Eutrophierung

Eutrophierung kann Algenblüten wie diese in einem Fluss in der Nähe von Chengdu, Sichuan, China, verursachen. Bei solchen Blüten handelt es sich oft um schädliche Algenblüten. ⓘ

Eutrophierung ist der Prozess, bei dem ein ganzer Wasserkörper oder Teile davon schrittweise mit Mineralien und Nährstoffen, insbesondere Stickstoff und Phosphor, angereichert wird. Sie wird auch als "nährstoffbedingter Anstieg der Produktivität des Phytoplanktons" definiert. Gewässer mit sehr niedrigem Nährstoffgehalt werden als oligotroph bezeichnet, während Gewässer mit mäßigem Nährstoffgehalt als mesotroph bezeichnet werden. Fortgeschrittene Eutrophierung kann auch als dystrophe und hypertrophe Bedingungen bezeichnet werden. Eutrophierung kann sowohl Süß- als auch Salzwassersysteme betreffen. In Süßwasserökosystemen wird sie fast immer durch einen Überschuss an Phosphor verursacht. In Küstengewässern hingegen ist der Hauptnährstoff eher Stickstoff oder Stickstoff und Phosphor zusammen. Dies hängt von der Lage und anderen Faktoren ab. ⓘ

Bei der natürlichen Eutrophierung handelt es sich um einen sehr langsamen Prozess, bei dem sich Nährstoffe, insbesondere Phosphorverbindungen und organisches Material, in den Gewässern anreichern. Diese Nährstoffe entstehen durch den Abbau und die Lösung von Mineralien in Gesteinen und durch die Wirkung von Flechten, Moosen und Pilzen, die aktiv Nährstoffe aus den Gesteinen herausfischen. Die anthropogene oder "kulturelle Eutrophierung" ist häufig ein viel schnellerer Prozess, bei dem einem Gewässer Nährstoffe aus einer Vielzahl von Schadstoffeinträgen zugeführt werden, darunter ungeklärte oder teilweise behandelte Abwässer, Industrieabwässer und Düngemittel aus der Landwirtschaft. Die Nährstoffverschmutzung, eine Form der Wasserverschmutzung, ist eine der Hauptursachen für die Eutrophierung von Oberflächengewässern, bei der überschüssige Nährstoffe, in der Regel Stickstoff oder Phosphor, das Wachstum von Algen und Wasserpflanzen fördern. ⓘ

Ein häufiger sichtbarer Effekt der Eutrophierung ist die Algenblüte. Algenblüten können entweder nur ein Ärgernis für diejenigen sein, die das Gewässer nutzen wollen, oder sich zu schädlichen Algenblüten entwickeln, die eine erhebliche ökologische Verschlechterung der Gewässer verursachen können. Dieser Prozess kann nach dem bakteriellen Abbau der Algen zu einer Sauerstoffverarmung des Gewässers führen. ⓘ

Zu den Ansätzen zur Vorbeugung und Umkehrung der Eutrophierung gehören: Minimierung der punktuellen Verschmutzung durch Abwässer und Minimierung der Nährstoffverschmutzung durch die Landwirtschaft und andere nicht punktuelle Verschmutzungsquellen. Muscheln in Flussmündungen, Algenzucht und Geo-Engineering in Seen werden ebenfalls eingesetzt, einige davon in der Versuchsphase. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass der Begriff Eutrophierung sowohl von Wissenschaftlern als auch von politischen Entscheidungsträgern sehr unterschiedlich verwendet wird, so dass es eine Vielzahl von Definitionen gibt. ⓘ

Eutrophierungserscheinungen im nördlichen Bereich des Kaspischen Meeres, östlich der Wolgamündung: Algenblüte durch hohe Düngerzufuhr (Satellitenaufnahme von 2003) ⓘ

Die Zunahme erfolgt meist durch den Zufluss der Nährstoffe aus Abwässern sowie durch Eintrag aus intensiv gedüngten landwirtschaftlichen Nutzflächen. Die Eutrophierung eines Gewässers verursacht eine Erhöhung seiner Primärproduktion, welche eine gesteigerte Sauerstoffzehrung zur Folge hat. ⓘ

Ursachen und Mechanismen

1. Überschüssige Nährstoffe werden in den Boden eingebracht. 2. Einige Nährstoffe sickern in den Boden und gelangen später in das Oberflächenwasser. 3. Einige Nährstoffe fließen über den Boden in ein Gewässer ab. 4. Die überschüssigen Nährstoffe verursachen eine Algenblüte. 5. Die Algenblüte verringert die Lichtdurchlässigkeit. 6. Die Pflanzen unter der Algenblüte sterben ab, weil sie kein Sonnenlicht bekommen, um Photosynthese zu betreiben. 7. Schließlich stirbt die Algenblüte ab und sinkt auf den Grund des Sees. Bakteriengemeinschaften beginnen, die Überreste zu zersetzen, wobei sie Sauerstoff für die Atmung verbrauchen. 8. Die Zersetzung führt dazu, dass das Wasser sauerstoffarm wird, wenn der Wasserkörper nicht regelmäßig vertikal durchmischt wird. Größere Lebewesen, wie z. B. Fische, sterben. ⓘ

Zunehmende Erzeugung von Biomasse

Eutrophierung ist ein Prozess der zunehmenden Biomassebildung in einem Wasserkörper, der durch steigende Konzentrationen von Pflanzennährstoffen, vor allem Phosphat und Nitrat, verursacht wird. Steigende Nährstoffkonzentrationen führen zu einem verstärkten Wachstum von Wasserpflanzen, sowohl von Makrophyten als auch von Phytoplankton. Da mehr Pflanzenmaterial als Nahrungsquelle zur Verfügung steht, nimmt auch die Zahl der wirbellosen Tiere und Fischarten zu. Im weiteren Verlauf des Prozesses nimmt die Biomasse des Gewässers zu und die biologische Vielfalt ab. Bei stärkerer Eutrophierung führt der bakterielle Abbau der überschüssigen Biomasse zu einem Sauerstoffverbrauch, der zu einem Zustand der Hypoxie führen kann, der im Bodensediment und in tieferen Gewässern beginnt. Hypoxische Zonen sind in Tiefwasserseen in der Sommersaison aufgrund der Schichtung in das kalte, sauerstoffarme Hypolimnion und das warme, sauerstoffreiche Epilimnion häufig anzutreffen. ⓘ

Stark eutrophierte Süßgewässer können nach starken Algenblüten oder Makrophytenüberwucherungen in ihrer gesamten Tiefe hypoxisch werden. In ähnlicher Weise können in marinen Systemen sowohl steigende Nährstoffkonzentrationen als auch die Isolierung von Gewässern vom Kontakt mit der Atmosphäre zu einer Verarmung des Sauerstoffs führen, die diese Gewässer für Fische und Wirbellose unwirtlich machen kann. ⓘ

Phosphor ist ein für Pflanzen lebensnotwendiger Nährstoff und stellt in den meisten Süßwasserökosystemen den begrenzenden Faktor für das Pflanzenwachstum dar. Phosphat haftet fest an Bodenpartikeln, so dass es hauptsächlich durch Erosion und Abfluss transportiert wird. Sobald es in Seen gelangt ist, wird Phosphat nur langsam aus dem Wasser extrahiert, weshalb es schwierig ist, die Auswirkungen der Eutrophierung rückgängig zu machen. ⓘ

In marinen Ökosystemen sind Stickstoff und Eisen die wichtigsten limitierenden Nährstoffe für die Anhäufung von Algenbiomasse, aber generell können in marinen Systemen Stickstoff, Phosphor und Eisen allesamt limitierend sein. Die Begrenzung der Produktivität in einem bestimmten aquatischen System hängt von der Geschwindigkeit der Nährstoffzufuhr aus externen Quellen und dem Nährstoffrecycling innerhalb des Gewässers ab. Die Begrenzung der Produktivität durch Nährstoffe hängt auch von der Geschwindigkeit ab, mit der Nährstoffe und Algen physisch aus dem System oder der Region gespült werden. Darüber hinaus ist das Licht ein wesentlicher Faktor, so dass die Produktivität in der Tiefe und im gemäßigten Winter, wenn die Lichtverhältnisse niedrig sind, gering ist. ⓘ

Quellen von Nährstoffen

Die Quellen für überschüssiges Phosphat sind Phosphate in Reinigungsmitteln, Abwässer aus Industrie und Haushalten sowie Düngemittel. Seit der schrittweisen Abschaffung phosphathaltiger Waschmittel in den 1970er Jahren tragen vor allem Abwässer aus Industrie und Haushalten sowie aus der Landwirtschaft zur Eutrophierung bei. Die wichtigsten Stickstoffquellen neben der natürlichen Stickstofffixierung stammen aus landwirtschaftlichen Abwässern (aus Düngemitteln und tierischen Abfällen), aus Abwässern und aus der atmosphärischen Ablagerung von Stickstoff, der aus Verbrennungen oder tierischen Abfällen stammt. ⓘ

Quellen der anthropogenen Nährstoffverschmutzung

Natriumtriphosphat, früher ein Bestandteil vieler Waschmittel, trug wesentlich zur Eutrophierung bei. ⓘ

Arten

Kulturelle Eutrophierung

Kulturelle Eutrophierung wird durch die Zugabe von Nährstoffen durch den Menschen verursacht, die ein übermäßiges Wachstum von Algen verursachen, die den Licht- und Luftaustausch blockieren können. Die Algen werden schließlich von Bakterien abgebaut, was zu anoxischen Bedingungen und "toten Zonen" führt. ⓘ

Luftaufnahme des Valencianischen Sees, der aufgrund der Einleitung von ungeklärten Abwässern in den See eine starke kulturelle Eutrophierung erfährt. ⓘ

Kulturelle oder anthropogene Eutrophierung ist der Prozess, der die natürliche Eutrophierung aufgrund menschlicher Aktivitäten beschleunigt. Durch die Rodung von Land und den Bau von Städten wird der Landabfluss beschleunigt, und es gelangen mehr Nährstoffe wie Phosphate und Nitrate in Seen und Flüsse und anschließend in die Mündungsgebiete und Buchten der Küsten. Kulturelle Eutrophierung entsteht, wenn überschüssige Nährstoffe aus menschlichen Aktivitäten in die Gewässer gelangen, was zu einer Nährstoffverschmutzung führt und den natürlichen Prozess der Eutrophierung beschleunigt. Das Problem wurde nach der Einführung von chemischen Düngemitteln in der Landwirtschaft (grüne Revolution Mitte der 1900er Jahre) deutlicher. Phosphor und Stickstoff sind die beiden Hauptnährstoffe, die eine kulturelle Eutrophierung verursachen, da sie das Wasser anreichern und es einigen Wasserpflanzen, insbesondere Algen, ermöglichen, schnell zu wachsen und in hoher Dichte zu blühen. Algenblüten können die benthischen Pflanzen verdrängen und so die gesamte Pflanzengemeinschaft verändern. Wenn Algen absterben, entzieht ihr Abbau durch Bakterien den Sauerstoff, wodurch anoxische Bedingungen entstehen können. Dieses anoxische Milieu tötet aerobe Organismen (z. B. Fische und Wirbellose) im Wasserkörper ab. Dies wirkt sich auch auf Landtiere aus und schränkt ihren Zugang zu den betroffenen Gewässern (z. B. als Trinkwasserquellen) ein. Die Selektion von Algen- und Wasserpflanzenarten, die unter nährstoffreichen Bedingungen gedeihen, kann zu einer strukturellen und funktionellen Störung ganzer aquatischer Ökosysteme und ihrer Nahrungsnetze führen, was einen Verlust an Lebensraum und Artenvielfalt zur Folge hat. ⓘ

Es gibt mehrere Quellen für übermäßige Nährstoffeinträge durch menschliche Aktivitäten, darunter Abflüsse von gedüngten Feldern, Rasenflächen und Golfplätzen, unbehandelte Abwässer und die Verbrennung von Kraftstoffen, die zu Stickstoffbelastungen führen. Kulturelle Eutrophierung kann in Süß- und Salzwasserkörpern auftreten, wobei seichte Gewässer am anfälligsten sind. In Küstengewässern und flachen Seen werden Sedimente häufig durch Wind und Wellen aufgewirbelt, was zu einer Freisetzung von Nährstoffen aus den Sedimenten in das darüber liegende Wasser führen und die Eutrophierung verstärken kann. Die durch kulturelle Eutrophierung verursachte Verschlechterung der Wasserqualität kann sich daher negativ auf die menschliche Nutzung auswirken, einschließlich der Trinkwasserversorgung, der industriellen Nutzung und der Freizeitgestaltung. ⓘ

Natürliche Eutrophierung

Obwohl die Eutrophierung in der Regel durch menschliche Aktivitäten verursacht wird, kann sie auch ein natürlicher Prozess sein, insbesondere in Seen. Paläolimnologen wissen inzwischen, dass auch der Klimawandel, die Geologie und andere äußere Einflüsse für die Regulierung der natürlichen Produktivität von Seen entscheidend sind. Einige Seen zeigen auch den umgekehrten Prozess (Meiotrophierung), d. h. sie werden mit der Zeit weniger nährstoffreich, da nährstoffarme Einträge die nährstoffreichere Wassermasse des Sees langsam verdrängen. Dieser Prozess ist auch bei künstlichen Seen und Stauseen zu beobachten, die bei der Erstbefüllung in der Regel sehr eutroph sind, mit der Zeit aber oligotroph werden können. Der Hauptunterschied zwischen natürlicher und anthropogener Eutrophierung besteht darin, dass der natürliche Prozess sehr langsam ist und sich in geologischen Zeiträumen abspielt. ⓘ

Auswirkungen

Eutrophierung zeigt sich als erhöhte Trübung im nördlichen Teil des Kaspischen Meeres, aufgenommen aus dem Orbit. ⓘ

Ökologische Auswirkungen

Die Eutrophierung kann folgende ökologische Auswirkungen haben: erhöhte Biomasse des Phytoplanktons, Veränderung der Artenzusammensetzung und Biomasse der Makrophyten, Verarmung an gelöstem Sauerstoff, vermehrtes Auftreten von Fischsterben, Verlust von erwünschten Fischarten. ⓘ

Geringere Artenvielfalt

Wenn ein Ökosystem einen Anstieg der Nährstoffe erfährt, profitieren zuerst die Primärproduzenten davon. In aquatischen Ökosystemen kommt es zu einem Anstieg der Populationen von Arten wie Algen (einer so genannten Algenblüte). Algenblüten schränken das Sonnenlicht ein, das den Bodenorganismen zur Verfügung steht, und verursachen große Schwankungen in der Menge des gelösten Sauerstoffs im Wasser. Sauerstoff wird von allen aerob atmenden Pflanzen und Tieren benötigt und wird bei Tageslicht durch photosynthetisierende Pflanzen und Algen nachgeliefert. Unter eutrophen Bedingungen nimmt der gelöste Sauerstoff tagsüber stark zu, wird aber nach Einbruch der Dunkelheit durch die atmenden Algen und durch Mikroorganismen, die sich von der zunehmenden Masse abgestorbener Algen ernähren, stark reduziert. Wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf hypoxische Werte sinkt, ersticken Fische und andere Meerestiere. Infolgedessen sterben Lebewesen wie Fische, Garnelen und insbesondere unbewegliche Bodenbewohner ab. In extremen Fällen kommt es zu anaeroben Bedingungen, die das Wachstum von Bakterien fördern. Zonen, in denen dies geschieht, werden als tote Zonen bezeichnet. ⓘ

Invasion neuer Arten

Die Eutrophierung kann zu einer Freisetzung von Konkurrenz führen, indem sie einen normalerweise begrenzenden Nährstoff reichlich verfügbar macht. Dieser Prozess führt zu Verschiebungen in der Artenzusammensetzung von Ökosystemen. So kann eine Zunahme des Stickstoffs beispielsweise dazu führen, dass neue, konkurrenzfähige Arten eindringen und die ursprünglich ansässigen Arten verdrängen. Dies ist in den Salzwiesen Neuenglands nachweislich der Fall. In Europa und Asien lebt der gemeine Karpfen häufig in natürlich eutrophierten oder hypereutrophierten Gebieten und ist an diese Bedingungen angepasst. Die Eutrophierung von Gebieten außerhalb seines natürlichen Verbreitungsgebiets erklärt teilweise den Erfolg des Fisches bei der Besiedlung dieser Gebiete nach seiner Einführung. ⓘ

Toxizität

Einige schädliche Algenblüten, die durch Eutrophierung entstehen, sind für Pflanzen und Tiere giftig. Toxische Verbindungen können in der Nahrungskette nach oben gelangen und zum Tod von Tieren führen. Süßwasseralgenblüten können eine Bedrohung für den Viehbestand darstellen. Wenn die Algen absterben oder gefressen werden, werden Neuro- und Hepatotoxine freigesetzt, die für Tiere tödlich sind und auch für Menschen eine Gefahr darstellen können. Ein Beispiel für das Eindringen von Algentoxinen in den Menschen ist der Fall der Schalentiervergiftung. Biotoxine, die bei Algenblüten entstehen, werden von Schalentieren (Muscheln, Austern) aufgenommen, was dazu führt, dass diese Lebensmittel die Toxizität aufnehmen und den Menschen vergiften. Beispiele hierfür sind paralytische, neurotoxische und diarrhöische Muschelvergiftungen. Auch andere Meerestiere können Überträger solcher Toxine sein, wie im Fall der Ziguatera, bei der sich das Toxin in der Regel in einem Raubfisch ansammelt und dann den Menschen vergiftet. ⓘ

Wirtschaftliche Auswirkungen

Eutrophierung und schädliche Algenblüten können wirtschaftliche Auswirkungen haben, da die Kosten für die Wasseraufbereitung steigen, die kommerzielle Fischerei und die Muschelzucht zurückgehen, die Freizeitfischerei Einbußen erleidet (weniger erntefähige Fische und Muscheln) und die Einnahmen aus dem Tourismus zurückgehen (der ästhetische Wert des Gewässers sinkt). Die Kosten für die Wasseraufbereitung können durch die Abnahme der Wassertransparenz (erhöhte Trübung) erhöht werden. Bei der Trinkwasseraufbereitung kann es auch zu Problemen mit Farbe und Geruch kommen. ⓘ

Auswirkungen auf die Gesundheit

Zu den Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gehören Nitratüberschuss im Trinkwasser (Blue-Baby-Syndrom) und Desinfektionsnebenprodukte im Trinkwasser. Das Schwimmen in Wasser, das von einer schädlichen Algenblüte betroffen ist, kann zu Hautausschlägen und Atemproblemen führen. ⓘ

Ursachen und Auswirkungen für verschiedene Arten von Gewässern

Süßwassersysteme

Eine Reaktion auf zusätzliche Nährstoffmengen in aquatischen Ökosystemen ist das rasche Wachstum von mikroskopisch kleinen Algen, die eine Algenblüte verursachen. In Süßwasserökosystemen handelt es sich bei den schwimmenden Algenblüten in der Regel um stickstoffbindende Cyanobakterien (Blaualgen). Dieses Ergebnis wird begünstigt, wenn der lösliche Stickstoff zu einem limitierenden Faktor wird und der Phosphoreintrag erheblich bleibt. Die Nährstoffverschmutzung ist eine der Hauptursachen für Algenblüten und übermäßiges Wachstum anderer Wasserpflanzen, was zu einer übermäßigen Konkurrenz um Sonnenlicht, Platz und Sauerstoff führt. Der verstärkte Wettbewerb um die zugeführten Nährstoffe kann ganze Ökosysteme und Nahrungsnetze stören und zu einem Verlust an Lebensraum und Artenvielfalt führen. ⓘ

Wenn Makrophyten und Algen in übermäßig produktiven eutrophen Seen, Flüssen und Bächen absterben, zersetzen sie sich, und die in diesem organischen Material enthaltenen Nährstoffe werden von Mikroorganismen in anorganische Form umgewandelt. Dieser Zersetzungsprozess verbraucht Sauerstoff, wodurch die Konzentration an gelöstem Sauerstoff sinkt. Der verringerte Sauerstoffgehalt kann wiederum zu Fischsterben und einer Reihe anderer Auswirkungen führen, die die Artenvielfalt verringern. Nährstoffe können sich in einer anoxischen Zone konzentrieren, oft in tieferen Gewässern, die durch die Schichtung der Wassersäule abgeschnitten sind, und werden erst wieder bei der Herbstwende in gemäßigten Gebieten oder bei turbulenten Strömungsverhältnissen verfügbar gemacht. Die abgestorbenen Algen und die organische Fracht, die durch die Wasserzuflüsse in einen See getragen werden, setzen sich auf dem Grund ab und werden anaerob abgebaut, wobei Treibhausgase wie Methan und CO₂ freigesetzt werden. Ein Teil des Methangases kann von anaeroben Methanoxidationsbakterien wie Methylococcus capsulatus oxidiert werden, die wiederum eine Nahrungsquelle für Zooplankton darstellen können. Auf diese Weise kann ein sich selbst erhaltender biologischer Prozess in Gang gesetzt werden, der eine primäre Nahrungsquelle für das Phytoplankton und das Zooplankton darstellt und von der Verfügbarkeit von ausreichend gelöstem Sauerstoff im Wasserkörper abhängt. ⓘ

Ein verstärktes Wachstum von Wasserpflanzen, Phytoplankton und Algenblüten stört das normale Funktionieren des Ökosystems und verursacht eine Reihe von Problemen wie Sauerstoffmangel, der für das Überleben von Fischen und Schalentieren notwendig ist. Das Wachstum dichter Algen in den Oberflächengewässern kann das tiefere Wasser beschatten und die Lebensfähigkeit der benthischen Schutzpflanzen beeinträchtigen, was sich wiederum auf das gesamte Ökosystem auswirkt. Eutrophierung mindert auch den Wert von Flüssen und Seen und beeinträchtigt den ästhetischen Genuss. Gesundheitsprobleme können auftreten, wenn eutrophe Bedingungen die Trinkwasseraufbereitung beeinträchtigen. ⓘ

Phosphor wird häufig als Hauptverursacher für die Eutrophierung von Seen angesehen, die durch Abwasserrohre verschmutzt werden. Die Algenkonzentration und der trophische Zustand der Seen stehen in engem Zusammenhang mit dem Phosphorgehalt im Wasser. Studien, die in der Experimental Lakes Area in Ontario durchgeführt wurden, haben einen Zusammenhang zwischen der Phosphorzufuhr und der Eutrophierungsrate gezeigt. Spätere Stadien der Eutrophierung führen zu einer Blüte von stickstofffixierenden Cyanobakterien, die allein durch die Phosphorkonzentration begrenzt wird. ⓘ

Küstengewässer

Karte der gemessenen Hypoxiezone im Golf von Mexiko, 25. bis 31. Juli 2021 - LUMCON-NOAA ⓘ

Sauerstoffminimumzonen (OMZ) (blau) und Gebiete mit küstennaher Hypoxie (rot) in den Ozeanen der Welt. ⓘ

Eutrophierung ist ein häufiges Phänomen in Küstengewässern. In Küstengewässern ist Stickstoff in der Regel der wichtigste limitierende Nährstoff (im Gegensatz zu Süßwassersystemen, in denen Phosphor oft der limitierende Nährstoff ist). Daher ist der Stickstoffgehalt für das Verständnis und die Kontrolle von Eutrophierungsproblemen in Salzwasser wichtiger als der Phosphorgehalt. Ästuare als Schnittstelle zwischen Süß- und Salzwasser können sowohl phosphor- als auch stickstoffbegrenzt sein und weisen häufig Eutrophierungssymptome auf. Eutrophierung in Ästuaren führt häufig zu Hypoxie oder Anoxie des Bodenwassers, was zu Fischsterben und Lebensraumverschlechterung führt. Der Auftrieb in Küstensystemen fördert auch die Produktivität, indem er nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche bringt, wo die Nährstoffe von Algen aufgenommen werden können. ⓘ

Beispiele für anthropogene Quellen stickstoffreicher Verschmutzung der Küstengewässer sind die Fischzucht in Seekäfigen und die Einleitung von Ammoniak aus der Produktion von Kohlekoks. Neben Abwässern vom Land, Abfällen aus der Fischzucht und industriellen Ammoniakeinleitungen kann auch atmosphärisch gebundener Stickstoff eine wichtige Nährstoffquelle für den offenen Ozean darstellen. Dies könnte etwa ein Drittel der externen (nicht recycelten) Stickstoffversorgung des Ozeans und bis zu 3 % der jährlichen biologischen Neuproduktion im Meer ausmachen. ⓘ

Küstengewässer umfassen ein breites Spektrum an marinen Lebensräumen, von geschlossenen Flussmündungen bis hin zu den offenen Gewässern des Kontinentalschelfs. Die Produktivität des Phytoplanktons in Küstengewässern hängt sowohl von der Nährstoff- als auch von der Lichtversorgung ab, wobei letztere in küstennahen Gewässern, in denen die Aufwirbelung von Sedimenten die Lichtdurchdringung oft einschränkt, ein wichtiger limitierender Faktor ist. ⓘ

Nährstoffe werden den Küstengewässern vom Land aus über Flüsse und Grundwasser sowie über die Atmosphäre zugeführt. Eine weitere wichtige Quelle ist der offene Ozean, der durch die Vermischung von relativ nährstoffreichem Tiefenwasser entsteht. Der Nährstoffeintrag aus dem Ozean wird durch menschliche Aktivitäten kaum verändert, obwohl der Klimawandel die Wasserströme über die Schelfkante verändern kann. Im Gegensatz dazu ist der Eintrag der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor vom Land in die Küstengebiete durch menschliche Aktivitäten weltweit gestiegen. Das Ausmaß des Anstiegs variiert stark von Ort zu Ort und hängt von den menschlichen Aktivitäten in den Einzugsgebieten ab. Ein dritter wichtiger Nährstoff, das gelöste Silizium, stammt in erster Linie aus der Verwitterung von Sedimenten in den Flüssen und aus dem Meer und wird daher weit weniger durch menschliche Aktivitäten beeinflusst. ⓘ

Auswirkungen der Eutrophierung der Küstengebiete

Die zunehmenden Nährstoffeinträge von Stickstoff und Phosphor üben einen Eutrophierungsdruck auf die Küstengebiete aus. Dieser Druck ist je nach den Aktivitäten des Einzugsgebiets und der damit verbundenen Nährstoffbelastung geografisch unterschiedlich. Die geografische Lage des Küstengebiets ist ein weiterer wichtiger Faktor, da sie die Verdünnung der Nährstoffbelastung und den Sauerstoffaustausch mit der Atmosphäre steuert. Die Auswirkungen dieser Eutrophierungsbelastungen lassen sich auf verschiedene Weise feststellen:

1. Es gibt Hinweise aus der Satellitenüberwachung, dass die Chlorophyllmengen als Maß für die Gesamtaktivität des Phytoplanktons in vielen Küstengebieten weltweit aufgrund des erhöhten Nährstoffeintrags zunehmen.
2. Die Zusammensetzung der Phytoplanktonarten kann sich aufgrund der erhöhten Nährstoffbelastung und der veränderten Anteile der wichtigsten Nährstoffe verändern. Insbesondere die Zunahme der Stickstoff- und Phosphoreinträge führt zusammen mit wesentlich geringeren Veränderungen der Siliziumeinträge zu Veränderungen im Verhältnis von Stickstoff und Phosphor zu Silizium. Diese veränderten Nährstoffverhältnisse führen zu Veränderungen in der Zusammensetzung der Phytoplanktonarten, wobei insbesondere kieselsäurereiche Phytoplanktonarten wie Kieselalgen gegenüber anderen Arten benachteiligt werden. Dieser Prozess führt in Gebieten wie der Nordsee (siehe auch OSPAR-Übereinkommen) und dem Schwarzen Meer zur Entwicklung von störenden Algenblüten. In einigen Fällen kann die Nährstoffanreicherung zu schädlichen Algenblüten (HABs) führen. Solche Blüten können natürlich vorkommen, aber es gibt gute Hinweise darauf, dass sie infolge der Nährstoffanreicherung zunehmen, auch wenn der kausale Zusammenhang zwischen Nährstoffanreicherung und HABs nicht eindeutig ist.
3. In einigen Küstenmeeren wie der Ostsee gibt es seit Tausenden von Jahren Sauerstoffmangel. In solchen Gebieten schränkt die Dichtestruktur der Wassersäule die Durchmischung der Wassersäule und die damit verbundene Sauerstoffanreicherung des Tiefenwassers stark ein. Der zunehmende Eintrag von bakteriell abbaubaren organischen Stoffen in solche isolierten Tiefengewässer kann jedoch die Sauerstoffverarmung in den Ozeanen noch verschärfen. Diese Gebiete mit geringerem gelöstem Sauerstoff haben in den letzten Jahrzehnten weltweit zugenommen. Sie sind in der Regel mit einer Nährstoffanreicherung und daraus resultierenden Algenblüten verbunden. Der Klimawandel wird im Allgemeinen zu einer stärkeren Schichtung der Wassersäule führen und damit das Problem der Sauerstoffverarmung noch verschärfen. Ein Beispiel für eine solche Sauerstoffverarmung an der Küste ist der Golf von Mexiko, wo sich seit den 1950er Jahren ein Gebiet mit saisonaler Anoxie von mehr als 5000 Quadratmeilen Fläche entwickelt hat. Die erhöhte Primärproduktion, die diese Anoxie verursacht, wird durch Nährstoffe aus dem Mississippi angeheizt. Ein ähnlicher Prozess ist im Schwarzen Meer dokumentiert worden. ⓘ

Ausmaß des Problems

Eutrophierung in einem Kanal

Erhebungen ergaben, dass 54 % der Seen in Asien eutrophiert sind, in Europa 53 %, in Nordamerika 48 %, in Südamerika 41 % und in Afrika 28 %. In Südafrika hat eine Studie des CSIR mit Hilfe der Fernerkundung ergeben, dass mehr als 60 % der untersuchten Stauseen eutrophiert sind. ⓘ

Das World Resources Institute hat 375 hypoxische Küstengebiete in der Welt identifiziert, die sich auf Küstengebiete in Westeuropa, die Ost- und Südküste der USA und Ostasien, insbesondere Japan, konzentrieren. ⓘ

Globale Ziele

Der Rahmen der Vereinten Nationen für die Ziele der nachhaltigen Entwicklung erkennt die schädlichen Auswirkungen der Eutrophierung auf die Meeresumwelt an. Es wurde ein Zeitplan für die Erstellung eines Index für die Eutrophierung von Küstengebieten und die Dichte von schwimmendem Plastikmüll (ICEP) im Rahmen des Ziels für nachhaltige Entwicklung 14 (Leben unter Wasser) festgelegt. SDG 14 sieht insbesondere folgendes vor: "bis 2025 alle Arten der Meeresverschmutzung, insbesondere durch landseitige Aktivitäten, einschließlich Meeresmüll und Nährstoffverschmutzung, zu vermeiden und erheblich zu verringern". ⓘ

Vorbeugung

Die Eutrophierung des Mono Lake, eines an Cyanobakterien reichen Sodasees. ⓘ

Minimierung der punktuellen Verschmutzung durch Abwässer

Die finnischen Maßnahmen zur Phosphorbehandlung begannen Mitte der 1970er Jahre und zielten auf Flüsse und Seen ab, die durch industrielle und kommunale Abwässer verschmutzt waren. Die Effizienz dieser Maßnahmen lag bei 90 %. Bei einigen gezielten Punktquellen war jedoch trotz der Bemühungen um eine Verringerung des Abflusses kein Rückgang zu verzeichnen. ⓘ

Es gibt mehrere Möglichkeiten, die kulturelle Eutrophierung zu beheben, wobei Rohabwasser eine Punktquelle der Verschmutzung darstellt. Beispielsweise können Kläranlagen für die biologische Nährstoffentfernung aufgerüstet werden, so dass sie viel weniger Stickstoff und Phosphor in den aufnehmenden Wasserkörper einleiten. Doch selbst bei guter Zweitbehandlung enthalten die meisten Abwässer aus Kläranlagen erhebliche Stickstoffkonzentrationen in Form von Nitrat, Nitrit oder Ammoniak. Die Entfernung dieser Nährstoffe ist ein teurer und oft schwieriger Prozess. ⓘ

Gesetze, die die Einleitung und Behandlung von Abwässern regeln, haben zu einer drastischen Reduzierung der Nährstoffbelastung der umliegenden Ökosysteme geführt. Da unbehandelte häusliche Abwässer einen wesentlichen Beitrag zur punktuellen Nährstoffbelastung von Gewässern leisten, müssen in stark urbanisierten Gebieten, insbesondere in Entwicklungsländern, in denen die Behandlung häuslicher Abwässer Mangelware ist, Behandlungsanlagen bereitgestellt werden. Die Technologie zur sicheren und effizienten Wiederverwendung von Abwässern, sowohl aus häuslichen als auch aus industriellen Quellen, sollte ein Hauptanliegen der Politik im Hinblick auf die Eutrophierung sein. ⓘ

Minimierung der Nährstoffverschmutzung durch die Landwirtschaft

Es gibt viele Möglichkeiten, die durch die Landwirtschaft verursachte kulturelle Eutrophierung zu beheben. Sichere landwirtschaftliche Praktiken sind der wichtigste Weg, um das Problem zu lösen. Einige Sicherheitsvorkehrungen sind:

1. Nährstoffmanagementtechniken - Jeder, der Düngemittel verwendet, sollte sie in der richtigen Menge, zur richtigen Jahreszeit, mit der richtigen Methode und an der richtigen Stelle ausbringen.
2. Ganzjährige Bodenbedeckung - Eine Bodenbedeckung verhindert Perioden mit kahlem Boden, wodurch Erosion und Nährstoffabfluss auch nach der Vegetationsperiode verhindert werden.
3. Anpflanzung von Feldpuffern - Durch die Anpflanzung von Bäumen, Sträuchern und Gräsern entlang der Feldränder wird der Abfluss aufgefangen und ein Teil der Nährstoffe absorbiert, bevor das Wasser in ein nahe gelegenes Gewässer gelangt.
4. Konservierende Bodenbearbeitung - Die Verringerung der Häufigkeit und Intensität der Bodenbearbeitung erhöht die Chance, dass die Nährstoffe in den Boden aufgenommen werden. ⓘ

Minimierung der nicht punktuellen Verschmutzung

Die punktuelle Verschmutzung ist die am schwierigsten zu handhabende Quelle von Nährstoffen. Aus der Literatur geht jedoch hervor, dass die Eutrophierung zurückgeht, wenn diese Quellen kontrolliert werden. Die folgenden Schritte werden empfohlen, um die Menge der Verschmutzung zu minimieren, die aus unklaren Quellen in aquatische Ökosysteme gelangen kann. ⓘ

Pufferzonen an den Ufern

Studien zeigen, dass das Abfangen der nicht punktuellen Verschmutzung zwischen der Quelle und dem Wasser ein erfolgreiches Mittel zur Vorbeugung ist. Uferpufferzonen sind Grenzflächen zwischen einem fließenden Gewässer und dem Land und wurden in der Nähe von Wasserstraßen eingerichtet, um Schadstoffe zu filtern; Sedimente und Nährstoffe werden hier statt im Wasser abgelagert. Die Einrichtung von Pufferzonen in der Nähe von landwirtschaftlichen Betrieben und Straßen ist eine weitere Möglichkeit, um zu verhindern, dass Nährstoffe zu weit transportiert werden. Studien haben jedoch gezeigt, dass die Auswirkungen der atmosphärischen Stickstoffverschmutzung weit über die Pufferzone hinausreichen können. Dies deutet darauf hin, dass die wirksamste Vorbeugung an der Primärquelle ansetzt. ⓘ

Präventionspolitik

Die landwirtschaftliche Verwendung von Düngemitteln und tierischen Abfällen muss geregelt werden. In Japan ist die Menge an Stickstoff, die von der Viehzucht erzeugt wird, ausreichend, um den Düngerbedarf der Landwirtschaft zu decken. Daher ist es nicht unvernünftig, von den Viehhaltern zu verlangen, die tierischen Abfälle von den Feldern aufzusammeln, da diese bei Stagnation ins Grundwasser gelangen. ⓘ

Die Politik zur Vermeidung und Verringerung der Eutrophierung lässt sich in vier Bereiche unterteilen: Technologien, Beteiligung der Öffentlichkeit, wirtschaftliche Instrumente und Zusammenarbeit. Der Begriff "Technologie" ist sehr weit gefasst und bezieht sich eher auf eine breitere Anwendung bestehender Methoden als auf die Aneignung neuer Technologien. Wie bereits erwähnt, sind es vor allem diffuse Verschmutzungsquellen, die zur Eutrophierung beitragen, und ihre Auswirkungen können durch gängige landwirtschaftliche Praktiken leicht minimiert werden. Die Menge der Schadstoffe, die in ein Wassereinzugsgebiet gelangen, kann durch den Schutz der Wälder verringert werden, so dass weniger Erosion in das Wassereinzugsgebiet eindringt. Auch durch eine effiziente, kontrollierte Landnutzung mit Hilfe nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken zur Minimierung der Bodendegradation kann die Menge an Bodenabfluss und stickstoffhaltigen Düngemitteln, die ein Wassereinzugsgebiet erreichen, reduziert werden. Ein weiterer Faktor bei der Eutrophierungsprävention ist die Abfallentsorgungstechnik. ⓘ

Die Rolle der Öffentlichkeit ist ein wichtiger Faktor für die wirksame Verhinderung der Eutrophierung. Damit eine Politik Wirkung zeigen kann, muss sich die Öffentlichkeit ihres Beitrags zu dem Problem bewusst sein und wissen, wie sie ihre Auswirkungen verringern kann. Programme zur Förderung der Beteiligung an der Wiederverwertung und Beseitigung von Abfällen sowie Aufklärungsmaßnahmen zum Thema rationelle Wassernutzung sind notwendig, um die Wasserqualität in städtischen Gebieten und angrenzenden Gewässern zu schützen. ⓘ

Wirtschaftliche Instrumente, "zu denen unter anderem Eigentumsrechte, Wassermärkte, Steuer- und Finanzinstrumente, Abgabensysteme und Haftungssysteme gehören, werden allmählich zu einem wesentlichen Bestandteil des Managementinstrumentariums, das für Entscheidungen über die Kontrolle der Verschmutzung und die Zuteilung von Wasser verwendet wird." Anreize für diejenigen, die saubere, erneuerbare Wasserbewirtschaftungstechnologien anwenden, sind ein wirksames Mittel, um die Vermeidung von Verschmutzung zu fördern. Durch die Internalisierung der Kosten, die mit den negativen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden sind, sind die Regierungen in der Lage, eine sauberere Wasserbewirtschaftung zu fördern. ⓘ

Da ein Gewässer Auswirkungen auf einen Personenkreis haben kann, die weit über das Einzugsgebiet hinausgehen, ist eine Zusammenarbeit zwischen verschiedenen Organisationen erforderlich, um das Eindringen von Schadstoffen zu verhindern, die zu Eutrophierung führen können. Die Verantwortung für die Verhinderung der Eutrophierung von Gewässern reicht von den Regierungen der Bundesstaaten über die Wasserwirtschaft und Nichtregierungsorganisationen bis hin zur lokalen Bevölkerung. In den Vereinigten Staaten ist das bekannteste zwischenstaatliche Projekt zur Verhinderung der Eutrophierung die Chesapeake Bay. ⓘ

Stickstofftests und Modellierung

Stickstofftests im Boden (N-Testing) sind eine Technik, die Landwirten hilft, die Menge der auf die Pflanzen ausgebrachten Düngemittel zu optimieren. Durch das Testen von Feldern mit dieser Methode konnten die Landwirte eine Verringerung der Kosten für das Ausbringen von Düngemitteln, eine Verringerung der Stickstoffverluste an umliegende Quellen oder beides feststellen. Durch die Untersuchung des Bodens und die Modellierung der erforderlichen Mindestdüngermenge profitieren die Landwirte von wirtschaftlichen Vorteilen und verringern gleichzeitig die Umweltbelastung. ⓘ

Ökologischer Landbau

Organisch gedüngte Felder können im Vergleich zu konventionell gedüngten Feldern die schädliche Nitratauswaschung erheblich reduzieren. Die Auswirkungen der Eutrophierung sind in einigen Fällen bei ökologischer Produktion höher als bei konventioneller Produktion. ⓘ

Umkehrung und Sanierung

Erholung von der Eutrophierung

Muscheln sind ein Beispiel für Organismen, die Nährstoffe binden ⓘ

Die Verringerung des Nährstoffeintrags ist eine wichtige Voraussetzung für die Sanierung, aber es gibt zwei Vorbehalte: Erstens kann dies sehr lange dauern, insbesondere wegen der Speicherung von Nährstoffen in den Sedimenten. Zweitens kann die Sanierung mehr als eine einfache Umkehrung der Einträge erfordern, da es manchmal mehrere stabile, aber sehr unterschiedliche ökologische Zustände gibt. Die Erholung von eutrophierten Seen ist langsam und dauert oft mehrere Jahrzehnte. ⓘ

Es wurden innovative Lösungen entwickelt, um die Nährstoffverschmutzung in aquatischen Systemen zu bekämpfen, indem die natürlichen Prozesse verändert oder verbessert werden, um die Auswirkungen der Nährstoffe von den schädlichen ökologischen Folgen weg zu verlagern. Die Nährstoffsanierung ist eine Form der Umweltsanierung, betrifft aber nur biologisch aktive Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor. Der Begriff "Sanierung" bezieht sich auf die Beseitigung von Verschmutzungen oder Schadstoffen, im Allgemeinen zum Schutz der menschlichen Gesundheit. Zu den Technologien zur Beseitigung von Nährstoffen in der Umweltsanierung gehört die Biofiltration, bei der lebendes Material verwendet wird, um Schadstoffe aufzufangen und biologisch abzubauen. Beispiele hierfür sind Grünflächen, Uferbereiche, natürliche und künstliche Feuchtgebiete und Klärteiche. In diesen Gebieten werden in der Regel anthropogene Abwässer aufgefangen, wie z. B. Abwässer, Regenwasserabflüsse oder Kläranlagen für die Landgewinnung nach dem Bergbau, Raffinerieaktivitäten oder der Landentwicklung. Die Biofiltration nutzt die biologische Assimilation, um die Schadstoffe (einschließlich der Nährstoffe) aufzufangen, zu absorbieren und schließlich in lebendes Gewebe einzuarbeiten. Eine andere Form der Nährstoffentfernung ist die Bioremediation, bei der Mikroorganismen zur Beseitigung von Schadstoffen eingesetzt werden. Die Bioremediation kann von sich aus als natürliche Abschwächung oder intrinsische Bioremediation erfolgen oder durch die Zugabe von Düngemitteln gefördert werden, eine Strategie, die als Biostimulation bezeichnet wird. ⓘ

Die Bioextraktion von Nährstoffen ist eine Bioremediation, an der kultivierte Pflanzen und Tiere beteiligt sind. Bei der biologischen Nährstoffextraktion oder der Bioernte werden Muscheln und Algen gezüchtet und geerntet, um Stickstoff und andere Nährstoffe aus natürlichen Gewässern zu entfernen. Es wurde vorgeschlagen, dass die Stickstoffentfernung durch Austernriffe ähnlich wie bei anderen Szenarien für den Nährstoffhandel einen Nettonutzen für Quellen mit Stickstoffemissionsbeschränkungen bringen könnte. Wenn Austern den Stickstoffgehalt in Flussmündungen unter den Schwellenwerten halten, die zur Auferlegung von Emissionsgrenzwerten führen würden, ersparen sie den Quellen die Kosten, die sie andernfalls zu tragen hätten. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Austern und Muscheln in der Lage sind, die Stickstoffwerte in Ästuaren drastisch zu beeinflussen. Darüber hinaus haben Studien gezeigt, dass Meeresalgen die Stickstoffwerte verbessern können. ⓘ

Schalentiere in Ästuaren

Eine vorgeschlagene Lösung, um die Eutrophierung in Ästuaren zu stoppen und umzukehren, ist die Wiederherstellung von Muschelpopulationen, wie Austern und Muscheln. Austernriffe entfernen Stickstoff aus der Wassersäule und filtern Schwebstoffe heraus, wodurch die Wahrscheinlichkeit oder das Ausmaß schädlicher Algenblüten oder anoxischer Bedingungen verringert wird. Die Filtertätigkeit wird als vorteilhaft für die Wasserqualität angesehen, da sie die Phytoplanktondichte kontrolliert und Nährstoffe bindet, die durch die Muschelernte aus dem System entfernt, in den Sedimenten vergraben oder durch Denitrifikation verloren gehen können. Grundlegende Arbeiten zur Verbesserung der Meereswasserqualität durch Muschelzucht wurden von Odd Lindahl et al. mit Muscheln in Schweden durchgeführt. In den Vereinigten Staaten wurden an der Ost-, West- und Golfküste Projekte zur Wiederherstellung von Muscheln durchgeführt. Unter Nährstoffverschmutzung finden Sie eine ausführliche Erläuterung der Nährstoffsanierung durch Muscheln. ⓘ

Meeresalgenzucht

Die Aquakultur von Meeresalgen bietet die Möglichkeit, den Klimawandel abzumildern und sich an ihn anzupassen. Algen, wie z. B. Seetang, absorbieren auch Phosphor und Stickstoff und sind daher nützlich, um überschüssige Nährstoffe aus verschmutzten Teilen des Meeres zu entfernen. Einige kultivierte Algen haben eine sehr hohe Produktivität und können große Mengen an Stickstoff, Phosphor und CO2 absorbieren und eine große Menge an Sauerstoff produzieren, was eine hervorragende Wirkung auf die Verringerung der Eutrophierung hat. Es wird davon ausgegangen, dass der großflächige Anbau von Meeresalgen eine gute Lösung für das Problem der Eutrophierung in Küstengewässern sein könnte. ⓘ

Geo-Engineering in Seen (chemische Phosphorentfernung)

Anwendung eines Phosphor-Sorbentmittels in einem See - Niederlande ⓘ

Geo-Engineering ist die Beeinflussung biogeochemischer Prozesse, in der Regel des Phosphorkreislaufs, um eine gewünschte ökologische Reaktion im Ökosystem zu erreichen. Bei Geo-Engineering-Techniken werden in der Regel Materialien verwendet, die in der Lage sind, den für Organismen verfügbaren Phosphor (d. h. Phosphat) in der Wassersäule chemisch zu inaktivieren und auch die Phosphatfreisetzung aus dem Sediment zu blockieren (interne Belastung). Phosphat ist einer der Hauptfaktoren für das Wachstum von Algen, vor allem von Cyanobakterien, so dass die Algen nicht mehr übermäßig wachsen können, sobald das Phosphat reduziert ist. Daher werden Geo-Engineering-Materialien eingesetzt, um die Erholung eutropher Gewässer zu beschleunigen und die Algenblüte zu kontrollieren. In der Literatur finden sich verschiedene Phosphatsorbentien, darunter Metallsalze (z. B. Alaun, Aluminiumsulfat), Mineralien, natürliche Tone und lokale Böden, Industrieabfälle, modifizierte Tone (z. B. mit Lanthan modifizierter Bentonit) und andere. Das Phosphatsorptionsmittel wird in der Regel an der Oberfläche des Gewässers aufgebracht und sinkt auf den Grund des Sees, wo es Phosphat reduziert. Solche Sorptionsmittel werden weltweit zur Bekämpfung der Eutrophierung und der Algenblüte eingesetzt (z. B. unter dem Handelsnamen Phoslock). ⓘ

Eine Methode zur Sanierung der Eutrophierung ist die chemische Phosphorentfernung mit Aluminiumsulfat, einem Salz, das üblicherweise im Koagulationsprozess der Trinkwasseraufbereitung verwendet wird. Aluminiumsulfat oder "Alaun", wie es im Volksmund genannt wird, wird zur Verringerung der Phosphorbelastung eingesetzt. In einer groß angelegten Studie wurden 114 Seen auf die Wirksamkeit von Alaun bei der Phosphorreduzierung untersucht. In allen Seen reduzierte Alaun den Phosphor 11 Jahre lang wirksam. Obwohl es Unterschiede in der Dauer gab (21 Jahre in tiefen Seen und 5,7 Jahre in flachen Seen), zeigen die Ergebnisse die Wirksamkeit von Alaun bei der Kontrolle von Phosphor in Seen. Die Alaunbehandlung ist in tiefen Seen sowie in Seen mit erheblicher externer Phosphorbelastung weniger wirksam. ⓘ

Geschichte

Die Eutrophierung wurde in der Mitte des 20. Jahrhunderts als Problem der Wasserverschmutzung in europäischen und nordamerikanischen Seen und Stauseen erkannt. Durch bahnbrechende Forschungsarbeiten in der Experimental Lakes Area (ELA) in Ontario, Kanada, wurde in den 1970er Jahren der Nachweis erbracht, dass Süßwasserkörper phosphorbegrenzt sind. In der ELA wird der Ansatz des gesamten Ökosystems verfolgt, und es werden langfristige Untersuchungen des gesamten Gewässers durchgeführt, die sich auf die kulturelle Eutrophierung konzentrieren. ⓘ

Terminologie

Etymologie

Der Begriff "Eutrophierung" stammt aus dem Griechischen und bedeutet "wohlgenährt". ⓘ

Andere Verwendungen des Begriffs

Terrestrische Eutrophierung

Während sich die Eutrophierung in der Regel auf aquatische Systeme bezieht, haben einige Autoren den Begriff "terrestrische Eutrophierung" für terrestrische Ökosysteme verwendet. Diese ist definiert als "Anreicherung eines Ökosystems mit einem limitierenden Nährstoff" und kann durch Stickstoffeinträge in terrestrische Ökosysteme verursacht werden. So kann beispielsweise die atmosphärische CO₂-Düngung die Eutrophierung des borealen Waldbioms verschärfen. ⓘ

Anthropogene Eutrophierung

Heute wird unter Eutrophierung meist die vom Menschen verursachte (anthropogene) Zufuhr vor allem von Phosphat verstanden. Die Phosphate gelangen aus Abwässern und dem Bodeneintrag der landwirtschaftlichen Düngung durch Niederschläge in die Gewässer. Der erhöhte Phosphateintrag führt primär zu einer erhöhten pflanzlichen Produktion. Der Effekt ist dabei in Seen größer als in Flüssen, da in letzteren die Nährstoffe wesentlich rascher ausgeschwemmt werden. Im Anschluss an die pflanzliche Biomasse steigt auch die Biomasse der Konsumenten und Destruenten. Damit steigt auch die Menge an organischem Material, das zu Boden sinkt (sedimentiert). In diesem Bereich (Profundal) steigt durch den mikrobiellen Abbau der organischen Substanz der Sauerstoffverbrauch (Sauerstoffzehrung). Sinkt die Sauerstoffkonzentration im Wasser unter 1 mg/l, so erfolgt eine weitere Phosphatfreisetzung aus dem Sediment (Phosphatmobilisierung). Dies führt zu einer Selbstverstärkung der Eutrophierung. Am Gewässerrand (Litoral) bewirkt die Eutrophierung auch eine Veränderung bei den hier wachsenden Pflanzengesellschaften. ⓘ

In Fließgewässern führt Eutrophierung ebenfalls zu einer Steigerung der Produktion. Dabei vermehren sich in Gebirgsbächen besonders die epilithischen Algen, in größeren Gewässern die Makrophyten, was zur sogenannten Verkrautung führt. In aufgestauten Flüssen wächst besonders das Phytoplankton, was zur „Veralgung“ führt. Es kommt ebenfalls zu einer Verschiebung in der Artenzusammensetzung. ⓘ

Wie in Pflanzenkläranlagen, können Wasserhyazinthen auch in natürlichen Gewässern den Phosphorkreislauf positiv beeinflussen und so einer Eutrophierung entgegenwirken. ⓘ