Jahresbericht 1979 - Eawag-Empa Library

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3. EXPERIMENTELLE FORSCHUNG FÜR DEN GEWÄSSERSCHUTZ Einleitung Im November <strong>1979</strong> fand an der ETH Zürich im Rahmen des ETH-Tages eine Forschungs- und Innovationsausstellung statt, an der die FAWAG mit vier Projekten zum Thema "Experimentelle Forschung für den Gewässerschutz" vertreten war. Die Projekte wurden anhand grosser Farbposter präsentiert. Auch in den folgenden Abschnitten werden drei dieser Projekte vorgestellt. Zusätzlich sind dem <strong>Jahresbericht</strong> einige Reproduktionen von Farbpostern beigelegt. Der Poster über die Flockungsfiltration errang beim Wettbewerb für die beste Darstellung wissenschaftlicher Themen den 3. Preis. Nicht näher beschrieben wird hier das vierte ausgestellt Projekt von Th. Conrad und K. Stadler, das mit einer während der ganzen Ausstellungsdauer laufenden Modellkläranlage (Abb. 3.1) über die Optimierung von Abwasserreinigungsprozessen orientierte. Unter 3.4 schliesslich wird das jetzt abgeschlossene, mehrjährige Grossprojekt MELIMEX erläutert. Abb. 3.1: Optimierung von Abwasserreinigungsprozessen durch Aufdeckung kausaler, quantifizierbarer Zusammenhänge zwischen einzelnen Inhaltsstoffen gewerblicher und industrieller Abwässer und Reinigungseffekt: Modellkläranlage an der Ausstellung in der ETH-Zürich. (Foto: R. Koblet) 12
3.1 EUTROPHIE DER FLIESSGEWAESSER Man spricht hauptsächlich von der Eutrophie der Seen, aber jeder ältere Beobachter versäumt den Hinweis nicht, dass "früher" die Vergrünung unserer Flüsse und Mittellandbäche mit Algen und die Verkrautung mit höheren Wasserpflanzen viel geringer gewesen sein soll. Also auch hier eine Entwicklung im Sinne einer Ueberdüngung ? Der für das Auge sichtbare Bewuchs in Fliessgewässern (stehende Biomasse, Standing crop) ist eine komplexe Funktion von Zuwachs und Verlust durch Abschwemmung, Frass durch Wasserinsekten, Autolyse resp. mikrobielle Zersetzung, Absterben und Sedimentation. Die beiden erstgenannten Verlustfaktoren dominieren das Geschehen weitgehend (sie können einzeln oder zusammen bis 100 des Zuwachses ausmachen). Die "Eutrophie" eines Baches, insbesondere im Vergleich mit einer früheren Situation, müsste bei sonst unveränderten Verhältnissen in erster Linie auf Veränderungen der chemischen Zusammensetzung des Gewässers zurückzuführen sein. Schon allein die Komplexität eines Fliesswasser-Oekosystems macht aber die Ueberprüfung einer Eutrophiehypothese in der Natur praktisch unmöglich. Ein Lösungsansatz kann nur mit Simulationsversuchen unter genau kontrollierten Bedingungen wie z.B. mit Hilfe der Modellbäche in der Versuchsanlage Tüffenwies erhofft werden und dies auch nur, wenn von stark vereinfachten Bedingungen ausgegangen wird. Im Prinzip lautet die Frage: Welche Konzentrationsveränderungen von welchen Wasserinhaltsstoffen üben überhaupt einen Einfluss auf die Wachstumsgeschwindigkeit vorgegebener Phytozönosen in einem Fliessgewässer (benthische Algenbewüchse oder Makrophyten) aus oder führen zu Veränderungen der Abundanz einzelner Arten in der benthischen Algengesellschaft ? In Analogie zur Limnologie wird man zunächst die Nährelemente Phosphor und Stickstoff als verantwortlich für "Ueberdüngungen" ansehen. Minimalkonzentrationen in unseren Oberflächengewässern bewegen sich im Bereich von mindestens 10 mg P/1 resp. mindestens 500 pg N/1. Als Grenzkonzentrationen für eine nachhaltige Beeinflussung der Wachstumsgeschwindigkeit der benthischen Algen in Bächen (sog. Halbwertskonzentrationen) muss man vermutlich für Phosphor mit viel weniger als 5 pg P/1 und für Stickstoff mit weniger als 50 mg N/1 rechnen. Eine Erhöhung der Konzentration von Phosphor- und/oder Stickstoffverbindungen in einem mit sauberem Grundwasser gespiesenen "Quellbach" führt deshalb erwartungsgemäss nicht zu einer Veränderung der Zuwachsgeschwindigkeit der üblichen Algenflora in unseren Fliessgewässern (Abb. 3.2). Der Befund des Experiments von Abb. 3.2 ist aber irreführend. Setzt man nämlich die N- und P-Konzentrationen im Grundwasser des Modellversuches statt mit reinen Salzen mit Abwasser herauf, so stellt man fest, dass die Naturbeobachtungen, wonach Abwasserzuflüsse einen deutlichen Eutrophierungseffekt in Bächen ausüben, durchaus richtig sind. Schon ein Zusatz von 1 vorgeklärten Abwassers der Stadt Zürich zu sauberem Grundwasser (Zunahme des Gesamt-P von 10 pg/1 auf rund 70 pg P/l, resp. des Gesamt-N von 600 - 800 mg N/1 auf 800 - 1000 mg N/1) bewirkt eine markante Zunahme des Biomassewachstums phototropher Algen im Bachmodell (Abb. 3.3). Eine Steigerung 13
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