Gewässerkunde, Gewässergüte, Gewässerdaten


Gewässergüte

Grundlagen

Zum Gesamtbild eines Fließgewässers, mithin auch zur Charakterisierung seines qualitativen Zustandes, gehört unabdingbar neben seinem hydrographischen, chemischen und physikalischen Zustand seine Besiedlung mit Tieren und Pflanzen. Jedes natürliche oder künstliche Fließgewässer enthält diese Besiedlung, sofern nicht irgendwelche Ursachen jedes Leben in ihnen ausschließen.

Jeder im Wasser lebende Organismus ist auf einen bestimmten Zustand seines Wohngewässers angewiesen; er stellt bestimmte Ansprüche an seine Umwelt. Bei Kenntnis dieser Ansprüche ist es möglich, von der in einem Gewässer vorhandenen Besiedlung auf dessen Zustand zu schließen. Dies ist Ziel und Aufgabe der biologisch-ökologischen Gewässeranalyse.

Im Jahre 1902 haben Kolkwitz und Marsson die Reaktion der Pflanzen und Tiergemeinschaften der Gewässer auf verschieden hohe organische Belastung systematisch untersucht. Ihre Beobachtungen wurden im sogenannten Saprobiensystem zusammengefasst. Das Saprobiensystem ist ein Verzeichnis derjenigen Pflanzen- und Tierarten, die einen bestimmten Grad organischer Gewässerbelastung (Saprobität oder Saprobie) als biologische Indikatoren anzeigen. Das System beruht auf empirischen Freilandbeobachtungen über das bevorzugte Auftreten bestimmter Indikatororganismen in abgestuften Klassen der Saprobität. Es ist die Stammform des heutigen Verfahrens zur biologischen Indikation der Gewässergüte, das inzwischen als DIN-Verfahren (DIN 38410) erstmals eine einheitliche Liste von Bioindikatoren vorstellt.

Merkmale für die Beurteilung der Gewässergüte von Fließgewässern

Der Zustand unserer Gewässer wird heute meist durch 7 Gewässergüteklassen, bestehend aus 4 Hauptgüteklassen und 3 Zwischenstufen, klassifiziert. Die 3 Zwischenstufen haben im Laufe der Zeit inzwischen den Charakter vollwertiger Gewässergüteklassen erhalten. Zur Beschreibung der Güteklassen dienen typische biologische Merkmale, die nach dem Saprobienindex klassifiziert sind oder aber nach anderen speziellen Verfahren eingestuft werden. Die zur chemischen Charakterisierung angeführten Parameter (z.B. BSB5 NH4, usw.) werden später näher erläutert.

Güteklasse I : unbelastet bis sehr gering belastet (Oligosaprobe Zone)

Zu dieser Güteklasse gehören im allgemeinen Quellgebiete und nur sehr gering belastete Oberläufe von sommerkalten Fließgewässern. Das Wasser ist klar und nährstoffarm, der Untergrund meist steinig, kiesig oder sandig; falls Schlamm auftritt, ist er mineralischer Natur. Sommerkühle Gewässerstrecken sind Laichgewässer für Salmoniden. Mäßig dichte Besiedlung, besonders durch Rotalgen, Kieselalgen, Moose, Strudelwürmer, Steinfliegenlarven, Köcherfliegenlarven und Käfer.

Der Saprobienindex liegt unter 1,5.

Folgende Taxa sind für diese Stufe charakteristisch: Polycelis felina, Crenobia alpina, Elmis latreillei, Esolus angustatus, Leuctra (nigra und Verwandte), Agapetus. Der Sauerstoffgehalt liegt nahe dem Sättigungswert (ca. 95 bis 105 % der Sättigung) und nicht unter 8 mg/l. Der biologische Sauerstoffbedarf (BSB5) bewegt sich meist um 1,0 mg/l. Ammoniumstickstoff (NH4-N) ist höchstens in Spuren vorhanden.

Güteklasse I-II: gering belastet

Hierzu gehören gering belastete Fließgewässer, meist Oberläufe. Das Wasser ist klar, der Nährstoffgehalt gering. Sommerkühle Gewässerstrecken sind Salmonidengewässer, Charakterfisch: Groppe (Cottus gobio). Dichte Besiedlung besonders durch Algen, Moose, Blütenpflanzen, Strudelwürmer, Stein-, Eintags- und Köcherfliegenlarven sowie Käfer.

Der Saprobienindex liegt zwischen 1,5 und 1,8.

Folgende Taxa sind charakteristisch: Dugesia gonocephala, Amphinemura, Brachyptera, Perla marginata, Silo, Hydraena, Limnius perrisi, Oreodytes rivalis. Der Sauerstoffgehalt ist noch hoch (in der Regel über 8 mg/l), zeigt jedoch oft schon ein feststellbares Defizit (ca. 85 bis 95 % der Sättigung). Der BSB5, liegt in der Regel zwischen 1-,0 und 2,0 mg/l. NH4-N liegt nur in geringer Konzentration vor (um 0,1 mg/l).

Güteklasse II: mäßig belastet (ß-mesosaprobe Zone)

Hierzu gehören Gewässerstrecken mit mäßiger Verunreinigung durch organische Stoffe und deren Abbauprodukte. Zu Zeiten stärkerer Algenentwicklung ist eine deutliche Trübung vorhanden. Der Untergrund des Gewässers ist steinig, kiesig, sandig oder schlammig. Wenn auch Steine an der Unterseite durch bakterielle Eisensulfidbildung geschwärzt sind, so tritt doch noch keine Faulschlammentwicklung auf. Ertragreiche Fischgewässer. Sehr dichte Besiedlung mit Algen (alle Gruppen), Blütenpflanzen (oft flächendeckend), Schnecken, Kleinkrebsen und Insekten aller Gruppen nebst Larven.

Der Saprobienindex liegt zwischen 1,8 und 2,3.

Eine sichere Zuordnung aufgrund einzelner häufiger Taxa ist nur relativ selten möglich, z.B. Anabolia, Athripsodes, Atherix, Oulimnius tuberculatus und Orectochilus villosus. Signifikante Kopplungen sind z.B. Polycentropus flavomaculatus mit Ecdyonurus venosus oder mit Riolus cupreus oder mit Hydropsyche oder mit Rhyacophila.

Der Sauerstoffgehalt zeigt infolge von Abwasserbelastung und Algenentwicklung stärkere Schwankungen (Defizite und Übersättigungen), ist jedoch so hoch, daß Fischsterben noch nicht auftreten, d.h. er liegt durchweg über 6 mg/l. Der BSB5 beträgt häufig 2 bis 6 mg/l. NH4-N liegt in der Regel unter 0,3 mg/l.

Güteklasse II-III: kritisch belastet

Durch die stärkere Belastung mit organischen Stoffen ist das Wasser stets leicht getrübt; örtlich kann Faulschlamm auftreten. Meist noch ertragreiche Cyprinidengewässer. Dichte Besiedlung mit Algen und Blütenpflanzen, Schwämmen, Moostierchen, Kleinkrebsen, Schnecken, Muscheln, Egeln und Insektenlarven (ausgenommen Steinfliegen). Meist kolonieartige Massenentwicklung mehrerer Arten, Abwasserpilze sind oft mit bloßem Auge, wenn auch noch nicht in Massenentwicklung erkennbar. Größter Artenreichtum der Wimpertierchen.

Der Saprobienindex liegt zwischen 2,3 und 2,7.

Eine sichere Zuordnung aufgrund einzelner abundanter Arten ist fast niemals möglich. Signifikante Artenkombinationen sind z.B. Helobdella stagnalis mit Gammarus pulex, Planaria torva, Radix peregra, Dendrocoelum lacteum oder mit Erpobdella octoculata. Der O2-Gehalt sinkt oft auf die Hälfte des Sättigungswertes ab. Er kann jedoch auch starke Übersättigung erreichen, z.B. in gestauten Flussabschnitten. Häufig beträgt der BSB5 5 bis 10 mg/l. NH4-N liegt meist unter 1 mg/l.

Güteklasse III: stark verschmutzt (a-mesosaprobe Zone)

Das Wasser ist durch Abwasserbelastungen getrübt. Steinig-sandiger Untergrund ist meist durch Eisensulfid geschwärzt. An Stellen geringer Strömung lagert sich Faulschlamm ab. Geringe Fischereierträge, mit periodischem Fischsterben durch Sauerstoffmangel ist zu rechnen. Besiedlung durch makroskopische Tiere artenarm, dabei Massenentwicklung einzelner Arten (Wasserasseln, Egel, Schwämme). Auffällig sind flächendeckende Kolonien von festsitzenden Wimpertierchen und Abwasserbakterien; Algen und Blütenpflanzen treten demgegenüber stark zurück.

Der Saprobienindex liegt zwischen 2,7 und 3,2.

Kennzeichnende Organismen-Kombinationen dieser Güteklasse sind: Chironomus thummi mit Helobdella stagnalis, Tubificidae mit Erpobdella octoculata oder Chironomus thummi mit Erpobdella octuculata und mit Carchesium polypinum. Sauerstoff ist noch stets vorhanden, kann jedoch zeitweise auf Werte um etwa 2 mg/l absinken. Häufig beträgt der BSB5 7 bis 13 mg/l. NH4-N liegt meist über 0,5 mg/1 und erreicht oft einige Milligramm je Liter.

Güteklasse III-IV: sehr stark verschmutzt

Das Wasser ist durch Abwasserbelastungen deutlich getrübt und der Gewässeruntergrund meist verschlammt (Faulschlamm). Fische sind nur lokal und dann nicht auf Dauer anzutreffen. Besiedlung fast ausschließlich durch Mikroorganismen, besonders Wimpertierchen, Geißeltierchen und Bakterien. Von Makroorganismen fast nur noch rote Zuckmückenlarven und Schlammröhrenwürmer vorhanden; diese oft massenhaft.

Der Saprobienindex liegt zwischen 3,2 und 3,5.

Signifikant sind ausschließlich Kopplungen von Mikroorganismen, z.B. Colpidium colpoda mit Beggiatoa. Der O2-Gehalt liegt manchmal unter 1 mg/l und erreicht oft nur wenige Milligramm je Liter. Häufig beträgt der BSB5 10 bis 20 mg/l. NH4-N ist meist in mehreren Milligramm je Liter vorhanden. Auch toxische Einflüsse können bei sonst günstigen chemischen Befunden Ursachen gravierender Verarmungen der Biozönose sein.

Güteklasse IV: übermäßig verschmutzt (Polysaprobe Zone)

Das Wasser ist durch Abwasserbelastungen stark getrübt und der Gewässerboden meist durch starke Faulschlammablagerungen gekennzeichnet. In vielen Fällen weist das Gewässer einen Geruch nach Schwefelwasserstoff auf. Fische fehlen. Besiedlung fast ausschließlich mit Bakterien, Pilzen und Geißeltierchen; Wimpertierchen kommen nur mit wenigen freibeweglichen Arten vor, oftmals massenhaft.

Der Saprobienindex liegt über 3,5.

Signifikant sind nur sehr wenige Kopplungen, z.B. Paramecium caudatum mit Zoogloea, Colpidium campylum mit Paramecium trichium. Bei Massenauftreten von Colpidium campylum in Abwesenheit anderer Wimpertierchen ist auch dieses signifikant. Diese Gewässerabschnitte sind durch die Zufuhr von organischem Abwasser so stark verschmutzt, daß der Sauerstoffgehalt im Wasser sehr niedrige Konzentrationen aufweist oder gänzlich verschwindet. Fäulnisprozesse überwiegen. Der BSB5 liegt meist über 15 mg/l. NH4-N beträgt durchweg mehrere Milligramm je Liter. Bei starker toxischer Belastung kann biologische Verödung eintreten.

Bestimmung der Gewässergüte

Saprobienindex

Als Maß für die Gewässergüte dient der Saprobienindex. Zu dessen Bestimmung werden faunistische Tabellen herangezogen, in denen Indikatororganismen aufgeführt sind. Jedem Zeigerorganismus sind darin zwei Parameter zugeordnet, nämlich der Saprobiewert s, der die Gewässergüte kennzeichnet, in denen der Organismus normalerweise aufzufinden ist und das Indikationsgewicht g, welches anzeigt, wie stark dieser Organismus auf eine mögliche Veränderung der Wasserqualität reagiert. Bei der Untersuchung einer Gewässerstelle wird den gefundenen Indikatororganismen eine Häufigkeitsstufe h zugeordnet, die durch eine Zahl zwischen 1 (Einzelfund) und 7 (massenhaftes Auftreten) ausgedrückt wird.

Der Saprobienindex einer Messstelle ergibt sich dann als gewichtetes arithmetisches Mittel der Saprobiewerte s aller vorkommenden Zeigerorganismen mit dem Produkt aus h und g als Wichtungsfaktor:

Formel zur Berechnung des Saprobienindex

mit

S: Saprobienindex der Stichprobe
si: Saprobiewert der i-ten beobachteten Art
h
i
:Häufigkeitswert der i-ten beobachteten Art
gi:Indikationsgewicht der i-ten beobachteten Art
n: Anzahl der beobachteten Arten

Zur Beurteilung der Gültigkeit des errechneten Saprobienindex ist das Streuungsmaß SM nach folgender Formel zu ermitteln:

Formel zur Berechnung des Streuungsmaßes

Falls der Wert für das Streuungsmaß SM > 0,2 ist, so wird das Ergebnis für den Saprobienindex zu stark von vagabundieren Organismen beeinflußt und ist daher nicht aussagekräftig. Für die Beurteilung der Gewässergüte an der Untersuchungsstelle sind in diesem Fall weitergehende Auswertungen erforderlich.

Schließlich muß auch die Summe der Häufigkeitswerte der beobachteten Arten größer oder gleich 15 sein, d.h. es muß gelten

Häufigkeitsstufen

Häufigkeitsstufe

Anzahl der gefundenen Organismen

1 = Einzelfund

1- 2 Tiere

2 = wenig 3-10 Tiere
3 = wenig bis mittel 11-30 Tiere
4 = mittel 31-60 Tiere
5 = mittel bis viel 61-100 Tiere
6 = viel 101-150 Tiere
7 = massenhaft über 150 Tiere


Anwendungsbeispiel

Name des Gewässers: Nagold
Meßstelle: oberhalb Wildberg
Datum der Messung: 10. Juni 2000
Uhrzeit: 14:30 Uhr
Wetter: heiter
Temperatur
Luft:
Wasser:
17,0 °C
12,6 °C
Wasserführung /Zustand: normal, klar, Abflussmenge Pegel Nagold: 3,6 m³/s
Bearbeiter: Jürgen Gaul

Gefundene Indikatororganismen:

Ordnung / Gattung / Art Saprobie-
wert
si
Indikations-
gewicht
gi
Häufig-
keit
hi
formel3.gif (1077 bytes)
Egel (Hirudinea)
Erpobdella octoculata 2,7 4 2 21,6 8 4,67082183
Flohkrebse (Amphipoda)
Gammarus pulex 2,1 4 3 25,2 12 0,32315582
Eintagsfliegen (Ephemeroptera)
Baëtis sp. 2,1 4 2 16,8 8 0,21543721
Ephemera danica 1,8 8 4 57,6 32 0,59097962
Serratella ignita 1,9 4 3 22,8 12 0,01546351
Zweiflügler (Diptera)
Atherix ibis 1,7 4 1 6,8 4 0,22259040
Libellen (Odonata)
Calopteryx virgo 1,9 8 3 45,6 24 0,03092702
Köcherfliegen (Trichoptera)
Hydropsyche siltalai 1,8 8 4 57,6 32 0,59097962
Rhyacophila dorsalis 2,0 4 4 32,0 16 0,06574622
Schnecken (Gastropoda)
Ancylus fluviatilis 2,0 4 2 16,0 8 0,03287311
 
Spaltensummen     28 302,0 156 6,75897436



Bewertung des Untersuchungsergebnisses:

Die Nagold ist an der untersuchten Gewässerstelle in die Güteklasse II (mäßig belastet - ß-mesosaprob) einzustufen.

Literatur

  • DIN 38 410 Teil 1, 1987. Biologisch-ökologische Gewässeruntersuchung. Beuth Verlag Berlin.
  • DIN 38 410 Teil 2, 1990. Biologisch-ökologische Gewässeruntersuchung. Beuth Verlag Berlin.
  • Beiblatt 1 zu DIN 38 410 Teil 2, 1990. Beuth Verlag Berlin.
  • Baur, Werner H., 2003. Gewässergüte bestimmen und beurteilen. Blackwell Berlin.
  • Ludwig, Herbert W., 1993. Tiere in Bach, Fluß, Tümpel, See. BLV München.
  • Schwab, Helmut, 1999. Süßwassertiere - Ein ökölogisches Bestimmungsbuch. Klett Stuttgart.

Links

WWA Hof  Wasserwirtschaftsamt Hof

Eine sehr informative Seite des Wasserwirtschaftsamts Hof über die Aufgaben dieser Behörde mit lesenswerten Hinweisen zu Gewässern und Gewässergüte.

WWA Freising  Wasserwirtschaftsamt Freising

Die Webseiten des Wasserwirtschaftsamts Freising sind ähnlich aufgebaut wie die zuvor genannte Seite und insbesondere wegen ihren Informationen über die biologische Gewässergüte sowie Beiträgen zur Durchgängigkeit von Gewässern für Freunde der Fischerei von besonderem Interesse.

WWA Traunstein  Wasserwirtschaftsamt Traunstein

Auch diese Seiten weisen in Aufbau und Informationsgehalt Ähnlichkeiten mit den Internet-Präsentationen der beiden oben genannten Behörden auf. Allgemein ist es als erfreulich zu bezeichnen, daß sich immer häufiger staatliche Institutionen mit Informationen zu ihren Aufgabenbereichen im Internet darstellen.

Trout & Salmon  Gewässergütekarte von Bayern

Eine Seite, welche die Güte der bayerischen Fließgewässer aufzeigt. Durch Mausklick auf die gewünschte Region wird eine Ausschnittsvergrößerung angezeigt. Schade, daß es ähnliche Darstellungen nicht für die übrigen Bundesländer gibt!

Trout & Salmon  Wassergüte in Österreich (809x441 pixels)
Trout & Salmon  Wassergüte in Österreich (3370x1838 pixels)

Übersicht über den Zustand der österreichischen Gewässer.

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Letzte Aktualisierung: 31. Dezember 2003