ISBN: 3-540-66187-5
TITLE: Handbuch der Umweltvernderungen und kotoxikologie
AUTHOR: Guderian, Robert; Gunkel, Gnter (Hrsg.)
TOC:

1 Limnische kosysteme und deren Belastungen
1.1 Struktur und Funktion limnischer kosysteme (G. Gunkel) 1
1.1.1 Entwicklung der Limnologie und ihre Stellung innerhalb der Naturwissenschaften 1
1.1.2 Struktur limnischer Systeme 4
1.1.2.1 Gewssertypen 4
1.1.2.2 Wasserkreislauf und Wasserbilanz 5
1.1.2.3 Physikalische und chemische Eigenschaften des Wassers 7
1.1.3 Limnologie der Standgewsser 9
1.1.3.1 Zeitliche Dynamik der Standgewsser 9
1.1.3.2 Kohlenstoffkreislauf in Gewssern 15
1.1.3.3 Phosphorkreislauf in Gewssern 17
1.1.3.4 Stickstoffkreislauf in Gewssern 19
1.1.3.5 Lebensgemeinschaften der Seen 21
1.1.4 Limnologie der Fliegewsser 26
1.1.4.1 Chemisch-physikalische Eigenschaften der Fliegewsser 27
1.1.4.2 Besiedlung der Fliegewsser 33
1.1.4.3 Zonierung der Fliegewsser 36
1.1.4.4 Dynamik der Fliegewsser 41
1.1.5 Literatur 43
1.2 Struktur und Funktion der Kstengewsser (G. Schlungbaum und H. Baudler) 45
1.2.1 Kstengewsser am Rand des Weltmeeres 45
1.2.2 Das mitteleuropische System innerer Kstengewsser an der Nord- und Ostsee 51
1.2.2.1 Das Wattenmeer als einzigartiges Grokosystem 51
1.2.2.2 Frden, Bodden und Haffe an der sdlichen Ostseekste 55
1.2.3 Ausgewhlte Kstengewsser der sdlichen Ostsee 65
1.2.3.1 Schlei 65
1.2.3.2 Dar-Zingster Bodden 69
1.2.3.3 Rgener Bodden 73
1.2.3.4 Stettiner Haff/Oderhaff 76
1.2.4 Literatur 78
1.3 Definition und Benennung der Hauptbelastungsfaktoren limnischer kosysteme (G. Gunkel) 80
1.3.1 Belastung eines Gewssers 80
1.3.2 Belastungsfaktoren limnischer Systeme 82
1.3.2.1 Arten der Gewsserbelastungen 83
1.3.2.2 Quellen der Gewsserbelastungen 87
1.3.3 Literatur 89
1.4 Beeintrchtigungen und Schdigungen der aquatischen Organismen und kosysteme (G. Gunkel) 90
1.4.1 Toxische Wirkung auf Organismen 90
1.4.1.1 Verlauf einer toxischen Schdigung 90
1.4.1.2 Synergismus 92
1.4.1.3 Wirkungsmechanismen 94
1.4.1.4 Verfahren zur Erfassung toxischer Wirkungen an Organismen 97
1.4.2 kotoxische Wirkung 100
1.4.2.1 Grundlage der kotoxischen Wirkungen in Gewssern 100
1.4.2.2 Verfahren zur Erfassung kotoxischer Wirkungen 103
1.4.3 Literatur 107
2 Gewsserbelastungen durch physikalische Parameter 109
2.1 Auswirkungen des technischen Gewsserausbaus (G. Gunkel) 109
2.1.1 Gewssernutzungen und -ausbau 109
2.1.1.1 Gewsserausbau zur Wasserableitung (Hochwasserschutz) 114
2.1.1.2 Melioration der Talaue 116
2.1.1.3 Sicherung der Gewssermorphologie 118
2.1.1.4 Stauhaltung 123
2.1.1.5 Ausbau der Gewsser als Schiffahrtsstrae 124
2.1.1.6 Nutzung der Gewsser als Vorfluter 125
2.1.2 Ingenieurbiologischer Gewsserausbau 126
2.1.2.1 Lebende Baustoffe im Wasserbau 128
2.1.2.2 Ingenieurbiologische Bauwerke 133
2.1.3 Gewsserrenaturierung 135
2.1.4 Literatur 140
2.2 Unterbrechung der Durchgngigkeit von Fliegewssern (O. Born) 141
2.2.1 Einleitung 141
2.2.2 kologische Bedeutung der Durchgngigkeit von Fliegewssern 142
2.2.3 Wanderungshindernisse in Fliegewssern 144
2.2.4 Mglichkeiten zur Wiederherstellung der freien Durchgngigkeit 146
2.2.4.1 Allgemeine Anforderungen an Wanderhilfen fr Gewsserorganismen 146
2.2.4.2 Beispiele fr technische Wanderhilfen 149
2.2.4.3 Naturnahe Wanderhilfen 152
2.2.4.4 Problematik der Abwrtswanderung 154
2.2.4.5 Funktionsberprfung von Wanderhilfen 156
2.2.5 Rechtliche Grundlagen 157
2.2.6 Literatur 158
2.3 Mindestwasserfhrung von Gewssern und hydraulischer Stre (E. I. Meyer) 160
2.3.1 Einleitung 160
2.3.2 Wasserkraftwerke und Mindestwasser 161
2.3.3 Wirkungen reduzierter Wasserfhrung 162
2.3.3.1 Wirkungen auf Habitate 162
2.3.3.2 Wirkungen auf Organismen 164
2.3.3.3 Wirkungen auf kosysteme 170
2.3.4 Regelungen und Richtwerte fr Mindestwasserfhrungen 171
2.3.5 Vermeidungs- und Sanierungsmglichkeiten 174
2.3.6 Prognostische Bewertung der reduzierten Wasserfhrung 176
2.3.7 Literatur 176
2.4 Auswirkungen von Khlwassereinleitungen in Fliegewsser (E. I. Meyer) 179
2.4.1 Einleitung 179
2.4.2 Khlungstypen und Khlwassereintrge in die Umwelt 180
2.4.3 Gesetzliche Regelungen und Richtwerte 182
2.4.4 Auswirkungen von Khlwassereinleitungen 184
2.4.4.1 Wirkungen auf Organismen 184
2.4.4.2 Wirkungen auf kosysteme 190
2.4.5 Prognostische Bewertung der Khlwassereinleitungen 191
2.4.6 Literatur 192
2.5 Auswirkung von Klimavernderungen auf aquatische Systeme (A. Becker) 194
2.5.1 Klima, Wasserhaushalt und aquatische Systeme 194
2.5.1.1 Klima und Wasserhaushalt als bestimmende Faktoren fr aquatische Systeme 194
2.5.1.2 Erwartete globale nderungen des Klimas 196
2.5.1.3 Regionale Ausprgung des Klimawandels in Europa 199
2.5.2 Auswirkungen von Klimanderungen auf den Wasserhaushalt 201
2.5.2.1 Globale nderungen im Wasserhaushalt und Abflu 201
2.5.2.2 Erwartete nderungen im Abflu europischer Flsse 202
2.5.2.3 Spezielle Wirkungsanalyse fr das Land Brandenburg 204
2.5.3 Auswirkungen von Klimanderungen auf den Zustand aquatischer Systeme 206
2.5.3.1 Grundstzliches und Kurzcharakteristik zufluabhngiger nderungen des Gewsserzustandes 206
2.5.3.2 Auswirkungen auf Fliegewsser und Seen 208
2.5.3.3 Auswirkungen auf Kstengewsser 211
2.5.4 Literatur 213
2.6 Effekte erhhter UV-Strahlung 214
2.6.1 Eindringen der Solarstrahlung in natrliche Gewsser (H. Piazena) 214
2.6.1.1 Einleitung 214
2.6.1.2 Definitionen und Grundgleichungen der solaren Strahlung 216
2.6.1.3 Optische Eigenschaften der Gewsser und Penetration der Solarstrahlung 218
2.6.1.4 Zusammenfassung 228
2.6.1.5 Literatur 229
2.6.2 Effekte erhhter UV-Strahlung auf Primrproduzenten (H. Hder) 230
2.6.2.1 Einleitung 230
2.6.2.2 Penetration solarer UV-Strahlung in die Wassersule 231
2.6.2.3 Vertikale Verteilung der Primrproduzenten 232
2.6.2.4 Targets der solaren UV-Strahlung 234
2.6.2.5 UV-Schden bei Cyanobakterien 238
2.6.2.6 Schutzstrategien und Reparaturmechanismen fr UV-Schden 239
2.6.2.7 Konsequenzen von UV-B-Schden in aquatischen kosystemen 241
2.6.2.8 Literatur 241
2.6.3 Auswirkungen der UV-Strahlung auf heterotrophe aquatische Organismen (O. Siebeck, R. Sommaruga und B. Tartarotti) 243
2.6.3.1 Einfhrung 243
2.6.3.2 Wirkungen bei heterotrophen Bakterien und Protozoen 247
2.6.3.3 Wirkungen bei Planktoncrustaceen 248
2.6.3.4 Wirkungen bei benthischen Invertebraten 256
2.6.3.5 Wirkungen bei Fischen 257
2.6.3.6 Wirkungen bei Amphibien 258
2.6.3.7 Schlubetrachtung 258
2.6.3.8 Literatur 260
3 Gewsserbelastungen durch anorganische Stoffe und Prozesse 265
3.1 Gewsserbelastungen durch den Eintrag mineralischer Stoffe (G. Gunkel) 265
3.1.1 Einleitung 265
3.1.2 Quellen mineralischer Stoffe 266
3.1.3 Auswirkungen mineralischer Stoffeintrge 266
3.1.4 Richt- und Grenzwerte fr mineralische suspendierte Stoffe 268
3.1.5 Literatur 269
3.2 Eutrophierung 270
3.2.1 Eutrophierung limnischer Gewsser (H. Klapper) 270
3.2.1.1 Einfhrung 270
3.2.1.2 Definition der Eutrophierung 272
3.2.1.3 Stoffliche Grundlagen der Eutrophierung 275
3.2.1.4 Quellen der Nhrstoffbelastung 281
3.2.1.5 Erscheinungsformen der Eutrophierung in unterschiedlichen Gewsserkosystemen 283
3.2.1.6 Wege zur Vermeidung der Eutrophierung 285
3.2.1.7 Manahmen im Gewsser zur Steuerung der Bioproduktion 285
3.2.1.7.1 kotechnologie 286
3.2.1.7.2 Phosphatfllung 288
3.2.1.7.3 Vernderung des Wasserhaushaltes und des Durchflusses 288
3.2.1.7.4 Entschlammung 290
3.2.1.7.5 Belftung 291
3.2.1.7.6 Bekmpfung von Makrophyten und Phytoplankton 293
3.2.1.8 Ausblick 295
3.2.1.9 Literatur 297
3.2.2 Eutrophierung der Kstengewsser (G. Schlungbaum und H. Baudler) 299
3.2.2.1 Grundlagen und Erscheinungen 299
3.2.2.2 Eutrophierung des Wattenmeeres 302
3.2.2.3 Eutrophierungsproblem der inneren Kstengewsser an der sdlichen Ostsee 306
3.2.2.3.1 Die Intensitt der Primrproduktion und deren Folgeerscheinungen 306
3.2.2.3.2 Klassifizierung und Bewertung innerer Kstengewsser 318
3.2.2.3.3 Ansatzpunkte fr eine Remesotrophierung von inneren Kstengewssern, dargestellt am Beispiel der Dar-Zingster Bodden 322
3.2.2.4 Literatur 327
3.3 Auftreten von Sauerstoffdefiziten in Gewssern (W. Schnborn) 329
3.3.1 Bedeutung von Sauerstoffdefizienten fr limnische Organismen 329
3.3.2 Sauerstoffdefizite in Stillgewssern 331
3.3.2.1 Sauerstoffdefizite im Hypolimnion eutropher Seen 331
3.3.2.2 Sauerstoffdefizite im Epilimnion und in kleinen Stillgewsser (Weiher, Flachseen) 332
3.3.3 Sauerstoffdefizite in Fliegewssern 334
3.3.4 Manahmen zur Beseitigung von Sauerstoffdefiziten 336
3.3.5 Literatur 337
3.4 Belastung von Gewssern durch saure Depositonen (C. E. W. Steinberg und I. Jttner) 338
3.4.1 Einleitung 338
3.4.2 Definition der Versauerung 339
3.4.3 Ausma der Versauerung und Ursachenermittlung 341
3.4.4 Kopplung der Gewsserversauerung mit globalen Klimavernderungen 347
3.4.4.1 Versauerung von Hochgebirgsseen 347
3.4.4.2 Versauerung von Seen in tieferen Lagen 348
3.4.5 Schlubetrachtung 349
3.4.6 Literatur 350
3.5 Geogene Versauerung von Tagebaurestgewssern (G. Geller, K. Friese, P. Herzsprung, R. Kringel, M. Schimmerle, M. Schultze, K. Wendt-Potthoff und S. Wlfl) 352
3.5.1 Einleitung 352
3.5.1.1 Verbreitung der geogen schwefelsauren Bergbaurestseen 354
3.5.1.2 Ausma der geogenen Versauerung in den Braunkohlegebieten 354
3.5.2 Chemie der sauren Gewsser 356
3.5.2.1 Pyritoxidation und Bildung von Schwefelsure und gelstem Eisen 356
3.5.2.2 Geogene Seenversauerung im Vergleich zur Regenversauerung 358
3.5.2.3 Hufigkeitsverteilung der pH-Bereiche und Puffersysteme auf der Basis von Eisen, Aluminium und Kalk/Kohlensure 359
3.5.2.4 Intensitt der Versauerung 361
3.5.2.5 Natrliche Neutralisation, Belastung und Trophie 362
3.5.2.6 Photoreduktion von Fe(III) 364
3.5.3 Wirkungen der geogenen Versauerung auf Organismen und das kosystem 364
3.5.3.1 Besiedlung der stark sauren Bergbaurestseen 365
3.5.3.2 Struktur und Produktivitt des Planktonkosystems 367
3.5.3.3 Mikrobiologie der geogen sauren Seen 370
3.5.4 Vermeidungsstrategie und Sanierungskonzepte 373
3.5.5 Literatur 377
3.6 Versalzung von Gewssern (V. Herbst) 380
3.6.1 Einleitung 380
3.6.2 Salzkonzentrationen und -eintrge in die Umwelt 381
3.6.3 Wirkungen auf Organismen 384
3.6.4 kosystemare Signifikanz der Salzbelastung 385
3.6.5 Klassifizierungssystem der Salzbelastung 389
3.6.5.1 kosystemzustand bei ungefhr 0,2 Promille S bis 0,6Promille S (ungefhr 20 bis 200 mg/l Cl^-390
3.6.5.2 kosystemzustand bei 0,6 Promille S bis 1 Promille S (200 bis 400 mg/l Cl^- 390
3.6.5.3 kosystemzustand bei 1 Promille S bis 2,5 Promille S (400 bis 1250 mg/l Cl^- 390
3.6.5.4 kosystemzustand bei 2,5 Promille S bis 8 Promille S (1250 bis 4400 mg/l Cl^- 391
3.6.5.5 kosystemzustand bei maximaler Salinitt (>8 Promille S, >4400 mg/l Cl^- 392
3.6.6 Gesetzliche Regelungen und Richtwerte 393
3.6.7 Vermeidungs- und Sanierungsmglichkeiten 394
3.6.8 Prognostische Bewertung 395
3.6.9 Literatur 396
3.7 Metalle und Metalloide (B. Streit) 398
3.7.1 Eine heterogene Stoff- und Belastungsform 398
3.7.2 Natrliche und anthropogene Metalleintrge 400
3.7.3 Wirkungen der Metalle und Metalloide 402
3.7.3.1 Eigenschaften und Erscheinungsformen der Metalle im limnischen kosystem 402
3.7.3.2 Wirkungen auf Organismen (Aufnahme und kotoxikologie) 408
3.7.3.3 Bedeutung und Wechselwirkungen im aquatischen kosystem 414
3.7.4 Wasserqualittskriterien, Grenz- und Richtwerte 418
3.7.5 Vermeidung und Sanierung von Metallbelastungen 421
3.7.6 Prognostische Bewertung 421
3.7.7 Literatur 424
4 Glossar und Abkrzungen 425
Sachverzeichnis 463
END
