schlüchtsee

Der Schlüchtsee liegt im südöstlichen Schwarzwald zwi-schen Grafenhausen und Rothaus im Landkreis Waldshut auf einer Höhe von ca. 914 m (Abb. 3-2). Er wurde vor etwa 200 Jahren zur Fischzucht im Oberlauf der Schlücht durch einen Damm aufgestaut. Der Schlüchtsee bedeckt eine Flä-che von etwa 3,55 ha und ist an der tiefsten Stelle 5,2 m tief, die durchschnittliche Tiefe beträgt 2,5 m. Die theore-tische Aufenthaltsdauer wurde mit 28 Tagen ermittelt. Im Winterhalbjahr erfolgt regelmäßig ein Absenken des Was-serstandes um ca. 1 m zur Hochwasserretention, während im Sommer der Wasserspiegel auf dem Maximalstand ge-halten wird (Auskunft des Landkreises Waldshut). Durch das von Mooren geprägte Einzugsgebiet (EZG) (insgesamt 1,7 km², überwiegend bewaldet) weist der Schlüchtsee dys-trophe Eigenschaften auf. Aufgrund seiner geografischen Lage im Schwarzwald kann der Schlüchtsee als kalkarmer, geschichteter Mittelgebirgssee mit kleinem EZG klassifi-ziert werden.

Bereits 1940 wurde der Schlüchtsee als Naturschutzgebiet ausgewiesen, im Jahr 1991 erfolgte eine Erweiterung auf 8,5 ha unter Einbezug der beiden Wiesentäler, die nördlich in Form eines „Y“ in den See münden. Im nördlichen Flach-wasserbereich, der durch eine Balkensperre vom übrigen See abgetrennt ist, wachsen verschiedene, teilweise gefähr-dete Wasserpflanzen, die vom ISF 2015 nicht weitergehend untersucht worden sind. Der größte Teil des Sees wird als Badesee genutzt, am östlichen Ufer befindet sich eine Lie-gewiese mit entsprechender Infrastruktur.

Die Schlücht entsteht durch die Vereinigung von Glas-mattbach und TiefGlas-mattbach. Sie durchfließt den Schlücht-see von Norden kommend und verlässt den See über den Mönch im Süden (Abb. 3-3).

Im Jahr 2015 wurden im Schlüchtsee von April bis Novem-ber monatlich vom ISF an der tiefsten Stelle (Seemessstel-le), im Zufluss sowie im Abfluss Proben genommen (Abb.

3-3). Aufgrund der oben erwähnten Wasserstandssenkung im Winterhalbjahr wurde die Beprobung im November nicht an der tiefsten Stelle, sondern von einem Steg aus durchgeführt, der sich direkt am Ablass befindet. Bei eini-gen Parametern wird daher die November Probenahme nicht in der Auswertung berücksichtigt.

Abb. 3-2: Lage des Schlüchtsees und das Naturschutzgebiet (rot markiert). Bildnachweis: UIS-BRS

Abb. 3-3: Übersichtskarte des Schlüchtsees mit den Messstellen des monatlichen Untersuchungsprogramms (rote Punkte) sowie Positionen, an denen Sedimentkerne entnommen worden sind (weiße Punkte)

3.1.1 chemische untersuchung

Vor der chemischen Untersuchung 2015 wurde der Schlüchtsee letztmalig im Jahr 1987 intensiv durch das ISF untersucht, mit einer monatlichen Beprobung eines Tie-fenprofils an der seetiefsten Stelle, seinem Zufluss sowie dem Abfluss (siehe 3.1). Die monatliche wasserchemische Probenahme fand im Untersuchungsjahr 2015 an folgenden Terminen statt: 13.04., 11.05., 15.06., 13.07., 17.08., 14.09., 12.10., und 09.11. Die Probenahme am 09.11. fand vom Steg aus statt, da der Zugang mit dem Boot aufgrund des zur Winterzeit abgesenkten Wasserspiegels nicht möglich war (siehe 3.1). Am 14.12.2015 konnte nur eine Schöpfprobe vom Ufer entnommen werden. Die Proben wurden an der tiefsten Stelle in folgenden Tiefenstufen entnommen: 0 m;

1 m; 2 m; 3 m und über Grund (ca. 4 m). Die Proben von Zufluss und Abfluss wurden wie auch die Proben aus dem See auf die Grundparameter, bestimmte Schadstoffe (siehe Kapitel 3.6) sowie alle Nährstoffe untersucht. Die wich-tigsten Parameter für die Untersuchungsjahre 2015 und 1987 sind in Tabelle 3-1 gegenübergestellt. Zusätzlich ist in Abb. 3-4 die Entwicklung ausgewählter Parameter im Jah-resverlauf dargestellt.

Der Schlüchtsee ist sehr flach, bildete aber im Frühjahr ei-ne warme Deckschicht aus, wobei die Schichtung bis zum Herbst bestehen blieb. Bei der ersten Probenahme im April hatte sich das Oberflächenwasser auf 11°C erwärmt (Abb. 3-4). Im Laufe des Jahres erwärmte sich die Oberflä-che auf eine Maximaltemperatur von 22,3 °C im Juli. Die sommerliche Tiefenerwärmung während der Schichtungs-phase erreichte im August einen Wert von 10,1 °C (bei ei-ner Oberflächentemperatur von 20,2 °C); für Juli ist keine Tiefenprofilmessung der Sonde vorhanden. Im September kam es bereits zu einer Einmischung des warmen Wassers in die unteren Schichten, während im Oktober dann rela-tiv homotherme Verhältnisse mit 10–11 °C erreicht wur-den.

Durch Sauerstoffverbrauch während des Abbaus von Bio-masse wurde der bodennahe Bereich bereits im Mai sauer-stoffarm (1,3 mg/l O₂ über Grund) (Abb. 3-4). In den Fol-gemonaten kam es zu einer weiteren Abnahme, mit einer völligen Sauerstofffreiheit im Juni und Juli und Konzentra-tionen < 0,5 mg/l O₂ im August und September. Von Juni bis August dehnten sich diese geringen Konzentrationen

schlüchtsee 1987

(apr–okt, ohne aug)

2015 (apr–okt) *¹ parameter einheit vol. gew. jahresmittel]

Temperatur °C 11,4 12,0

Sichttiefe m 1,4 1,1

O₂ mg/l 8,1 6,7

pH-Wert 6,3 6,7

Leitfähigkeit µS/cm 56 58

SBV mmol/l 0,19 0,23

Härte 1/2 mmol/l 0,29 0,29

PO₄-P µg/l 1,3 4,3

P gelöst µg/l 6,6 12,1

P ges. µg/l 25,5 38

NH₄-N µg/l 31,8 73,9

anorg. N µg/l 169 202

SiO₂-Si mg/l 3,0 3,3

Fe ges. µg/l 622 693

Mn ges. µg/l 72,7

Cl mg/l 5,5 10,2

SO₄ mg/l 6,8 3,1

As gel. µg/l 4,9

Al gel. µg/l 253

Zn gel. µg/l 2,7*²

Cd gel. µg/l 0,02*²

Pb gel. µg/l 0,4

Chlorophyll-a

(Summenprobe) µg/l 9,6 13,3

*¹: As, Al, Cu, Zn, Pb: nur April/ August

*²: Zur Berechnung der Mittelwerte wurde für Messwerte, die unter der Bestimmungsgrenze lagen, die halbe Bestimmungsgrenze ver-wendet

extrema 1 m über grund (monat)

O₂ Min mg/l 0 (Sep.) 0 (Jun. ,Jul.)

P ges. Max µg/l 218 (Jun.) 74 (Apr. ,Aug.)

NH₄-N Max µg/l 590 (Sep.) 893 (Aug.)

Fe ges. Max µg/l 4048 (Sep.) 4501 (Aug.)

Mn ges. Max µg/l 301 (Aug.)

lawa trophieindex

mesotroph 2 (2,47)*³ eutroph 1 (2,81)*³

*³: Berechnung erfolgte ohne Sichttiefe (Huminstoffgehalt)

Tab. 3-1: Vergleich wichtiger physikalischer und chemischer Para-meter im Schlüchtsee 1987 und 2015

Abb. 3-4: Isoplethen wichtiger chemischer Parameter im Schlüchtsee 2015. Die Wassertiefe 4 m entspricht der Probenahme über Grund

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

1 2 3 4

500 750 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Eisen [µg/L]

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 2015 0

1 2 3 4

25 40 60 80 100 150 200 250 300

Mangan [µg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

1 2 3

4 1050100200300400500600700800850

Ammonium [µg/L]

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 2015 0

1 2 3 4

100 120 140 160 180 200 220 240 250

Nitrat [µg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

1 2 3

4 1

2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiefe [m] Sauerstoff [mg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

1 2 3

4 68101214161820253035

Gelöster Phosphor [µg/L]

2015 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov

0 1 2 3

4 1020253035404550556065

Partikulärer Phosphor [µg/L]

2015 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov

0 1 2 3 4

5 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Tiefe [m] Wassertemperatur [°C]

2015

Deutlich erhöhte P part.-Gehalte sind während der Herbst-blüte im September an der Oberfläche zu beobachten. Der Jahresmittelwert an P ges. ist 2015 mit 38 µg/l deutlich hö-her als 1987 (25,5 µg/l) (Tab. 3-1). Dies ist mit der hohen Biomasseentwicklung von Phytoplankton 2015, die sich auch mit den höheren Jahresmittelwerten an Chlorophyll-a (13,3 µg/l, Summenprobe 0–3 m) im Vergleich zu 1987 (9,6 µg/l Chl a, Summenprobe 0–10 m) deckt, zu erklären.

Die höheren Biomassen lassen sich durch eine gegenüber 1987 gestiegene Nährstoffverfügbarkeit begründen, da 2015 höhere Konzentrationen an gelösten Phosphorverbin-dungen durch die Schlücht eingetragen wurden (Abb. 3-5).

Der Nitrat-Stickstoff-Startwert lag 2015 bei 237 µg/l (volu-mengewichtet) im April. Durch Nitrat-Reduktion in den bodennahen Schichten und die Biomasseproduktion nahm der Nitrat-Gehalt in allen Tiefen im weiteren Jahresverlauf ab, im Juni wurden sowohl an der Oberfläche als auch über auch auf die darüber liegende Schicht aus. Die diffusive

Einmischung des sauerstoffarmen Wassers in die Oberflä-che überstieg im August deutlich die Nachlieferung durch die Primärproduktion. Im Oktober erreichten die Sauer-stoffwerte durch die einsetzende herbstliche Durchmi-schung wieder 3,6 mg/l über Grund.

Gelöst-Phosphor (P gel.) zeigte die höchsten Konzentrati-onen über Grund von Juni bis August entsprechend der Verteilung von Gesamtbiomasse (siehe 3.1.2) und Sauer-stoffminima, sowie im Oktober im Anschluss an das Phyto-planktonmaximum im September (siehe 3.1.2) (Abb. 3-4).

Das Maximum der Rücklösung wurde im Juni und Juli mit 40 µg/l und 28 µg/l P gel. bei gleichzeitigen gesamt-Phos-phor (P ges.)-Gehalten von 63 und 46 µg/l erreicht. Die erhöhten Biomassen der Sommermonate (siehe 3.1.2) de-cken sich insbesondere im Juni mit höheren P gel.- und partikulär-Phosphor (P part.)-Gehalten im Tiefenprofil.

Abb. 3-5: Phosphorverbindungen im Zufluss des Schlüchtsees 2015 und 1987

0 20 40 60 80 100

Apr. 15 Mai. 15 Jun. 15 Jul. 15 Aug. 15 Sep. 15 Okt. 15 Nov. 15 Dez. 15

µg/l

gesamt-P, gelöst-P und PO4-P im Zufluss 2015

P ges.

P gel.

PO4-P

0 20 40 60 80 100

Apr. 87 Mai. 87 Jun. 87 Jul. 87 Aug. 87 Sep. 87 Okt. 87 Nov. 87 Dez. 87

µg/l

gesamt-P, gelöst-P und PO4-P im Zufluss 1987

P ges.

P gel.

PO4-P

0,23 mmol/l eine relativ schwache Pufferkapazität, so dass der pH Wert 2015 im sehr schwach sauren Bereich bei 6,7 lag (Tab. 3-1). Der pH-Wert und das Säurebindungsvermö-gen haben geSäurebindungsvermö-genüber 1987 leicht zuSäurebindungsvermö-genommen.

Die Freisetzung an toxischen Metallen ist entsprechend des gemessenen pH-Werts leicht erhöht. So wurde hier ei-ne mittlere Aluminiumkonzentration von 253 µg/l gemes-sen (Tab. 3-1), während diese im immer noch stark sauren Schwarzwaldsee Herrenwieser See bei 446 µg/l lag. Die anderen anthropogenen Schwermetalle zeigen keine grö-ßeren Auffälligkeiten.

Die Bewertung nach LAWA mit P ges. und Chlorophyll-a ergibt für den Schlüchtsee einen eutrophen (e1) Gesamt-zustand. Dabei ist zu beachten, dass in die Berechnung die Sichttiefe aufgrund des stark dystrophen Charakters des Gewässers nicht eingeflossen ist. Damit hat sich der Schlüchtsee, der sich 1987 gerade noch im mesotrophen (m2) Bereich befand, insgesamt entsprechend der gestie-genen Nährstoffverfügbarkeit leicht verschlechtert.

3.1.2 biologische untersuchung

Die durchschnittliche Phytoplankton-Biomasse beträgt für den Zeitraum von April bis Oktober 3,61 mg/ l (inkl. Nov.

3,68 mg/l) (Abb. 3-6a; S. 48). Während der Sommermonate Juni und Juli dominierten Grünalgen der Art Willea irregula-ris sowie die zu den Chloromonaden zählende Art Gonyosto-mum semen das Phytoplankton (in Abb. 3-6a zu den Chloro-phyceen gezählt). Im August bildeten hauptsächlich Cryptophyceen (dominiert durch den Komplex Cryptomo-nas ovata/erosa/marsonii) die Phytoplankton-Zusammenset-zung. Das Biomasse-Maximum mit 12,4 mg/l bildete sich erst im September und wurde v. a. durch Gonyostomum semen sowie Kieselalgen geprägt (Stephanodiscus sp.; Rhizosolenia eri-ensis) (Abb. 3-6a). Das Auftreten von G. semen (Abb. 3-7; S.

48) ist typisch für dystrophe Seen und kann aber bei Mas-senauftreten Hautirritationen bei Badenden auslösen. Als Habitat werden kleine, flache, huminstoffreiche, leicht sau-re Seen von oligo-mesotroph bis mesotrophem Status be-vorzugt [Hagman et al. 2015]. Des Weiteren zeigten Lebret et al. [2012], dass G. semen nicht durch Zooplankton-Grazing kontrolliert wird.

Grund ca. 95 µg/l NO₃^- erreicht (Abb. 3-4). Die Werte blie-ben mit 95-104 µg/l stabil bis einschließlich September. Mit beginnender Durchmischung im Oktober stiegen die Kon-zentrationen langsam wieder an, bedingt durch die abneh-mende Denitrifikation mit zunehabneh-mendem Sauerstoff und kälteren Temperaturen. In der im Dezember vom Steg aus entnommen Schöpfprobe lagen die Nitratkonzentrationen in der Oberfläche bei 511 µg/l. Die Konzentrationen an Ammonium erreichten entsprechend der Sauerstoffvertei-lung bodennah erhöhte Werte zwischen Mai und Septem-ber mit maximalen Konzentrationen von 875 µg/l und 893 µg/l über Grund im Juli und August. Der Jahresmittelwert von Ammonium war 2015 mehr als doppelt so hoch wie 1987, was sich mit der höheren Biomasseproduktion und Abbaureaktionen begründen lässt.

Gesamt-Mangan zeigte aufgrund von Rücklösung über Grund maximal erhöhte Konzentrationen von Juni bis September, die sich mit den Sauerstoffkonzentrationen de-cken (Abb. 3-4). Von Juni bis August wurden entsprechend der Sauerstoffverteilung auch in der darüber liegenden Schicht Werte im dreistelligen Bereich gemessen. Der Höchstwert wurde mit 302 µg/l über Grund im August er-reicht, das fast ausschließlich aus gelöst-Mangan bestand.

Gesamt-Eisen gleicht in seinem zeitlichen Verlauf dem von

Mangan mit einem Maximalwert von 4501 µg/l im August.

Davon waren ca. 45 % gelöst-Eisen. Die etwas höheren Jah-resmittelwerte (April bis Oktober) 2015 im Vergleich zu 1987 lassen sich durch die höhere Biomasse sowie die ein-hergehende längere Sauerstoffarmut erklären (Tab. 3-1).

Mit beginnender Durchmischung und höheren Sauerstoff-konzentrationen über Grund sanken die Konzentrationen von Eisen und Mangan ab Oktober deutlich.

Der Jahresmittelwert an Chlorid hat sich mit 10,2 mg/l ge-genüber 5,5 mg/l fast verdoppelt, während der Wert für Sulfat sich mit 3,2 ,mg/l gegenüber 6,8 mg/l mehr als hal-biert hat (Tab. 3-1). Die Zunahme von Chlorid ist auf die generelle Zunahme durch die winterliche Straßensalzung zurückzuführen [IGKB 2009], während die Abnahme an Sulfat durch den Rückgang der Emissionen von Schwefelo-xiden aus der Industrie begründet ist [UBA 2016].

Das Wasser zeigt mit einem Säurebindungsvermögen von

Das autotrophe Picoplankton (Phytoplankton und Cy-anobakterien < 2 µm) wurde in der Summenprobe von 0–3 m durch fluoreszenzmikroskopische Zählungen ermittelt (Abb. 3-6a). Das Picoplankton zeigte ein sommerliches Maximum im Juli mit 17,6 x 10⁴ Zellen/ml, was etwa einer Biomasse von 0,74 mg/l entspricht.

Die Chlorophyll-a Konzentration lag im Mittel bei 13,3 µg/l (ohne November). Es wurden zwei Maxima erreicht:

das erste Chlorophyll-Maximum im Juli mit 24,9 µg/l fällt mit dem Picoplankton-Maximum zusammen, während das zweite im September mit 24,0 µg/l mit der höchsten Phyto-plankton-Biomasse des Jahres korreliert (Abb. 3-6b). Der Verlauf der weiteren mittels HPLC bestimmten Leitpig-mente stimmt im Fall des Schlüchtsees weniger gut mit

Abb. 3-6: Biologische Parameter des Schlüchtsees. A) Phytoplankton Biomasse sowie Picoplankton (0-3 m); B) Leitpigmente mit Chlo-rophyll-a; C) Zooplankton von 0-3 m (berechnet zur Netzöffnung). Die Beprobung vom November ist in die Ergebnisse nicht mit einge-flossen, da zu diesem Zeitpunkt der Wasserspiegel abgesenkt worden ist

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt

0 2 4 6 8 10 12

14 A) Schlüchtsee - Phytoplankton und Picoplankton 2015 (0-3m)

Euglenophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Bacillariophyceae Chlorophyten

Phytoplankton (0-3 m) mg/ l

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Picoplankton 18 Sichttiefe

x 104 Picoplankton [Zellen/ml]

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt

0,0 2,5 5,0

Leitpigmente [µg/l]

Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin

B) Schlüchtsee - Leitpigmente 2015 (0-3m)

0 5 10 15 20 25

Chl a [µg/l]

Chlorophyll a

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt

0 1 2 3 4 5

Cladoceren/Copepoden x 103 Ind/ m²

Copepoden Cladoceren

C) Schlüchtsee - Zooplankton 2015 (0-3 m)

0 4 8 12

Sichttiefe m

Rotatorien

Rotatorien x106 Ind/ m²

Abb. 3-7: Lebendprobe aus dem Schlüchtsee vom 14.09.2015.

Übersichtsbild mit Gonyostomum semen. Bildnachweis: LUBW

11 °C gemessen, was sich in den höheren Konzentrationen an Leitpigmenten bei 0 m und 1 m widerspiegelt. Das im Juli beobachtete Picoplankton-Maximum ist anhand der Tiefenstufenverteilung nur auf die Wasseroberfläche be-schränkt, darunter finden sich hohe Konzentrationen von Peridinin, dem Leitpigment der Dinophyceen, die sich po-sitiv phototaktisch verhalten, d. h. sich in Abhängigkeit der Lichtquelle einordnen. Auffällig ist das Chlorophyll-Maxi-mum 1 m über Grund (hier: 3,5 m) im August. Zu diesem Zeitpunkt herrschte dort annähernd Sauerstofffreiheit (<

0,5 mg/l Sauerstoff), so dass es sich vermutlich um bereits abgestorbene Biomasse handelt. Im September, dem Mo-nat mit der höchsten Phytoplankton-Biomasse, wurden auch die höchsten Konzentrationen an Leitpigmenten de-tektiert (hauptsächlich Peridinin in der oberflächennahen Schicht).

den mikroskopisch ermittelten Phytoplanktonklassen überein als z. B. im Fall des Bodensees (Abb. 3-6b). Deut-lich wird dies am Beispiel Chlorophyll-b: in den Monaten Juni und Juli wurden hohe Konzentrationen dieses Pig-ments detektiert und in Übereinstimmung dominierten Grünalgen das Phytoplankton. Im September wurde aber weit weniger Chlorophyll-b nachgewiesen. Dies liegt darin begründet, das G. semen zwar zur Großgruppe der Chloro-phyceen hinzugefügt wird, aber kein Chlorophyll-b ent-hält. Dafür wiesen Sassenhagen et al. [2014] u. a. nach, dass G. semen Chlorophyll-a, Chlorophyll-c, Diadinoxanthin, ver-schiedene Carotene, Zeaxanthin und Alloxanthin enthält.

Neben der Summenprobe wurden die Leitpigmente auch in den Tiefenstufen 0, 1, 2, 3 m und kurz über Grund ana-lysiert (Abb. 3-8). Im April 2015 wurden in der oberflä-chennahen Schicht bis etwa 1 m schon Temperaturen bis

Abb. 3-8: Leitpigmente der verschiedenen Tiefenstufen am Schlüchtsee im Jahresverlauf 2015. Skalierung der Leitpigmente oben, Ska-lierung Chlorophyll-a in olivgrün unten. Unter dem jeweiligen Datum der Probenahme steht die genaue Tiefe der Stufe 1 m ü. Gr.

0

1

2

3

1 m üGr

0 2 4

12.10.

4 m 14.09.

4 m 17.08.

3,5 m 13.07.

4 m 15.06.

4 m 11.05.

4 m

Peridinin Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b

Tiefe [m]

Leitpigmente µg/l

13.04.

4 m

0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4

0 20 40 0 20 40

Chl a

(Skala untere Y-Achse)

0 20 40 0 20 40 0 20 40 0 20 40 0 20 40

Aufsatzkegel, Durchmesser 16,5 cm, Länge 1 m) in der Summenprobe von 0–3 m beprobt (Abb. 4-6c). Die Clado-ceren zeigten eine zweigipfelige Entwicklung: bereits im April wurde das Bestandsmaximum des Jahres mit 3,5 x 10³ Individuen/m² erreicht, ein zweiter Peak bildete sich im September mit 3,5 x 10³ Individuen/m². Insgesamt wurden neun Gattungen bzw. Arten nachgewiesen. Zu den im Jah-resverlauf insgesamt dominierenden Arten gehörten Holo-pedium gibberum (typisch für huminstoffreiche Schwarz-waldseen), Ceriodaphnia pulchella sowie Bosmina longirostris.

Die Copepoden waren im Vergleich zu den Cladoceren im gesamten Jahresverlauf in geringeren Abundanzen vertre-ten mit Ausnahme des Monats Juni, in dem das Jahresma-ximum von 2,04 x 10³ Individuen/m² ermittelt worden ist.

Insgesamt wurden fünf Gattungen bzw. Arten nachgewie-sen; Thermocyclops dybowskii war dabei im gesamten Jahresver-lauf dominierend (Abb. 3-10, mitte). Die Rotatorien domi-nierten über den gesamten Untersuchungszeitraum das Zooplankton des Schlüchtsees. Die saisonale Entwicklung zeigte einen zweigipfeligen Verlauf mit dem ersten Peak im Juni (9,7 x 10⁶ Individuen/m²) und einem zweiten Peak im Oktober (12,9 x 10⁶ Individuen/m²). Da die Aufenthalts-dauer des Schlüchtsees theoretisch nur mit 28 Tagen be-stimmt worden ist, können Rotatorien als r-Strategen (ho-he Reproduktionsraten, kurze Lebensdauer) unter diesen Bedingungen gegenüber dem Crustaceenplankton im Vor-teil sein. Insgesamt wurden 30 Gattungen bzw. Arten nach-gewiesen, die im Jahresdurchschnitt häufigsten Vertreter waren Kellicottia bostoniensis, Keratella cochlearis sowie die Gat-tung Filinia. K. bostoniensis (Abb. 3-10, rechts) ist ein „Ein-wanderer“ aus den USA. In Schweden fand der Erstnach-weis 1943 statt, in Deutschland gibt es NachErstnach-weise aus den In Abbildung 3-9 sind weiterhin die

Leitpigment-Konzen-trationen aus den Proben dargestellt, die im Zufluss (Abb.

3-9a) und im Abfluss (Abb. 3-9b) genommen worden sind.

Anhand der Pigmentzusammensetzung scheint der Zufluss zum Schlüchtsee von Grün- und Kieselalgen geprägt zu sein mit Ausnahme des Monats Juli, in dem auch das Vor-kommen von Blaualgen durch das Pigment Zeaxanthin an-gezeigt wurde. Im Abfluss spiegelt sich das Pigmentmuster des Sees wider.

Das Zooplankton des Schlüchtsees wurde mittels eines Planktonnetzes mit einer Maschenweite von 55 µm (ohne

Abb. 3-9. Leitpigmente des (A) Zu- und des (B) Abflusses des Schlüchtsees

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt

0,0 2,5 5,0 7,5

B) Schlüchtsee 2015 - Pigmente Abfluss A) Schlüchtsee 2015 - Pigmente Zufluss

Leitpigmente [µg/l]

Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin

0,0 12,5 25,0 37,5

Chl a [µg/l]

Chlorophyll a

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt

0,0 2,5 5,0 7,5

Leitpigmente [µg/l]

0,0 12,5 25,0 37,5

Chl a [µg/l]

15 42 20 80

Abb. 3-10: Vertreter des Zooplanktons des Schlüchtsees. Von links nach rechts: Holopedium gibberum, 13.04.2015, 0–3 m; Thermocy-clops dybowskii (adult, männlich), 11.05.2016; Kellicottia bostoniensis 13.04.2015. Bildnachweis: LUBW

1960er Jahren [Zhdanova & Dobrynin 2011]. Neben K. bosto-niensis existiert innerhalb des Genus Kellicottia nur noch K.

longispina, die im Schlüchtsee nicht nachgewiesen worden ist, aber in den anderen untersuchten Seen. Sie ist als ein-heimische Kellicottia-Spezies anzusehen. Ob am Schlüchtsee eine Verdrängung stattgefunden hat, ist aufgrund fehlender Vergleichswerte nicht bekannt.

fazit

Insgesamt entwickelte sich im Schlüchtsee eine hohe Bio-masse an Phytoplankton – besonders von Grünalgen –, was sich auch an den hohen Chlorophyll-a Konzentration im Jahresdurchschnitt bestätigt. Die Zusammensetzung des Zooplanktons ist artenreich und weist mit K. bostoniensis eine eingewanderte Rotatorien-Spezies auf.

3.1.3 sedimentkerne

Die Sedimente des Schlüchtsees bestehen aus einer braune Mudde, die in den entnommenen Kernen eine deutliche Zweiteilung zeigt. Unterhalb von etwa 30 cm ist die Mud-de Mud-deutlich kompakter und etwas heller (Abb. 3-11), was sich auch in sämtlichen untersuchten Parametern wider-spiegelt. Von der Mudde wurden Proben an das Zentralla-bor gegeben und für die Analyse mit dem „induktiv gekop-peltem Plasma-Spektrometer“ (ICP-MS) und der „optischen Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plas-ma“ (ICP-AES) aufgeschlossen. Die beispielhaft aufge-führten Metallkonzentrationen liegen unterhalb von 30 cm auf einem niedrigen Niveau und steigen über dem Sedi-mentwechsel auf annähernd ein doppelt so hohes, insge-samt aber mäßiges Niveau an (Abb. 3-12; S. 52). Ein ähn-liches Bild zeigen auch die anderen sedimentchemischen Parameter. Schwefel und Phosphor als eine gewisse tro-phische Belastung anzeigende Parameter steigen wie die Metalle deutlich an, die Abnahme von Mangan zeigt Be-einflussung durch Rücklösungsprozesse.

Abb. 3-11: Sedimentkern aus dem Schlüchtsee

entwässern. Nährstoffeinträge sind daher vorhanden. Es sind zudem Zuleitungen durch Kleinkläranlagenüberlaufe diverser Einzelhäuser im Oberlauf in den Brändbach zu vermuten [Hug 2002]. Unterhalb der Staumauer fließt die verbleibende Restwassermenge nach Osten Richtung Waldhausen, wo dem Brändbach die an der Talsperre ent-nommene Wassermenge wieder zugeführt wird [Hug 2002]. Der geologische Untergrund des Einzugsgebiets be-steht zum Großteil aus granitischem Grundgestein und Buntsandstein [Hug 2002], wodurch der Charakter des Ge-wässers als kalkarm zu bezeichnen ist. Die hohe Freizeit-3.2 Kirnbergsee

Der Kirnbergsee (= Brändbachtalsperre) ist ein 30 ha groß-er, 1923 für die Energiegewinnung angestauter See im süd-lichen Schwarzwald, mit einer maximalen Wassertiefe von 11 m. Er wurde in einer Weitung des Brändbachtales in der Gemarkung Unterbränd angelegt. Im direkten Umfeld des Sees gibt es hauptsächlich Äcker und Intensivgrünland, nur im Nordosten sind die ufernahen Flächen bewaldet.

Neben den beiden Hauptzuflüssen (Brändbach, Kanal am Nordufer) münden weitere kleine Zuflüsse am Südufer, die landwirtschaftliche Nutzflächen südlich des Stausees

Abb. 3-12: Schwermetallkonzentrationen (oben) und andere sedimentchemische Parameter (unten) im Schlüchtsee

meteorologischer und seenphysikalischer Langzeitreihen installiert (Kapitel 3.2.3).

3.2.1 chemische untersuchung

Vor der chemischen Untersuchung 2015 wurde der Kirn-bergsee letztmalig im Jahr 1985 intensiv durch das ISF un-tersucht, mit einer monatlichen Beprobung eines Tiefen-profils an der tiefsten Stelle, seinen beiden Zuflüssen (Brändbach, Kanal am Nordufer) sowie dem abfließenden Brändbach. Die monatliche wasserchemische Probenahme fand im Untersuchungsjahr 2015 an folgenden Terminen statt: 13.04., 11.05., 15.06., 13.07., 17.08., 14.09., 12.10., und 09.11. Die Proben wurden in sicherem Abstand von der Staumauer (ca. 11 m Tiefe werden nur direkt vor der Stau-mauer erreicht), in folgenden Tiefenstufen entnommen: 0 m; 2,5 m; 5 m; 7,5 m und über Grund (ca. 8 m). Die Proben von Zuflüssen und Abfluss wurden wie auch die Proben aus dem See auf die Grundparameter, bestimmte Schad-stoffe (siehe Kapitel 3.6) sowie alle NährSchad-stoffe untersucht.

Die wichtigsten Parameter für die Untersuchungsjahre nutzung (Bade-, Boots- und Surfbetrieb, Angelbetrieb,

Camping) sowie steil abfallende Ufer im Norden erlauben die Ausbildung einer zusammenhängenden Ufervegetation nur am Südwestufer des Kirnbergsees. Hier sind der Mün-dungsbereich des Brändbachs und die ufernahe Wasserflä-che als Schutzgebiet abgesperrt, so dass sich Verlandungs-röhrichte und Wasserpflanzenbestände weitestgehend ungestört entwickeln können. Der See sowie die im Süden angrenzenden Wiesen sind Bestandteil des FFH-Gebiets Kirnbergsee.

Im Jahr 2015 wurden im Kirnbergsee von April bis Novem-ber monatlich vom ISF an der tiefsten, in sicherem Abstand zur Staumauer, gelegenen Stelle, in den Zuflüssen und im Abfluss (Abb. 3-13) Proben entnommen und auf die che-mischen (Kapitel 3.2.1) und biologischen (Kapitel 3.2.2) Parameter analysiert. Außerdem wurden einmalig mehrere Sedimentkerne entnommen, und der Kirnbergsee wurde mit einem Side-Scan Sonar untersucht (Kapitel 3.2.3). Von April bis Dezember war ein Messsystem zur Aufzeichnung

Abb. 3-13: Übersichtskarte des Kirnbergsees mit den Messstellen des monatlichen Untersuchungsprogramms (rote Punkte) sowie Posi-tionen, an denen Sedimentkerne entnommen worden sind (weiße Punkte)

2015 und 1985 sind in Tabelle 3-2 gegenübergestellt. Zu-sätzlich ist in Abbildung 3-14 die Entwicklung ausgewähl-ter Parameausgewähl-ter im Jahresverlauf dargestellt.

Der Kirnbergsee ist dimiktisch und bildet nach der Früh-jahrszirkulation eine warme Deckschicht aus. Bei der er-sten Probenahme im April war die Schichtung bereits aus-gebildet, mit Erwärmung des Oberflächenwassers auf 10,6

°C (Abb. 3-14). Im Laufe des Jahres erwärmte sich die Oberfläche auf eine Maximaltemperatur von 20,6 °C im Ju-ni und August, wobei zu beachten ist, dass für die Juli Be-probung keine Temperaturmessungen vorhanden sind. Al-lerdings zeigten die seenphysikalischen Langzeitdaten der Enviwatch-Messstation in 2 m Wassertiefe im Juli (25,1 °C) neben August (25,3 °C) die höchsten Temperaturen des Jahres und mit 20,8 °C die höchste mittlere Monatstempe-ratur (siehe Kapitel 3.2.3). Die sommerliche Tiefenerwär-mung erreichte im September einen Maximalwert von 14,6

°C, bei einer Oberflächentemperatur von 16,9 °C. Im Okto-ber war der See mit einsetzender Durchmischung dann wieder annähernd homotherm, mit Temperaturen um 12

°C.

Durch Sauerstoffverbrauch während des Abbaus von Bio-masse wurde der Tiefenbereich von Juni bis September sauerstoffarm, mit Werten von < 1 mg/l O₂ über Grund (Abb. 3-14). Im August und September waren die Konzen-trationen an Sauerstoff sogar gleich oder kleiner 0,5 mg/l.

Im Oktober erreichten die Sauerstoffwerte durch die ein-setzende herbstliche Durchmischung wieder 6,7 mg/l über Grund. Durch die reduzierenden Verhältnisse kam es im August und September zu starker Sulfatreduktion, die sich in deutlich wahrnehmbarem Schwefelwasserstoffgeruch in den Proben äußerte. Die Sulfatkonzentrationen fielen von 3,6 mg/l im Mai auf 2 mg/l im August und 1,5 mg/l im Sep-tember (Daten nicht dargestellt). Der Jahresmittelwert an Sauerstoff war mit 7,6 mg/l 2015 etwas geringer als 1985 (8,0 mg/l, Tab. 3-2). 1985 fiel der Extremwert mit 0 mg/l O₂ zwar geringer aus, die extreme Sauerstofffreiheit beschränkte sich aber auf einen einzelnen Monat (Juli).

Die Rücklösung von Phosphor zeigte im Mai nach dem ersten Biomassemaximum (siehe Kapitel 3.2.2) ein erstes kleines Maximum (22 µg/l gelöst-Phosphor (P gel.)) (Abb.

3-14). Entsprechend der Sauerstoffminima war die

Rücklö-Kirnbergsee

1985 (apr–nov, ohne

aug)

2015 (apr–nov) *¹ parameter einheit vol. gew. jahresmittel]

Temperatur °C 10,9 13,6

Sichttiefe m 1,0 0,95

O₂ mg/l 8,0 7,6

pH-Wert 8,1 7,6

Leitfähigkeit µS/cm 106 104

SBV mmol/l 0,43 0,60

Härte 1/2 mmol/l 0,57 0,71

PO₄-P µg/l 3,0 6,0

P gelöst µg/l 13,7 15,9

P ges. µg/l 48,8 44,9

NH₄-N µg/l 98 71

anorg. N µg/l 221 203

SiO₂-Si mg/l 0,9 1,7

Fe ges. µg/l 391 682

Mn ges. µg/l 136

Cl mg/l 7,9 14,6

SO₄ mg/l 7,7 3,6

As gel. µg/l 4,2

Al gel. µg/l 133

Zn gel. µg/l 2,4*²

Cd gel. µg/l 0,02*²

Pb gel. µg/l 1,0

Chlorophyll-a

(Summenprobe) µg/l 14,6 10,1

*¹: As, Al, Cu, Zn, Pb: nur April/ August

*²: Zur Berechnung der Mittelwerte wurde für Messwerte, die unter der Bestimmungsgrenze lagen, die halbe Bestimmungsgrenze ver-wendet

extrema 1 m über grund (monat)

O₂ Min mg/l 0 (Jul.) 0,4 (Aug.)

P ges. Max µg/l 433 (Jul.) 168 (Sep.)

NH₄-N Max µg/l 1360 (Jul.) 776 (Sep.)

Fe ges. Max µg/l 6577 (Jul.) 5981 (Sep.)

Mn ges. Max µg/l 1282 (Sep.)

lawa trophieindex

eutroph 2 (3,02)*³ eutroph 1 (2,94)*³

*³: Berechnung erfolgte ohne Sichttiefe (Huminstoffgehalt)

Tab. 3-2: Vergleich wichtiger physikalischer und chemischer Para-meter im Kirnbergsee 1985 und 2015

Abb. 3-14: Isoplethen wichtiger chemischer Parameter im Kirnbergsee 2015. Die Wassertiefe 8 m entspricht der Probenahme über Grund

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

2 4 6 8

6 8 10 12 14 16 18 20

Tiefe [m] Wassertemperatur [°C] 21

2015 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov

0 2 4 6

8 1234567891011

Tiefe [m] Sauerstoff [mg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

2 4 6

8 2030405060708090100125150

Gesamtphosphor [µg/L]

2015 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov

0 2 4 6 8

10 15 20 25 30 35 40 45 50

Gelöster Phosphor [µg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

2 4 6

8 10255075100200300400500600700

Ammonium [µg/L]

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 2015 0

2 4 6

8 100

120 140 160 180 200 220 240 260 280

Nitrat [µg/L]

2015

Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov 0

2 4 6 8

50 100 200 400 600 800 1000 1200

Mangan [µg/L]

2015 Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov

0 2 4 6 8

400 600 800 1000 1500 2000 2500 3000 4000 5000

Eisen [µg/L]

2015

Der Jahresmittelwert an Chlorid hat sich mit 14,6 mg/l ge-genüber 7,9 mg/l 1985 fast verdoppelt, während der Wert für Sulfat sich ungefähr halbiert hat (Tab. 3-2). Die Zunah-me von Chlorid ist auf die generelle ZunahZunah-me durch die winterliche Straßensalzung zurückzuführen [IGKB 2009], während die Abnahme an Sulfat durch den Rückgang der Emissionen von Schwefeloxiden, insbesondere aus Ver-brennungsprozessen, begründet ist [UBA 2016].

Das Wasser zeigt mit einem Säurebindungsvermögen von 0,6 mmol/l eine zwar schwache, aber spürbare Pufferkapa-zität, so dass der pH-Wert 2015 bei 7,6 lag (Tab. 3-2). Ob-wohl Gesamthärte und Säurebindungsvermögen gegen-über 1985 einen leichten Anstieg zeigen, hat sich der pH-Wert erniedrigt. Die Unterschiede sind durch hohe oberflächennahe pH-Werte in den Monaten Mai bis Juli im Jahr 1985 begründet, die auf pflanzliche Assimilationspro-zesse zurückzuführen sind. Dies deckt sich mit der Tatsa-che, dass zeitgleich eine vollständige Zehrung an gelöstem Kohlenstoffdioxid in der Oberfläche zu beobachten war (Daten nicht dargestellt).

Die Freisetzung an toxischen Metallen ist 2015 entspre-chend des gemessenen pH-Werts nur leicht erhöht. So wurde hier nur eine mittlere Aluminiumkonzentration von 133 µg/l gemessen (Tab. 3-2), während diese im sauren Schwarzwaldsee Herrenwieser See bei 446 µg/lag. Auch die anderen anthropogenen Schwermetalle zeigen keine Auf-fälligkeiten.

Die Bewertung nach LAWA mit P ges. und Chlorophyll-a ergibt für den Kirnbergsee einen eutrophen Gesamtzu-stand. Dabei ist zu beachten, dass in die Berechnung auf-grund des stark dystrophen Charakters des Gewässers die Sichttiefe nicht mit eingeflossen ist. Die Trophie hat sich gegenüber 1985 von e2 auf e1 geändert. Allerdings liegen die Trophienindizes 1985 (3,02) und 2015 (2,94) sehr dicht beeinander, die Klassengrenze verläuft bei 3,00. Die Ände-rung sollte daher nicht überbewertet werden.

3.2.2 biologische untersuchung

Die durchschnittliche Phytoplankton-Biomasse betrug für den Zeitraum von April bis November 2,25 mg/l (Abb.

sung zwischen Juni und September am höchsten, mit einem Maximalwert über Grund von 57 µg/l gel. P und 168 µg/l gesamt- Phosphor (P ges.). Die sommerliche Ein-schichtung von Cyanobakterein deckt sich mit erhöhten Konzentrationen an P gel. und partikulär-Phosphor in 5 m Tiefe im August. Deutlich an erhöhten Oberflächenwerten zu beobachten ist auch die starke Algenblüte im Herbst.

Die Jahresmittelwerte an P ges. sind 1985 und 2015 sehr ähnlich (48,8 µg/l und 44,9 µg/l), während die Jahresmittel-werte an P gel. und PO₄-P 2015 gegenüber 1985 leicht er-höht sind (Tab. 3-2), was vermutlich auf die länger andau-ernde Sauerstofffreiheit zurückzuführen ist.

Der Nitrat-Stickstoff-Startwert lag 2015 bei 249 µg/l (volu-mengewichtet) im April. Durch Nitrat-Reduktion in den bodennahen Schichten sowie durch Nitrat-Verbrauch durch Biomasseproduktion nahm der Nitrat-Gehalt in al-len Tiefen im weiteren Jahresverlauf ab, im Juli wurden über die gesamte Tiefe ca. 95 µg/l NO₃^- erreicht (Abb.

3-14). Die Konzentrationen erholten sich mit beginnender Durchmischung im Oktober, bedingt durch die abneh-mende Denitrifikation mit zunehabneh-mendem Sauerstoff und kälteren Temperaturen. Die Konzentrationen von Ammo-nium erreichten entsprechend der Sauerstoffverteilung bo-dennah erhöhte Werte zwischen Juni und September, mit leicht erhöhten Konzentrationen bereits im Mai im An-schluss an das erste Biomassemaximum. Der Maximalwert an Ammonium wurde mit 776 µg/l im September erreicht.

Gesamt-Mangan zeigte aufgrund von Rücklösung boden-nah maximal erhöhte Konzentrationen von Juni bis Sep-tember, die sich mit den Sauerstoffminima decken. Der Höchstwert wurde mit 1280 µg/l über Grund im Septem-ber erreicht. Gesamt-Eisen gleicht in seinem zeitlichen Ver-lauf dem von Mangan, mit einem Maximalwert von 5980 µg/l im Oktober. Die höheren Jahresmittelwerte 2015 im Vergleich zu 1985 begründen sich ebenso wie beim Phos-phor (s.o.) im längeren sauerstofffreien Zeitraum des Tie-fenwassers. Mit beginnender Durchmischung und erhöh-ten Sauerstoff Konzentrationen über Grund sinken die Konzentrationen an Eisen und Mangan. Aufgrund der hö-heren Oxidationsempfindlichkeit von Eisen lag dieses im Oktober zu mehr als 60 % als partikuläres Eisen vor, wäh-rend dieses Verhältnis bei Mangan genau umgekehrt war (Daten nicht dargestellt).

Im Dokument ISF Arbeitsbericht 2015 (Seite 43-79)