Charakterisierung der Selbstreinigungsprozesse und des Gewässerzustandes eines abwasserbelasteten Fließgewässers (Horloff/Vogelsberg) mit Hilfe von Sediment und Aufwuchs:
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Marburg
Tectum-Verl.
2003
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Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | [18], 207 S. Ill., graph. Darst. : 21 cm |
ISBN: | 3828884903 |
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adam_text | Titel: Charakterisierung der Selbstreinigungsprozesse und des Gewässerzustandes eines abwasserbelasteten F
Autor: Kuhbier, Sabine
Jahr: 2003
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und Problemstellung..........................................................~..........................1
2 Stand der Forschung..........................................................................................................3
2.1 Bedeutung der Sedimente für den Selbstreinigungsprozeß...........................................3
2.2 Art und Menge der Gewässerbelastung durch Einleitung geklärter Abwässer..............5
2.3 Beurteilung der Wasserqualität aus chemischer, biologischer und ökologischer Sicht 7
2.4 Mikrobiologische Indikatoren für die Gewässerbeschaffenheit....................................9
2.4.1 Charakterisierung von Gewässerbelastungen mit Hilfe von Art und Abun-
danz der bakteriellen Mikroflora........................................................................9
2.4.2 Einfluß der Belastungssituation auf die bakterielle Aktivität........................... 17
2.4.3 Einfluß von Gewässerbelastungen auf mikrobielle Umsetzungsprozesse
am Beispiel des Stickstoffkreislaufs.................................................................21
3 Material und Methoden..................................................................................................25
3.1 Untersuchungsgebiet....................................................................................................25
3.1.1 Gewässerverlauf und Gütezustand....................................................................27
3.1.2 Nutzung der Aue...............................................................................................28
3.1.3 Kläranlage Gonterskirchen...............................................................................29
3.2 Wahl der Untersuchungsstellen....................................................................................29
3.3 Probenahme..................................................................................................................30
3.3.1 Probenahme in der fließenden Welle................................................................30
3.3.2 Sedimentprobenahme.......................................................................................31
3.3.2.1 Autochthone Sedimente.......................................................................31
3.3.2.2 Modellsedimente.................................................................................32
3.3.2.2.1 Glaskugeln............................................................................32
3.3.2.2.2 Sand.....................................................................................32
3.3.2.3 Steine...................................................................................................33
3.4 Physikalisch-chemische Untersuchungen....................................................................34
3.4.1 Untersuchungen im Gelände.............................................................................34
3.4.2 Untersuchungen im Labor.................................................................................34
3.4.3 Berechnungen des chemischen Index nach Bach (1980; 1986).......................37
3.5 Mikrobiologische Untersuchungen..............................................................................37
3.5.1 Quantifizierung funktioneller Bakteriengruppen..............................................37
3.5.1.1 Keimdichten an Saprophyten und Garem............................................38
3.5.1.2 Keimdichten an coliformen Bakterien................................................38
3.5.1.3 Autotrophe Nitrifikanten.....................................................................39
3.5.1.4 Prototrophe Bakterien und Denitrifikanten.........................................39
3.5.2 Fluoreszenzmikroskopische Bestimmung der Gesamtbakterienzahl................40
3.5.2.1 Berechnung der Bakterienbiomasse....................................................41
3.5.3 Quantifizierung extrazellulärer Enzymaktivitäten............................................41
3.5.3.1 Vorversuche.........................................................................................42
3.5.3.2 Bestimmung der Enzymaktivität der Esterasen...................................43
3.5.3.3 Bestimmung der Aktivitäten der Phosphatasen, a- und ß-GIucosi-
dasen und L-Alanin-Aminopeptidasen................................................43
3.5.4 Spezifische Enzymaktivitäten...........................................................................43
3.5.5 Relative Enzymaktivität....................................................................................44
3.5.6 Quantifizierung der mikrobiellen Aktivität des Epilithons..............................44
3.5.6.1 Direktinkubation von autochthonen Steinproben................................44
3.5.6.2 Direktinkubation der Modellsedimente...............................................45
3.5.7 Bestimmung der spezifischen Oberfläche........................................................46
3.5.7.1 Glaskugeln...........................................................................................46
3.5.7.2 Sand.....................................................................................................46
3.5.7.3 Steine...................................................................................................47
3.5.8 Bestimmung der Ditnethylsulfoxidreduktaseaktivität (DRA)..........................47
3.5.9 Ermittlung der potentiellen Nitrifikationskapazität..........................................48
3.6 Statistik.........................................................................................................................48
4 Ergebnisse ...•....».•.•¦.¦ .»¦¦••¦••¦¦«•«.«¦» ¦•¦»»¦»••••..¦¦¦ ¦»••»••¦••¦•••.¦.«¦»¦•¦¦¦.¦¦¦.••• •••¦»••••.. .•¦•••••• 50
4.1 Chemisch-physikalische Charakterisierung der fließenden Welle...............................50
4.1.1 Wasserstand, Fließgeschwindigkeit und Abfluß...............................................50
4.1.2 Niederschlag.....................................................................................................52
4.1.3 Wassertemperatur..............................................................................................53
4.1.4 Leitfähigkeit......................................................................................................53
4.1.5 pH-Wert, Carbonat-und Gesamthärte..............................................................54
4.1.6 Sauerstoffhaushalt.............................................................................................55
4.1.7 Charakterisierung der organischen Belastung..................................................56
4.1.7.1 Biologischer Sauerstoffbedarf (BSB5, C-BSB5, N-BSB5)....................56
4.1.7.2 Chemischer Sauerstoffbedarf (CSBkmuo,)...........................................57
4.1.8 Belastungen der Horloff mit anorganischen Nährstoffen.................................58
4.1.8.1 Anorganische Stickstoffverbindungen.................................................58
4.8.1.2 ortho-Phosphatkonzentration...............................................................61
4.1.9 Chemischer Index (CI)......................................................................................63
4.1.10 Emissionen der Teichkläranlage.......................................................................63
4.2 Chemisch-physikalische Charakterisierung der autochthonen und standardisierten
Sedimentproben...........................................................................................................65
4.2.1 Charakterisierung der Sedimentstruktur...........................................................65
4.2.1.1 Korngrößenanalyse..............................................................................65
4.2.1.2 Trockensubstanzgehalt (TS)................................................................67
4.2.2 Charakterisierung des Kohlenstoffhaushaltes im Sediment.............................67
4.2.2.1 Gesamtkohlenstoff (C,)........................................................................68
4.2.2.2 Wasserlöslicher Kohlenstoff (Ch,o).....................................................69
4.2.3 Charakterisierung des Stickstoffhaushaltes......................................................70
4.2.3.1 Anorganische Stickstoffverbindungen.................................................70
4.2.3.2 Gesamtstickstoff (N,), organischer Stickstoff und C/N-Verhältnis......74
4.2.4 Konzentrationen an löslichem Phosphat...........................................................75
4.3 Bakteriologische Charakterisierung der fließenden Welle sowie der Sedimente........76
4.3.1 Keimdichte an Saprophyten..............................................................................76
4.3.2 Keimdichte an Garem.......................................................................................78
4.3.3 Bakteriologisch-hygienische Bewertung des belasteten Abschnitts.................79
4.3.4 Keimdichte an prototrophen Bakterien.............................................................81
4.3.5 Keimdichte an Denitrifikanten.........................................................................81
4.3.6 Keimdichte an autotrophen Nitrifikanten.........................................................83
4.3.7 Gesamtbakterienzahl (GBZ).............................................................................84
4.3.7.1 Bakterienmorphologie.........................................................................87
4.3.7.2 Bakterienbiomasse (BBM)..................................................................91
4.4 Charakterisierung der mikrobiellen Aktivität in der fließenden Welle und in den
Sedimenten...................................................................................................................94
4.4.1 Extrazelluläre Enzymaktivitäten.......................................................................94
4.4.1.1 Fließende Welle...................................................................................94
4.4.1.2 Extrazelluläre Enzymaktivitäten im Auslauf der Teichkläranlage......97
4.4.
4.4.
4.4.
4.4.
4.4.
4.4.
.3 Standardsediment................................................................................99
.4 Autochthones Sediment..................................................................... 103
.5 Relation der einzelnen Enzymaktivitäten zueinander....................... 104
.6 Spezifische Enzymaktivität............................................................... 106
.7 Relative Enzymaktivitäten..................................................................110
.8 Enzymatische Aktivität des intakten Biofilms auf Steinen und
künstlichen Oberflächen (Epilithon)..................................................111
4.4.2 Charakterisierung der aktiven Biomasse in den Sedimenten mit Hilfe der
Dimethylsulfoxidreduktase-Aktivität (DRA)..................................................114
4.4.3 Nitrifikationspotential der Sedimente..............................................................115
5 Diskussion .........................................................................................................................117
5.1 Beurteilung der Belastungssituation anhand chemisch-physikalischer Kenngrößen 117
5.2 Einfluß der Abwassereinleitungen auf den anorganischen Stickstoffumsatz.............118
5.3 Auswirkungen der Abwasseremissionen auf die bakterielle Abundanz in der flie-
ßenden Welle und in den Sedimenten........................................................................ 122
5.3.1 Charakterisierung der bakteriellen Populationsstruktur entlang der Selbst-
reinigungsstrecke ............................................................................................ 124
5.3.2 Einfluß der Abwasseremissionen auf die Zellgröße und Bakterienbiomasse
der planktischen und sessilen Bakterienpopulationen.................................... 126
5.4 Entwicklung der bakteriellen Aktivität in der fließenden Welle und in den Sedi-
menten unter Einfluß der Abwasserbelastung........................................................... 128
5.4.1 Einfluß der Abwassereinleitungen auf die extrazelluläre Enzymaktivität in
der fließenden Welle....................................................................................... 128
5.4.2 Entwicklung der enzymatischen Aktivität und der aktiven Biomasse (DRA)
im Standardsediment im Verlauf des Selbstreinigungsprozesses................... 132
5.4.3 Vergleich der Kompartimente Wasser und Sediment: spezifische und rela-
tive Enzymaktivitäten..................................................................................... 136
5.5 Konnte das verwendete Standardsediment die Bedeutung des Bachbetts für den
Selbstreinigungsprozeß hinreichend erfassen?.......................................................... 137
6 Zusammenfassung ...................................................................................................... 140
7 Summary ...........»............#..»............«.»...............»...».......»......».............««.............«..... 144
Literaturverzeichnis........................_................................................._........................ 148
Tabellarischer Anhang____________________________________________________171
Verzeichnis der Tabellen
Tab. 1: Abwasserinhaltsstoffe und ihre Wirkung auf Gewässerökosysteme (nach Borcharut 2000)............... 6
Tab. 2: Anforderungsniveau für das Einleiten von Abwasser in Gewässer nach der Novelle des Anhang 1
vom 27.8.1991 der Rahmen Abwasser-VwV und nach der EG-Richtlinie 91/271 über die Behand-
lung von kommunalem Abwasser vom 21.2.1991 (Lorch 1996c)....................................................... 7
Tab. 3: Güteklassifikation der Nährstoffe, Salze und Summenkenngrößen nach LAWA (1998, Überwa-
chungswerte 90-Perzentil, O,: 10-Perzentil) sowie Zuordnung des chemischen Index (CI) zu den
Gewässergüteklassen (Bach 1980)........................................................................................................ 8
Tab. 4: Bakteriologische Grenz- und Richtwerte bzw. Anforderungen für Trink-, Zisternen- und Bereg-
nungswasser sowie Bade- und Fließgewässer (nach Lorch 2000a).......................................................10
Tab. 5: Keimdichten an Saprophyten in Fließgewässern und Sedimenten im Vergleich....................................12
Tab. 6: Zuordnung von Keimdichten an Saprophyten zu den Saprobiestufen...................................................12
Tab. 7: Gesamtbakterienzahlen in unterschiedlich stark belasteten Fließgewässern im Vergleich......................! 3
Tab. 8: Gesamtbakterienzahlen in unterschiedlich stark belasteten Sedimenten und Biofilmen im Vergleich .... 14
Tab. 9: Zell volumina in der fließenden Welle und in den Sedimenten in unterschiedlich stark belasteten
Gewässern im Vergleich.........................................................................................................................15
Tab. 10: Umrechnungsfaktoren von Zellvolumen in Bakterienbiomasse.............................................................16
Tab. 11: Bakterienbiomasse in verschiedenen aquatischen Ökosystemen............................................................17
Tab. 12: Anwendung extrazellulärer Enzymaktivitäten zur Charakterisierung dermikrobiellen Aktivitäten
in verschiedenen aquatischen Ökosystemen...........................................................................................19
Tab. 13: Einzel- und Gesamtbewertung der Gewässerstrukturgüte an den Untersuchungsstellen der Horloff
(MULF 2002a).......................................................................................................................................28
Tab. 14: Emissionswerte (Mittel- und Extremwerte) der Teichkläranlage Gonterskirchen (Eigenkontrollbe-
richt) für die Jahre 1996 - 1998 (schriftl. Mitteilungen des Abwasserverbands Lauter-Wetter, 1999) 29
Tab. 15: Charakterisierung der Untersuchungsstellen..........................................................................................30
Tab. 16: Chemische Parameter zur Charakterisierung der verschiedenen Probenarten.......................................35
Tab. 17: Aufbereitung der frischen Sediment- und Exponatproben (ungesiebt) für die Bestimmung von
Ammonium, Nitrit, Nitrat und ortho-Phosphat.....................................................................................36
Tab. 18: Mikrobiologische Parameter zur Charakterisierung der verschiedenen Probenarten............................38
Tab. 19: Zusammensetzung der Nährmedien zurErfassung der Populationsdichten verschiedener funktio-
neller Bakteriengruppen.........................................................................................................................39
Tab. 20: Durchschnittliches Zellvolumen der mikroskopisch erfaßten morphologischen Gruppen der Ge-
samtbakterienzahl...................................................................................................................................40
Tab. 21: Aufbereitung der frischen Sediment- und Exponatproben (ungesiebt) für die Bestimmung der
extrazellularen potentiellen Enzymaktivität...........................................................................................42
Tab. 22: Substratlösungen zur Bestimmung der extrazellulären Enzymaktivitäten..............................................43
Tab. 23: Versuchsansatz zur Quantifizierung der Enzymaktivitäten des Biofilms auf autochthonen Steinen
und dem Modellsediment......................................................................................................................45
Tab. 24: Betriebsdaten für die gaschromatographische Quantifizierung von Dimethylsulfid...............................48
Tab. 25: Mittel- und Extremwerte verschiedener chemisch-physikalischer Parameter an den Untersuchungs-
stellen W1-W6 der Horloff von Februar 1996 - März 1998..................................................................50
Tab. 26: Fließgeschwindigkeiten (Messungen mit der Driftkörpermethode) im Frühjahr und Sommer 1998
an den Stellen Wl bis W5 (mittlere Fließgeschwindigkeit in ms1).......................................................51
Tab. 27: Monatliche Niederschlagssummen der Jahre 19%-1998 an der Teichkläranlage Gonterskirchen
(schriftliche Mitteilung des Abwasserverbands Lauter-Wetter, 1999)...................................................53
Tab. 28: Mittel- und Extremwerte des biologischen Sauerstoffbedarfs in 5 Tagen (BSB„ C-BSB, und
N-BSB,) sowie des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) an den Untersuchungsstellen W1-W6
der Horloff von Februar 1996 - März 1998...........................................................................................56
Tab. 29: Mittel- und Extremwerte der Konzentrationen an Ammonium. Nitrit und Nitrat, ihr durchschnitt-
licher Anteil am gesamten anorganischen Stickstoff (Na,^), der Ammoniakanteil nach Emerson et al.
(1975) sowie der ortho-Phosphatkonzentration an den Untersuchungsstellen W1-W6 der Horloff
von Februar 1996 - März 1998..............................................................................................................59
Tab. 30: Mittel- und Extremwerte ausgewählter chemischer Parameter der Teichkläranlage Gonterskirchen
von Februar 1996 - März 1998 sowie Einzelergebnisse der Probenahme
vom 20.1.1997.......................................................................................................................................64
Tab. 31: Mittel- und Extremwerte der Strukturparameter und des Kohlenstoffgehalts im Standardsediment
an den Untersuchungsstellen Sa 1 - Sa 6 der Horloffvon Februar 1996 - März 1998..........................67
Tab. 32: Mittel- und Extremwerte des Trockensubstanz- und Kohlenstoffgehalts im autochthonen Sedi-
ment an den Untersuchungsstellen Sl - S6 der Horloffvon Februar 1996 - März 1998.......................68
Tab. 33: Mittel- und Extremwerte verschiedener Parameter des Stickstoffhaushalts und des ortho-Phosphat-
gehalts im Standardsediment an den Untersuchungsstellen Sa 1 - Sa 6 der Horloffvon Februar
1996-März 1998..................................................................................................................................7
Tab. 34: Mittel- und Extremwerte verschiedener chemisch-physikalischer Parameter im autochthonen Se-
diment an den Untersuchungsstellen Sl - S6 der Horloffvon Februar 1996 - März 1998....................74
Tab. 35: Mittel- und Extremwerte der Keimdichten an Saprophyten, Garem sowie gesamtcoliformen und
ßkalcoli formen Bakterien in der fließenden Welle an den Untersuchungsstellen W1 - W 6 der Hor-
loffvon Februar 19% -März 1998 und die Zuordnung der Keimdichten an gesamt-und fäkalcoli-
formen Bakterien zu den Wasserqualitätsstufen (WQ) nach Popp et al. (1993) sowie Anzahl der
Oberschreitungen der Leit- und Grenzwerte der EG-Badegewässemchtlhue (EG 197S) in % der
Probenahmen.........................................................................................................................................77
Tab. 36: Mittel- und Extremwerte der Keimdichten an Saprophyten, Garem sowie gesamtcoliformen und
fäkalcoliformen Bakterien im Standardsediment an den Untersuchungsstellen Sa 1-Sa6der Hor-
loffvon Juli 1996-März 1998 ..............................................................................................................78
Tab. 37: Mittel- und Extremwerte der Keimdichten an Saprophyten, Garem sowie gesamtcoliformen und
fäkalcoliformen Bakterien im autochthonen Sediment an den Untersuchungsstellen S1-S6 der Hor-
loffvon Februar 1996 - März 1998.......................................................................................................79
Tab. 38: Mittel- und Extremwerte der Keimdichten an prototrophen Bakterien, Denitrifikantcn. Ammonium-
oxidierern (Nitrifikanten I) und Nitritoxidierern (Nitrifikanten II) im Standardsediment an den
Untersuchungsstellen Sa 1-Sa 6 der Horloffvon Juli 1996-März 1998...............................................81
Tab. 39: Mittel- und Extremwerte der Keimdichten an prototrophen Bakterien, Denitrifikanten, Ammo-
niumoxidierern (Nitrifikanten I) und Nitritoxidierern (Nitrifikanten II) im autochthonen Sediment
an den Untersuchungsstellen S1-S6 der Horloffvon Februar 1996-März 1998..................................82
Tab. 40: Mittel- und Extremwerte der Gesamtbakterienzahl (GBZ), des mittleren Zellvolumens sowie der
Bakterienbiomasse (BBM) und des mittleren Kohlenstoffgehalts pro Zelle in der fließenden Welle
an den Untersuchungsstellen W1-W6 von Februar 1996 - März 1998..................................................85
Tab. 41: Mittel- und Extremwerte der Gesamtbakterienzahl (GBZ), des mittleren Zellvolumens sowie der
Bakterienbiomasse (BBM) und des mittleren Kohlenstoffgehalts pro Zelle im Standardsediment an
den Untersuchungsstellen Sa 1-Sa 6 der Horloffvon Juli 1996-März 1998........................................86
Tab. 42: Mittel- und Extremwerte der Gesamtbakterienzahl (GBZ), des mittleren Zellvolumens sowie der
Bakterienbiomasse (BBM) und des mittleren Kohlenstoffgehalts pro Zelle im autochthonen Sedi-
ment an den Untersuchungsstellen S1-S6 der Horloffvon Februar 1996-März 1998.........................87
Tab. 43: Mittlere prozentuale Anteile der verschiedenen morphologischen Gruppen an der Gesamtbakterien-
zahl in der fließenden Welle (W1-W6), im Standardsediment (Sa 1 - Sa 6) und im autochthonen
Sediment(Sl-S6)der Horloffsowie im Kläranlagenablauf (TKA).......................................................88
Tab. 44: Mittel- und Extremwerte der extrazellulären Aktivitäten von Esterasen, et- und ß-Glucosidasen,
Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen in der fließenden Welle an den Untersuchungsstel-
len Wl-W6 der Horloff von Februar 1996-März 1998........................................................................95
Tab. 45: Korrelationen zwischen den extrazellulären Enzymaktivitäten und ausgewählten chemisch-physi-
kalischen und mikrobiologischen Parametern in der fließenden Welle an den einzelnen Probenah-
mestellen ................................................................................................................................................96
Tab. 46: Mittel- und Extremwerte der extrazetlulären Aktivitäten von Esterasen, a- und ß-Glucosidasen,
Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen im Auslauf der Teichkläranlage Gonterskirchen
von Februar 1996-März 1998 sowie Einzeiergebnisse der Probenahme vom 20.1.1997....................99
Tab. 47: Mittel- und Extremwerte der extrazellulären Aktivitäten von EsteTasen, ot- und ß-Glucosidasen,
Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen im Standardsediment an den Untersuchungsstellen
Tab. 48: Mittel- und Extremwerte der extrazellulären Aktivitäten der Esterasen, a- und ß-Glucosidasen,
Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen im autochthonen Sediment an den Untersuchungs-
stellen SI-S6 der Horloff von Februar 1996- März 1998...................................................................103
Tab. 49: Mittelwerte der Relationen zwischen den extrazellulären Aktivitäten von Esterasen, a- und ß-Glu-
cosidasen, Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen in der fließenden Welle an den Untersu-
chungsstellen WI-W6 der HorlofFund im Ablauf der Teichkläranlage Gonterskirchen (n = 29)
von Februar 1996 - März 1998............................................................................................................104
Tab. 50: Mittelwerte der Relationen zwischen den extrazellulären Aktivitäten von Esterasen, a- und ß-Glu-
cosidasen, Phosphatasen und L-Alanin-Aminopeptidasen im Standardsediment an den Untersu-
chungsstellen Sa I-Sa 6 der Horloff von Juli 1996-März 1998.........................................................105
Tab. 51: Mittel- und Extremwerte der relativen Aktivität in der fließenden Welle im Vergleich zur spezifi-
schen Oberfläche des Standardsediments von Esterasen, oe- und ß-Glucosidasen, Phosphatasen
und L-Alanin-Aminopeptidasen an den Untersuchungsstellen 1 - 6 der Horloff von Juli 1996 -
März 1998............................................................................................................................................110
Tab. 52: Mittel- und Extremwerte der Dimethylsulfoxidreduktase-Aktivität im Standardsediment und im
autochthonen Sediment der Horloffan den Untersuchungsstellen Sa 1-Sa 6 von Juli 1996 - März
1998 bzw. S1-S6 von Februar 1996 bis März 1998............................................................................114
Tab. 53: Vergleich der mittleren nach Simon Azam {1989) berechneten Bakterienbiomassen in der fließen-
den Welle, dem Standardsediment und dem autochthonen Sediment der Horloff mit den mittels
anderer Konvertierungsfaktoren auf der Basis der mittleren Zellvolumina und der GBZ berechne-
ten mittleren Bakterien biomassen........................................................................................................127
Verzeichnis der Abbildungen
Abb. 1: Stellung extrazellulärer Enzyme im microbial loop in Rhithralbiotopen nach ScHwotRBtL (1994)
und Chröst( 1991), veränden................................................................................................................18
Abb. 2: Modellkonzept für den Stickstoffkreislauf im hyporheischen Interstitial nach Triska etal. (1993b),
verändert................................................................................................................................................22
Abb. 3: Gewässersystem der Horloffvon der Quelle bis zur Mündung in die Nidda und Lage des Untersu-
chungsgebietes (grauer Kasten) (1:400.000).........................................................................................25
Abb. 4: Untersuchungsgebiet und Lage der Untersuchungsstellen (A,) :20.000) sowie Längsprofil der Aue
im untersuchten Abschnitt (B, 1:20.000, Längsschnitt Überhöhung 1:10)............................................26
Abb. 5: Gewässerstrukturgüte des untersuchten Abschnitts der Horloff(Gesamtbewertung) nach MULF
(2002a)...................................................................................................................................................28
Abb. 6: A) Referenzstelle 1 und Einartsbachmündung (re), Frühjahr 1997, B) Teichkläranlage Gonterskir-
chen, Teich 1 mit Schlauchbelüftem, C) Schaumbildung an Stelle 2, Sommer 1997, D) Stelle 3,
Sommer 1997,E) Stelle4, Frühjahr 1997, F) Stelle6, Sommer 1997..................................................31
Abb. 7: Entnahme autochthoner Sedimentproben mit dem Stechzylinder (0: 8,5 cm, h: 13,5 cm, Einstich-
tiefe ca. 3 cm) ........................................................................................................................................32
Abb. 8: Beutel mit Standardsediment vor der Exposition (A), unmittelbar nach Exposition (B), nach 8
Wochen Exposition (C, weißer Kreis) und vordem Abtransport der Proben (D).................................33
Abb. 9: Enzymaktivitäten der Esterasen (A) und a-Glucosidasen (B) im Sediment in Abhängigkeit von
der Höhe der Einwaage (Vorversuch vom 16.01.1996, lehmiges Sediment von Stelle 2).....................42
Abb. 10: Wasserstands-Abfluß-Beziehung ermittelt aus den über die Untersuchungsstrecke gemittelten
Wasserständen und Abflüssen an den einzelnen Meßterminen (Mai-August 1998).............................51
Abb. 11: Täglicher Abfluß der Horloffam Pegel Ruppertsburg im Untersuchungszeitraum (Jan. 1996 - Mrz.
1998; durchgezogene Linie; schriftl. Mitteilung des UWA Frankfurt/Main) sowie anhand der Was-
serstands-Abfluß-Beziehung geschätzter Abfluß im Untersuchungsgebiet an den einzelnen Probe-
nahmeterminen (gefüllte Quadrate)........................................................................................................52
Abb. 12: Jahreszeitlicher Verlauf des pH-Werts an den Stellen W1, W5 und W6 der Horloff von Februar
1996 bis März 1998...............................................................................................................................54
Abb. 13: Jahreszeitlicher Verlauf der Sauerstoffsättigung an den Stellen W1, W3 und W5 der Horloffvon
Februar 1996 bis März 1998..................................................................................................................55
Abb. 14: Jahreszeitlicher Verlauf des BSB5 (gesamte Säule), des C-BSB, (weißer Abschnitt) und des N-BSB,
(schwarzer Abschnitt) an den Stellen Wi (A) und W3 (B) der Horloffvon Februar 1996 bis März
1998.......................................................................................................................................................57
Abb. !5: Jahreszeitlicher Verlauf der Ammoniumkonzentration an den Stellen Wl, W2 und W5 der Horloff
von Februar 1996 bis März 1998...........................................................................................................58
Abb. 16 A: Jahreszeitlicher Verlauf der Nitritkonzentration an Stelle W4 der Horloff(Feb. 1996-Mrz.
1998), B: Jahreszeitlicher Verlauf des Nitrifikationssauerstoffbedarfs in der fließenden Welle im
Vergleich zur vorhandenen Sauerstoffkonzentration an Stelle W4 der Horloff (Feb. 96 - Mrz. 98).....60
Abb. 17: Jahreszeitlicher Verlauf der ortho-Phosphatkonzentration an den Stellen Wl, W2 und W5 der
Horloffvon Februar 1996 bis März 1998..............................................................................................62
Abb. 18: Box- Whisker-Plot des Chemischen Index (Cl) nach Bach (1980; 1986) an den Untersuchungsstel-
len W1 - W6 der Horloff von Februar 1996 - März 1998 sowie die Zuordnung der Werte zu den
Gewässergüteklassen GK) (Bach 1980)...............................................................................................63
Abb. 19: Jahreszeitlicher Verlauf des Chemischen Index (CI) nach Bach (1980; 1986) an den Stellen W1
und W3 der Horloffvon Februar 19% bis März 1998..........................................................................64
Abb. 20: Steinanteile und Feinsedirnentanteile sowie Korngrößenverteilung im Feinsediment des autoch-
thonen Sediments der Untersuchungsstellen Sl - S6 der Horloff..........................................................66
Abb. 21: Jahreszeitlicher Verlauf des Gehalts an wasserlöslichem Kohlenstoff im Standardsediment an den
Untersuchungsstellen Sa 1. Sa 2 und Sa 4 der Horloffvon Juli 1996 bis März 1998............................69
Abb. 22: Jahreszeitlicher Verlauf der Konzentration an Ammonium im Standardsediment an den Untersu-
chungsstellen Sa I, Sa 2 und Sa 4 der Horloffvon Juli 1996 bis März 1998........................................71
Abb. 23: Jahreszeitlicher Verlauf der Nitritkonzentrarion im Standardsediment an den Untersuchungsstellen
Sa 1, Sa 3 und Sa 4 der Horloff von Juli 1996 bis März 1998...............................................................72
Abb. 24: Jahreszeitlicher Verlauf der Nitratkonzentration im Standardsediment an den Untersuchungsstellen
Sa 3, Sa 4 und Sa 6 der Horloff von Juli 19% bis März 1998...............................................................73
Abb. 25: Jahreszeitlicher Verlauf der Keimdichte an Saprophyten in der fließenden Welle an den Untersu-
chungsstellen Wl, W2 und W3 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998......................................77
Abb. 26: Jahreszeitlicher Verlauf der Keimdichte an prototrophen Bakterien im Standardsediment an den
Untersuchungsstellen Sa 2, Sa 4 und Sa 6 der Horloff von Juli 19% bis März 1998............................82
Abb. 27: Jahreszeitlicher Verlauf der Gesamtbakterienzahl in der fließenden Weile an den Untersuchungs-
stellen W2, W4 und W6 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998.................................................85
Abb. 28: Jahreszeitlicher Verlauf der Anteile der verschiedenen morphologischen Gruppen an der Gesamt-
bakterienzahl in der fließenden Welle an den Stellen W1 und W2 der Horloff von Februar 1996 -
März 1998..............................................................................................................................................89
Abb. 29: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahmen des Auftretens fadenförmiger und großer gekrümmter
Bakterien (A) sowie von Eukaryoten (B + C) unterhalb der Teichkläranlage (W2) am 20.1.1997,
Farbstoff Acridinorange.........................................................................................................................90
Abb. 30: Jahreszeitlicher Verlaufder Anteile der verschiedenen morphologischen Gruppen an der Gesamt-
baklerienzahl im Ablauf der Teichkläranlage Gonterskirchen von Februar 1996 - März 1998..............90
Abb. 31: Jahreszeitlicher Verlaufder Anteile der verschiedenen morphologischen Gruppen an der Gesamt-
bakterienzahl im Standardsediment an Stelle Sa 2 der Horloff von Juli 1996 - März 1998...................91
Abb. 32: Jahreszeitlicher Verlaufder Bakterienbiomasse in der fließenden Welle an den Untersuchungsstel-
len Wl, W2 und W5 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998......................................................92
Abb. 33: Jahreszeitlicher Verlauf der Bakterienbiomasse im Standardsediment an den Untersuchungsstellen
Sa 2, Sa 4 und Sa 6 der Horloff von Juli 19% bis März 1998...............................................................93
Abb. 34: Jahreszeitlicher Verlaufder Esteraseaktivität in der fließenden Welle an den Untersuchungsstellen
Wl, W2 und W4 der Horloff von Februar 19% bis März 1998............................................................97
Abb. 35: Jahreszeitlicher Verlaufder L-Alanin-Aminopeptidaseaktivität in der fließenden Welle an den
Untersuchungsstellen Wl, W2 und W4 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998.........................97
Abb. 36: Jahreszeitlicher Verlaufder Phosphataseaktivität in der fließenden Welle an den Untersuchungs-
stellen Wl, W2 und W4 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998.................................................98
Abb. 37: Jahreszeitlicher Verlauf dera-Glucosidaseaktivität in der fließenden Welle an den Untersuchungs-
stellen Wl, W2 und W4 der Horloff von Februar 1996 bis März 1998.................................................98
Abb. 38: Jahreszeitlicher Verlaufder ß-Glucosidaseaktivität im Standardsediment an den Untersuchungs-
stellen Sa 1, Sa 2 und Sa 4 der Horloff von Juli 1996 bis März 1998.................................................101
Abb. 39: Jahreszeitlicher Verlaufder L-Alanin-Aminopeptidaseaktivität im Standardsediment an den Unter-
suchungsstellen Sa 1, Sa 2 und Sa 4 der Horloff von Juli 1996 bis März 1998...................................101
Abb. 40: Jahreszeitlicher Verlauf des Verhältnisses von oc-Glucosidaseaktivität: ß-Glucosidaseaktivität in
der fließenden Welle an den Untersuchungsstellen Wl, W2 und W4 der Horloff von Februar 1996
bis März 1998......................................................................................................................................105
Abb. 41: Jahreszeitlicher Verlauf des Verhältnisses von L-Alanin-Aminopeptidaseaktivität: Phosphatase-
aktivität im Standardsediment an den Untersuchungsstellen Sa 1, Sa 2 und Sa 4 der Horloff von
Juli 1996 bis März 1998.......................................................................................................................106
Abb. 42: Mittelwerte der spezifischen Aktivität der Esterasen, Phosphatasen, a- und ß-Glucosidasen sowie
L-Alanin-Aminopeptidasen bezogen auf die Keimdichte an Saprophyten an Untersuchungsstelle 1
bis 6 der Horloff in der fließenden Welle (Februar 19% - März 1998) und im Standardsedi-
ment (Juli 19% - März 1998)..............................................................................................................107
Abb. 43: Mittelwerte der spezifischen Aktivität der Esterasen, Phosphatasen, a- und ß-Glucosidasen sowie
L-Alanin-Aminopeptidasen bezogen auf die Gesamtbakterienzahl an Untersuchungsstelle I bis 6
der Horloff in der fließenden Welle (Februar 1996 - März 1998) und im Standardsediment (Juli
1996 - März 1998)...............................................................................................................................109
Abb. 44: Jahreszeitlicher Verlaufder relativen Aktivität der Esterasen an den Untersuchungsstellen 1 bis 6
der Horloff von Juli 1996 bis März 1998.............................................................................................111
Abb. 45: Mittel- und Einzelwerte der enzymatischen Aktivität des intakten autochthonen Epilithons an den
Stellen 1, 3,4 und 6 der HoriofT von Juni - September 1998..............................................................112
Abb. 46: Mittel- und Einzelwerte der enzymatischen Aktivität des intakten Biofilms auf exponierten Glasku-
geln an den Stellen 1,3,4 und 6 der Horloff von Juni - September 1998...........................................113
Abb. 47: Jahreszeitlicher Verlauf der Dimethylsulfoxidreduktaseaktivität im Standardsediment an den
Untersuchungsstellen Sa 1. Sa 2 und Sa 3 der HorlotTvon Juli 1996 bis März 1998..........................115
Abb. 48: Mittel- und Einzelwerte des Ammoniumoxidationspotentials (links) und des Nitritoxidationspo-
tentials (rechts) im Standardsediment an den Stellen Sa 1, Sa 3, Sa 4 und Sa 6 von Juni bis Sep-
tember 1998 .........................................................................................................................................116
Abb. 49: Mittel- und Einzelwerte des Ammoniumoxidationspotentials (links) und des Nirritoxidationspo-
tentials (rechts) im autochthonen Sediment an den Stellen Sl, S3, S4 und S6 von Juni bis Sep-
tember 1998 .........................................................................................................................................116
Abb. 50: Einfluß der Ammoniumemissionen der Teichkläranlage Conterskirchen auf den Stickstoffkreis-
lauf in Anlehnung an das Modellkonzept nach Triska et al. (1993b, vgl. Abb. 2) und mögliche
Ursachen der beobachteten Nitritakkumulation...................................................................................119
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