Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
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LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg 76231 Karlsruhe, Postfach 100163, www.lubw.baden-wuerttemberg.de
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Institut für Seenforschung, Langenargen, isf@lubw.bwl.de Dezember 2016
112 Seiten
Schwarzenbachtalsperre, Übersicht (M. Edel / LUBW) und Zooplankton Diagramme und Abbildungen, sofern nicht anders angegeben,
Rechte LUBW IMPRESSUM
einleitung 7 1 bodensee 9 1.1 Jährlicher IGKB-Zustandsbericht 9 1.1.1 Physikalische Entwicklung 9 1.1.2 Chemische Entwicklung 10 1.1.3 Biologische Entwicklung 13 1.2 Mikroverunreinigungen im Bodensee 25 1.2.1 Pestizide 25 1.2.2 Komplexbildner 27
1.2.3 IGKB Untersuchung anthropogener Spurenstoffe 2015 27
1.2.4 Biota Untersuchungen nach EU-WRRL 29
1.3 Entwicklung Fischbestände 30
1.3.1 Felchenlaich-Monitoring 30
1.3.2 Fischbestandserfassung 31
1.4 Verankerungen im Bodensee-Obersee 33
1.4.1 Temperaturmesswerte an den Verankerungen 33
1.4.2 Schwebstoffeinträge 35
2 bodensee-Zuflüsse 38
2.1 Langzeituntersuchung baden-württembergischer Bodenseezuflüsse auf Hauptionen und Nährstoffe 38
2.2 Mikroverunreinigungen in baden-württembergischen Bodenseezuflüssen 39
2.2.1 Pestizide 39
2.2.2 Carbamazepin 41
2.2.3 Komplexbildner 41
3 Kleine seen in baden-württemberg 42
3.1 Schlüchtsee 43 3.1.1 Chemische Untersuchung 44 3.1.2 Biologische Untersuchung 47 3.1.3 Sedimentkerne 51 3.2 Kirnbergsee 52 3.2.1 Chemische Untersuchung 53 3.2.2 Biologische Untersuchung 56 3.2.3 Seenphysikalische Untersuchung 59
3.2.4 Sidescan-Aufnahmen und Sedimentkerne 63
3.3 Schwarzenbachtalsperre 65 3.3.1 Chemische Untersuchung 66 3.3.2 Biologische Untersuchung 71 3.3.3 Seenphysikalische Untersuchung 77 3.3.4 Sedimentproben 79 3.4 Herrenwieser See 79
3.4.1 Chemische Untersuchung und Pigmente 80
3.5 Titisee 85
3.5.1 Seenphysikalische Untersuchung 85
3.6 Biota Untersuchungen nach EU-WRRL (Illmensee, Federsee, Mindelsee) 90
3.7 Pestizide 90
4 metHoden und KonZepte 92
4.1 Integration der Webseiten des Informationssystems BodenseeOnline in die Liferay-Umgebung der LUBW 92
4.2 Untersuchungen zur Hydrologie der Ausstrombereiche des Bodensees 93
5 Qualitäts- und datensicHerung 96
5.1 Bild – und Datenbankmanagementsystem „Imagic“ am ISF 96
6 projeKte mit anderen einricHtungen 97
6.1 Klimaeinflüsse auf die Gewässerökologie von Seen 97
6.2 interreg IV-Projekt: KlimBo – Klimawandel am Bodensee 97
6.3 Interreg IV-Projekt: Tiefenschärfe 98
6.4 BMBF-Projekt: „Tracer-Methoden zur Identifizierung von Grundwasser- und Zuflusseinschichtungen und deren Einfluss auf Wasserqualität und Trinkwassergewinnung am Beispiel des Bodensees“ 102
6.4.1 Erste Ergebnisse des Teilprojektes TP1 103
6.4.2 Ausblick 104
6.5 BMBF-Projekt: HyMoBioStrategie 106
6.6 BMVI-Projekt: COPERNICUS-Verbundprojekt „Satellitendaten für das behördliche Gewässermonitoring von
Chlorophyll und Trübung“ 108
7 ÖffentlicHKeistarbeit 110
7.1 Kolloquium des Institutes für Seenforschung 110
7.2 Veröffentlichungen 111
8 literatur 112
Einleitung
Das Institut für Seenforschung (ISF) beschäftigt sich mit dem Bodensee, vielen kleinen natürlichen Seen, aber auch künstlichen Talsperren und Baggerseen in Baden-Württemberg. Neben dem Monitoring von biologischen, chemischen, physikalischen und sedimentologischen Zustandsgrößen geht es dabei vor allem um eine limnologische Bewertung der Seen, um die Beratung der Umweltverwaltung und um die Erweiterung bzw. Optimierung der Monitoring- und Bewer-tungsmethoden. Der vorliegende Bericht gibt einen Überblick über die Arbeitsergebnisse des Instituts im Jahr 2015. Der Bodensee befindet sich heute in einem guten ökologischen Zustand. Das ISF ist seit fast 100 Jahren maßgeblich an der intensiven Überwachung des Zustandes sowohl durch das langjährige Monitoring als auch durch verschiedene For-schungsprojekte zu aktuellen Themen beteiligt. Die Überwachungsergebnisse der Langzeitdatenerhebung werden zu Beginn des Berichts vorgestellt. Das Jahr 2015 weist einige Besonderheiten auf: zum einen die bemerkenswert ausge-prägte Kieselalgenblüte und die darauf folgende Calcitfällung, zum anderen die sehr starke Entwicklung von Makro-phyten und die unerwartet hohe Stichlings-Population.
Neben dem Bodensee wird jedes Jahr in Baden-Württemberg eine Auswahl an kleineren Seen intensiv untersucht, um detaillierte Informationen zu ihrem Zustand zu erhalten. 2015 waren dies die Schwarzwaldseen Schlüchtsee, Kirnbergsee, Schwarzenbachtalsperre sowie der Herrenwieser See. Die Schwarzenbachtalsperre stellt aufgrund ihrer Größe und ihrer Nutzung zur Energiespeicherung durch Pumpbetrieb eine Besonderheit da. Der Pumpbetrieb beeinflusst die Verhält-nisse im See maßgeblich. Der ökologische Zustand hat sich erfreulicher Weise seit der letzten Intensivuntersuchung 2008 tendenziell verbessert.
In Kapitel 6 werden die aktuellen Forschungsprojekte des ISF vorgestellt. 2015 konnten die Interreg IV-Projekte „Klim-Bo - Klimawandel am „Klim-Bodensee“ und „Tiefenschärfe – Hochauflösende Vermessung „Klim-Bodensee“ erfolgreich abgeschlos-sen werden. Die gewonnen Projektergebnisse wurden an verschiedenen Veranstaltungen und in Veröffentlichungen präsentiert und trafen auf breites Interesse. Gestartet sind die drei Verbundprojekte „SeeZeichen“, HyMoBioStrategie“ und „WasMonCT“, die ebenfalls in Kapitel 6 beschrieben werden.
Auch im Jahre 2015 konnte das Institut seine wertvolle Arbeit als Forschungsinstitution und in der gewässerökologischen Überwachung der Seen in Baden-Württemberg fortsetzen. Ein Dank geht an alle, die es dabei unterstützt haben.
1 Bodensee
1.1 jährlicher igKb-Zustandsbericht
1.1.1 physikalische entwicklung bodensee-obersee
Die Wasserstände im Bodensee im Jahr 2015 zeigten einen weitgehend ausgeglichenen Verlauf, der keine signifikanten Extremwerte aufwies. Dabei zeigte sich eine interessante Teilung des hydrologischen Jahres in der Form, dass die gemessenen Wasserstände in der ersten Jahreshälfte von Januar bis Juni fast ausnahmslos über den langjährigen Mittelwerten verblieben, während in der zweiten Jahres-hälfte – von Juli bis Dezember - die Wasserstände nur mit Ausnahme kurzer Episoden im Dezember unter den lang-jährigen Mittelwerten lagen. Eine Annäherung an langjäh-rige Extremwerte fand nur kurzzeitig Ende Januar und An-fang Mai statt, als sich die Wasserstände den langjährigen Maxima näherten ohne diese jedoch zu erreichen.
Die Abflüsse des Alpenrheins im Jahr 2015 zeigten – wie die Vorjahre 2014 und 2013 – ein ausgesprochen ausgegli-chenes Verhalten, das keine markanten Extremwertabflüs-se aufwies. Der höchste Tagesmittelwert wurde am 20. Mai 2015 mit 696 m³/s gemessen, wohingegen der höchste Ma-ximalabfluss bereits am 15. Mai mit 899 m³/s bei einem Tagesmittelwert von 667 m³/s registriert wurde. Der nächst-höhere Maximalabfluss wurde am 18. September mit 682 m³/s bei einem Tagesmittelwertabfluss von 437 m³/s regis-triert. Der höchste Monatsmittelwert wird im Juni 2015 mit 452 m³/s erreicht – der zweithöchste Wert mit 449 m³/s im Mai.
Meteorologisch ist das Jahr 2015 nach Angaben des Deut-schen Wetterdienstes (DWD) dadurch gekennzeichnet, dass es weltweit die höchste Jahresmitteltemperatur seit Beginn der flächendeckenden meteorologischen Wetter-aufzeichnungen im Jahr 1881 aufweist und damit sogar den Rekordwert von 2014 übersteigt. Deutschlandweit nimmt das Jahr 2015 zusammen mit den Jahren 2000 und 2007 bezüglich der Jahresmitteltemperatur dagegen den zweiten Platz ein.
Im Bereich des Bodensees wurden die Daten der Wetter-station Konstanz des DWD zur Bewertung herangezogen. Ähnlich wie in Deutschland insgesamt, wurden mit nur
wenigen Ausnahmen (Februar, September, Oktober) ge-genüber den langjährigen Referenzwerten zum Teil deut-lich erhöhte Monatsmittelwerte der Lufttemperaturen ge-messen. Gegenüber den langjährigen Mittelwerten wurden speziell im Juli (+3,4 °K; Temperaturunterschiede werden im Folgenden in Grad Kelvin °K angegeben) und August (+2,4 °K) und im November (+3,4 °K) und im Dezember (+2,0 °K) besonders hohe positive Temperaturabwei-chungen registriert.
Die Sonnenscheindauer war für Baden-Württemberg im Jahr 2015 mit einem Wert von 1861,6 Sonnenstunden deut-lich gegenüber dem langjährigen Mittel der DWD-Refe-renzperiode mit 1662,0 Sonnenstunden erhöht.
Die oberflächlichen Wassertemperaturen waren Anfang des Jahres 2015 in Übereinstimmung mit dem meteorolo-gisch sehr milden Winter 2014/2015 im znetralen Bodensee Obersee an der Station Fischbach-Uttwil (siehe Kapitel 1.4) mit Werten von 5,6 °C am 12.01.2015 und 5,5 °C am 03.02.2015 – wie bereits Anfang 2014 – vergleichsweise hoch, während in 250 m Wassertiefe eine Wassertempera-tur von 4,4 °C registriert wurde und die 5 °C-Isotherme in einer Tiefe von etwa 120 m lag.
Bis Anfang März veränderte sich diese Temperatur- und Schichtungssituation nicht wesentlich und die neue Erwär-mungsphase und Ausbildung einer Temperaturschichtung begann, ohne dass eine vollständige Durchmischung des Sees stattgefunden hätte. Vielmehr blieben die Temperatu-runterschiede zwischen den an der Oberfläche gemessenen Wassertemperaturen und den Temperaturen im Hypolim-nion im gesamten Winter 2014/2015 bis zum Frühlingsbe-ginn 2015 deutlich ausgeprägt, wobei der minimale Tempe-raturunterschied mit 0,5 °K am 03.03.2015 gemessen wurde (Wassertemperatur in 250 m Wassertiefe 4,5 °C; an der Oberfläche 5,0 °C).
Damit blieb nach 2014 auch im Jahr 2015 ein deutlicher vertikaler Temperaturgradient bestehen und es wurde kei-ne vollständige Durchmischung des Sees erreicht.
Ausprägung des Epilimnions detektiert, als oberflächlich Wassertemperaturen von 11,5 °C gemessen wurden. Aufgrund der sehr milden meteorologischen Bedingungen wurden bereits Anfang Juni am 09.06.2015 oberflächlich Wassertemperaturen von 19,6 °C gemessen. Die darauffol-gende sehr warme Witterung konsolidierte im weiteren Verlauf die Temperaturschichtung und leitete die sommer-liche Stagnationsphase ein. Am 07.07.2015 wurde dann am Messpunkt Fischbach-Uttwil (zentraler Bodensee Ober-see) mit 26,6 °C der höchste im Rahmen des IGKB-Mes-sprogrammes je registrierte Messwert seit 1963 für den Obersee registriert. Die 5 °C-Isotherme befand sich zu die-ser Zeit immer noch in einer Tiefe von etwa 120 m. Aufgrund des sehr warmen Sommers 2015 wurden auch im September am 07.09.2015 mit 19,7 °C noch sommerlich ho-he Temperaturen gemessen, wobei diese Temperatur bis zu einer Wassertiefe von 15 m angetroffen wurde.
Während der sich anschließenden Abkühlungsphase san-ken dann die oberflächlichen Temperaturen von 14,7 °C am 05.10.2016 bis auf 8,5 °C am 07.12.2015 ab. An diesem Termin wurde in 250 m Wassertiefe eine Temperatur von 4,6 °C gemessen.
bodensee-untersee
Die Temperaturverteilung im Untersee stellt sich aufgrund der vorhandenen Gewässermorphometrie für die einzel-nen Seeteile Rheinsee, Zellersee und Gnadensee, die sehr unterschiedliche maximale und mittlere Wassertiefen ha-ben, differenziert dar.
Die Temperatur- und Schichtungsverhältnisse waren auch in diesen drei Seeteilen durch den meteorologisch wiede-rum sehr milden Winter 2014/2015 geprägt. Dabei wurden im Rheinsee bedingt durch die im Vergleich zum Obersee relativ geringen Wassertiefen am 12.01.2015 mit einer über den Tiefenbereich von 0 bis 45 m konstanten Wassertem-peratur 5,6 °C homotherme Verhältnisse registriert. Unter winterlichen Bedingungen erfolgte im Januar und Februar 2015 auch in diesen Teilbecken des Bodensees ei-ne weitere Auskühlung, die zu weitgehend ausgeglicheei-nen Temperaturen führte, während Anfang März dann
ober-flächlich bereits wieder 5,4 °C und in 45 m eine Tempera-tur von 3,7 °C gemessen wurde.
Im weiteren Jahresverlauf folgte die Temperaturentwick-lung im Untersee oberflächennah der im Obersee. Am 06.07.2015 wurden im Rahmen des IGKB-Messprogramms mit 26,2 °C im Gnadensee und 28,0 °C im Zellersee, sowie am 28.07.2015 mit 21,5 °C im Rheinsee die höchsten Was-sertemperaturen für den Untersee gemessen. Der für den Zellersee ermittelte Temperaturwert von 28 °C stellt dabei den höchsten Messwert dar, der im Rahmen des IGKB-Monitoringprogrammes im Zeitraum von 1969 bis 2015 im Zellersee bisher registriert wurde.
Die Temperaturen an den tiefsten Stellen der drei Teilbe-cken Rheinsee, Zellersee und Gnadensee folgen einem ausgeprägten Jahresgang, der im Rheinsee in einer Wasser-tiefe von 45 m die kleinste Amplitude mit einer minimalen Temperatur Tmin = 2,9 °C (am 16.02.2015) und einer maxi-malen Temperatur von Tmax = 8,4 °C (am 03.11.2015) auf-weist.
In den beiden anderen Seeteilen werden aufgrund der fla-cheren Morphometrie der Teilbecken am 05.10.2015 mit Tmax = 9,6 °C für den Gnadensee (Tmin = 3,4 °C in 19 m Wassertiefe am 03.02.2015 und 03.03.2015) und für den Zel-lersee mit Tmax = 10,8 °C (Tmin = 3,6 °C in 22 m Wassertie-fe am 03.03.2015) leicht höhere Maximaltemperaturen an den tiefsten Stellen dieser Teilbecken registriert.
1.1.2 chemische entwicklung bodensee-obersee
Die Konzentration des Gesamtphosphors betrug im Jah-resmittel 2015 7,6 µg/l (Abb. 1-1a). Damit liegt der Jahres-mittelwert über dem Vorjahreswert von 7,0 µg/l. In der Zir-kulationsphase 2015 (Mittelwert Februar bis April) wurde mit 8,5 µg/l ebenfalls ein höherer Wert als im Vorjahr fest-gestellt (2014: 6,1 µg/l, 2013: 7,2 µg/l). Als Konsequenz meh-rerer aufeinanderfolgender Jahre ohne Vollzirkulation kommt es seit 2012 zu einer Konzentrationszunahme in den tiefen Wasserschichten unter 100 m. Am deutlichsten zeigt sich die Zunahme direkt über dem Seegrund in etwa 250 m Wassertiefe (Abb. 1-2; S. 12). Insgesamt haben die mittleren Konzentrationen an Gesamtphosphor einen für große oligotrophe Alpenseen typischen Bereich erreicht.
lungsbereich liegt nach zunehmendem Trend von 2008 (6,1 mg/l) bis 2013 (6,9 mg/l) seither konstant im Bereich 6,9 bis 7,0 mg/l (Abb. 1-1c). Ein beträchtlicher Teil der Zunahme stammt aus der winterlichen Straßensalzung, wie im Grü-nen Bericht 37 [IGKB 2009] ausgeführt wurde.
Die Sauerstoffgehalte im tiefen Hypolimnion des Ober-sees haben sich durch die unzureichende Zirkulation 2015 Der anorganische Stickstoff (Nitrat-, Nitrit- und
Ammo-niumstickstoff) mit Nitrat als Hauptkomponente ist 2015 mit einem Jahresmittel von 0,91 mg/l gleich geblieben. Da-mit liegt die Konzentration an anorganischem Stickstoff seit Anfang der 1980er Jahre im Bereich von 0,90 bis 1,01 mg/l (Abb. 1-1c).
Chlorid als Indikator vielfältiger Einträge aus dem
Sied-0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 P [µg/l] A 2 3 4 5 6 7 8 B O2[mg/l] 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 0 1 2 3 4 5 6 7 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 Chlorid [mg/l] C Stickstoff [mg/l]
Chlorid, volumengewichtetes Jahresmittel
Stickstoff aus NO3 + NO2 + NH4 , volumengewichtet
Bis 1973: Stickstoff nur aus NO3, volumengewichtet
Gesamtphosphor im Rohwasser, Konzentration während Zirkulation Gesamtphosphor im Rohwasser, volumengewichtetes Jahresmittel Sauerstoffkonzentration, Minimalwerte 1m über Grund
+ - -A B C
Abb. 1-1: Langfristige Entwicklung der Phosphor-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Chloridkonzentrationen im Bodensee-Obersee (Fischbach-Uttwil)
Abb. 1-2 Gesamtphosphorverteilung in Seemitte (FU) von 2006 bis 2015
Minimum von 0,3 mg/l beobachtet werden. Bereits 2014 wurde ein Restgehalt an Sauerstoff 0,6 mg/l nachgewiesen, nachdem 2013 der Tiefenwasserbereich sauerstofffrei war. Der Gnadensees wies über dem Seeboden im herbstlichen Minimum 2015 wie bereits 2014 keinen Sauerstoff auf. 2013 wurde ein minimaler Sauerstoff-Restgehalt von 0,1 mg/l ge-funden. Bereits 2011 und 2012 konnte kein Sauerstoff nach-gewiesen werden.
fazit und Handlungsbedarf
Die Wasserqualität des Bodensees ist weiterhin in einem einwandfreien Zustand.
Der Gesamtphosphorgehalt im Obersee liegt in einem Be-reich, der für einen oligotrophen Alpensee typisch ist. Auf diesem Niveau finden geringe Schwankungen statt, die u.a. durch interne Prozesse induziert werden.
Die positiven Auswirkungen der erreichten niedrigen Nährstoffkonzentrationen zeigen sich in der guten Sauer-stoffversorgung tiefer Seebereiche des Obersees auch bei einer Häufung von Jahren mit unvollständiger Zirkulation. Im Untersee wird die trophische Entwicklung neben den P-Einträgen über die Zuflüsse auch von der variierenden Freisetzung aus den Sedimenten beeinflusst. Die Ergeb-nisse der Freiwasseruntersuchungen bestätigen eindrück-lich den positiven Effekt der Gewässerschutzmaßnahmen aller Länder und Kantone im Einzugsgebiet des Boden-sees. Angesichts des starken Nutzungsdrucks und der Ein-flüsse des Klimawandels auf die Tiefenwassererneuerung gilt weiterhin, die erreichten Erfolge nachhaltig zu sichern. 1.1.3 biologische entwicklung
1.1.3.1 station fischbach-uttwil
Die durchschnittliche Phytoplankton-Biomasse im Ober-see an der Station Fischbach-Uttwil betrug im Jahr 2015 0,56 mg/l (nach neuen Standardzellvolumen (SZV) berech-net) und liegt damit etwas höher als im Jahr 2014 (0,48 mg/l neues SZV) (Abb. 1-4; S. 14). Diese niedrigen Phyto-plankton-Biomassen wurden auch in den frühen 1960er Jahren ermittelt und entsprechen dem natürlichen Zu-stand eines nährstoffarmen Alpensees.
Während das Jahr 2014 einen eher untypischen Phyto-nicht ausreichend erholen können, so dass im Jahresverlauf
2015 in 250 m Tiefe eine kontinuierliche Abnahme bis zum herbstlichen Minimum im November 2015 von 5,9 mg/l (2014: 6,5 mg/l) beobachtet wurde (Abb. 1-1b).
Die durchschnittliche Silikatkonzentration hat 2015 mit 3,8 mg/l gegenüber den Jahren zuvor (2014 und 2013: 3,3 mg/l; 2012: 3,2 mg/l; 2011 und 2010: 3,1 mg/l) um gut 15 % zuge-nommen. Analog zu der Entwicklung bei der Gesamtphos-phorkonzentration kommt es seit 2013 zu einer Zunahme in den tiefen Wasserschichten unter 100 m. Daneben be-gann 2015 die Silikatzehrung an der Oberfläche Mitte Mai im Vergleich zu den Vorjahren relativ spät (Abb. 1-3). bodensee-untersee
Die Konzentration des Gesamtphosphors lag 2015 im Rheinsee mit einem Jahresmittel von 8,5 µg/l, ebenso wie in Seemitte des Obersees, höher als in den beiden Vorjah-ren (2014: 8,2 µg/l, 2013: 7,2 µg/l). Der Gehalt im Rheinsee wird hauptsächlich vom Eintrag aus dem Obersee be-stimmt. Im Zellersee ist das Jahresmittel 2015 mit 15 µg/l etwas unter dem Vorjahr (16 µg/l) geblieben. Es hat damit wieder das Niveau von 2010 erreicht, nachdem 2011 ein vorübergehender Rückgang auf 13 µg/l zu beobachten war. Auch der Gnadensee hat 2015 mit einem Gesamtphos-phorgehalt von 13 µg/l das Niveau von 2010 (13 µg/l) er-reicht. Nachdem er 2011 auf 10 µg/l gefallen war, fand eine stetige Zunahme statt. Im Zeller- und Gnadensee spielt neben den Zuflusseinträgen auch die von Jahr zu Jahr vari-ierende P-Freisetzung aus den Sedimenten eine wichtige Rolle für den P-Haushalt.
Der Gehalt an anorganischem Stickstoff (Nitrat-, Nitrit- und Ammoniumstickstoff) mit Nitrat als Hauptkomponen-te hat im Rheinsee mit 0,71 mg/l im Vergleich zum Vorjahr (2014: 0,75 mg/l) etwas abgenommen. Auch der N-Gehalt im Zellersee lag 2015 mit 0,85 mg/l anorganischem Stick-stoff geringfügig unter dem Vorjahr (0,92 mg/l). Eine leich-te Zunahme an anorganischem Stickstoff im Rahmen der Schwankungsbreite findet sich im Gnadensee mit 0,63 mg/l (2014: 0,53 mg/l).
Der minimale Sauerstoffgehalt über dem Seeboden be-trug im Rheinsee 2015 wie bereits 2014 0,1 mg/l. Im Tiefen-wasserbereich des Zellersees konnte 2015 ein
Sauerstoff-nehmend sowohl centrische als auch pennate Diatomeen die Phytoplanktonbiomasse. Das Sommermaximum An-fang Juli wurde dabei von den beiden pennaten Diatome-en Fragilaria crotonDiatome-ensis und Asterionella formosa gebildet. Diese starke Kieselalgenblüte und die damit einhergehende ver-stärkte photosynthetische Aktivität verursachte eine bio-gene Calcit-Fällung, die den Bodensee für einen Zeitraum von etwa vier Wochen von Ende Juni bis Ende Juli milchig-grün bis türkis färbte (Abb. 1-5; Abb. 1-6; s. a. Seespiegel Dezember 2015). Ab August bis Ende September wurde die Phytoplankton-Biomasse dann durch die Dinophyceen planktonverlauf mit höheren Gesamtbiomassen erst im
Spätsommer und einem Saison-Maximum Anfang Oktober aufwies (s. Jahresbericht zum Arbeitsjahr 2014), zeigte sich im Jahr 2015 die für den Obersee typische, durch Kieselal-gen dominierte Sommerblüte mit dem höchsten Biomasse-wert von 2,61 mg/l Anfang Juli (Abb. 1-4a). Bereits die Frühjahrsblüte 2015 war stärker als im Vorjahr ausgeprägt, wurde aber wie in 2014 durch kleine, für Zooplankton gut fressbare Formen der Cryptophyceen (Rhodomonas lens u. Rhodomonas lacustris) sowie durch die zu den Chrysophyceen zählende Chrysocromulina parva gebildet. Ab Mai prägten
zu-Abb. 1-4: Biologische Parameter an der Station Fischbach-Uttwil. A) Phytoplankton Biomasse (0–20 m), Bakterienplankton (0–10 m) so-wie Picoplankton (0–20 m). B) Leitpigmente mit Chlorophyll-a. C) Zooplankton von 0-100 m (berechnet zur beprobten Netzöffnung)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Euglenophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Bacillariophyceae Chlorophyten Phy to pl an kt on (0 -2 0m ) m g/ l 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 Picoplankton Bakterienplankton Sichttiefe Si ch tti efe m Pi co pl an kt on 10 ^4 Ze lle n/ m l Ba kt er ie npl an kt on 10 ^6 Ze lle n/ m l
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 B) FU - Leitpigmente 0-20 m Le itp igm en te [ µg /l]
Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin
Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin
A) FU - Phytoplankton Biomasse, Picoplankton 0-20m
0 2 4 6 8 10 C hl a [µ g/ l] Chlorophyll a
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 10 20 30 40 50 60 70 80 C) FU - Zooplankton 0-100 m Cladoceren Copepoden C la doc er en b zw . C ope pod en x 10 4 In di vi due n m -2 0 4 8 12 16 20 Rotatorien R ot at or ien x 1 0 6 In di vi due n m -2
(PhytoSee 6.0) ergab einen Wert von 2,02, also einem gu-ten ökologischen Zustand.
Die Makrophytenbestände werden nicht jährlich unter-Ceratium hirundinella und Peridinium willei geprägt. Anfang
Oktober dominierten Chrysophyceen (Dinobryon sp. sowie Dinobryon sociale) die Biomasse (Abb. 1-4a). Das Ergebnis des Bewertungsverfahrens für Phytoplankton nach WRRL
Abb. 1-6: Aufnahme des Phytoplanktons aus einer Probe vom 01.07.2015. Bildrechte: LUBW
Abb. 1-5: Aufnahme der milchig-grünen Färbung des Bodensees am 27.06.2015. Standort: Ufer vor Gohrener Campingplatz mit Blick Richtung Schweizer Ufer. Bildrechte: LUBW
wurde durch fluoreszenzmikroskopische Zählungen ermit-telt. Das Picoplankton zeigte ein frühsommerliches Maxi-mum mit 17,5 x 104 Zellen/ml kurz vor Einsetzen der Phy-toplankton-Sommerblüte und hat sicherlich auch zu den bereits abnehmenden Sichttiefen beigetragen (Abb. 1-4a). Die Chlorophyll-a Konzentrationen im Obersee (0–20 m) lagen im Jahresmittel bei 2,8 µg/l, das Maximum erreichte 8,1 µg/l Anfang Juli und stimmt mit dem Phytoplankton-sucht, waren im Jahr 2015 jedoch so groß, dass
Mähakti-onen u. a. in der Bucht an der Langenargener Uferprome-nade durchgeführt worden sind. Bedingt durch die hohen Temperaturen konnten die Wasserpflanzen schnell wach-sen und gelangten durch die niedrigen Pegelstände schnel-ler an die Oberfläche.
Das autotrophe Picoplankton (Cyanobakterien < 2µm) an der Station Fischbach-Uttwil in der 0–20 m Summenprobe
0
5
10
15
20
0 2 4 Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
08.12. 17.11. 03.11. 20.10. 06.10. 22.09. 08.09. 18.08. 04.08. 22.07. Leitpigmente [µg/l] Tief e [ m] 07.07. 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 Chla 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 15 20
0 1 Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
23.06. 09.06. 19.05. 06.05. 21.04. 08.04. 17.03. 04.03. 17.02. 04.02. Leitpigmente [µg/l] Tief e [ m] 13.01. 0 1 0 1 0 1 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 Chla 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 15
Abb. 1-7: Leitpigmente der verschiedenen Tiefenstufen an der Station Fischbach-Uttwil im Jahresverlauf 2015. Die teilweise unter-schiedliche Skalierung beachten. Skalierung der Leitpigmente oben, Skalierung Chlorophyll-a in olivgrün unten. Peri = Peridinin; Chlb = Chlorophyll- b; Zea = Zeaxanthin; Allo = Alloxanthin; Fuco = Fucoxanthin; Cantha = Canthaxanthin; Chla = Chlorophyll-a
zentrationen in der Wassersäule von 0–10 m gemessen, also einem Bereich der innerhalb der trophogenen (lichtdurch-fluteter Oberflächenbereich, in dem Photosynthese statt-findet) Zone liegt.
Das Bakterienplankton in seiner Funktion als Destruent organischen Materials im Ökosystem See repräsentiert ei-nen wichtigen Teil des heterotrophen Planktons. Zudem dient es als Nahrungsquelle für filtrierende tierische Plank-tonorganismen. In der oberflächennahen Schicht von 0–10 m wurden die maximalen Dichten von 3,1 x 106 Zellen/ml nach der Phytoplankton-Frühjahrsblüte als auch nach der Sommerblüte erreicht. Das Jahresmittel lag bei 1,6 x 106 Zellen/ml und damit etwas niedriger als im Jahr 2014 (2,3 x 106 Zellen/ml) (Abb. 1-4a).
Das Zooplankton wurde als Individuen/m² zur tatsächlich beprobten Netzöffnung berechnet. Bei der saisonalen Ent-wicklung der Cladoceren sind die niedrigen Frühjahrs-werte 2015 an der Station Fischbach-Uttwil auffällig (eben-falls 2014 beobachtet). Im Frühsommer bildete sich ein erstes Saisonmaximum (weniger hoch als 2014), im Hoch-sommer (Juli–August) sind die Abundanzen dann maximal (höher als 2014). Ein weiteres Maximum zeigt sich im Ok-tober/November. Bei den Copepoden ist das saisonale Muster ähnlich wie bei den Cladoceren, allerdings liegen im Winter-Frühjahr höhere Abundanzen vor als bei den Cladoceren. Auf die bis Mai niedrigen Individuendichten (niedriger als 2014) folgt ein deutliches Maximum im Juni (deutlich größer als 2014), gefolgt von zwei kleineren Maxi-ma (Ende Juli; Oktober-November), im Dezember sind die Werte minimal. Bei den Rädertieren weist die saisonale Entwicklung ein Individuen-Maximum im Juni auf, das un-gewöhnlich hoch ist. Ferner ist die dynamische Entwick-lung der Rädertierpopulationen gering, es fehlen an allen drei Stationen weitere Maxima, z.B. im Spätsommer bzw. Herbst. Die Individuendichten verbleiben auf niedrigem Niveau (Abb. 1-4c).
1.1.3.2 station Zellersee
Im Zellersee betrug die durchschnittliche Phytoplankton-Biomasse im Jahr 2015 1,2 mg/l und war damit mehr als doppelt so hoch wie im Jahr 2014 (0,45 mg/l nach neuem SZV). Dieser hohe Wert wurde durch eine markante Kie-selalgenblüte (Kieselalgen = Bacillariophyceen) im März Biomasse-Maximum überein. Beide Werte waren niedriger
als im Jahr 2014 (3,2 µg/l Jahresmittel respektive 11,6 µg/l Maximum im Oktober) (Abb. 1-4b).
Zusätzlich zum Chlorophyll-a wurden auch die Leitpig-mente für einzelne Algengruppen bestimmt (Alloxanthin: Leitpigment für Cryptophyceen; Peridinin: Leitpigment für Dinophyceen; Fucoxanthin: Leitpigment für Bacillariophy-ceen (Kieselalgen); Chlorophyll-b: Leitpigment für Chlo-rophyceae; Zeaxanthin: Leitpigment für Cyanobakterien und Picoplankton). Der Jahresverlauf 2015 von Leitpig-menten und mikroskopisch bestimmten Algengruppen stimmt bis auf einige Ausnahmen gut überein. Die hohen Zeaxanthin-Konzentrationen im Frühsommer können auf die zu dem Zeitpunkt ebenfalls sehr hohen Picoplankton-Zellzahlen zurückgeführt werden und weniger auf die An-wesenheit klassischer Cyanobakterien. Die Diskrepanz zwischen hohen Fucoxanthin-Konzentrationen bei gerin-ger Bacillariophyceen-Biomasse im Spätsommer bis Okto-ber kann darauf zurückgeführt werden, dass auch die Grup-pe der Chrysophyceen als Pigment Fucoxanthin enthält. Diese Gruppe wies zu diesen Zeitpunkten ebenfalls hö-here Biomassen auf (Abb. 1-4b).
Die Leitpigmente wurden nicht nur in der Summenprobe von 0–20 m analysiert, sondern auch in den Tiefenstufen 0, 5, 10, 15 und 20 m (Abb. 1-7). Bis Mitte Februar verteilten sich geringe Leitpigmentkonzentrationen über die gesamte untersuchte Wassersäule. Mit Einsetzen der Zunahme der Phytoplankton-Biomassen im Frühjahr nehmen von März bis April die Konzentrationen für Chlorophyll-a, Alloxan-thin (Leitpigment Cryptophyceen) und FucoxanAlloxan-thin (Leit-pigment Bacillariophyceen) über die gesamte Wassersäule zu. Im Mai finden sich hohe Zeaxanthin-Konzentrationen in den oberen Schichten von 0–10 m, die jedoch auf das zu dem Zeitpunkt hohe Vorkommen von Picoplankton zu-rückzuführen sind. Ende Juni setzt die Kieselalgenblüte ein, erkennbar an der Zunahme des Pigments Fucoxanthin bis zu einer Tiefe von 10 m. Ab Mitte August bis Septem-ber ist das Leitpigment Peridinin, das die Gruppe der Di-nophyceen repräsentiert, in den oberen 10 m deutlich nachzuweisen. Anfang Oktober nimmt die Fucoxanthin-Konzentration wieder zu, obwohl die mikroskopischen Zählungen keine herbstliche Kieselalgenblüte zeigen (Er-klärung s. o.). Insgesamt werden die höchsten
Pigmentkon-formosa sowie Fragilaria crotonensis gebildet wurde (Abb. 1-9). Trotz der hohen Biomassen wurde mit dem Bewertungs-verfahren für Phytoplankton nach WRRL ein guter ökolo-gischer Zustand ermittelt (PhytoSee V 6.0: 1,83).
Im Juli erreichte das autotrophe Picoplankton ein Maxi-mum von 14,8 x 104 Zellen/ml und war damit dreimal so hoch wie im Vorjahr (im April 2014 Maximum von 5,2 x 104 Zellen/ml), aber ähnlich hoch wie im Obersee.
Im Gegensatz zum sehr hohen Unterschied in der Biomas-se zwischen den Jahren 2014 und 2015 war die Chloro-phyll-a Konzentration zum Vorjahr nur leicht erhöht: an der Station Zellersee lag die mittlere Jahreskonzentration bei 5,0 µg/l (2014: 4,8 µg/l). Das Chlorophyll-a Maximum wurde mit 12,2 µg/l im März erreicht, obwohl das Phyto-und April geprägt (Abb. 1-8a). Das Biomasse-Maximum
des Jahres wurde bereits im April mit 4,82 mg/l erreicht, daran hatten die Bacillariophyceen einen Anteil von 4,57 mg/l. Zum Vergleich: im Jahr 2014 wurde das Biomasse-Maximum ebenfalls im April erreicht und durch Bacillario-phyceen dominiert, betrug aber nur 0,72 mg/l.
Die Frühjahrsblüte 2015 war im März zunächst durch cent-rische Kieselalgen sowie Asterionella formosa geprägt, im April dominierten dann die pennaten Kieselalgenarten Asterionel-la formosa sowie FragiAsterionel-laria crotonensis die Blüte. Bereits Anfang Mai brach die Phytoplankton-Blüte zusammen (einherge-hend mit einem Sichttiefenanstieg auf bis zu 5 m) und es folgte eine nur wenig ausgeprägte Sommerblüte, die im Juni durch die Chrysophyceae Dinobryon sociale und im Juli wiederum durch die pennaten Bacillariophyceen Asterionella
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 1 2 3 4 5
B) Zeller See 2015 - Pigmente Integral (0 - 20 m) A) Zeller See 2015 - Phytoplankton Biomasse (0 - 20 m)
Euglenophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Bacillariophyceae Chlorophyten Phy toplank ton ( 0-20m ) m g/ l
C) Zeller See 2015 - Zooplankton (0- 20 m)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Picoplankton Sichttiefe Pic oplank ton x 10 4 Z ellen/ m l Sic ht teif e [ m ]
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Leit pigm ent e [ µg/ l]
Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin
0 2 4 6 8 10 12 14 Chl a [ µg/ l] Chlorophyll a
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 10 20 30 40 50 60 70 Cladoceren Copepoden Cladoc er en bz w. Copepoden x 1 04 Indiv iduen/ m 2 0 4 8 12 Rotatorien Rot at or ien x 10 6 Indiv iduen/ m 2
Abb. 1-8: Biologische Parameter an der Station Zellersee. A) Phytoplankton Biomasse (0–20 m) sowie Picoplankton (0–20 m) und Sicht-tiefe. B) Leitpigmente mit Chlorophyll-a aus der Integralprobe von 0–20m). C) Zooplankton von 0–20 m (berechnet zur beprobten Netz-öffnung)
Kieselalgen-Leitpigment stellt den größten Anteil an Pig-menten, bei der mikroskopischen Bestimmung überwiegt jedoch die Chrysophycee Dinobryon sociale. Allerdings enthält auch diese Gruppe als Pigment Fucoxanthin und somit erklärt sich dadurch die Diskrepanz zwischen Phyto-plankton–Bestimmung und Pigment–Analyse. Im Juli 2015 weist das Leitpigment für Cyanobakterien, Zeaxanthin, fast 0,5 µg/l auf. In der Tat kommen zu diesem Zeitpunkt hohe Zellzahlen von Cyanobakterien vor, nämlich Aphanocapsa spec. und Anabaena lemmermannii. Die Zellzahlen dieser Ar-ten sind Anfang August aber noch höher, obwohl die Zea-xanthin-Konzentration wieder abnimmt. Daher verursacht vermutlich das autotrophe Picoplankton, das im Juli sein Maximum erreicht, die hohen Zeaxanthin-Konzentrati-onen in diesem Monat.
Auch im Zellersee wurden die Pigmente in den Tiefenstu-fen 0, 5, 10, 15 und 20 m analysiert (Abb. 1-10). In Überein-stimmung mit den Integralproben der Pigmente wurden bereits im März und April hohe Konzentrationen des Leit-pigments für Kieselalgen (Fucoxanthin) detektiert. Die Verteilung verläuft über die gesamte Wassersäule hinweg mit den höchsten Konzentrationen von Chlorophyll-a als auch Fucoxanthin in 20 m Tiefe, also unterhalb der eupho-plankton-Biomasse-Maximum erst im April ermittelt
wur-de (Abb. 1-8b). Diese Blüte wurwur-de maßgeblich durch Fra-gilaria-Spezies mit hohen Standardzellvolumen gebildet, was zu einer hohen Biomasse führte, die aber nicht mit hohem Chlorophyll-a Gehalt gleichzusetzen ist. Alloxan-thin, das Leitpigment für die Cryptophyceen, zeigt dagegen eine bessere Übereinstimmung mit der Biomassebestim-mung. Auffällig ist zudem der Monat Juni: Fucoxanthin als Abb. 1-9: Phytoplankton – Übersichtsbild der Station Zellersee (0 – 20 m) vom 06.07.2015. Bildnachweis: LUBW (Bodensee - Zeller-see_Phytoplankton_0072)
Abb. 1-10: Vertikalverteilung der Leitpigmente an der Station Zellersee im Jahr 2015. Unterschiedliche Skalierung der Konzentrationsan-gaben beachten 0 5 10 15 20 0,0 0,5 07.12.
Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
02.11. 05.10. 07.09. 03.08. 06.07. 08.06. 04.05. 07.04. 03.03. 03.02. Leitpigmente [µg/l] Tief e [ m] 12.01. 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 Chla 0 10 200 10 200 5 10 0 5 10 0 5 10 0 5 10 0,0 0,5 0 5 10 Zeller See - Leitpigmente Tiefenstufen 2015
ton nach WRRL ein guter ökologischer Zustand ermittelt (PhytoSee V 6.0: 1,71).
Das autotrophe Picoplankton zeigte im Vergleich zum Zellersee zwei Maxima auf, eines im Juli mit 9,6 x 104 Zel-len/ml und ein zweites im November mit 6,8 x 104 Zellen/ ml (Abb. 1-11a). Ab September waren auch hohe Zell-zahlen anderer kleinvolumiger Blaualgen vorhanden (u. a. Aphanocapsa sp., Aphanothece sp.), welche die fluoreszenzba-sierte Auswertung beeinflusst haben.
Die Chlorophyll-a Konzentration war an der Station Gna-densee im Vergleich zum Vorjahr leicht erhöht und betrug 2015 im Jahresmittel 5,1 µg/l (2014: 4,7 µg/l) (Abb. 1-11b). Das Saisonmaximum wurde mit 10,2 µg/l im März, ein zweites, fast ähnlich hohes Maximum von 9,7 µg/l wurde im Juni detektiert. Insgesamt zeigt der Vergleich der Leit-pigmente mit den mikroskopischen Zählungen wieder ei-ne recht gute Übereinstimmung mit den schon beschrie-benen Ausnahmen, dass im Herbst das Pigment Fucoxanthin für die Kieselalgen detektiert wird, diese aber in der Biomasse kaum präsent sind. In diesem Fall gibt es aber hohe Zellzahlen von Dinobryon divergens, die zum Fuco-xanthin-Nachweis beigetragen haben können.
Auch im Gnadensee wurden die Pigmente in den Tiefen-stufen 0, 5, 10, 15 und 18 m analysiert (Abb. 1-12), aller-dings erst ab April. In Übereinstimmung mit den Integral-proben wurden bereits im April hohe Konzentrationen des Leitpigments für Kieselalgen (Fucoxanthin) gemessen. Die Verteilung verläuft über die gesamte Wassersäule hin-weg gleichmäßig konzentriert. Während der wenig ausge-prägten Sommerblüte fanden sich die höchsten Konzentra-tionen in der 5 m-Schicht. Im Juli war ein hoher Zeaxanthin Anteil nachweisbar, der ein Picoplankton Maximum zeigt. Bei der saisonalen Entwicklung der Cladoceren (insge-samt 14 Arten aus sieben Gattungen nachweisbar) stiegen die Abundanzen im Vergleich zum Zellersee früher an und erreichen bereits im Mai einen ersten Peak, Anfang August wurde das Jahresmaximum erreicht (4,3 x 105 Individuen/ m²; dominiert durch Daphnia galeata). Wie im Zellersee wa-ren die relativ hohen Individuendichten der Cladocewa-ren im Dezember auffällig, wobei es sich hauptsächlich um ju-venile Tiere von Daphnia x krausi (Hybrid aus D. cucullata tischen Zone. Anhand der Temperaturprofile war der
Zel-lersee im Januar und Februar 2015 homotherm, ab März setzte bereits eine leichte Erwärmung der oberen Wasser-schichten ein. In der Durchmischungsphase wurden Nähr-stoffe in der gesamten Wassersäule verfügbar und könnten zu dieser Pigmentverteilung geführt haben. Während der wenig ausgeprägten Sommerblüte fanden sich die höch-sten Konzentrationen in der 5 m-Schicht; im Juli war ein hoher Zeaxanthin-Anteil (Picoplankton-Maximum) nach-weisbar.
Im Untersee wurde das Zooplankton im monatlichen Ab-stand beprobt und im Labor gezählt und bestimmt. Im Zel-lersee (Abb. 1-8c) blieben die Individuendichten der Cla-doceren (insgesamt neun Gattungen mit 17 Arten nachweisbar) bis April niedrig, stiegen dann ab Mai an und erreichten Anfang August ein Maximum von 3,94 x 105 In-dividuen/m², das durch Diaphanosoma brachyurum dominiert wurde, einem typischen Vertreter des Zooplanktons in Voralpenseen. Auffällig sind die hohen Abundanzen im Dezember (dominiert durch Daphnia cucullata, v.a. juvenile Tiere). Bei den Copepoden (insgesamt fünf Gattungen mit zehn Arten nachweisbar) war das saisonale Muster ähn-lich wie bei den Cladoceren: auf die bis Mai niedrigen In-dividuendichten (aber höhere Bestandsdichten im Ver-gleich zu den Cladoceren) folgte ein deutliches Maximum im Juni (6,41 x 105 Individuen/m²; dominiert durch Mesocy-clops leuckarti), ein zweiter, weniger ausgeprägter Peak er-scheint im September. Anschließend sanken die Werte bis Dezember ab. Bei den Rotatorien wies die saisonale Ent-wicklung im Juni ein Maximum auf (1,25 x 107 Individuen/ m²), dominiert durch Kellikottia longispina sowie Keratella coch-learis. Es fehlten aber sonst typische Spätsommer- bzw. Herbstmaxima. Insgesamt sind 18 Gattungen von Rotato-rien im Zellersee nachgewiesen worden.
1.1.3.3 station gnadensee
An der Station Gnadensee lag die durchschnittliche Phyto-plankton-Biomasse bei 1,1 mg/l und damit doppelt so hoch wie im Jahr 2014 (0,55 mg/l; jeweils berechnet mit neuen SZV) und auf demselben Niveau wie im Zellersee (Abb. 1-11a). Auch die Phytoplanktonarten, welche die Frühjahrsblüte und die Sommerblüte dominieren, sind dieselben wie im Zellersee 2015. Trotz der hohen Biomas-sen wurde mit dem Bewertungsverfahren für
Phytoplank-Abb. 1-11: Biologische Parameter an der Station Gnadensee. A) Phytoplankton Biomasse (0–18 m) und Picoplankton (0–18 m) sowie Sichttiefe. B) Leitpigmente mit Chlorophyll-a. C) Zooplankton von 0–18 m (berechnet zur beprobten Netzöffnung)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 1 2 3 4
5 A) Gnadensee 2015 - Phytoplankton, Picoplankton (0 - 18 m)
Euglenophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Bacillariophyceae Chlorophyten Phy toplank ton ( 0-20m ) m g / l 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Picoplankton Sichttiefe Pic oplank ton x 10 4 Z ellen/ m l
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 C) Gnadensee 2015 - Zooplankton (0 - 18 m) B) Gnadensee 2015 - Leitpigmente Integral (0 - 18 m)
Leit pigm ent e [ µg/ l]
Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin
0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] Chlorophyll a
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 1 2 3 4 5 6 Sic ht tief e m Cladoceren Copepoden Cladoc er en bz w. Copepoden x 1 0 5 Indiv iduen/ m 2 0 2 4 6 8 Rotatorien R ot at or ien x 10 6 Indi vi duen/ m 2 0 5 10 15 0 2 4
Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
07.12. 02.11. 05.10. 07.09. 03.08. 06.07. 08.06. 04.05. Leitpigmente [µg/l] Ti efe [m ] 07.04.
Gnadensee - Leitpigmente Tiefenstufen 2015
18
0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4
0 5 10 150 5 10 150 5 10 150 5 10 150 5 10 15
Chla
0 5 10 150 5 10 150 5 10 150 5 10 15
Abb. 1-12: Vertikalverteilung der Leitpigmente an der Station Gnadensee im Jahr 2015. Unterschiedliche Skalierung der Konzentrations-angaben beachten
was höher als im Obersee, aber niedriger als im Gnaden - und Zellersee. Ein direkter Vergleich mit den Vorjahres-werten ist nicht möglich (s. ISF - Jahresbericht 2014). Die Phytoplankton-Frühjahrsblüte war wie am Zellersee und Gnadensee im März zunächst durch A. formosa sowie zentrische Kieselalgen dominiert, im April dominierten nur noch die pennaten Kieselalgenarten Asterionella formosa sowie Fragilaria crotonensis die Blüte. Nach dem Zusammen-bruch der Frühjahrsblüte bildete sich eine Sommerblüte, die sich ebenfalls aus den bereits genannten Kieselalgen-formen zusammensetzte und ähnlich im Obersee beobach-tet wurde. Im restlichen Jahresverlauf traten wie in frühe-ren Jahfrühe-ren Cryptophyceen (Rhodomonas lens, R. lacustris, C. ovata) in den Vordergrund (Abb. 1-13a).
Die Chlorophyll-a Konzentration betrug an der Station Rheinsee im Jahresmittel 1,4 µg/l (ohne August) mit einem Saisonmaximum max. im Mai mit 5,2 µg/l (nur etwa halb so hoch wie an den anderen Unterseestationen) (Abb. 1-13a). Weitere Leitpigmente wurden nicht untersucht.
An der Station Rheinsee erfolgte die Probenahme des Zo-oplanktons im Jahr 2015 mit dem sogenannten EAWAG-Doppelnetz [Stich et al. 2010] (Abb. 1-13b). Bei der saiso-und D. galeata) handelte. Bei der saisonalen Entwicklung
der Copepoden (insgesamt neun Arten aus fünf Gat-tungen nachweisbar) sanken hohe Winterwerte im März auf ein Minimum ab, um anschließend kontinuierlich an-zusteigen. Der Anstieg begann somit fast zwei Monate frü-her als im Zellersee und Fischbach-Uttwil. Anfang Mai wurde bereits das Jahresmaximum von 6,14 x 105 Indivi-duen/m² erreicht (geprägt durch Cyclops strenuus landei), wo-bei die Individuendichten bis Anfang Juli hoch blieben. Ab August waren die Werte niedriger und änderten sich bis Dezember nur geringfügig. Bei den Rotatorien (16 Gat-tungen nachweisbar) wies die saisonale Entwicklung nied-rige Werte auf ohne Auftreten eines ähnlich hohen Maxi-mums wie im Juni an den Stationen Zellersee und Fischbach-Uttwil. Das Maximum wurde bereits Anfang Mai erreicht und betrug 6,79 x 106 Individuen/m² (geprägt durch Keratella cochlearis). Ferner war die dynamische Ent-wicklung der Rädertierpopulationen gering, es fehlen wei-tere ausgeprägte Maxima, z. B. im Spätsommer bzw. Herbst. Die Individuendichten verbleiben auf niedrigem Niveau. 1.1.3.4 station rheinsee
Die Station Rheinsee wurde vom Kanton Thurgau monat-lich beprobt. Im Jahr 2015 betrug die Jahresdurchschnitts-biomasse des Phytoplanktons 0,86 mg/l und lag damit
et-Abb. 1-13: Biologische Parameter an der Station Rheinsee 2015. A) Phytoplankton Biomasse sowie Chlorophyll- a (0–20 m) und Sichttiefe. B) Zooplankton (0–30 m) (berechnet zur beprobten Netzöffnung)
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 1 2 3 B) Rheinsee 2015 - Zooplankton (0 - 30 m) Euglenophyceae Chrysophyceae Dinophyceae Cyanobacteria Cryptophyceae Bacillariophyceae Chlorophyten Phy topl ank ton ( 0-20m ) m g / l
A) Rheinsee 2015 - Phytoplankton, Chlorophyll a (0 - 20 m)
0 2 4 6 8 10 Chlorophyll a Sichttiefe Si cht tief e m C hl or ophy ll a µ g/ l
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0 2 4 6 Cladoceren Copepoden C ladoc er en bz w . C opepoden x 10 5 Indi vi duen/ m 2 0 1 2 3 4 Rotatorien R ot at or ien x 10 6 Indi vi duen / m 2
Bucht im Juli detektiert und liegt zwischen 5,8 µg/l (Was-serburg) und 8,4 µg/l (Rheinspitz).
Die beiden Stationen im Untersee unterscheiden sich da-gegen von denen im Obersee: Bereits im März/April wur-den die höchsten Pigmentkonzentrationen detektiert, wo-bei Fucoxanthin, das Leitpigment für die Bacillariophyceae dominerend ist. Zeaxanthin, das Leitpigment für Blaualgen und Picoplankton, trat in geringeren Konzentrationen als am Obersee auf. Auch der Verlauf der der Konzentrationen ist fast synchron mit dem Chlorophyll-a-Maximum im März und einem zweiten Peak im Juni. Die Vertikalverteilung der Leitpigmente wird zusätzlich zu Fischbach-Uttwil (s. 1.1.3.1), Zellersee (s. 1.1.3.2) und Gna-densee (s. 1.1.3.3) auch in der Bregenzer Bucht in den Tie-fenstufen 0, 5, 10, 15 und 20 m analysiert (Abb. 1-15; S. 25). Bis März verteilen sich geringe Leitpigmentkonzentrati-onen über die gesamte Wassersäule In Übereinstimmung mit den Integralproben wurden am 19.05.2015 und 07.07.2015 die höchsten Pigmentkonzentrationen (v.a. Zea-xanthin und FucoZea-xanthin) in der oberflächennahen Schicht bis etwa 10 m detektiert. Insgesamt ist das Verteilungsmu-ster ähnlich zu Fischbach-Uttwil.
faZit
Das Jahr 2015 weist einige Besonderheiten auf: so hat eine bemerkenswert starke Kieselalgenblüte eine Calcitfällung ausgelöst und den Bodensee für mehrere Woche satt türkis eingefärbt. Auch im Untersee entwickelten sich im Früh-jahr sehr hohe Phytoplankton-Biomassen. Des weiteren war das Wachstum der Makrophyten so stark, dass an eini-gen Uferbereichen wie z. B. vor Laneini-genareini-gen ein Mähboot zum Einsatz kam. Zudem herrscht momentan eine relativ hohe Stichlings-Population im See, für deren Auftreten bis-lang noch keine zufriedenstellende Erklärung gefunden worden ist.
Ob das Jahr 2015 ein „biologisches“ Ausnahmejahr ist, wird sich erst in den kommenden Jahren herausstellen, wenn die kausalen Zusammenhänge auch in längeren Zeitreihen betrachtet werden können. Letztendlich zeigen die biolo-gischen Parameter auf einen guten Zustand sowohl im Obersee als auch Untersee hin.
nalen Entwicklung der Cladoceren traten bis April nur geringe Abundanzen auf, die dann kontinuierlich bis zum Saisonmaximum Ende Juli zunahmen (3,48 x 105 Indivi-duen/m²; geprägt durch Diaphanosoma brachyurum, adulte und juvenile Tiere). Danach nehmen die Bestandsdichten ab und im Gegensatz zu Zellersee und Gnadensee blieben diese auch im Dezember niedrig.
Im Fall der Copepoden nahmen die Bestandsdichten be-reits ab März zu und erreichten Ende Juli das Saisonmaxi-mum (5,8 x 105 Individuen/m²; dominiert durch verschie-dene Entwicklungsstadien von Eudiaptomus gracilis). Danach nahmen die Individuendichten ab. Insgesamt wiesen die Copepoden während des gesamten Jahresverlaufs höhere Bestandsdichten als die Cladoceren auf.
Bei der saisonalen Entwicklung der Rotatorien (insgesamt 31 Arten aus 18 Gattungen nachweisbar) stiegen die Abun-danzen ab März bis zum Saisonmaximum Ende Juni an (7,9 x 105 Individuen/m²; geprägt durch Kellikottia longispina so-wie Keratella cochlearis). Nach einem Zusammenbruch der Population bildete sich Ende September ein weiterer Gip-fel aus.
1.1.3.5 Vergleich der leitpigmente im obersee und untersee
Neben den bereits schon vorgestellten Leitpigmentanaly-sen an den Stationen Fischbach-Uttwil, Zellersee und Gna-densee wurden auch die Stationen Bregenzer Bucht, Lan-genargen-Arbon, Rheinspitz und Wasserburg 14-täglich beprobt und die Pigmentzusammensetzung analysiert (Abb. 1-14; S. 24).
Vergleichbar zum Jahr 2014 verläuft das saisonale Muster der verschiedenen Leitpigmente an den Obersee-Stationen Rheinspitz, Bregenzer Bucht, Wasserburg, Langenargen Arbon sowie Fischbach-Uttwil ähnlich: bis April etwa do-minierten die Pigmente Alloxanthin und Fucoxanthin die Zusammensetzung, von Mai bis Juli traten höhere Konzen-trationen von Zeaxanthin auf und ab dem Spätsommer wurde Peridinin, das Leitpigment der Dinophyceen, detek-tiert. Auch der Verlauf der Chlorophyll-a- Konzentrationen zeigt ein übereinstimmendes Muster mit Peaks im März, Mai, Juli sowie Oktober. Das Chloropyll-a-Maximum wur-de an allen Obersee-Stationen außer in wur-der Bregenzer
Abb. 1-14: Leitpigmentanalysen (als Summenprobe) der Stationen Rheinspitz (0–20 m), Bregenzer Bucht (0–20 m), Wasserburg (0–20 m), Langenargen-Arbon (0–20 m) (am 01.07.2015 Zusatzbeprobung wegen Phänomen Calcit-Fällung), Fischbach-Uttwil (0–20 m), Zellersee (0–20 m) und Gnadensee (0–18 m) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l]
Canthaxanthin Zeaxanthin Alloxanthin Fucoxanthin Chlorophyll b Peridinin Rheinspitz 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] Chlorophyll a 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Bregenzer Bucht 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Wasserburg 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Langenargen-Arbon 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Fischbach-Uttwil 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l] 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Zeller See 2015 0-20 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l]
Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Leit pigm ent e [ µg/ l] Gnadensee 2015 0-18 m 0 2 4 6 8 10 12 Chl a [ µg/ l]
stimmt. Nur in einigen wenigen Proben wurde Desethyla-trazin, Metalaxyl, Simazin, Irgarol, Penconazol, Alachlor oder Pirimicarb gefunden. Die höchste Konzentration wurde beim Propiconazol mit 11,2 ng/l gemessen.
Verglichen mit den Ergebnissen des Vorjahrs waren die Mittelwerte für Atrazin, Desethylatrazin und Terbutryn niedriger. Die Mittelwerte für Terbutylazin, Desethylterbu-tylazin und DEET lagen auf dem Vorjahrsniveau. Nur beim Metolachlor waren die Werte 2015 etwas höher als im jahr. Die Werte für Propiconazol lagen im Bereich des Vor-jahres von < 1 ng/l bis 3,5 ng/l. Nur der Oberflächenwert im Mai war mit 11,2 ng/l erhöht.
Das Herbizid Simazin konnte seit Beginn der Messungen
1.2 mikroverunreinigungen im bodensee
1.2.1 pestizide
Im Bodensee-Obersee wurden im Mai, Juli und Oktober 2015 Wasserproben aus fünf verschiedenen Tiefen in See-mitte auf insgesamt 67 Pestizide, drei Metabolite(M), zwei Algizide(A) und ein Repellent(R) untersucht (Tab. 1-1; S. 26). Davon wurden neun Pestizide, zwei Metabolite, zwei Algizide und ein Repellent mindestens in einer Probe über der Bestimmungsgrenze gefunden. Die Pestizide Atrazin, Terbutylazin, der Metabolit Desethylterbutylazin, das Algi-zid Terbutryn und der Repellent DEET konnten in allen Proben in geringen Spuren über der Bestimmungsgrenze von 1 ng/l nachgewiesen werden. In den meisten Proben wurden auch Metolachlor und Propiconazol positiv
be-Abb. 1-15: Vertikalprofil der Leitpigmente an der Station Bregenzer Bucht im Jahresverlauf 2015. Die teilweise unterschiedliche Skalie-rung beachten. SkalieSkalie-rung der Leitpigmente oben, SkalieSkalie-rung Chlorophyll-a in olivgrün unten
0
5
10
15
20
0 2 4 Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
08.12. 17.11. 03.11. 20.10. 06.10. 22.09. 08.09. 18.08. 04.08. 20.07. Leitpigmente [µg/l] Ti ef e [ m] 07.07. BREG 2015 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 Chla 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 5 10 15 20
0,0 0,5 Peri Chlb Zea Allo Fuco Cantha
07.07. 09.06. 19.05. 06.05. 21.04. 08.04. 17.03. 04.03. 17.02. 04.02. Leitpigmente [µg/l] Ti ef e [ m] 13.01. BREG 2015 0,0 0,5 0,0 0,5 0,0 0,5 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 2 4 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 Chla 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8 0 4 8
im Jahr 2004 bis 2012 in allen untersuchten Proben be-stimmt werden. In den Jahren 2013/14 konnte es nur noch in 2/3 der Proben gefunden werden und im Jahr 2015 lagen nur noch zwei Werte über der Bestimmungsgrenze von 1 ng/l.
Auf das Algizid Irgarol, das in vielen Bootsanstrichen ver-wendet wird, wurden die Bodenseeproben seit 2007 regel-mäßig untersucht. Bis Ende 2014 wurde Irgarol in nahezu allen Wasserproben gefunden. Im Jahr 2015 lagen nur noch zwei Werte über der Bestimmungsgrenze.
Das Herbizid Metolachlor wurde zu Beginn der Messungen in den Jahren 2004/2005 nur in einzelnen Proben knapp über der Bestimmungsgrenze gemessen. In den Jahren 2006 bis 2008 gab es keine einzige positive Probe. In den Jahren 2009 bis 2011 war Metolachlor wieder in einzelnen Proben zu finden. Seit 2012 ist es in fast allen Wasserpro-ben zu finden. Seit dieser Zeit zeigen vor allem die beiden Proben aus 0 und 5 m Wassertiefe vom Juli erhöhte Werte von bis zu 6,4 ng/l. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich die erwärmten Zuflüsse im Sommer entsprechend ih-rer Temperatur oberflächennah in den Seewasserkörper
einschichten.
Die Anwendung des Herbizids Atrazin ist in Deutschland seit 1991 verboten. In den Jahren 1990 und 1991 wurden Messungen durch die IGKB veranlasst (Abb. 1-16). Von 1996 bis 2008 wurde der Bodensee vom ISF auf Pestizide untersucht, seit 2004 werden diese Untersuchungen auch vom Zentrallabor der LUBW durchgeführt. Die Konzen-trationen nehmen im Bodensee seit 1991 zwar kontinuier-lich ab, sind aber immer noch in allen Proben messbar. Tab. 1-1: Pestizide, rot = die gefundenen Stoffe, M=Metabolit, A=Algizid, R=Repellent
pestizid
Alachlor Dicamba Metazachlor Quinoxyfen Metabenzthiazuron
Ametryn Dicofol Metolachlor Sebutylazine 2,4 D
Atrazine Diflufenican Mevinphos Epoxiconazol 2,4 DB
Azinphos-ethyl Dimethoate Naprobamide Secbumeton 2,4 DP
Aziprotryne Disulfoton Norflurazon Simazine 2,4,5 T
Bromacil Etrimfos Oxadixyl Tebutam Bentazon
Chlorfenvinphos Fenitrothion Parathion-ethyl Terbutryn (A) Fenoprop
Chlorpyriphos Fenpropimorph Parathion-methyl Terbutylazine MCPA
Cypermetrin Dichlovos Penconazole Tolclofos-methyl MCPB
DEET (R) Fenthion Pendimethaline Triazophos MCPP
Desethylatrazine (M) Hexazinone Pirimicarb Trifluralin Ioxynil
Desethylterbutylazine (M) Irgarol (A) Prometryn Chlortoluron Metribuzin
Desisopropylatrazine (M) Bromoxynil Propazine Diuron Picolinafen
Desmetryn Malathion Propetamphos Isoproturon
Diazinon Metalaxyl Propiconazole Linuron
1.2.2 Komplexbildner
Im Bodensee-Obersee in Seemitte an der Station Fisch-bach-Uttwil wurden im März, April, August und Septem-ber 2015 jeweils Vertikalprofile auf die Komplexbildner NTA, EDTA und DTPA untersucht (Abb. 1-17). Die Ge-halte von NTA und DTPA lagen stets unter der Bestim-mungsgrenze. Der mittlere EDTA-Gehalt lag im Jahr 2015 bei 0,60 µg/l, nachdem die Gehalte von 0,52 µg/l im Jahr 2013 auf 0,64 µg/l im Jahr 2014 gestiegen waren.
1.2.3 igKb untersuchung anthropogener spurenstoffe 2015
Im Jahr 2015 wurde analog zur Spurenstoffuntersuchung 2008 [IGKB 2011] eine erneute Bestandsaufnahme ausge-wählter Stoffe im Freiwasser des Bodensees durchgeführt. Basierend auf den Ergebnissen der ersten Untersuchung erfolgte 2015 eine Reduktion der zu analysierenden Stoffe entsprechend der zum damaligen Zeitpunkt festgestellten Relevanzen. Alle Wasserproben wurden auf 35 Einzelstoffe aus den folgenden chemischen Gruppen untersucht: Arz-neimittel, Röntgenkontrastmittel, perfluorierte Tenside, Benzotriazole und Süßstoffe. Die Untersuchungen wurden vom DVGW-Technologiezentrum Wasser (TZW) in Karls-ruhe durchgeführt.
Die Probenahme wurde vom Institut für Seenforschung, Langenargen, am 18.03.2015 und 17.09.2015 mit dem For-schungsschiff Kormoran vorgenommen. An den vier Mess-stellen Bregenzer Bucht (0, 10, 50, 60 m), Seemitte Fisch-bach-Uttwil (0, 10, 100, 230, 250 m), Zellersee (0, 10, 20 m)
und Rheinsee (0, 10, 40 m) wurden insgesamt 30 Proben aus den genannten Tiefenstufen genommen. Von den 35 analysierten Substanzen wurden 25 in mindestens einer Probe in einer Konzentration größer gleich der jeweiligen analytischen Bestimmungsgrenze nachgewiesen.
Aus der Gruppe der Arzneimittel wurden von den Antie-pileptika Gabapentin und das Abbauprodukt 10,11,-Dihy-droxycarbamazepin des Wirkstoffs Carbamazepin, das An-tidiabetikum Metformin und sein Transformationsprodukt Guanylharnstoff, sowie die Abbauprodukte N-Acetyl-4-amoniantipyrin und N-Formyl-4-aminoantipyrin des Schmerzmittels Metamizol am häufigsten im Freiwasser des Bodensees gefunden. Aus den anderen untersuchten Gruppen wurden die Röntgenkontrastmittel Iomeprol, Io-hexol und Amidotrizoesäure, die perfluorierten Verbin-dungen Perfluoroctansulfonat (PFOS) und Perfluorbu-tansulfonat (PFBS), das Korrosionsschutzmittel Benzotriazol und seine Metabolite 4- und 5-Methylbenzo-triazol, sowie die Süßstoffe Acesulfam, Cyclamat und Su-cralose am häufigsten gefunden.
Metformin trat, wie bereits 2008, mit den höchsten Kon-zentrationen aller gefundenen Arzneimittel auf. Im Ver-gleich zur ersten Untersuchung ist die Konzentration mit einem seeweiten Mittelwert von 0,12 µg/l jedoch auf das ca. dreifache gestiegen (Abb. 1-18; S. 28). Das Abbauprodukt Guanylharnstoff wurde 2008 nicht analysiert, 2015 aber in vergleichbar hohen Konzentrationen gefunden wie Met-formin selbst.
Von den Röntgenkontrastmitteln ist im Bodensee insbe-sondere Iomeprol von Bedeutung (Abb. 1-18), welches in allen Proben mit Konzentrationen zwischen 0,014 µg/l und 0,062 µg/l deutlich über der analytischen Bestimmungs-grenze gefunden wurde. Im Vergleich der Probenahme-stellen wurden, wie bereits bei der ersten Untersuchung im Zellersee und im Rheinsee geringfügig höhere Gehalte an Iomeprol gemessen als in der Bregenzer Bucht oder in See-mitte (Abb. 1-19; S. 29). Beispielhaft soll im Folgenden für Iomeprol außerdem auf die Tiefenverteilung an den einzel-nen Messstellen eingegangen werden. Mit Ausnahme der Seemitte-Station Fischbach-Uttwil wird an allen Probenah-mestellen eine Tendenz zur Konzentrationszunahme mit zunehmender Wassertiefe beobachtet. An der Station Abb. 1-17: Langfristige Entwicklung der EDTA-Konzentrationen im
0,0 0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Konzentration [µg/l] M itte lw ert B od en se e: a lle S ee te ile u nd T iefe n 20 08 20 15 B en zo tria zo le A rzn eim itte lrü ck stä nd e S üß sto ffe R ön tg en ko ntr as tm itte l P erf lu ori ert e V erb .
Abb. 1-18: Spurenstoffe im Bodenseewasser, Untersuchungsjahr 2015 bzw. Vergleich der Jahre 2008/2015 (grün markiert). Die Fehlerbal-ken geben die Variationsbreite (min./max.) an
Fischbach-Uttwil nehmen dagegen die Konzentrationen vom Epilimnion zum Hypolimnion ab. Da die beobachte-ten Tiefenverteilungen in den verschiedenen Seeteilen das Resultat substanzspezifischer Transformationsprozesse in Kombination mit variierenden Schichtungs-, Mischungs- und Strömungsverhältnisse sind, lassen sie sich im Einzel-nen nur durch spezielle Modellanwendungen genauer un-tersuchen.
Die perfluorierten Tenside wurden nur in Spuren, d.h. we-nige ng/l, nachgewiesen. Die Verbindung mit den höchsten gefundenen Werten war wie bereits 2008 Perfluoroctansul-fonat (PFOS) (Abb. 1-18) mit Konzentrationen bis 5 ng/l. Insgesamt sind die Konzentrationen von PFOS seit der letzten Untersuchung gesunken, in der lokal zum Teil deutlich höhere Werte gemessen wurden (40 ng/l in der Bregenzer Bucht).
Das Korrosionsschutzmittel Benzotriazol wurde in allen Proben mit erhöhten Konzentrationen zwischen 0,08 und 0,11 µg/l nachgewiesen, und überschreitet damit im Einzel-fall den vom Umweltbundesamt vorgeschlagenen gesund-heitlichen Orientierungswert für Trinkwasser (GOW) von 0,1 µg/l. Seeweit ging die mittlere Konzentration an Benzo-triazol und MethylbenzoBenzo-triazol im Vergleich zu 2008 leicht zurück.
Der Süßstoff Acesulfam wurde mit 0,29 µg/l im Untersee und einem seeweiten Mittelwert von 0,22 µg/l mit der höchsten Konzentration aller gefundenen Substanzen
ge-messen (Abb. 1-18). Außerdem ist die gefundene Konzen-tration für Sucralose mit einem Mittelwert von 0,06 µg/l gegenüber 0,01 µg/l 2008 deutlich gestiegen. Die Mes-sungen bestätigen damit die Langzeitsimulationen des Stoffflussmodells der EAWAG zur langfristigen Entwick-lung der Spurenstoffkonzentrationen im See [IGKB 2012], welche für beide künstlichen Süßstoffe einen ansteigenden Trend zeigen, der sich auf gestiegene Substanzkonzentrati-onen in den Zuflüssen zurückführen lässt.
Die durchweg niedrigen Konzentrationen im Freiwasser des Bodensees sprechen – abgesehen von einigen ubiqui-tären Stoffen – für einen guten chemischen Zustand. 1.2.4 biota untersuchungen nach eu-wrrl
Im Untersuchungsjahr 2015 wurden für den Bodensee Obersee und Untersee Biota-Analysen auf bromierte Di-phenylether, Quecksilber und Quecksilberverbindungen, Benzo(a)pyren, Dicofol, Perfluoroctansulfonsäure und ihre Derivate, Dioxine und dioxinähnliche Verbindungen, He-xabromcyclododecan sowie Heptachlor und Heptachlore-poxid nach Vorgaben der EU-WRRL durchgeführt. Die Grenzwerte sind sogenannte Vorsorge-Umweltqualitäts-normen, die bereits auf der unteren Ebene der Nahrungs-kette ansetzen. Die Untersuchungen wurden im Obersee an Fischen der Arten Rotauge (Rutilus rutilus) und Felchen (Coregonus spp.) sowie an Körbchenmuscheln (Corbicula flu-minea aus der Flachwasserzone vor Nonnenhorn) und im Untersee nur an Felchen durchgeführt. Wie bereits in frü-heren Untersuchungen im Bodensee (Datengrundlage Abb. 1-19: Tiefenverteilung des Röntgenkontrastmittels Iomeprol an verschiedenen Messstellen im Bodensee (März und September 2015) 0 10 20 30 40 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08Iomeprol [µg/l] Rheinsee Mrz 15 Sep 15 0 5 10 15 20 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08Iomeprol [µg/l] Zeller See Mrz 15 Sep 15 0 10 20 30 40 50 60 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 Iomeprol [µg/l] Bregenzer Bucht Mrz 15 Sep 15 0 50 100 150 200 250 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 Iomeprol [µg/l] Fischbach-Uttwil Mrz 15 Sep 15
2008, 2010) sind die Umweltqualitätsnormen für bromierte Diphenylether (BDE) sowie für Quecksilber in den Fi-schen überschritten (Tab. 1-2). Zusätzlich kam es bei den Felchen zu Überschreitungen von Perfluoroctansulfonat sowie bei allen Fischarten zu Überschreitungen von cis-Heptachlorepoxid, dem Oxdationsprodukt des Insektizids Heptachlor. Die in Weichtieren zu untersuchenden Stoffe Fluoranthen, PAK und Dioxine wurden im Bodensee nicht überschritten.
Die organischen Verbindungen BDE, PFOS und Hepta-chlor dürfen auf europäischer Ebene inzwischen mit weni-gen Ausnahmen nicht mehr verwendet und in den Verkehr gebracht werden, werden aber aufgrund ihrer Persistenzen auch langfristig noch in der Umwelt nachweisbar sein. Die gegenüber den natürlichen Hintergrundwerten erhöhten Quecksilberwerte werden heute vor allem diffus, u.a. durch Emission aus Kohlekraftwerken, eingetragen. Aufgrund dieses Ferntransports und der Persistenz von Quecksilber muss davon ausgegangen werden, dass die Einhaltung der UQN nur langfristig erreicht werden kann.
1.3 entwicklung fischbestände
1.3.1 felchenlaich-monitoring
Im Rahmen des Felchenlaich-Monitorings des ISF wurden im Bodensee sechs Transekte mit einer Fläche von jeweils 100 m² mit einem Dredgeschlitten abgefahren. Fünf der Transekte lagen im Freiwasserbereich (Blaufelchen laichen hier ab), während das Transekt GF_6 zwischen Friedrichs-hafen und Langenargen im Flachwasserbereich lag (Gang-fische laichen hier ab) (Übersicht über die Probestellen s. Jahresbericht 2014). Die Felcheneier werden auf ihren Ent-wicklungszustand überprüft und gezählt (Abb. 1-20). Im Januar 2016 wurden im Vergleich zu den Vorjahren 2014 und 2015 höhere Blaufelchen-Eidichten von 2,91 Eiern/m² ermittelt (Abb. 1-21) (2015: 0,58 Eier/m²; 2014: 0,92 Eier/ m²). Die Anzahl entwickelter Eier war aber etwas niedriger als im Vorjahr und betrug 0,28/m² (2015: 0,35 entwickelte Eier/m²). Während beim Dredgen also höhere Eidichten/ m³ als in den Vorjahren erfasst worden sind, brachte der Felchen-Laichfischfang der Bodensee-Berufsfischer eine niedrigere Menge als im Vorjahr: insgesamt wurde 2114 l Laich (Blaufelchen, Gangfisch, Weihnachtsfischerei) ge-wonnen [Rösch 2016]. Mittels Markierungsexperimente
Tab. 1-2: In Biota gemessene Stoffüberschreitungen von Umweltqualitätsnormen (UQN)
stoffname / uQn in µg/kg nassgewicht ort, art gemessene Konzentration in µg/kg
Bromierte Diphenylether / 0,0085
Bodensee Obersee, Rotauge 0,319 (exkl. BG)*1
0,415 (inkl. BG)*2
Bodensee Obersee, Felchen 0,77 (exkl. BG)
0,889 (inkl. BG)
Bodensee Untersee, Felchen 0,598 (exkl. BG)
0,695 (inkl. BG)
Quecksilber und Quecksilberverbindungen / 20
Bodensee Obersee, Rotauge 37
Bodensee Obersee, Felchen 59
Bodensee Untersee, Felchen 70
Perfluoroctansulfansäure und ihre Derivate (PFOS) / 9,1 Bodensee Obersee, Felchen 18,6 (PFOS)
Bodensee Untersee, Felchen 23,4 (PFOS)
Heptachlor und Heptachlorepoxid / 0,0067
Bodensee Obersee, Rotauge 0,0188
Bodensee Obersee, Felchen 0,043
Bodensee Untersee, Felchen 0,0294
*1: Berechnung des Toxizitärsäquvalente (TEQ)-Werts unter Einbeziehung nicht quantifizierter Kongonere mit dem vollen Wert ihrer
Bestimmungsgrenze (BG)
soll in den nächsten Jahren der Besatzerfolg mit Bodensee-felchen abgeschätzt werden [Baer et al. 2016].
1.3.2 fischbestandserfassung
Mittels Echolot wurden vergleichbar zu den vorherigen Jahren im Februar und November 2015 sowie Februar 2016 Fischbestandsabschätzungen im Bodensee-Obersee durch-geführt. Im Februar 2015 waren die als Fisch interpretierten Signale in der Schicht von 10–30 m fast über den gesamten Obersee verteilt, wobei die höchsten Dichten zwischen
Lindau und Nonnenhorn, vor Langenargen sowie vor Ro-manshorn gefunden wurden. Im Bereich von 30–50 m wur-den höhere Signaldichten nur im östlichen Bereich des Bodensees detektiert (Abb. 1-22; S. 32). Im November 2015 fanden sich höhere Signaldichten in der Schicht von 10–30 m nur in der östlichen Hälfte des Bodensees (Gren-ze etwa Immenstaad–Uttwil), in der Schicht von 30–50 m vor Langenargen und der Friedrichshafener Bucht.
Über die Signalstärke können Größenklassen der
detek-Abb. 1-20: Übersichtsaufnahme (links) des Felchenlaich- Dredgefanges an DR6 vom 14.01.2016 sowie eine Nahaufnahme (rechts) aus demselben Fang. Bildnachweis: LUBW
Abb. 1-21: Anzahl der Felchenlaicheier/ m² (gesamt und entwickelt) als Mittelwert der Transekte BF1-BF5 zur jeweiligen ersten Ausfahrt im Januar 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 0 5 10 15 26 28 30
Eier gesamt /m² davon entwickelte Eier/m²
Fel
chenei
er
/m
²
Abb. 1-22: Hydroakustische Fischbestandserhebung am Bodensee-Obersee im Februar und November 2015 10 - 30m 30 - 50m 17.02.15 23.11.2015 0 400 800 2000 10 - 30m 30 - 50m Fisch/ha [SED]
Abb. 1-23: Relative Längenhäufigkeit des pelagialen Fischbestands im März und November von 10–50 m auf Basis von hydroakustischen Daten
tierten Fische abgeleitet werden. Der Langzeitvergleich von 2007–2015 (jeweils Februar/März und November) (Abb. 1-23) zeigt, dass die Längenverteilung schwankt. Im November 2015 war der Anteil an Fischen über und unter dem Schonmaß von 30 cm relativ ausgeglichen. Insgesamt überwiegt der Anteil der Fische mit einer Größe unterhalb des Schonmaßes.
1.4 Verankerungen im bodensee- obersee
1.4.1 temperaturmesswerte an den Verankerungen Wie in den Vorjahren wurden an den Verankerungen die Schwebstoffflüsse mit Sedimentfallen und die Wasserkör-per mit automatisch registrierenden Sonden erfasst. Abbil-dung 1-24 zeigt die Positionen der Verankerungen mit Se-dimentfallen (FG – Güttingen, WH – Wasserburg und HL – Langenargen) und ohne Sedimentfalle (FU – Fischbach-Uttwil).
In Messintervallen von 1 Minute wird mit insgesamt 17 Temperaturloggern (Fa. RBR) das vertikale Temperaturre-gime an den Verankerungen sehr präzise erfasst. Besonders deutlich erkennt man an der Verankerung Fischbach-Utt-wil einen positiven Temperaturtrend, der von einigen klei-nen Ereignissen zwischen Januar und März unterbrochen wird (Abb. 1-25; S. 34). Anfang April kommt es zu einem ausgeprägten Temperatursignal, das zeitgleich in den Tem-peraturloggern der anderen Stationen besonders deutlich zu erkennen ist (Abb. 1-26; S. 35). Nach diesem Ereignis bleibt die Temperatur an den Stellen auf einem höheren Niveau und zeigt an Fischbach-Uttwil in den Folgemona-ten einen langsamen, kontinuierlichen Anstieg bis in den Herbst. Erst im Anfang Dezember wird diese Entwicklung von zeitgleich auftretenden Temperaturanomalien unter-brochen, die aber vermutlich keinen Stoffaustausch be-wirkt haben (Abb. 1-25). An der Station Fischbach-Uttwil zeigen die eingezeichneten linearen Trends der Datensätze vor und nach dem April-Ereignis einen sprunghaften, da-nach aber andauernden Anstieg der bodennahen
Wasser-Abb. 1-24: Übersichtskarte der Messstellen im Bodensee. Die Verankerungen FG, HL und WH sind mit Loggern und Sedimentfallen aus-gerüstet; die Verankerung FU nur mit Loggern. Die SeaCat-Sonden sind an den Stationen FU, WH und HL installiert.
fang April an der Messstelle WH von sauerstoffreichem Wasser mit niedriger Leitfähigkeit aber geringer Trübung begleitet wird. Temperatur, Leitfähigkeit und Sauerstoff-konzentrationen legen nahe, dass es sich um Wasser des Alpenrheins handeln könnte, allerdings zeigt die Trübung keine Auffälligkeit. Zudem ist an der Stelle FU das entspre-chende Temperatursignal schon wenige Stunden früher zu beobachten (Abb. 1-27; S. 36).
Für die SeaCat-Sonde wurde ein Vergleich mit den seit Jah-ren im Rahmen des IGKB-Monitorings erhobenen raturen der Station Fischbach-Uttwil gemacht. Die Tempe-raturen in der BOWIS-Datenbank wurden mit 1/10 °C Auflösung erfasst und kommen aus unterschiedlichen Da-tenquellen. Die Temperatur ist der mit den SeaCat-Sonden temperaturen um fast 0,1 °C durch ein Starkwindereignis.
Dieses Mischungsereignis führte demnach vermutlich zur Erwärmung des gesamten bodennahen Wasserkörpers - im Gegensatz zu den Ereignissen im Januar und Dezember, wo es nur punktuelle Temperatursignale gab (Abb. 1-26). Neben den Temperaturloggern wurde an drei Stationen mit einem Abstand von einem Meter über Grund mit Sea-Cat-Sonden Temperatur, Leitfähigkeit und Sauerstoffkon-zentration erfasst, mit einer Sonde (an der Verankerung WH) auch die Trübung. Die Messintervalle betragen 20 Minuten und ergänzen damit die Einzelmessungen der Wasserproben bzw. Vertikalprofile der Sonden (Abb. 1-26). Mit den SeaCat-Sonden wird ersichtlich, dass das oben be-schriebene Temperatursignal an allen Verankerungen
An-Abb. 1-25: Temperaturverlauf an den Verankerungen in etwa 1 m Höhe über dem Seeboden (RBR-Logger) und Windgeschwindigkeiten der DWD-Station in Konstanz. Die vertikalen Linien weisen auf die Starkwindereignisse hin
