Simone Steines. Geschwister-Scholl-Gymnasium, Daun

Das Meerfelder Maar liegt rund zwei Kilometer von Bettenfeld entfernt in der Gemarkung Meerfeld im Kreis Bernkastel-Wittlich auf einer Höhe von +336,5 m über NN und ist das größte Maar des quarären Westeifel-Vulkangebietes. Das Meerfelder Maar ist vor rund 29000 Jahren durch vulkanische Tätigkeit entstanden. Die Ausbruchstelle des Vulkans befindet sich auf dem NW-SO-Profil des Mosenberg-Meerfelder-Vulkansystems. Nach Abschluss der Aktivität der Mosenbergkratergruppe brach im Meerbachtal das Meerfelder Maar aus. Es ist durch eine Wasserdampfexplosion entstanden. Das aus der Tiefe aufsteigende Magma geriet nahe der Erdoberfläche mit dem Grundwasser in Kontakt und veranlagte es so zu einer energiereichen Wasserdampfexplosion. Bereits während der Eruption brachen die Krater zusammen, weil der Auswurf devonischer Gesteine eine Explosionskammer entstehen ließ, deren Wände dann eingebrochen sind; hierdurch entstand das Meerfelder Maar. Das Maar selbst hat heute eine Oberfläche von 248000 Quadratmetern. Die maximale Tiefe des Maarsees beträgt 17 bis 18 Meter. Von 1877 bis 1880 senkte man den Wasserspiegel des Maarsees um zwei Meter, so dass die Wiesen rund um das Maar landwirtschaftlich nutzbar waren. Heute ist auf den Wiesen und Feldern rund um das Maar das Düngen nicht mehr erlaubt, da diese Flächen im Wassereinzugsgebiet des Maarsees liegen. Sowohl die Gemeinde Meerfeld als auch das Maar selbst liegen in einem Kessel, der rundherum durch vulkanisches Gestein abgegrenzt wird.

Zu den verschiedenen Jahreszeiten zeigt auch

ein See verschiedene Wasserschichtungen

auf:

Frühjahr: Der Maarsee befindet sich in der

Vollzirkulation. Der ganze See hat eine Temperatur von ca. 4° C.

Sommer: Der See befindet sich in der Stagnation. Er kann in drei Schichtungen unterteilt werden:

- Deckschicht (Epilimnion)

- Sprungschicht (Metalimnion)

(Die Wassertemperatur nimmt hier rapide ab.)

- Tiefenschicht (Hypolimnion)

Herbst: Der Maarsee befindet sich wie im

Frühjahr in der Vollzirkulation.

Winter: Es bilden sich zwei Schichtungen:

- eine kalte Oberflächenschicht (zum Teil Eisdecke)

- eine darunterliegende Schicht mit etwa 4° C warmem Wasser.

Die Wasserumwälzung im Frühjahr und im Herbst erfolgt durch den Wind, der jedoch nur in der Lage ist, Wasser von fast gleicher Temperatur umzuschichten. Deshalb findet im Sommer und im Winter nur eine Umschichtung in der ersten Wasserschicht statt.

2. Sauerstoffgehalt

Sauerstoff gelangt durch die Atmosphäre (Wind) und durch die Photosynthese der Algen in den Maarsee. Verbraucht wird Sauerstoff von Organismen, die organische Substanzen abbauen. Im Sommer, wenn viele organische Materialien abgebaut werden müssen und kaum Sauerstoff in die Tiefenzone gelangt, kommt es dort zu einem Sauerstoffminimum. Die Organismen bauen ohne Sauerstoff jedoch nur unvollständig ab. Es bildet sich Faulschlamm.

3. Ionen

Ionen gelangen mit den Niederschlägen, die die Nährstoffe der umliegenden Felder beinhalten sowie durch Abwässer, die früher ins Maar geleitet wurden, in den Maarsee. Ein zu hoher Nährstoffgehalt führt jedoch zu einem vermehrten Pflanze n wach st u m und schließlich zur Eutrophierung eines Gewässers. Deshalb ist es sehr wichtig, dass Nährstoffe nie im Überschuss

vorhanden sind, um so das ökologische Gleichgewicht im Maarsee aufrechtzuerhalten.

Ammoniumionen

Ammonium ist wie auch Nitrat eines der wichtigsten anorganischen Stickstoffverbindungen in einem Gewässer. Ammonium kann von Algen direkt aufgenommen werden und wird zum Teil auch zu Nitrat oxidiert. Dieses kann jedoch nur bei genügend Sauerstoff geschehen. Zwischen Ammonium und Nitrat bestehen also wichtige Zusammenhänge. Wenn kaum Sauerstoff vorhanden ist, bleibt Ammonium in seiner ursprünglichen Form vorhanden, ansonsten wird es oxidiert.

Nitrationen

Nitrat kann auch wie Ammonium direkt von Pflanzen aufgenommen werden. Bei hohem Sauerstoffgehalt liegt viel Nitrat vor und ansonsten wenig.

Phosphationen

Bei Phosphat ist noch ein wichtiger Faktor zu bedenken. Phosphationen können bei hohem Sauerstoffgehalt in die Sedimente in Form von Eisen eingelagert werden. Wenn nun der Maarsee ein Sauerstoffdefizit hat, wird Phosphat von den Sedimenten freigesetzt, so dass es ein noch größeres Pflanzenwachstum gibt und somit der Sauerstoffgehalt in der Tiefenzone noch geringer wird.

In der Ausarbeitung der O₂-Konzentrations-messungen von 1978 bis 1995 wird deutlich, dass die Maxima der O2-Konzentrationen pro Jahr bis 1995 zunehmen, das heißt, es ist zur Zeit der Herbstvollzirkulation bis zur Frühjahrsvollzirkulation mehr O2 im Wasser vorhanden. Dieses macht die Zeit der Sommerstagnation bis in den Herbst hin für den Maarsee erträglicher.

Die O2-Maxima erstrecken sich seit 1990 von Oktober bis November, Dezember bis zum April hin. In den Sommermonaten nehmen die O2-Konzentrationen stark ab, fast bis zu einem Minimum von 0,00 mg/1. Durch den Bau der Tiefenwasserableitung 1981 wird das kälteste Wasser aus dem Maarsee abgeleitet. Dadurch tritt die Herbstvollzirkulation früher ein. In den letzten Jahren hat sich dieses positiv auf den Maarsee ausgewirkt, da somit die O2-Maxima und deren Dauer erhöht wurden. Seit 1990 beginnt die Herbstvollzirkulation schon im November, wogegen in den Jahren zuvor im November noch ein Sauerstoffminimum vorhanden war. Ohne den Bau der Tiefenwasserableitung hätten sich die O2-Maxima und deren Dauer sicherlich weiter verkürzt, und im Hypolimnion (Tiefenschnitt) wäre die Dauer der O2-Konzentration immer geringer geworden.

Entwicklung der Ammoniumkonzentration von 1978 bis 1994 im Meerfelder Maar in 12 Meter Tiefe

Die Betrachtung der Ammoniumkonzentration in einer Tiefe von 12 Metern zeigt, dass die Maxima in den Jahren 1978 bis 1994 abnehmen. 1978 waren im September fast 3 mg/l Ammonium pro Liter gelöst, 1982. ein Jahr nach der Installierung der Tiefenwasserableitung, noch etwa 1 mg/l, 1991 ebenfalls und 1992 knapp unter 1 mg/l Ammonium. 1993 waren etwa 0,75 mg/l und 1994 0,6 mg/l Ammonium im Wasser gelöst, das heißt, es ist mehr Sauerstoff im Maarsee vorhanden, wodurch mehr Ammonium zu Nitrat oxidiert wird. Weiterhin ist die Ammoniumkonzentration geringer, da ein Teil des Ammoniums durch die Tiefen wasserableitung aus dem Maarsee abgepumpt wird und weil der Eintrag an Düngemitteln durch die Auswaschung der Felder geringer ist. Insgesamt gesehen hat sich also die Ammoniumkonzentration positiv entwickelt.

Entwicklung der Nitratkonzentration von 1978 bis 1994 im Meerfelder Maar in 12 Meter Tiefe

Die Maxima der Nitratkonzentration haben von 1978 bis 1994 zugenommen. Ein Vergleich der Aprilwerte (Frühjahrsvollzirkulation) zeigt, dass die Sauerstoffkonzentrat Ion im April bis 1994 immer weiter zugenommen hat, so dass Ammonium zu Nitrat oxidiert werden kann. Ab 1992 zeigen sich auch schon im Herbst hohe Nitratkonzentrationen, die Herbstvollzirkulation beginnt früher, und somit steht Sauerstoff zur Ammoniumoxidation zur Verfügung. In den Jahren zuvor war dieses nicht der Fall. Durch die Installierung der Tiefen wasserableitung setzt der Beginn der Herbstvollzirkulation früher ein.

Entwicklung der Phosphatkonzentration von 1978 bis 1994 im Meerfelder Maar in 12 Meter Tiefe

Auch die Betrachtung der Ammoniumkonzentrationen zeigt eine Abnahme, so sinken die Jahresmaxima der Phosphatkonzentrationen von 1978 bis 1995 zuerst sehr stark, dann immer geringer (1993 noch etwas zu), und es wird zur Zeit der Sommerstagnation, die bis in den Herbst hin dauert, weniger Phosphat durch die Sedimente freigesetzt. Dieses ist wiederum ein Zeichen dafür, dass sich mehr Sauerstoff im Maarsee befindet. Im Frühjahr, bei hoher 0?-Konzentration, wird dann auch eine geringere Menge an Phosphat in die Sedimente eingelagert, da insgesamt weniger Phosphat im Maarsee vorhanden ist. Zwischen den Vorgängen des Ein- und Auslagerns besteht jedoch ein Gleichgewicht. Durch die Tiefenwasserableitung wird ein Teil des Phosphates aus dem Maarsee abgeleitet.

Der Rückgang der Jahresmaxima vollzieht sich nur sehr langsam. Von 1978 bis 1991 hat der Phosphatgehalt innerhalb von diesen 13 Jahren um das Dreifache abgenommen. Dieses lässt sich dadurch erklären, dass der Eintrag von Phosphaten von außen - durch die Auswaschung der Düngemittel aus den Feldern, die über das Grundwasser in den Maarsee gelangen - immer noch vorhanden ist, aber mit der Zeit weiter abnimmt und dann stagniert. Die Gleichgewichtsreaktion der Ein- und Auslagerung von Phosphat durch die Sedimente wird noch sehr lange anhalten, da vermutlich eine sehr große Menge an Phosphaten in den Sedimenten gespeichert ist.

Zusammenfassung und abschließende Überlegungen

Das Meerfelder Maar ist heute nicht mehr polytroph, sondern eutroph bis mesotroph. Die Entwicklung ist auf die 1978 gestellten Forderungen des Landesamtes für Wasserwirtschaft Rheinland-Pfalz zur Verbesserung der Wasserbeschaffenheit im Meerfelder Maar zurückzuführen. Folgende Forderungen wurden gestellt:

1. Schaffung einer Pufferzone rund um das Maar zwischen Maar und landwirtschftlich genutzten Flächen

2. Installierung einer Tiefen wasserableitung

3. Der Meerbach soll wieder ins Maar eingeleitet werden unter der Voraussetzung, dass der Bach nicht zu viele Nährstoffe ins Maar hineinträgt.

Nach diesen Forderungen wurden die Ortschaften Bettenfeld 1978 bis 1981 und Meerfeld 1985 bis 1991 kanalisiert. Die Abwässer der beiden Kläranlagen (Bau in Bettenfeld 1981 und in Meerfeld 1992) gelangen in andere Bachsysteme. Der Meerbach fließt seit etwa 1950 nicht mehr ins Maar hinein, sondern in dessen Abfluss; er ist bis heute noch nicht wieder ins Maar eingeleitet.

Rund um das Maar wurde für 450000 DM Land angekauft; dieses soll als Pufferzone zwischen dem Maarsee und den landwirtschaftlichen Flächen dienen. In ihr ist extensive Landwirtschaft erlaubt und das Düngen der wenigen verbliebenen Felder verboten. 1981 wurde im Maar eine Tiefenwasserableitung installiert. Die Kosten für dieses Projekt betrugen 260000 DM.

Der Vergleich der Wasseruntersuchungsergebnisse von 1978 bis 1994 lässt erkennen, dass sich in den ersten Jahren nach der Installierung der Tiefenwasserableitung Verbesserungen aufzeigten. Die Sauerstoffkonzentration hat im ganzen Maarsee zugenommen, und somit ist die sauerstoffarme Zeit der Sommerstagnation leichter zu überdauern. Die Herbstvollzirkulation wird früher erreicht, so dass die kritische Phase der Sauerstoffarmut verkürzt wird. Da die Konzentrationen an Ammonium- und Nitrat-Ionen in Verbindung stehen, ergibt sich keine direkte Aussage über eine Abnahme. Die Phosphatkonzentration hat anfangs stark abgenommen und stagniert zum heutigen Zeitpunkt. Auch hier hat sich der abnehmende Eintrag von außen her stark ausgewirkt. Die Sedimentschicht wirkt wie ein Speicher, aus der immer wieder Phosphat-Ionen freigesetzt oder eingelagert werden (Gleichgewicht). Man muss jedoch bedenken, dass sich Verbesserungen erst im Laufe der Zeit erkennen lassen. Noch heute ist der Nährstoff eint rag von außen durch die frühere Düngung der Felder gegeben. Nicht alle Dünger wurden von den Niederschlägen ausgewaschen, sie befinden sich zum Teil noch im Boden und gelangen so mit den Niederschlägen ins Meerfelder Maar. Die Tiefenwasserableitung bewirkt nur eine Entnahme von Nährstoffen aus 13 bis 17 Metern. Im Epilimnion macht sich dieses nicht bemerkbar, denn dort wird der Nährstoffgehalt durch die äußeren Einwirkungen noch zusätzlich vergrößert. Ein Erfolg der Ableitung wird sich erst in ein oder zwei Jahrzehnten feststellen lassen, wenn die interne Düngung und der Nährstoff ein trag von außen nicht mehr vorhanden ist. Wichtig ist es aber auch, dass sich die Verhältnisse im Meerfelder Maar nicht sehr verschlechtert haben. Wenn das Landesamt für Wasserwirtschaft 1978 nicht eingegriffen hätte, wäre das Maar heute eutrophiert. Die Düngung der Felder wäre bestehen geblieben, und am Grund des Maares hätten sich Nährstoffe in großen Mengen angereichert, die heute durch die Tiefenwasserableitung entfernt werden. Für die Zukunft bleibt das Meerfelder Maar auch weiterhin ein interessantes Untersuchungsgebiet.