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Nährstoffgehalte in der Deutschen Bucht

 

Vorhandene Berichte :    Januar 2012   

Jan.
2012

  Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie, Hamburg•Rostock:

Nährstoff-Monitoring in der Deutschen Bucht - Januar 2012

Monitoringaufnahme mit RV CELTIC EXPLORER Nr. 1102 (18. -24. Januar 2012), M31

Im Rahmen der BSH-Meeresumweltüberwachung fand vom 18. Januar bis zum 24. Januar 2012 die jährliche winterliche Nährstoffaufnahme in der Deutschen Bucht mit dem irischen Forschungsschiff RV CELTIC EXPLORER statt. Beprobt wurden 40 Stationen (Abbildung 1). Die Seewasser-Probenahme erfolgte mit dem Kranzwasserschöpfer aus der Oberfläche (5 m) und aus Bodennähe (ca. 3 m über dem Boden). Parallel wurden die Secchi-Tiefe und der pH-Wert bestimmt und mit der CTD ozeanographische Daten (Temperatur, Salzgehalt, Chlorophyll, Gelbstoff, Trübung) aufgezeichnet.

Abbildung 1: BSH-Monitoring-Stationsnetz in der Deutschen Bucht, GIF-Graphik: 44 KB

Abbildung 1: BSH-Monitoring-Stationsnetz in der Deutschen Bucht

Die Wassertemperaturen im Januar 2012 erreichten im Vergleich zu den unterdurchschnittlichen Temperaturen im Januar des Vorjahres um ca. 2 K höhere Temperaturen. So wurden während der Monitoringfahrt wieder überdurchschnittlichere Temperaturen (Rang 7 von 71) aufgezeichnet (Abbildung 2).

Die Verteilungsstruktur des Salzgehaltes in der Deutschen Bucht (Abbildung 3) bildet den Süßwassereintrag über die Elbe deutlich ab. Salzgehalte von 10,03 an der Station MEDEM bzw. 27,51 vor der Eiderhalbinsel verdeutlichen die hohen Abflussmengen im Januar 2012.

Abbildung 2: Wassertemperatur in der Wasseroberfläche der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 50  KB

Abbildung 2: Wassertemperatur in der Wasseroberfläche der Deutschen Bucht im Januar 2012

Abbildung 3: Salzgehaltsverteilung in der Wasseroberfläche (5 m) der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 48 KB

Abbildung 3: Salzgehaltsverteilung in der Wasseroberfläche (5 m) der Deutschen Bucht im Januar 2012

Die gemessenen pH-Werte in der mittleren Deutschen Bucht und im Entenschnabel sind mit den Vorjahresergebnissen vergleichbar. Sie liegen zwischen 8,07 im nordfriesischen Küstenbereich und 8,13 in der offenen See und deuten auf Remineralisierungsprozesse hin. (Abbildung 4).

Abbildung 4: pH-Verteilung im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 42 KB

Abbildung 4: pH-Verteilung im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012

Die während der Monitoringfahrt aufgenommenen Daten geben die Nährstoffverteilung im Nordseewasser der Deutschen Bucht Mitte Januar 2012 wieder. Die folgenden Abbildungen stellen die Ergebnisse im Oberflächenwasser dar. Da die Wassersäule durch Sturmereignisse im Winter gut durchmischt ist, sind die Konzentrationen in der Wasseroberfläche und Bodennähe vergleichbar.
Die höchsten DIN (Nitrit+Nitrat+Ammonium)-Konzentrationen werden im Elbmündungsbereich und vor der schleswig-holsteinischen Küste erreicht, da über das Elbewasser große Stickstoffmengen eingetragen und entsprechend der vorherrschenden Strömungsverhältnisse entlang der nordfriesischen Küste verteilt werden. Während an der Station STADE 270,3 µmol/L (2011: 370,2 µmol/L) gemessen werden, beträgt die Konzentration bei MEDEM noch 179,4 µmol/L (2011: 192,8 µmol/L) und erreicht vor der Eiderhalbinsel 55,1 µmol/L (2011: 52,8 µmol/L). Zur offenen See hin wird das über die Elbe eingetragene nährstoffreiche Flusswasser durch Tide, Wasseraustauschprozesse, Strömungsverhältnisse und Windereignisse mit dem salzhaltigeren Nordseewasser gemischt. Die Nährstoffkonzentrationen nehmen deutlich ab. So werden in der mittleren deutschen Bucht noch zwischen 5,1 und 11,5 µmol/L DIN analysiert und im Entenschnabel zwischen 5,1 und 6,8 µmol/L (Abbildung 5).
Die Verteilungsstruktur von Gesamtstickstoff (anorganische und organische, lösliche und partikuläre Stickstoffkomponenten) entspricht der von DIN. Auch hier werden die höchsten Konzentrationen im Elbmündungsbereich und vor der nordfriesischen Küste gemessen.

Der im Rahmen von OSPAR und der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie angestrebte Orientierungswert von 12 µmol/L (DIN) bzw. 17 - 18 µmol/L (TN), der den guten ökologischen Zustand widerspiegeln soll, wird weder in der mittleren Deutschen Bucht noch in den küstennahen Gebieten erreicht.

Abbildung 5: Verteilung der anorganischen löslichen Stickstoffverbindungen im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 42 KB

Abbildung 5: Verteilung des Gesamt-Stickstoffes im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 50 KB

Abbildung 5: Verteilung der anorganischen löslichen Stickstoffverbindungen (DIN) und Gesamt-Stickstoff (TN) im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012. Die roten Linien verdeutlichen die angestrebten Orientierungswerte von 12 µmol/L bzw. 17 - 18 µmol/L.

Auch die Phosphatkonzentrationen erreichen ihre höchsten Werte im küstennahen Bereich (EIDER: 0,89 µmol/L; AMRUM: 0,84 µmol/L), liegen jedoch bis zu 0,2 µmol/L unter den Vorjahreswerten. Auffallend ist die hohe Gesamtphosphor-Konzentration an der Station EIDER mit 6,19 µmol/L, die im Vergleich zum Vorjahr dreifach so hohe Konzentrationen annimmt. Gesamtphosphor setzt sich zusammen aus löslichem anorganischem Phosphat, partikulärem und organischem Anteil. Der Anteil partikulärer Verbindungen ist durch starke Oberflächenabflüsse in diesem Winter erhöht und kann somit zu erhöhten Gesamtphosphorkonzentrationen führen.
Das lösliche anorganische Phosphat erreicht im küstennahen Bereich den angestrebten Orientierungswert von 0,6 µmol/L noch nicht. Für Gesamt-Phosphor wird sowohl im Küstenbereich als auch in Teilbereichen der mittleren Deutschen Bucht der Orientierungswert von 1,0 - 1,1 µmol/L überschritten (Abbildung 6).

Abbildung 6: Verteilung von Phosphat im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 49 KB

Abbildung 6: Verteilung von Gesamt-Phosphor im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 45 KB

Abbildung 6: Verteilung von Phosphat und Gesamt-Phosphor im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012. Die roten bzw. die rot gestrichelten Linien deuten die angestrebten Orientierungswerte von 0,6 µmol/L bzw. 1,0 - 1,1 µmol/L an.

Die Ammoniumkonzentrationen liegen im Januar 2012 in den meisten Bereichen deutlich unter den Vorjahreswerten (Abbildung 7), da durch höhere Wassertemperaturen die Remineralisierung weiter fortgeschritten ist.
Andererseits führt über die Elbe (Landwirtschaft) eingetragenes Ammonium zur Erhöhung der Konzentrationen in den Küstenregionen.

Abbildung 7: Verteilung von Ammonium im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 45 KB

Abbildung 7: Verteilung von Ammonium im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012

Nitrit ist die anteilig kleinste Stickstoffkomponente, die als Zwischenprodukt bei der Remineralisierung entsteht. Im Winter 2011/12 werden im Elbeeinstrombereich Nitritkonzentrationen bis 1,4 µmol/L gemessen. Noch höhere Werte liegen mit 1,6 µmol/L im mittleren bis nördlichen Elbeurstromtal vor. In der westlichen und nördlichen Deutschen Bucht zeigen Werte kleiner 0,04 µmol/L schon weit fortgeschrittene bzw. abgeschlossene Remineralisierungsvorgänge an (Abbildung 8).

Abbildung 8: Verteilung von Nitrit im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 49 KB

Abbildung 8: Verteilung von Nitrit im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012

Silikat gelangt durch Verwitterungsprozesse in die Wassersäule und wird über die Flüsse in die Deutsche Bucht getragen. Die höchsten Werte werden vor der nordfriesischen Küste mit 43,1 und 25,1 µmol/L gemessen. In der mittleren Deutschen Bucht liegen die Konzentrationen zwischen 3,3 und 9,7 µmol/L, während im Entenschnabel nur noch 2,7 bis 3,5 µmol/L analysiert werden (Abbildung 9).

Abbildung 9: Verteilung von Silikat im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 47 KB

Abbildung 9: Verteilung von Silikat im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012

Die aus Nitrit+Nitrat und Phosphat berechneten Redfield-Verhältnisse erreichen ebenfalls nicht den in der Deutschen Bucht anzustrebenden Orientierungswert von 24 (Abbildung 10). In Küstennähe steigen die Werte bedingt durch hohe Stickstoffkonzentrationen bis 54,7 an. Nur in kleinen Bereichen der mittleren Deutschen Bucht werden Redfield-Verhältnisse um 24 erreicht.

Abbildung 10: Redfield-Verhältnis im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012, GIF-Graphik: 48 KB

Abbildung 10: Redfield-Verhältnis im Oberflächenwasser der Deutschen Bucht im Januar 2012

Der langzeitliche Verlauf der winterlichen Phosphor- und Stickstoffkonzentrationen von 1985 bis 2012 wird in Abbildung 11 und 12 wiedergegeben. Da im Winter die Remineralisation fast abgeschlossen und die biologische Aktivität aufgrund nicht ausreichender Lichtverhältnisse und niedriger Wassertemperaturen gering ist, sind die auf den Salzgehalt normierten Ergebnisse von Jahr zu Jahr vergleichbar.
Der Konzentrationsverlauf der löslichen Stickstoffverbindungen (DIN) ist dem von Gesamt-Stickstoff (TN) ähnlich. Die DIN-Konzentrationen erreichen im Durchschnitt 75 ±3 % der TN-Konzentration. Beide Nährstoffparameter zeigen trotz zwischenjähriger Schwankungen eine abnehmende Tendenz. Die küstennahen Konzentrationen der letzten Jahre liegen jedoch immer noch um den Faktor 3 über dem Orientierungswert von 12 µmol/L (DIN) bzw. 17-18 GN). Autoabgase, Schifffahrt, Industrie und Landwirtschaft verursachen nach wie vor hohe Mengen an Stickoxiden, die über die Flüsse und über die Atmosphäre in die Meeresumwelt gelangen.
Der langzeitliche Gesamt-P-Konzentrationsverlauf verhält sich im Vergleich zum Phosphat-Verlauf abweichend. Während für das lösliche anorganische Phosphat seit 1990 durch das Verbot phosphathaltiger Waschmittel und den Ausbau von Kläranlagen eine deutliche Abnahme erkennbar ist, sinkt die Gesamt-Phosphor-Konzentration zeitlich verzögert erst seit 1994. In den Jahren 2006 bis 2009 und auch im Jahr 2012 wurden für Gesamt-P wieder höhere Konzentrationen gemessen, während sich die Phosphatkonzentrationen seit ca. 15 Jahren kaum ändert. Der Orientierungswert von 0,6 µmol/L wird auch für Phosphat im küstennahen Bereich noch nicht erreicht. In der mittleren Deutschen Bucht (S=33) und der offenen See (S=34) liegen die Konzentrationen im Bereich der Zielwerte. Die Gesamt-Phosphor-Konzentration liegt noch deutlich über dem zu erreichenden Orientierungswert.

Eine Gesamtbewertung der Eutrophierungssituation, die im Rahmen von OSPAR durchgeführt wurde (2007), ergibt eine Klassifizierung der Küstengewässer als "Problem Area". Die in diesem Bericht dargestellten Nährstoffergebnisse bestätigen die im Rahmen der "Comprehensive Procedure" ("one out - all out" Prinzip) durchgeführte Bewertung.
Sowohl die Phosphat- als auch die Nitrit+Nitrat-Konzentrationen liegen im küstennahen Bereich oberhalb ihrer Orientierungswerte. Während die Punktquellen (Ausbau von Kläranlagen) inzwischen eingegrenzt sind, tragen die diffusen Quellen (Landwirtschaft, atmosphärische Einträge) weiterhin zum erhöhten Eintrag von Nährstoffen bei. Weitere Bestrebungen zur Erreichung des ökologisch guten Zustands erfolgen.

Abbildung 11: Langzeitlicher Verlauf der winterlichen Stickstoffkonzentrationen in der Deutschen Bucht., GIF-Graphik: 48 KB

Abbildung 11: Langzeitlicher Verlauf der winterlichen Stickstoffkonzentrationen in der Deutschen Bucht. Die schwarze gestrichelte Linie gibt den Orientierungswert von 12 µmoL (DIN) bzw. die schwarze durchgezogene Linie 17 - 18 µmol/L (Gesamt-N) an.

Abbildung 12: Langzeitlicher Verlauf der winterlichen Phosphorkonzentrationen in der Deutschen Bucht., GIF-Graphik: 48 KB

Abbildung 12: Langzeitlicher Verlauf der winterlichen Phosphorkonzentrationen in der Deutschen Bucht. Die schwarze gestrichelte Linie gibt den Orientierungswert von 0,6 µmol/L (Phosphat) bzw. die schwarze durchgezogene Linie 1,0 - 1,1 µmol/L (Gesamt-P) an.

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 © 2017 Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie Aktualisiert am: 13.07.2012 10:16:35  
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