Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See:...

10
Baldeggersee Seite 1 Luftbilder der Schweiz © PHBern © Schweizer Luftwaffe Baldeggersee im Luzerner Seetal © Schweizer Luftwaffe, 2010 © Schweizer Luftwaffe, 20004 1 Baldeggersee 2 Hallwilersee 3 Hildisrieden 4 Baldegg 5 Hochdorf 6 Gelfingen 7 Hitzkirch 8 Nunwil 9 Römerswil N N 1 1 2 2 3 4 4 5 6 7 8 9 7 Lindenberg Lindenberg Erlosen Erlosen

Transcript of Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See:...

Page 1: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 1

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Baldeggersee im Luzerner Seetal

© Schweizer Luftwaffe, 2010

© Schweizer Luftwaffe, 20004

1 Baldeggersee 2 Hallwilersee 3 Hildisrieden4 Baldegg 5 Hochdorf 6 Gelfingen7 Hitzkirch 8 Nunwil 9 Römerswil

N

N

1

1

2

2

3

4

45

67

8

9

7Lindenberg

Lindenberg

Erlosen

Erlosen

Page 2: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 2

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Glazialmorphologische SituationEin Arm des Reussgletschers formte während der letzten (Würm-) Vereisung das Luzerner Seetal und hinterliess hier zwei Zungenbecken-Seen, den Hallwiler - und Baldegger - See.Das Blockdiagramm A zeigt einen Arm des Reussgletschers während eines der letzten Rückzugs-stadien. Deutlich erkennbar sind die Ufermoränen, sowie das dem Gletscher vorgelagerte Schotter-feld, in welchem bereits der künftige Hallwilersee die Entwässerung der Gletscherzunge aufnimmt. Am Lindenberg sind verschiedene Moränenstände sichtbar.Blockdiagramm B zeigt den zurückbleibenden Baldeggersee, wie er vom Schmelzwasser randlich bereits zugeschüttet wird. Schön ausgeprägt sind auch die Überreste der Ufermoränen. Die fluvi-ative Erosion des Hügelzuges «Erlosen» hat eingesetzt. Südlich des Baldeggersees sind einige Drumlins erkennbar. An den Abhängen des Erlosen und des Lindenbergs sind als terrassenförmige Geländekanten die Ablagerungen verschiedener Eisstände ausgebildet. Lindenberg und Erlosen sind im Kern Molas-sehügel, die mit Quartär bedeckt sind.

1 Gletscher 2 Hallwilersee 3 Baldeggersee4 Lindenberg 5 Erlosen 6 Schotterfeld

Blockdiagramme.: Kümmerly + Frey Lehrmittel, Bern, 1978; SLV-Norm Folien, Die Eiszeiten, No. 41.000400

A

B

4

1

2

5

5

2

34 6

N

Page 3: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 3

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Kartenbeilage Nr. 4 aus:Geologie des Kantons Uri, NGU Bericht Nr.24, Altdorf 2011; Autor F. Renner

9880 ±150 = Altersangabe in Kalenderjahren vor heute (BP before present; present =1950)

Page 4: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 4

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Die Phosphatbelastung des Baldeggersees( die folgenden Ausführungen mit Grafiken sind einer Publikation des Kantons Luzern «Umwelt und Energie» entnommen)

Der Baldeggersee wird seit 1982 mit Hilfe von See-externen und See-internen Massnahmen sa-niert, und seit Mai 1985 werden die Zuflüsse des Baldeggersees im Rahmen des Monitorings von der Dienststelle Umwelt und Energie (uwe, früher Amt für Umweltschutz) in Zusammenarbeit mit dem Gemeindeverband Baldegger- und Hallwilersee untersucht. Die Zuflussuntersuchungen die-nen als Erfolgskontrolle der externen Sanierungsmassnahmen und sollen vor allem Aufschluss über die Phosphor- und Stickstoffzufuhren zum Baldeggersee geben.Der Gesamt-Phosphorgehalt im Baldeggersee soll 30 mg/m3 deutlich unterschreiten und der Sau-

erstoffgehalt soll zu jeder Zeit und in jeder Seetiefe mindestens 4 mg/Liter be-tragen. Dieses Ziel steht für den Baldeggersee an oberster Stelle, denn die-ser Zustand bedeutet einen gesunden See, in welchem standortgerechte Pflanzen und Tiere jederzeit ohne künstliche Massnahmen ge-deihen können.Das Einzugsgebiet des Bal-deggersees umfasst eine Gesamtfläche von 73 km²,

davon nimmt die Seeoberfläche 5.2 km² ein. Bezogen auf die Seeoberfläche und auch im Vergleich mit dem dreimal grösseren Sempachersee (mit nur 61 km2 Einzugsgebiet) hat der Baldeggersee (0.173 km3 Inhalt; 33 m mittlere Tiefe) ein grosses Einzugsgebiet. Der mit 862 m über Meer höchste Punkt des Einzugsgebietes liegt auf dem Lindenberg. Bei einem mittleren Seeabfluss von 1.3 m³/s beträgt die mittlere Wasseraufenthaltszeit im Baldeggersee 4.2 Jahre.Die Flächennutzung des Einzugsgebietes wird dominiert durch intensiv genutztes Wiesland mit ei-nem Anteil von 57%. Der Anteil an extensiv genutztem Wiesland ist mit 4% noch deutlich unter der Zielsetzung des P-Projektes (Projekt zur Reduzierung des Phosphateintrages). Der Anteil der Sied-lungs-, Industrie- und Verkehrsfläche hat innert 10 Jahren auf Kosten der landwirtschaftlichen Nutzflä-che von 4% auf 6% zugenommen.Auf der folgenden Seite ist die Was-serqualität des Baldeggersees be-züglich Phosphor-konzentration und Sauers to ffgehal t graphisch erfasst. Eine Abnahme der Konzentration ist deutlich erkennbar.

Auswertung der Zufluss-Untersuchungen Baldeggersee 2000 bis 2004 3

Tabelle 2 Kenngrössen des Baldeggersee-Einzugsgebietes im Jahre 2004

Anzahl Einwohner im Einzugsgebiet 17'000 (Schätzung) Einzugsgebiet (ohne See) 6'779 ha Siedlungs-, Industrie- und Verkehrsflächen 424 ha Waldfläche 890 ha Landwirtschaftliche Nutzfläche 5'465 ha - davon Grünfläche 3'954 ha davon extensivierte Grünflächen 292 ha - davon offene Ackerfläche 1'262 ha Tierbestand total 12'552 DGVE - davon Schweine 28'967 Stück - davon Rindvieh 10'572 Stück - davon Nutzgeflügel 57'524 Stück

Tierbelastung der landwirtschaftlichen Nutzfläche 2.4 DGVE/ha Solltierbestand nach GRUDAF 01 [9] 1.8 DGVE/ha

Mittlere jährliche Niederschlagshöhe (1976 - 2004) 1'143 mm Die Flächennutzung (Abbildung 1) wird dominiert durch intensiv genutztes Wiesland mit einem Anteil von 57%. Der Anteil an extensiv genutztem Wiesland ist mit 4% noch deut-lich unter der Zielsetzung des P-Projektes. Der Anteil der Siedlungs-, Industrie- und Ver-kehrsfläche hat innert 10 Jahren auf Kosten der landwirtschaftlichen Nutzfläche von 4% auf 6% zugenommen. Abbildung 1 Flächennutzung im Einzugsgebiet Baldeggersee 2004

Flächennutzung im Einzugsgebiet Baldeggersee

intensiv genutzte Grünfläche

57%

extensiv genutzte Grünfläche

4%

Ackerfläche19%

Wald14%

Siedlungs-, Industrie- und

Verkehrsflächen6%

Die Abbildung 2 vermittelt einen Überblick über das Einzugsgebiet mit den Bachläufen, deren Teileinzugsgebieten und den Abflussmess- und Probenahmestellen. Die Flächen-angaben beziehen sich auf das jeweilige Bacheinzugsgebiet (Flächenangaben in Klam-mern entsprechen den Teilflächen bis zur Messstelle). Zudem sind die Abwasserreini-gungsanlagen (ARA) von Hochdorf (A) und Rain (B) eingezeichnet.

Auswertung der Zufluss-Untersuchungen Baldeggersee 2000 bis 2004 29

Abbildung 24 Abschätzung der P-Verluste aus der Tierhaltung und deren Eintragswege in den Baldeggersee

Austrag auf Landwirtschaftliche

Nutzflächeca. 30 kg P/ha und Jahr P-Verluste auf dem Hof oder bei

Weidegang auf der Strasse über Kanalisation in Gewässerca. 0.3 kg P/ha und Jahr

30% davon Pgelöst

Abschwemmung und Bodenerosionca. 1 kg P/ha und Jahr

25% davon Pgelöst

P-Verluste durch Abschwemmung aus

Drainagenca. 0.5 kg Pgelöst/ha

und Jahr

P-Verlusteinnert

Stundenbis Tageim Bach

SeezuflussSee

P-Verluste durch Auswaschung aus Bodenkörpernach mehreren Jahren in Quell- und Grundwasser

ca. 0.02 kg Pgelöst/ha und Jahr

P-Bedarfder Pflanzen

P-Export mitHofdünger Wegfuhr

P-Depot im Bodenwegen Überschussdüngung

P-Vorrat für Jahre bis Jahrzehnte

Kunstdüngereinsatz(heute nicht relevant)

P-Eintrag in den See:ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus

der Tierhaltung

P-Verluste aus der Tierhaltung in den Baldeggersee

P-Anfall aus der Tierhaltung

Nur der gelöste Pist im See algenwirksamca. 0.87 kg/ha und Jahr= 2.9% des P-Anfalles

aus der Tierhaltung

P-Import mitTierfutter

Heute erfolgt der grösste Eintrag an gelöstem und damit algenverfügbarem P über Drai-nagen (ca. 0.5 kg/ha und Jahr) gefolgt von oberflächlicher Abschwemmung (0.25 kg/ha und Jahr) sowie von P-Verlusten durch Hof- und/oder Strassenentwässerungen welche direkt in Bäche münden (ca. 0.1 kg/ha und Jahr). Die P-Verluste durch Auswaschung aus dem Bodenkörper und Eintrag in die Bäche oder in den Baldeggersee über Quell- oder Grundwasser sind mit ca. 0.02 kg/ha und Jahr nicht ausschlaggebend. Der Ge-samteintrag aus der landwirtschaftlichen Bewirtschaftung im Einzugsgebiet des Baldeg-gersees beträgt rund 0.87 kg gelöster P pro ha und Jahr, dies entspricht 2.9% des P-Anfalles aus der Tierhaltung. Beim Gesamt-P gelangen ca. 1.82 kg/ha und Jahr in den Baldeggersee, was einen Anteil von 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung bedeutet.

Beim N stammt rund ein Drittel des Eintrages in den Baldeggersee von der landwirt-schaftlichen Tätigkeit im Seeeinzugsgebiet. Zu berücksichtigen ist auch, dass der grös-sere Teil der N-Deposition auf den Baldeggersee aus der intensiven Tierhaltung stammt. Im Gegensatz zum P, welcher sich an die Bodenpartikel anlagert, wird N fast vollständig aus dem Bodenkörper ausgewaschen; überschüssiger N-Dünger im Boden gelangt da-her in kurzer Zeit in die Gewässer und damit in den Baldeggersee. Der N-Eintrag aus den landwirtschaftlichen Nutzflächen entspricht rund 10% der im Hofdünger enthaltenen N-Menge.

Die Pestiziduntersuchungen zeigen, dass in den Zuflüssen zum Baldegger- und Hallwi-lersee sowie im Aabach Pestizidspuren gefunden wurden, welche aufgrund der Toxizität und Konzentration empfindliche Arten der Wasserlebewesen beeinträchtigen können. Der Pestizideinsatz in der Landwirtschaft und im Gartenbau ist weiter einzuschränken und hat noch sorgfältiger zu erfolgen.

Mit der Intensivierung der landwirtschaftlichen Produktion einher ging auch die „Struktur-verbesserung“ der landwirtschaftlichen Nutzflächen. Im Zuge dieser Massnahmen sind Mulden und feuchte Flächen drainiert und kleinere Bachläufe eingedolt worden. Das ganze Gewässernetz im Einzugsgebiet des Baldeggersees besteht aus 156 km Bach-

Page 5: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 5

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Stand: 15.4.2011

Wasserqualität Baldeggersee

Mittlere Phosphorkonzentration im Baldeggersee 1981 - 2010

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

330

360

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

Phos

phor

konz

entra

tion

in m

g/m

3

mittlere Phosphorkonzentration in mg/m³ Ziel

Entwicklung der Konzentration an Gesamt-Phosphor im Baldeggersee von 1980 bis 2010 (mittlere Kon-zentration über alle Tiefenstufen, 2 bis 13 Proben pro Jahr)

Baldeggersee Sauerstoffgehalt in 65 m Tiefe

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

mg

Saue

rsto

ff/l

mg Sauerstoff/l in 65m Tiefe Qualitätsziel: mindestens 4 mg Sauerstoff/l

Sauerstoffgehalt im Baldeggersee am Seegrund in 65 m Tiefe (2 bis 13 Proben pro Jahr)

Page 6: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 6

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

© 2011 swisstopo (BA110304)

Schweiz. Landeskarte 1 : 100'000, Blatt 32, Beromünster; skaliert auf 75%

Künstliche Belüftung des Sees infolge von Phosphaten in GewässernDer Baldeggersee musste in den 1980-er - Jahren künstlich belüftet werden. Im Einflussbereich der Belüftung bringen die gewünschten Turbulenzen die Tiefengewässer an die Oberfläche.Der Eintrag von Phosphaten in die stehenden Gewässer infolge Überdüngung von Wiesen und Feldern (Güllenüberschuss durch Viehzucht, v.a. Schweinemast) führt zu Eutrophierung des Ge-wässers. Infolgedessen entsteht eine Algenüberproduktion. Im Herbst und Frühlung sedimentiert die überproduzierte Biomasse am Seegrund. Der Abbau führt zu Sauerstoffmangel. Unter den entstehenden anaeroben Bedingungen können die rückgewonnenen Nährstoffe mit den Spuren-elementen und Schwermetallen (hier Phosphate und Eisen) keine unlösliche Verbindung mehr eingehen. Statt einer unter natürlichen, d.h. aeroben Bedingungen entstehenden Phosphatfalle werden grosse Phosphatmengen freigesetzt. Somit beginnt die Selbstdüngung des Sees, was wei-teres Algenwachstum beschleunigt. Dadurch nimmt die abzubauende Biomasse exponentiell zu, was infolge Sauerstoffmangels zum Zusammenbruch des Systems See führt. Sauerstoffarme bis sauerstofflose,sogenannte tote Zonen, in den Tiefen des Gewässers werden mit Einsetzen der na-türlichen Seezirkulation im Sommer an die Oberfläche gefördert, wodurch die letzten zur Verfügung stehenden Sauerstoffkonzentrationen des Oberflächenwassers fast schlagartig aufgebraucht werden.Mit künstlicher Belüftung werden einerseits Sauerstoff in die Tiefengewässer gebracht, mit Pressluft andererseits die Seezirkulation gefördert, damit sauerstoffreiches Oberflächenwasser gezielt in die Tiefengewässer eindringen kann. Mit der Simulationssoftware Stella oder Vensim können die Vorgänge bei Grenzüberziehung mit anschliessendem Zusammenbruch gut dargestellt werden. Das untenstehende Modell zeigt, wie die Tragfähigkeit eines Stehgewässers (z.B. der Baldeggersee) wegen erhöhten Sauerstoffverbrauchs infolge exzessiven Algenwachstumgs (Phosphat-Düngung) zusammenbricht («Overshooting with collaps»).

Page 7: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 7

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Tragfähigkeitdes Sees

AlgenZuwachs

SauerstoffVerbrauch

Wachstumsrate Sauerstoff im Wasser

SauerstoffVerlust

~Verbrauchsrate

~Verbrauch pro AlgeneinheitGrafik 1

08:58 Don, 8. Dez 2005

Overshooting with collapse

Page 10.00 8.00 16.00 24.00 32.00

Months

1:

1:

1:

2:

2:

2:

3:

3:

3:

0.00

70.00

140.00

1: Tragfähigkeit des Sees 2: Algen Zuwachs 3: Sauerstoff Verbrauch

1

1 1

12

2

2

23

3 3

3

Grenzüberziehung mit ZusammenbruchExponentiell wachsende WachstumsgrösseOvershoot with collapse

Beispiel:wachsender Schadstoffeintrag in die Gewässer (Ammonium haltige Jauche) mit wachsender Algenpopulation. Sauerstofferosion mit Zusammenbruch des Ökosystems.

- 1 -

Seebelüftungen sind eine langwierige Angelegenheit. Ohne flankierende Massnahmen, wie drastische Reduktion der Phosphateinträge z.B., lässt sich keine nachhaltige Ökologie mehr erreichen.Das folgende Schema «Rolle der Phosphate im Nährstoff-Kreislauf» zeigt die vielfältigen Auswirkungen von Schad- und Nährstoffen auf die Pflanzliche Umwelt.

Page 8: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 8

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Pflanzliche Umwelt

Schad - Stoffe Nähr - Stoffe

CHONSP

Hauptnährstoffe zurHerstellung von Bau-und Betriebsstoffen

Schwermetalle als Spuren-elemente zur Steuerungder Stoffwechselvorgänge

lebensnotwendigenichtlebensnotwendige

Kobalt, Kupfer,Mangan, Molyb-dän, Vanadium,Zink, Eisen

CadmiumBleiQuecksilber

organische Verbindun-gen (Verbindungen mitKohlenstoff)

anorganische Verbindun-gen (Verbindungen i.d.R.ohne Kohlenstoff)

Die Rolle der Phosphateim Nährstoff - Kreislauf

Gewerbe - und Industrie-abwässer:SCHWERMETALLE

Häusliche AbwässerPhosphate als Wasser-Enthärter in Waschmitteln

VerkehrsimmissionenSalz - und Schwefelsäure

NiederschlägeSäure - Regen

Landwirtschaft

ammoniumreicheJauche wird zu Nitratenoder unvollständig zuNitriten

Phophatdünger

lebensnotwendige Stoffeim Überfluss (Nährstoffe,Vitamine, Schwermetalle)

noch neutrale Stoffe, dieim Laufe der Zeit wirksamwerden: Abfallbeseitigung

refraktäre Stoffe (sehr lang-sam abbaubar wie chlorier-te Kohlenwasserstoffe)

Physikalisch wirksameStoffe(Filme, Staub usw.)

Giftenatürlichesynthetische

terrestrisch(auf dem Lande)

aquatisch (im Wasser)unter Normalbedingungen

Eutrophierung (Überdün-gung des Gewässers)

Ernte der landwirt-schaftlichen Produk-tion (fast keine Nähr-stoffe bleiben zurück)

Produktion der BIO -Masse (v.a. Algen),durch den knappstenNährstoff, PHOSPHOR,in Schranken gehalten

Algen-Überproduktion, weilmehr Phosphate vorhanden

Im Herbst und FrühlingSedimentation und Abbauder überproduzierten BIO -Masse. Daher eintretenderSauerstoff - MANGEL.(anaerobe Bedingungen)

Abbau der BIO - Massemittels SAUERSTOFF(aerobe Bedingungen)

Nährstoffdünger(Stickstoff / Phosphor)gelangen ins Wasser als:

Nitrate Phosphate

Nährstoffe * SpurenelementeSchwermetalle

Rückgewinnungvon Phosphaten

PO43-

Oxydation von z.B.Fe zu Fe3+

Unlösliche Verbindung Fe3+ PO4

3- (PHOSPHAT - FALLE)Gut lösliche Verbindung

Fe2+ PO43- (Selbstdüngung beginnt)

Reduktion von Fe3+ zu Fe2+

Freisetzung grosserPhosphatmengen

PO43-

* Abbau organischer Substanz am Seeboden:

aerob anaerob

C

H

O

N

S

P

CO2

H2OCH4 (Methan)

- -NO3(Nitrate)

PO43-

(Phosphat)

SO42-

NO2- (°) NH3 (°)

(Nitrite) (Ammoniak)H2S (°) S

(Schwefelwasserst.)vrgl. Wechselwirkungmit Schwermetallen

(°) : giftige Abbauprodukte

Text, Graphik, Konzept: HP. Jud, KS SH,12.85

1) C: Kohlenstoff / H: Wasserstoff / O: Sauerstoff /N: Stickstoff / S: Schwefel / P:Phosphor

1)

Page 9: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 9

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Graph mit Stella - Simulationssoftware zur Eutrophierung eines Binnensees

15:14 Fre, 17. Mär 2000

Baldeggersee

Page 1

0.00 9.00 18.00 27.00 36.00

Weeks

1:

1:

1:

2:

2:

2:

3:

3:

3:

4:

4:

4:

5:

5:

5:

1.00

5.50

10.00

0.00

100.00

200.00

99.15

99.60

100.05

1.00

3.50

6.00

1.00

1.01

1.02

1: Algenmenge lebend 2: Phosphatmenge im Wa… 3: Sauerstoffgehalt 4: Phosphatgehalt durch … 5: Phosphatfalle

1

1 1 1

2

2

2

2

3

3

3

3

4

4

4

4

55

5

5

Baldeggersee

Systemzusammenhänge im Modell: Mit der Simulationssoftware «Stella» lässt sich die Eutrophierung eines Binnensees darstellen: Die rote Kurve (1) stellt die exponentielle Zunahme der Algenmenge dar, zu deren Abbau Sauerstoff notwendig ist. Die violette Kurve (3) zeigt die dadurch eintretende Abnahme des Sauerstoffgehaltes im Wasser. Die Phosphatbildung durch Abbau der Biomasse wird in der grünen Kurve (4) dargestellt. Somit steigt die Phosphatmenge im Wasser (Kurve 2). Durch Oxydation entsteht die (unlösliche) Phosphatfalle (Kurve 5). Wird der Sauerstoff aufgebraucht, kann die entstehende Phosphatmenge durch Biomassenabbau nicht mehr in einer Phosphatfalle gebunden werden. Somit beginnt durch weiteren Eintrag von Phosphaten die Selbstdüngung (Eutrophierung) des Sees, was wiederum zu mehr Algenwachstum führt. Im Endeffekt kollabiert der See.Um den Sachverhalt im Simulationsmodell zu konstruieren, werden verschiedene Teilsysteme ge-baut (siehe nächste Seite: 6 Teilsysteme).Im Teilsystem ‹Algen› (1) wird durch den Phosphateintrag aus Teilsystem ‹Wasser› (2) das Algen-wachstum gefördert. Das natürliche Absterben der Algen (Teilsystem ‹Algensterben›) verbraucht zu deren Abbau Sauerstoff (Teilsystem ‹Sauerstoff› 3) und setzt Phosphate frei (Teilsystem ‹Phos-phat› 4). Die Oxydation von Eisen verbraucht Sauerstoff. So entsteht die Phosphatfalle, was in Teilsystem ‹Oxydation und Reduktion› (5) dargestellt wird. Wegen Sauerstoffmangels reduziert das Eisen zu Fe2 plus und verhindert so die Entstehung einer Phosphatfalle, was Phosphate frei setzt und damit die Selbstdüngung des Sees einleitet (Teilsystem ‹Wasser› 2). Zusätzliche Phosphate werden durch Gülle und Abwässer in den See geleitet, was wiederum das Algenwachstum fördert (Übergang von Teilsystem 2 zu Teilsystem 1).Zusammengefasst zeigen die verschiedenen Teilsysteme also das Überschiessen des Systems «See» mit Zusammenbruch («overshoot with collaps»). (Systemarchitektur: HP. Jud)

Page 10: Luftbilder der Schweiz Baldeggersee im Luzerner …46379a4e-331d-4e86-94b8-a...P-Eintrag in den See: ca. 1.82 kg/ha und Jahr = 6% des P-Anfalles aus der Tierhaltung P-Verluste aus

Baldeggersee Seite 10

Luftbilder der Schweiz

© PHBern © Schweizer Luftwaffe

Phosphatmenge im WasserAlgenmenge lebend Algenmenge tot am Boden

Phosphatgehalt durch Abbau

Phosphat in Gülle

Phosphat in Abwässer

Wachstumsfaktor Algen

Algenwachstum

Phosphatbildungsfaktor

Phosphatbildung

Phosphatgehalt in Gülle

Phosphatgehalt im Abwasser

Selbstdüngung

~Limiter

Sauerstoffgehalt

Sauerstoffverbrauch

Absterbefaktor

VerbrFaktor Sauerstoff

Algentod

Table 1

Graph 1

Oxydation zu Fe3plus

PhosphatfalleFe plus Ph

~Reduktion zu Fe2plus

Algen

Phosphat

Oxydation und Reduktion

Wasser

Algensterben

Sauerstoff

12

34

5

Auswertung der Zufluss-Untersuchungen Baldeggersee 2000 bis 2004 18

P-Zufuhr pro Jahr wird jedoch bei weitem noch nicht erreicht. Weitere Massnahmen in der Landwirtschaft, aber auch eine sorgfältigere Abwassersammlung und –reinigung, sind im Seeeinzugsgebiet dringend nötig. Abbildung 15 Algenverfügbare P-Zufuhren in den Baldeggersee in Tonnen pro Jahr von 1958 bis 2004

Entwicklung der algenverfügbaren P-Zufuhren in den Baldeggersee in den verschiedenen Untersuchungsperioden von

1958 bis 2004 aufgeschlüsselt nach Eintragsquellen

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1958 75-76 85-87 88-90 91-94 95-99 00-04

Alg

enve

rfüg

bare

r P [t

/Jah

r]

1958 nicht aufgeschlüsselt

Bodenbürtiger gelöster P

Gesamt-P aus Abwasser

Gesamt-P mit Niederschlägen auf den See

max. tolerierbare P-Fracht <= 2.2 Tonnenalgenverfügbarer P/Jahr

Die Abbildung 16 zeigt die Periodenmittelwerte der jährlichen Gesamt-P-Einträge in den Baldeggersee aus kommunalem Abwasser und durch Auswaschung, Abschwemmung und Erosion aus den landwirtschaftlich genutzten Böden von 1958 bis 2004. Abbildung 16 Gesamt-P-Eintrag in den Baldeggersee mit kommunalem Abwasser und aus der landwirtschaftlichen Bodenbewirtschaftung in Tonnen pro Jahr von 1958 bis 2004

Gesamt-P-Eintrag in den Baldeggerseeaus kommunalem Abwasser und aus der landwirtschaftlichen

Bodenbewirtschaftung von 1958 - 2004

0

5

10

15

20

25

1958 75-76 85-87 88-90 91-94 95-99 00-04

t Ges

amt-P

pro

Jah

r

P aus Abwasser P aus der Bodenbewirtschaftung 1958 nicht aufgeschlüsselt Die abwasserbürtigen Gesamt-P-Zufuhren haben von der Untersuchungsperiode 1975/76 bis zur Untersuchungsperiode 1991/94 erfreulich abgenommen, sind seither aber leider wieder deutlich angestiegen. Weitere Massnahmen im Bereich der Sied-lungsentwässerung und der Abwasserreinigung sind zum Schutze des Baldeggersees dringend notwendig. Zudem sind Massnahmen zu treffen, um die durch die Ausweitung der Siedlungsgebiete entstehenden Beeinträchtigungen des Wasserkreislaufes zu ent-

Die untenstehende Abbildung zeigt die algenverfügbaren P-Zufuhren zum Baldeggersee für die Jahre 1958 bis 2004, zusammengefasst als Mittelwerte von 2- bis 5-jährigen Untersuchungsperi-oden. Seit der Periode 75-76 nehmen die Zufuhren deutlich ab, der Zielwert von weniger als 2.2 Tonnen algenverfügbarer P-Zufuhr pro Jahr wird bei weitem nicht erreicht. Weitere Massnahmen in der Landwirtschaft, aber auch eine sorgältigere Abwassersammlung und -reinigung, sind im Seeein-zugsgebiet dringend nötig. (Quelle: «Auswertung der Zufluss-Untersuchungen 2000 bis 2004», Kanton Luzern)►