. Bezüglich des Ostseeschutzes steht die Verringerung der P-Frachten im Vordergrund. Die N-limitierten, inneren Küstengewässer würden aber vor allem von einer Senkung der N-Einträge profitieren. Die Belastung durch beide Nährstoffe sollte somit zukünftig weiter verringert werden.

Konsequenzen für Gewässerqualitätsziele:

Stellt eine Umsetzung des BSAP eine gute Gewässerqualität in Flüssen und in der Küstengewässern sicher? In Bezug auf P würden sich in der Oder Konzentrationen einstellen, die einem guten Zustand im Fluss gemäß WRRL nahe kämen. Die N-Frachten hingegen wären noch deutlich zu hoch, um einen guten Zustand sicherzustellen. Ein guter Zustand (gemäß WRRL) in den Küstengewässern, speziell im Oderhaff, kann durch die Umsetzung des BSAP nicht erreicht werden. Dabei wird ein zentrales Problem offensichtlich: Die politischen Zielsetzungen (BSAP) sowie die Grenzwerte für Flüsse, Küstengewässer und das Meer stehen in keinem Zusammenhang und sind widersprüchlich. Zielwerte für Gewässerqualität können in verschiedenen Oberflächengewässern nicht unabhängig voneinander definiert werden. Definierte Stoffeinträge in die Flüsse erzwingen bestimmte Konzentrationen in den Flüssen und die resultierenden Konzentrationen an der Mündung (bei gegebenem Abfluss) bestimmen wiederum die Konzentration in den inneren und äußeren Küstengewässern sowie in der Ostsee. Konsistente Gewässerqualitätsziele für alle Oberflächengewässer und daraus resultierende Stoffeintrags-Obergrenzen können nur durch eine modellbasierte Gesamtbetrachtung erlangt werden. Am Beispiel der Oder wurden Frachtobergrenzen und Schwellenwerte für einen guten Zustand exemplarisch berechnet. Es wird deutlich, dass speziell die bestehenden Konzentrationsobergrenzen für die inneren Küstengewässer unrealistisch niedrig sind und unter keinen Umständen und mit keinen Anstrengungen erreicht werden können. Realistische Zielkonzentrationen müssten etwa um den Faktor 5 höher liegen.

Perspektiven für Eutrophierungsmanagement:

Es deutet sich an, dass die Vorgaben zur Nähstoffeintragsreduzierung in den Flusseinzugsgebieten teilweise nur schwer, bzw. unter hohen Kosten umgesetzt werden können. Zudem ist eine Umsetzung des BSAP für die Küstengewässer kaum ausreichend. Ergänzende Maßnahmen in den Küstengewässern sollten erwogen werden. Muschelfarmen könnten ein Weg sein, Nährstoffe aus Küstengewässern zu entziehen und die Wassertransparenz zu erhöhen. Durch die Ernte und Nutzung der Muscheln in der Landwirtschaft würden geschlossene Kreisläufe entstehen.

Fazit

Die Modellsimulationen zeigen, dass Veränderungen der Stofffrachten in den Flüssen, die sich durch veränderte Landwirtschaftspolitik oder die Umsetzung des BSAP ergeben, eine wesentlich größere Bedeutung haben als der Klimawandel. Eine Umsetzung des BSAP im gesamten Ostseeraum wird das Ökosystem der Ostsee wesentlich zum Positiven verändern. Die aktuelle Landwirtschaftspolitik, mit zunehmender Intensivierung und Förderung der Biomasseproduktion, kann aber die Umsetzung des BSAP in Deutschland gefährden.

Danksagung:

Die Ergebnisse basieren auf Arbeiten im Rahmen der Projekte RADOST (Regionale Anpassungsstrategien für die deutsche Ostseeküste, BMBF, 01LR0807B), SPICOSA (Science and Policy Integration for Coastal Systems Assessment; EU FP6 Integrated Project, 036992), AMBER (Assessment and Modelling Baltic Ecosystem Response; BONUS-project) und IKZM-Oder (BMBF, 03F0465A).

Literatur:

Krämer, I., J. Hürdler, J. Hirschfeld, M. Venohr & G. Schernewski (accepted): Nutrient fluxes from land to sea: consequences of future scenarios on the Oder river basin – lagoon – coastal sea system. International Review of Hydrobiology.

Neumann (2010): Climate-change effects on the Baltic Sea ecosystem: A model study, Journal of Marine Systems, 81 (3): 213-224

Schernewski, G. & H. Behrendt & T. Neumann (2008): An integrated river basin-coast-sea modelling scenario for nitrogen management in coastal waters. Journal of Coastal Conservation 12, 53-66. DOI: 10.1007/s11852-008-0035-6

Schernewski, G., N. Stybel & T. Neumann (accepted): Managing Eutrophication: Cost-effectiveness of Zebra mussel farming in the Oder (Szczecin) Lagoon. Ecology and Society

Schernewski, G., Hofstede, J. & Neumann, T. (eds.) (2011): Global Change and Baltic Coastal Zones. Springer Dordrecht, The Netherlands. Series: Coastal Systems and Continental Margins, Vol. 1, 296p., ISSN: 1384-6434

Stybel, N., C. Fenske & G. Schernewski (2009): Mussel cultivation to improve water quality in the Szczecin Lagoon. Journal of Coastal Research, SI 56, 1459-1463. ISSN 0749-0258.

Voss, M., J. Dippner, C. Humborg, J. Hürdler, F. Korth, T. Neumann, G. Schernewski & M. Venohr (2011): History and scenarios of future development of Baltic Sea eutrophication. Estuarine, Coastal & Shelf Science. Doi:10.1016/j.ecss.2010.12.037