Mehr als 70 % aller Baggerseen - die aufgrund ihrer Wassertiefe eine stabile Sommerschichtung haben - sind etwa 15 Jahre nach Ende der Baggerarbeiten nicht mehr im ökologischem Gleichgewicht.

Vor rund 20 Jahren war der Königsee ein Baggersee. In Bezug auf die Gewässergüte, einer der saubersten Seen im Landkreis Offenbach. Einige Jahre nach Ende der Baggerarbeiten konnte dieses Prädikat nicht mehr aufrecht erhalten werden. Der Baggersee war “gealtert” und musste aufgrund seiner organischen Belastung als eutrophiert (überdüngt) eingestuft werden.

Durch Abdichtung des Gewässerbodens wird der Grundwasserstrom, der vorher für einen stetigen Wasseraustausch sorgte, unterbunden. Das jetzt vorhandene Wasser steht wie in einer Badewanne. Alles was hinein kommt bleibt drin. Der Fachmann spricht von der sogenannten “Nährstoff-Falle”. Ist genügend Sauerstoff vorhanden, funktioniert der Lebenskreislauf - das Leben im Wasser, das Zersetzen der organischen Abfallstoffe - man spricht von der Selbstreinigung des Gewässers. Mit der Zeit endet die Fähigkeit des Gewässers, sich “selbst zu reinigen”. Der natürlich erzeugte Sauerstoff reicht nicht mehr aus, um alle Zersetzungsvorgänge die auch Sauerstoff benötigen, zu versorgen. Es kommt zu Faulschlammbildung am Gewässergrund mit allen negativen Folgen. Diese hier nur umschriebene Situation zeigte sich auch am Königsee.

Etwas wissenschaftlich ausgedrückt war die limnologische Situation (Gewässersituation) des Königsees wie folgt zusammenzufassen: Das Hypolimnion (Tiefzone des Sees) war am Ende der Stagnationsperiode sauerstofflos (anaerob), Teilbereiche des Hypolimnions bereits kurz nach Beginn der Stagnation. Unter Stagnation versteht man die Schichtung des Wassers im Sommer aufgrund der Temperatur und des speziellen Gewichtes des Wassers. Im Sommer ist nachts auch in Seebereichen oberhalb der Sprungschicht (aerobe Bereich oder der mit Sauerstoff versorgte Bereich) eine deutliche Sauerstoffzehrung festzustellen.

Im Faulschlamm bilden sich Gase - Schwefelwasserstoff und Methan. Methan entweicht aus dem Gewässer (aufsteigende Blasen). Der Schwefelwasserstoff entweicht nicht. Er stellt ein gefährliches Zellgift dar und hat in 1985 sogar zu einem Aalsterben geführt.

In der Freiwasserschicht oberhalb der Sprungschicht kam es bei Sonnenschein durch Assimilation der Algen zu Sauerstoffübersättigungen bis über 220 %, der ph-Wert erreichte “9”. Zu viele Algen erzeugen zwar zunächst Sauerstoff, aber sie benötigen noch mehr Sauerstoff für ihre Zellzersetzung.

Während der stabilen Sommerschichtung waren im August nur noch die oberen 5 bis 6 Meter des Seewassers mit Sauerstoff versorgt. Dann waren ca. 50 % des Wasservolumens des 16 ha großen Sees sauerstofflos (der Königsee hat ca. 1,1 Mio qbm Wasser). Im Sommer kam es zur Bildung von Schwimmschlamm. Die Blaualgen nahmen zu, die Wasserpflanzen wurden erstickt und das krause Laichkraut war verschwunden. Damit fiel ein wichtiger Sauerstoffproduzent aus.

Dank einer vorausschauenden Gemeindeverwaltung blieb es nicht bei dieser sich einstellenden Situation - es wurde gehandelt. Durch zwei moderne technische Anlagen - sogenannte Zwangszirkulationsanlagen - wird der Sauerstoffhaushalt des Königsees in dem kritischen Sommerhalbjahr ausgeglichen. Das Sterben dieses Gewässers hatte damit ein Ende.

Prinzipieller Aufbau der Zwangsbelüftungsanlage

Sauerstoff wird in einem See zu 10 - 20 % durch die Berührung von Luftsauerstoff mit der Wasseroberfläche und zu 80 - 90 % durch grüne Unterwasserpflanzen und Algen in den oberen Wasserschichten bei Licht (Photosynthese) erzeugt. Natürlich gesehen entsteht der benötigte Sauerstoff also nur in den oberen Metern des Wasserkörpers. Durch Wind wird der Wasserkörper bei gleicher Temperatur und gleichem Gewicht des Wassers komplett umgewälzt. Im Sommerhalbjahr funktioniert das aufgrund der Temperaturdifferenzen nicht, die Umwälzung erfolgt nur oberhalb der sogenannten Sprungschicht. Die Bodenzone erhält keinen Sauerstoff.

Bei den installierten Zwangsbelüftungsanlagen handelt es sich um sogenannte Zirkulationsanlagen. Das Verfahren nutzt das Prinzip der Mammutpumpe, wonach eine aufsteigende Luftmenge das Seewasser in Zirkulation bringt. Dadurch wird sauerstoffarmes Tiefenwasser mit sauerstoffreichem Oberflächenwasser durchmischt. Die Energie dazu liefert eine Wasserpumpe, die Seewasser durch einen Injektor fördert. Die für die Zirkulation erforderliche Luftmenge wird im Injektor nach dem Strahlpumpenprinzip aus der Umgebungsluft angesogen und mit Wasser vermischt. Dieses Gemisch wird an der tiefsten Seestelle freigesetzt und die nun aufsteigende Luft setzt das Seewasser in Zirkulation. Dieses wird gleichzeitig belüftet, so daß die Zirkulationsenergie auch für die zusätzliche Anreicherung des Seewassers mit Luftsauerstoff genutzt wird. Zusammen mit dem natürlichen Sauerstoffeintrag am Seespiegel und mit der photosynthetischen Sauerstoffproduktion des Phytoplanktons (Algen) in den oberen Wasserschichten sowie durch Zirkulation und Durchmischung ergibt sich eine erhöhte Sauerstoffversorgung des Tiefenwassers.

Der am Seegrund erhöhte Sauerstoffgehalt begünstigt die Seeökologie in mehrfacher Hinsicht. Die Dämmung der Nährstoffrücklösung aus dem Sediment und dadurch Reduktion des unerwünschten, übermäßigen Algenwachstums. Die Verhinderung von anoxischen Zuständen und somit Vermeidung von Schwefelwasserstoff- und Methangasbildung. Die Vermeidung von Geruchsemissionen. Die Verhinderung der Bildung von neuem Faulschlamm. Der biologische Abbau des vorhandenen Faulschlammes durch aerobe Bakterien (benötigen Sauerstoff) und somit Mineralisierung des Sedimentes. Der biologische Abbau des Ammoniums durch Umwandlung in Nitrat, das wiederum bakteriell in freien Stickstoff umgewandelt wird, welcher gasförmig den See verläßt. Die Oxydation des im Seewasser gelösten Eisens sowie Bindung und Entzug von gelöstem Phosphor aus dem Wasserkörper mit stabiler Einbindung ins Sediment.

Der Königsee

Was bewirken die Zwangsbelüftungsanlagen ?

Vorweggenommen haben beide Anlagen den starken Winter und den anschließenden Sturm mit gefährlichem Eisgang gut überstanden. Seit dem 21. April 1997 haben sie die Zirkulation des Gewässers wieder aufgenommen. Im Winterhalbjahr wurden die Anlagen nur zur Kontrolle alle 2 bis 3 Tage für maximal zwei Minuten eingeschaltet.

Aber nicht die technische Stabilität der Konstruktion, sondern der Wirkungsgrad der Anlagen interessiert vor allem. Trotzdem soll die technische Ausführung nicht unerwähnt bleiben, schließlich handelt es sich bei diesen Anlagen um ein System, bei dem von dem Auftraggeber gemachte Auflagen zu erfüllen waren. So entstand zum Beispiel eine Konstruktion, die an der Wasseroberfläche so gut wie nicht zu sehen ist und sich der Landschaft damit gut anpaßt. Zu sehen ist an der Wasseroberfläche nur der gut stoßgeschützte Schnorchel.

Anhand der Temperaturmessungen von Oberflächen und Tiefenwasser läßt sich zunächst die vollständige Zirkulation darstellen. Im August 1995 erreichte die Wasseroberfläche eine Temperatur von über 26 ° Celsius, während das Tiefenwasser nur ca. 10° C “kalt” war. Sehr gut ist zu erkennen, daß der Königsee im Winter 1995/96 zugefroren war - das Oberflächenwasser unter Eis war kälter als das schwerere Tiefenwasser von 4° C. Am 18. April 1996 gingen dann beide Anlagen in Betrieb. Bereits 10 Tage später betrug die Differenz zwischen Oberflächenwasser und Tiefenwasser weniger als ein Grad. Die von da ab fast parallel verlaufenden Temperaturkurven belegen die Vollzirkulation in den Sommermonaten. Nach dem Abschalten der Anlagen im Oktober 1996 gehen die Kurven wieder langsam auseinander.

Was kann nach einem Jahr über den Betrieb der Anlagen gesagt werden ?

Widerlegt werden konnte auch die Aussage, daß zwangszirkulierte Gewässer als Badegewässer deutlich kälter sind als geschichtete Seen. Vergleichsmessungen mit dem nur bis 6 m tiefen Badesee in Mainflingen ergaben keine großen Temperaturdifferenzen. Am 23. August 1996 - also in der Badehochsaison - hatten beide Gewässer an der Oberfläche eine Wassertemperatur von 23,3 Grad Celsius.

Die Bodenmorphologie des Königsees unterscheidet sich von anderen Baggerseen im Rhein-Main-Gebiet. Die Ausbeutungsmethode hat ein Gewässer geschaffen, daß am Grund einer Gebirgslandschaft gleicht. “Berge” reichen bis 3 m unter die Wasseroberfläche, ein Drittel des Gewässerbodens besteht aus neun “Tiefen” zwischen 10 und 15 Meter. Angelfischereilich ist diese Struktur sehr interessant aber für die Zwangsbelüftung ist ein homogener Gewässergrund besser. Deshalb kam hier für die Restaurierung nur ein “Simplexsystem” in Frage. Aus der beiliegenden Skizze ist die Wirkungsweise der Anlagen zu sehen. Der Sauerstoffeintrag erfolgt dreifach: 1. Durch die Ejektorwirkung an den Ausströmern, 2. Durch die entstehende Zirkulation des Wasserkörpers, 3. Ziehen die Pumpen sauerstoffreiches Wasser aus dem zirkulierten Bereich in die “Tiefen”. Die zwei Pumpen und zwei Ausströmer stehen in den größten zusammenhängenden Tiefenzonen. Aber es bleibt auch ein kleiner unbelüfteter Bereich von etwa 5 % Bodenfläche, in dem die Sauerstoffzehrung zur Zeit noch größer ist. Der künstlich eingetragene Sauerstoff kann nur horizontal oder nach oben gehen.

So war der Sauerstoffhaushalt des Gewässers auch in drei Abschnitten zu betrachten. Bis zu etwa 10 Meter Wassertiefe und im Tiefenbereich der Ausströmer lag die Sauerstoffsättigung zwischen 80 % und 120 %. In den beiden Pumpenlöchern konnte nicht mehr als 60 % Sättigung nachgewiesen werden, die Restlöcher waren unterhalb von 10 Metern im Sommer sauerstofflos. Der kritischste Monat war auch 1996 der August, als die Wassertemperatur überall mehr als 21 Grad betrug. Die Primärproduktion und die Zersetzung der Stoffe - und damit auch die Sauerstoffzehrung - geht temperaturbedingt viel schneller vor sich. Die Bodenzone hatte in Tiefen von mehr als 9 Meter nur 1 bis 2 mg/l Sauerstoff.

Vergleicht man die Werte mit den Vorjahren in Zeiten ohne installierte Belüftungsanlagen, bestätigt sich die Funktionsfähigkeit der Anlagen. Im August 1994 und 1995 war der Wasserkörper unterhalb von 6m Tiefe sauer- stofflos. Das Oberflächenwasser war mit Sauerstoff übersättigt mit einem deutlich erhöhten pH-Wert um 9.

Der ideale Bereich für Fische liegt bei einer Sauerstoffversorgung von 80 bis 120 %. Es ist leicht festzustellen, das diese Werte erst nach Inbetriebnahme der Anlagen im gesamten Wasserkörper des Sees und fast während des ganzen Jahres nachgewiesen werden konnten.

Der ASV begleitet die Restaurierungsmaßnahme mit einer sinnvollen Gewässerbewirtschaftung. Durch intensive Erhöhung des Raubfischbestandes wollen wir den Fraßdruck der großen Rotaugen und der Brassen auf das große Zooplankton verringern, indem die Raubfische diese Massenfischbestände regulieren. In der Nahrungspyramide eines jeden Gewässers ernährt sich das große Zooplankton (Hüpferlinge, Wasserflöhe, Kleinkrebse) von den Algen, dem sog. Phytoplankton. Treten die Algen in Massen auf, schaden sie einem Gewässer erheblich. Wenn wir also von Aal bis Zander mehr Raubfisch besetzen, bereichert das nicht nur des Anglers Speisekarte, sondern hilft auch mit, die Wasserqualität zu verbessern.

Für die Überwachung der Gewässergüte des Königsees wird viel Zeit aufgewendet. Es versteht sich von selbst, daß die Funktion und der Wirkungsgrad von den beiden Zwangszirkulationsanlagen überwacht und dokumentiert wird. Der Angelsportverein arbeitet eng mit der Tauchergruppe der DLRG, Ortsgruppe Mainflingen, zusammen. So belegen auch Tauchgänge vor und nach der Belüftung eine deutliche Verbesserung der Sichtweite in der Tiefe - in früheren Jahren “sah man hier nicht die Hand vor den Augen”. Taucher bestätigen jetzt auch die Besiedlung der ganzen Bodenzone. Der Nachweis von Zanderbrut im vergangenen Jahr belegt ebenfalls die einsetzende Verbesserung.

Belüftungsprinzip Königsee
Messwerte nach Inbetriebnahme der Belüftungsanlage

 Der Königsee im Winter

Fotogalerie Königsee - bitte anklicken

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