Sauerstoffzehrung in Seen

Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs von 1994 bis 2006 im Hypolimnion des Pfäffikersees. Quadrate = Messungen des effektiven Sauerstoffs; Kreise = Berechnungen unter Einbezug der reduzierten Substanzen (negative Werte). Im grünen Bereich findet aerobe Mineralisation statt, im roten anaerobe Mineralisation unter Bildung von reduzierten Substanzen wie Methan und Ammonium.

Links: Typische O2-Profile aus dem Baldeggersee (2003). Blau: Homogene O2-Verteilung nach der Tiefenmischung im Winter; rot: Ende Sommer mit erhöhtem O2-Gehalt im Epilimnion durch Primärproduktion und starkem Abfall im Hypolimnion durch die Zehrung. Rechts: Schema der Zehrung im Hypolimnion nach [7]. Zehrung durch aerobe Mineralisation in der Wassersäule (WCM), O2-Diffusion ins Sediment (SOU) und Diffusion reduzierter Substanzen (RED) Richtung obere Sedimentschichten oder aus dem Sediment.

Beispiele für die O2-Zehrung an der Sedimentoberfläche. SOU: Konzentrationsprofile des gelösten Sauerstoffs in der obersten Sedimentschicht (bis 8 mm) im Genfersee. Blau = Profil aus 45 m Tiefe (März 2014); rot = Profil aus 133 m Tiefe (Juli 2015) [7]. Die diffusive Grenzschicht, durch die der gelöste Sauerstoff ins Sediment diffundiert, wird mit zunehmender Tiefe oft grösser, da dort die bodennahen Strömungen abnehmen (rotes Profil). RED: Porenwasserprofile von NH4+- und CH4-Konzentrationen aus den obersten 20 cm Sediment des Baldeggersees (violett: 1994, orange: 2015 resp. 2017).

Rate der gesamten hypolimnischen O2-Zehrung AHM (a) und der O2-Zehrung durch reduzierte Substanzen RED (b) im Verhältnis zur mittleren Hypolimniontiefe in verschiedenen Seen (Daten aus [9] und [10], AHM neu berechnet). Baldegger- (BAL), Sempacher- (SEM) und Hallwilersee (HAL) sind künstlich belüftete Seen (grau). Die gepunkteten grauen Linien weisen auf die Unterteilung in tiefe (zH > 40 m) und untiefe (zH < 40 m) Seen hin. a) AHM von eutrophen (rot) sowie meso- und oligotrophen Seen (grün) mit Modell-Fit für eutrophe Seen (rote gestrichelte Linie), neu berechnet nach [10]. b) RED von eutrophen und oligotrophen Seen.

Zehrungsrate im Hypolimnion pro Flächeneinheit (AHM) als Funktion des pro Fläche verfügbaren Phosphors (APS: Areal Phosphorus Supply). Rot: alle APS-Werte über 0,54 g P m–2; Grau: künstlich belüftete Seen. Das blaue Band zeigt den Mittelwert der AHM aller roten Punkte (1,06 ± 0,08 g O2 m–2 d–1). Die AHM nimmt erst unter dem APS-Schwellenwert von 0,54 ± 0,06 g P m–2 proportional zum P-Angebot ab. Verschiedene Seen sind mehrfach vertreten, da Daten aus verschiedenen Jahrzehnten (mit verschiedenen Niveaus der P-Belastung) verwendet wurden.

Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Genfersee von 1957 bis 2016 gemessen am Langzeitmesspunkt SHL2, dem tiefsten Punkt des Sees (Daten OLA-IS, AnaEE-France, INRAE of Thonon-les-Bains, CIPEL [16]). Die weisse Linie zeigt den Grenzwert der GSchV von 4 g O2 m–3.

Hypolimnische O2-Zehrung AHM der grösseren Schweizer Seen. Seen ohne zum Zeitpunkt der Publikation verfügbare Daten sind grau dargestellt. Daten neu berechnet aus [9, 10, 14]. (Geodaten: ©swisstopo)