Wie stark eutrophierte Gewässer wieder sauber werden

Parkgewässer im Klimawandel - Sanierungsbeispiele aus Köln

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Das Füttern von Wasservögeln und Fischen führt zu hohen Populationsdichten und zu einer starken Belastung der Parkgewässer. Foto: Joachim Bauer

Vor dem Hintergrund des prognostizierten Klimawandels erlangen Grünflächen in unseren Städten vermehrt an Bedeutung. Grünanlagen können aufgrund des geringen Versiegelungsgrades und der Transpirationswirkung von Pflanzen dazu beitragen, dass Regewasser versickert und die Temperatur innerhalb der Grünanlage und im Umfeld gesenkt werden kann. Von großer Bedeutung hierbei ist die Lage der Grünflächen im Stadtgebiet und deren Größe. Aber auch die Struktur und die Art der Bepflanzung und somit der windoffene Charakter einer Freifläche beeinflusst die klimatische Ausgleichsfunktion von Grünflächen. In heißen und trockenen Sommermonaten kann die Transpirationswirkung der Vegetation jedoch so herabgesetzt sein, dass eine klimatische Ausgleichsfunktion nicht mehr gewährleistet ist. Ist hingegen eine Wasserfläche vorhanden, so kann die Verdunstung von Wasser Wärmeenergie verbrauchen und so zu einer signifikanten Verbesserung der thermischen Behaglichkeit beitragen.1

Die zunehmende Erwärmung im Sommer kann vor allem bei künstlichen Parkgewässern aber auch zu einer Verschlechterung der Wassergüte und der Lebensbedingungen für Tiere und Pflanzen führen. In der Regel sind Parkgewässer durch eine geringe Wassertiefe und somit durch eine fehlende Zonierung des Wasserkörpers gekennzeichnet. Dies führt zu einer schnellen Erwärmung des Wassers und zu einer Absenkung des Sauerstoffgehaltes. Hinzu kommt ein hoher Nährstoffeintrag, zum Beispiel durch Füttern von Wasservögeln, der zu einem vermehrten Algen- und Unterwasserpflanzenwachstum führt.

Die Zersetzungsprozesse der abgestorbenen Pflanzen zehren zusätzlich den im Wasser gelösten Sauerstoff. Dies kann in Extremsituationen zu einem Fischsterben führen.

Im Juli 2010 trat genau dies am Aachener Weiher im Inneren Grüngürtel von Köln auf. Aufgrund der innerstädtischen Lage des Weihers war das Interesse der Öffentlichkeit überaus groß. "Die Empörung schlägt Wellen. Anwohner werfen der Stadt Versäumnisse vor"2 lautete einer der vielen Überschriften in den lokalen Medien. In der Tat musste sich die Verwaltung Versäumnisse vorwerfen lassen, denn über viele Jahre wurden die Finanzmittel für die Überwachung der Wasserqualität und auch die Investitionsmittel für Sanierungsmaßnahmen vollständig gestrichen. Der Vorfall im Sommer 2010 war letztendlich eine Konsequenz aus der Vernachlässigung dieses Themas, auch wenn bis heute nicht die Ursachen für das Fischsterben geklärt werden konnten. Da nicht nur Fische, sondern auch Wasservögel starben wurde das Auftreten von Botulismus vermutet, jedoch nicht abschließend nachgewiesen. Sicher ist jedoch, dass die Gründe in der lang anhaltenden Hitzeperiode und den damit verbundenen Veränderungen im Wasserkörper liegen. Dies bewirkte eine erhebliche Erwärmung des Wassers und somit eine Reduzierung des Sauerstoffgehaltes, was letztendlich zum Auftreten von Botulismus führen kann.

Nachdem im Sommer 2010 erste Sofortmaßnahmen, wie zusätzliche Wasserzu-gabe zur Reduzierung der Wassertemperatur, durchgeführt wurden und das Fischsterben nach wenigen Wochen gestoppt werden konnte, stand fest, dass ein solcher Vorfall jederzeit auch an anderen Gewässern auftreten konnte. Aus diesem Grunde wurde unter Einbezug von Experten ein Gesamtkonzept zur Sanierung der Parkweiher erarbeitet, dessen wesentliche Aspekte hier vorgestellt werden.3

Die Stadt Köln betreibt in ihren Grünanlagen insgesamt 15 Parkgewässer mit einer Gesamtfläche von 55 Hektar. Die meisten Weiher und Teiche sind vor 80 bis 110 Jahren, also in nur etwas mehr als 30 Jahren Grünentwicklung, entstanden. Ihre bauliche und technische Infrastruktur ist veraltet und eine grundlegende Renovierung ist zumindest nur nach dem 2. Weltkrieg mit der Instandsetzung der Kriegsschäden erfolgt. Alle 15 Parkweiher haben nicht nur ähnliche Probleme, was die bauliche und technische Infrastruktur betrifft, sondern auch hinsichtlich ihrer Wasserqualität und Gewässergüte. Alle Gewässer sind gekennzeichnet durch Perioden der Stagnation, die von Perioden intensiver Befüllung, oft bis zum Überlaufen, unterbrochen werden. Für die Wasserqualität ist es dabei unerheblich, ob das zugespeiste Wasser aus dem Leitungsnetz stammt oder aus einem Grundwasserbrunnen. Beide bringen Nährstoffe in das Gewässer.

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Lindenthaler Kanal. Bei der Methode des „Sömmerns“ wird das Wasser einen Sommer über abgelassen und der Schlamm kann durch Bewuchs und Verdunstung austrocknen. Foto: Joachim Bauer
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Stadtwaldkanal: Mit Hilfe einer Schneckenfräse wird der schlamm unter Wasser gelöst und aufgenommen. Foto: Joachim Bauer

Fütterung von Fischen nicht eingedämmt

Weitaus gravierender wirkt sich aber das veränderte Verhalten der menschlichen Gewässerbesucher gegenüber der Tierwelt aus. Waren Fische und Wasservögel früher Nahrung, so sind sie heute Verwerter der Überschüsse verderblicher Nahrung. Trotz Fütterungsverbot nach Satzung, trotz erläuternden Hinweis- und Verbotsschildern ist die Fütterung gängige Praxis und konnte noch nicht eingedämmt werden. Daraus resultieren unnatürlich hohe Populationsdichten von Fischen und Vögeln, wobei sich die Tiere gegenseitig unter Stress setzen. Sie sind anfällig für Krankheiten und Intoxikationen. Für das Gewässer bedeutet die ständige Überfrachtung mit Nährstoffen aus dem Futtereintrag eine hohe Sauerstoffzehrung, die zur verstärkten Schlammbildung mit anaeroben, fauligen Zonen beiträgt.

Da die Struktur und auch die jeweilige Belastung des Gewässers recht unterschiedlich sind, wurde zunächst für jedes einzelne Gewässer eine Analyse der Ist-Situation durchgeführt, aus der konkrete Maßnahmen formuliert und diese untereinander gewichtet wurden. Für alle Gewässer wurden eine kontinuierliche Überwachung der Wasserqualität und eine Steuerung des Fischbesatzes festgelegt. Bei einigen standen die Entschlammung, die Installation von Fontänen zur Sauerstoffanreicherung und die Umstellung der Befüllung auf Grundwasser im Vordergrund.

Entschlammung der Parkweiher

Die Kölner Parkgewässer weisen in der Regel eine Tiefe von ca. 1,50 Meter auf. Zum Untergrund sind die Weiher durch Ton oder Beton abgedichtet. Alle Weiher werden über Grund- oder Trinkwasser gespeist und verfügen lediglich über einen Überlauf für überschüssiges Wasser. Dies hat zur Folge, dass alles, was im Gewässer produziert wird oder von Außen hineingerät, auch dort verbleibt und sich über die Zeit ansammelt. Die eingetragene organische Substanz durch Laubeintrag, Fäkalien von Enten und Fischen sowie Fütterungsreste wird von Mikroorganismen unter Sauerstoffverbrauch abgebaut. Der dazu notwendige Sauerstoffeintrag in die Gewässer erfolgt durch die Atmosphäre und die Photosynthese der Wasserpflanzen. In den Sommermonaten steigt die Wassertemperatur schnell stark an, mit der Folge, dass der Sauerstoffgehalt ab und der Verbrauch der Mikroorganismen für ihre Abbauprozesse zunimmt. Ist also der Eintrag von organischer Substanz im Verhältnis zum Sauerstoffgehalt im Gewässer zu hoch, so kann diese mikrobiell nicht komplett abgebaut werden. Sie sinkt zu Boden und bildet eine Faulschlammschicht, die im Laufe der Zeit wächst. Um dem Prozess der Verlandung entgegenzuwirken und um die Gewässerfunktion zu erhalten, muss dieser Schlamm immer wieder entfernt werden. Dies verursacht Kosten und kann zu erheblichen Eingriffen in das Ökosystem des Gewässers führen. Aus diesem Grunde wurden zunächst verschiedene technische und chemische Verfahren zur Reduzierung der Weiherschlämme geprüft. Zur Anwendung kamen zwei Verfahren auf die hier kurz eingegangen werden soll.

In Anlehnung an praktizierte Verfahren in der Teichwirtschaft wurde zum einen die Methode des "Sömmerns" an mehreren Gewässern durchgeführt.4 Auch wenn eine Trockenlegung der denkbar schwerste Eingriff in ein Gewässer ist, so ist sie jedoch die einzige Möglichkeit, den über Jahre akkumulierten Schlamm radikal zu entfernen.

Das Problem hierbei ist jedoch die Tatsache, dass nach der Trockenlegung der verbleibende Schlamm immer noch einen hohen Wassergehalt und somit ein großes Volumen aufweist. Da sich die Entfernung solch großer Schlammmengen auch auf die Kosten der Maßnahmen auswirkt, muss der Schlamm vor Ort austrocknen. Bei der Methode des "Sömmern" werden deshalb nach dem Ablassen des Wassers im Frühjahr die fruchtbaren Weiherschlämme zur Produktion einjähriger Nutzpflanzen genutzt. Die Durchwurzelung des Schlamms führt zu einem verstärkten Schlammabbau, zu einer wesentlichen Verbesserung der Sedimentstruktur und zu einem Umbau der Bodenmatrix. Das ist wiederum Voraussetzung, um den profilgerechten Aushub des Sediments im Herbst durchführen zu können. Als Bewuchs wurde eine Mischung aus Raps und Roggen gewählt. Zur Erntereife war der Boden soweit abgetrocknet, dass die Biomasse mit maschinellem Gerät geerntet und das weitgehend vererdete Sediment ausgekoffert werden konnte.

Durch die Maßnahme konnte das Schlammvolumen um die Hälfte vermindert und das Gewicht etwa um ein Drittel verringert werden. Im Vorfeld dieser Maßnahme bedurfte es jedoch einer intensiven Vorbereitung. Zum einen mussten landschafts- und artenschutzrechtliche Aspekte geklärt und der Fischbestand umgesetzt werden. Zum anderen musste die Öffentlichkeit im Vorfeld informiert werden, denn über einen ganzen Sommer hinweg blühte Raps dort, wo sich sonst eine Wasserfläche befand.

Auch wenn die Methode des "Sömmerns" eine hohe Akzeptanz gefunden hat und zu einem guten Ergebnis geführt hat, ist der Eingriff in das Gewässersystem erheblich. Aus diesem Grunde wurde im Bereich des Stadtwaldkanals und am Waldweiher eine andere Methode durchgeführt, bei der das Wasser nicht abgelassen werden muss.

Bei einer Wasserfläche von insgesamt 16.000 Quadratmetern wurde im Vorfeld eine Sedimentauflage von im Mittel etwa 40 Zentimetern ermittelt. Dieser Schlamm wird als Wasser-/Schlammgemisch über ein amphibisches Gerät, welches die Sedimente unter Wasser mit einer Schneckenfräse löst, aufgenommen.

Über eine hydraulisch angetriebene Pumpe wird dieses Gemisch über eine Rohrleitung an den Ort der zentralen Aufbereitung gefördert. Insgesamt wurde eine Menge von rund 6300 Kubikmetern berechnet. Die Aufarbeitung erfolgt über eine Kammerfilterpresse in rund 2900 Tonnen Filterkuchen (abzufahrende Festbestandteile) und circa. 4400 Kubikmeter Filtrat (in Kanalnetz einzuleitendes Restwasser). Für den Fischbestand gehen von den Tätigkeiten keine Gefahren aus, da die Tiere auch aus Gründen der langsamen Geräte-Bewegung in andere Gewässerteile ausweichen können.

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Stadtwaldkanal: Von einem amphibischen Gerät wird der Schlamm über eine Rohrleitung bis zur Aufbereitungsstation gepumpt. Foto: Joachim Bauer
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Alle Parkgewässer werden mit Belüftungseinrichtungen in Form von Fontänen ausgestattet. Foto: Joachim Bauer

Umstellung auf Grundwasser

Die 15 Parkgewässer wurden zur Regulierung des Wasserstandes teilweise über Brunnenwasser (Grundwasser) oder Trinkwasser (Stadtwasser) gespeist. Vor allem in den Sommermonaten werden große Mengen an Wasser zugeführt, um den Wasserspiegel auszugleichen und einer Erwärmung entgegenzuwirken. Da der Betrieb der Weiher über aufbereitetes Stadtwasser weder ökologisch noch ökonomisch sinnvoll ist, wurde im Rahmen eines Gutachtens geprüft, welches Potenzial an ökonomischer Einsparung durch die Umstellung auf Grundwasser für die betrachteten Weiher möglich ist.5 Das Ergebnis dieser Voruntersuchung hat auch den Rat der Stadt Köln überzeugt und so wurden etwa 1,3 Millionen Euro für die Installation von acht Grundwasserbrunnen zur Verfügung gestellt. Die Planungs- und Umsetzungsphase mit Recherchearbeiten, hydrogeologischen Untersuchungen, Aufschlussbohrungen sowie wasserrechtlichen Anträgen dauerte mehr als zwei Jahre, so dass im Winter 2015 der erste Brunnen in Betrieb gehen konnte. Da für den Betrieb der Brunnen zum Teil auch die Neueinrichtung eines Stromanschlusses erforderlich wurde, konnte ein Großteil der Gewässer gleichzeitig mit Belüftungseinrichtungen in Form von Fontänen ausgestattet werden.

Überwachung der Wasserqualität

Neben den Entschlammungsmaßnahmen und der Installation von Grundwasserpumpen und Belüftungseinrichtungen steht seit den Ereignissen am Aachener Weiher das Monitoring der Gewässer im Vordergrund. Bis in die 1980er-Jahre wurde die Wasserqualität der Weiher noch regelmäßig geprüft, dann aber aufgrund von Einsparungsvorgaben eingestellt. Ohne verlässliche Daten kann aber der Zustand der Gewässer nicht eingeschätzt werden. Aus diesem Grund wurde eine Erstuntersuchung durchgeführt, um die aktuelle Wasserqualität zu kontrollieren und Missstände und den daraus resultierenden Sanierungsbedarf aufzuzeigen.6 In erster Linie wurden die sauerstoffzehrenden organischen Belastungen sowie die Nährstoffe Stickstoff und Phosphor, die eine übermäßige Produktion organischer Substanz, die sogenannte Eutrophierung verursachen, erfasst. Als Ergebnis dieser Untersuchung konnte für jedes Gewässer die jeweils spezifische Belastung ermittelt und bewertet, sowie eine Abstufung des erforderlichen Sanierungsbedarfs aufgezeigt werden. Seit dieser Erstuntersuchung werden alle Gewässer zweimal jährlich hinsichtlich chemischer Parameter (Ammonium, Nitrit, Nitrat, Gesamtphosphor und Chlorophyll-a), physikalisch-chemische Parameter (Sichttiefe, Temperatur, Leitfähigkeit, pH-Werte, Sauerstoffgehalt und -sättigung) untersucht und eine Plankton Bestimmung durchgeführt.

Steuerung Fischbesatz

Auch wenn die vorliegenden Ergebnisse der Wasseruntersuchungen nur den Zustand an dem jeweiligen Tag der Probeentnahme widerspiegeln, so lässt sich aber eine Tendenz in der Entwicklung der Wassergüte darlegen. Deutlich ablesbar ist die hohe Nährstoffbelastung aller Gewässer, die auch Auswirkungen auf den Fischbestand hat. Da keinerlei Erkenntnisse über den tatsächlichen Fischbesatz vorlagen, wurde 2011 der Rheinische Fischereiverband mit der Erstellung eines fischereilichen Pflegekonzeptes beauftragt.7 Das langfristig ausgerichtete Konzept sollte Vorschläge für eine regelmäßige professionelle Bestandsreduktion und für eine nachhaltige angelfischereiliche Nutzung aufzeigen und so zur Stabilisierung der Wasserqualität und zu einer Begrenzung des Risikos von Krankheiten und Fischsterben beitragen.

Grundlage war eine Erhebung des Besatzes durch Elektrobefischung. Hierzu wurde von einem Boot aus ein Elektrofischereigerät eingesetzt, durch das in einem 1,5 Meter breiten Korridor alle Fische betäubt wurden. Die aufgenommenen Fische wurden bestimmt und vermessen und dem Gewässer entnommen.

Ergänzend zur Elektrobefischung wurden Stellnetze eingesetzt, um den Gesamtbestand und die Fische des Freiwassers besser erfassen zu können. Bei der Untersuchung wurden über 7800 Fische gefangen und 21 Fischarten registriert. Die entnommene Gesamtbiomasse betrug 1,5 Tonnen. Die aus den Ergebnissen ermittelte Fischbestandsdichte von 200 bis 400 Kilogramm Biomasse pro Hektar ist insgesamt als hoch zu bezeichnen. Hauptgrund hierfür ist die Fütterung durch Erholungssuchende.

Aufbauend auf dieser Untersuchung wurde für alle Gewässer ein zwei- bis dreijähriger Entnahmeturnus durch Elektrobefischung festgelegt. Für die Angelfischerei wurden zu jedem Gewässer konkrete Entnahmevorschläge formuliert, um die gewünschte fischereiliche Steuerung durch die drei bewirtschaftenden Angelvereine im Rahmen der laufenden Hege optimal zu unterstützen. Die Entnahme zielt vor allem auf Weißfischarten und den stark gründelnden Karpfen. Ergänzend wird durch konkrete Besatzmaßnahmen der Anteil an Raubfischen, wie Hecht und Zander, erhöht. Angestrebt wird ein Raubfisch-Anteil von 20 bis 30 Prozent. Diese Maßnahmen werden auch in den kommenden Jahren fortgesetzt.

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Im Rahmen einer Bestandserhebung werden Fische über eine Elektrobefischung gefangen, vermessen und bestimmt. Foto: Joachim Bauer
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Entnahme und Reduzierung des Fischbestandes durch Elektrobefischung von einem Boot aus. Foto: Joachim Bauer
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Das Interesse der Medien war äußerst groß beim Besatz der Gewässer mit Raubfischen, wie Zander und Hecht. Foto: Joachim Bauer

Weiherpaten

Die Durchführung der hier aufgeführten Maßnahmen soll mittelfristig dazu beitragen, die Parkgewässer grundlegend zu sanieren und in einen guten ökologischen Zustand zu versetzen. Das öffentliche Interesse an dieser Zielsetzung ist sehr groß und vor allem die Elektrobefischung und der Besatz mit Raubfischen werden intensiv durch die Medien begleitet. Dennoch ist festzustellen, dass eine der Hauptursachen für den schlechten Zustand der Gewässer, das Füttern von Wasservögeln und Fischen, in einer Großstadt alleine durch die Verwaltung nicht zu unterbinden ist. Aus diesem Grund hat das Amt für Landschaftspflege und Grünflächen einen Aufruf zur Findung von Weiherpaten gestartet. Mittlerweile gibt es insgesamt 16 Weiherpaten, die vor Ort die Erholungssuchenden ansprechen und über die Konsequenzen ihres Fehlverhaltens aufklären. Die Weiherpaten tragen eine blaue Weste mit dem Logo der Stadt Köln und der Aufschrift "Weiherpate", haben aber keine ordnungsbehördliche Befugnis. Infotafeln an den Weihern und Infoflyer unterstützen die Arbeit der Paten.

Das Fisch- und Wasservogelsterben am Aachener Weiher 2010 hat die bis dahin vernachlässigte Betreuung der Parkgewässer offengelegt. Die Medien und die Stadtgesellschaft haben der Verwaltung ihren Unmut hierüber sehr deutlich gemacht. Mittlerweile liegt ein umfassendes Konzept, bestehend aus verschiedenen Bausteinen vor, das zum Teil schon umgesetzt werden konnte. Hierauf aufbauend müssen weitere Maßnahmen umgesetzt werden, die auch finanziert werden müssen. Vor dem Hintergrund sich verändernder klimatischer Bedingungen müssen die erforderlichen Ressourcen bereitgestellt werden, wenn die Parkweiher weiterhin ihre ökologischen, klimatischen und erholungsrelevanten Funktionen erfüllen sollen.

Literatur

1 Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (Hrsg.): Klimagerechte Metropole Köln. Abschlussbericht. Fachbericht 50. Recklinghausen 2013.

2 Kölner Stadt-Anzeiger vom 17./18. Juli 2010.

3 Gutachten des Büros Ilkon, Ingenieurbüro für limnologische Konzepte, Bornheim: Die Entwicklung der urbanen Parkgewässer in Köln.

4 Die Methode des "Sömmerns" wurde am Mülheimer Stadtgartenweiher, am Weiher Theodor-Heuss-Ring, am Lindenthaler Kanal, am Klettenbergpark durchgeführt.

5 Gutachten des Büros Ilkon, Ingenieurbüro für limnologische Konzepte, Bornheim.

6 Erftverband. Wasserqualität der Kölner Kleingewässer. Bericht zur ökologisch/chemischen Untersuchung 2001.

7 Rheinischer Fischereiverband von 1880 e. V. Abschlussbericht zum Projekt Fischbestandskontrolle an den Kölner Stadtgewässern und Vorschläge für eine fortlaufende fischereiliche Steuerung. 2012.

Dr. Joachim Bauer
Autor

Stellvertretender Amtsleiter, Amt für Landschaftspflege und Grünflächen, Stadt Köln

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