DE4002090A1 - Verfahren zur restaurierung stehender, eutrophierter oberflaechengewaesser durch sedimentabdeckung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Restaurierung stehender, eutrophierter Oberflächengewässer durch Sedimentabdeckung.

Mit "Eutrophie" bezeichnet man eine heute weit verbreitete Krankheit von Meeren, Seen und Teichen, deren Ursache die Überdüngung ist. Die Schlüsselrolle kommt dabei den Phosphaten zu. Sie bestimmen weitgehend das Pflanzenwachstum. Zuviele Phosphate im Wasser führen zu einer übermäßigen Vermehrung der Algen. Diese sterben ab, sinken zu Boden und werden von aeroben Bakterien mineralisiert, incl. der in den Zellen enthaltenen Phosphate. Dieser Mineralisierungsprozeß benötigt sehr viel Sauerstoff. Fällt zuviel abgestorbene Biomasse an, so wird der gesamte Sauerstoffvorrat an der Sedimentoberfläche aufgebraucht. Das Milieu wird anaerob.

Unter anaeroben Bedingungen lösen sich die Phosphate aus dem Faulschlamm zurück in den Wasserkörper. In dieser gelösten Form stehen sie dem Pflanzenwachstum erneut zur Verfügung. Damit ist der tödliche Phosphor-Kreislauf geschlossen. Die gleichen Phosphate erzeugen immer neue Pflanzenzellen, deren Zersetzung den Sauerstoff verbraucht und somit wiederum die Rücklösung der in den abgestorbenen Pflanzenzellen enthaltenen Phosphate bewirkt.

Voraussetzung für die Heilbarkeit eines so erkrankten Gewässers ist natürlich die Unterbindung weiterer Phosphatzufuhr. Aber auch dann erholt sich das Gewässer nicht von selbst. Dazu muß zusätzlich der oben geschilderte Teufelskreis durchbrochen werden.

Bei tiefen, zeitweise temperaturgeschichteten Seen hat sich die Tiefenwasserbelüftung bewährt: Dem Tiefenwasser wird gezielt über einen längeren Zeitraum soviel Sauerstoff zugeführt, daß das Milieu trotz des übermäßigen Anfalls an abzubauender Biomasse aerob bleibt. Die Phosphate aus den abgestorbenen Pflanzenzellen werden dann fortwährend mineralisiert. Sie verbinden sich z. B. mit freien Eisenionen zu Eisen(III)phosphat und sind in dieser mineralischen Form nicht mehr pflanzenverfügbar. So wird das Gewässer im Laufe der Zeit immer ärmer an gelösten Phosphaten, bis man schließlich auf die künstliche Sauerstoffzugabe verzichten kann, weil sich der Pflanzenwuchs wieder mit dem verfügbaren Sauerstoff im Gleichgewicht befindet.

Beschleunigen läßt sich dieses Verfahren noch durch Zugabe von Fällungsmitteln, z. B. gelöstem Eisen, so daß jedem freiwerdenden Phosphation sofort ein Reaktionspartner zur Verfügung steht.

Bei flachen Gewässern bleibt eine entsprechende Behandlung jedoch erfolglos, weil sich die Phosphate unter Lichteinwirkung auch bei aeroben Verhältnissen und Anwesenheit der erforderlichen Reaktionspartner zum Teil wieder rücklösen. Die Fällungsprodukte sind nicht lichtstabil.

Es ist daher versucht worden, die Phosphatfällung mit einer Sedimentabdeckung zu kombinieren, bisher allerdings erfolglos.

Wurde Kies zur Sedimentabdeckung eingesetzt, so versank er aufgrund des hohen spezifischen Gewichtes nutzlos im Faulschlamm. Rein physikalisch besser bewährte sich Bentonit. An der Grenzfläche zwischen dem Schlamm und der Bentonitabdeckung war das Milieu wegen des fehlenden Wasseraustausches dann aber anaerob. Die Phosphatrücklösung wurde also nicht unterbunden.

Die Sedimentabdeckung mit herkömmlichen wasser- und gasdichten Folien schlägt fehl, weil die sich beim Faulungsprozeß im Sediment bildenden Gase nicht entweichen können. Sie sammeln sich unter der Folie und bringen diese selbst bei entsprechender Beschwerung zum Aufschwimmen. Versieht man die Folie mit Löchern, so können die Gase zwar entweichen, mit ihnen aber auch die in dem anaeroben Milieu unter der Folie gelösten Phosphate.

Wie bereits gesagt: Alle derartigen Versuche waren bisher erfolglos, und es ist bis heute kein wirkungsvolles Verfahren zur Restaurierung flacher eutrophierter Gewässer bekannt.

Aufgabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, hier Abhilfe zu schaffen, insbesondere die gute Idee der Sedimentabdeckung in der Praxis erfolgreich anwendbar zu machen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß das Sediment mit einer gasdurchlässigen, aber mindestens in einer Richtung (vom Sediment zum Wasserkörper) wasserdichten Folie bzw. Plane abgedeckt wird. Solche Folien bzw. Planen (Membranen) sind in jüngster Zeit entwickelt worden, z. B. GORE-TEX.

Bei Verwendung einer derartigen Abdeckung können die sich im Faulschlamm entwickelnden Gase durch die Abdeckung hindurch aufsteigen. Das Porenwasser mit den gelösten Phosphaten bleibt aber unter der Abdeckung eingeschlossen. Die Phosphate können nicht mehr in den Wasserkörper gelangen.

Die Restaurierung wird jetzt zweckmäßigerweise wie folgt durchgeführt: Möglichst zur Zeit der Vollzirkulation im Herbst oder im Frühjahr, wenn aufgrund der Durchmischung überall im Wasserkörper viel Sauerstoff vorhanden ist, werden die freien Phosphationen durch Zugabe eines Fällungsmittels ausgefällt. Erforderlichenfalls ist das Wasser zusätzlich zu belüften. Dann wird das Sediment mit der beschriebenen Folie/Plane abgedeckt, wobei notwendige Nahtstellen wasserdicht auszuführen sind. Der Wasserkörper über der Folie ist jetzt nährstoffarm und bleibt es auch. Dei Phosphate sind unter der Abdeckung abgekapselt.

Zum mechanischen Schutz der Folie/Plane empfiehlt sich die Abdeckung mit einem künstlichen Fließ, das gleichzeitig als nährstoffarmer Sedimentersatz zur Ansiedlung von Kleinlebewesen und als Wurzelraum für höhere Wasserpflanzen dient.

Darüber ist vorteilhaft ein Lage Sand, Kies, Schlacke oder ähnliches Schüttgut als Beschwerung aufzubringen. Das Schüttgut sollte natürlich möglichst frei von nährstoffhaltigen Verunreinigungen sein, ggf. also gewaschener Sand oder Kies. Vorteilhaft ist dabei die Verwendung eisenhaltiger Materialien, um gleich wieder für einen guten Vorrat an Reaktionspartnern für neu eingebrachte Phosphate zu sorgen.

Das beschriebene Verfahren löst erstmals das Problem der Restaurierung eutrophierter flacher Oberflächengewässer, es läßt sich aber auch - alternativ oder in Kombination mit einer Tiefenwasserbelüftung - auf tiefe, stehende Gewässer anwenden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Restaurierung stehender, eutrophierter Oberflächengewässer durch Sedimentabdeckung mit einer Kunststoffolie bzw. -plane, dadurch gekennzeichnet, daß eine gasdurchlässige aber mindestens in einer Richtung (vom Sediment zum Wasserkörper) wasserdichte Folie bzw. Plane verwendet wird, z. B. aus GORE-TEX.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der Folie bzw. Plane ein gas- und wasserdurchlässiges Fließ angeordnet ist.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Fließ eine Schüttung von nährstoffarmem Sand, Kies, schwerer Schlacke oder ähnlichem Material aufgebracht ist, wobei dieses Schüttmaterial vorzugsweise eisenhaltig ist.