Selbst aufbereitetes Abwasser schadet den Süßwasserökosystemen

Flüsse sind mit überschüssigen Nährstoffen, Chemikalien und anderen Schadstoffen, einschließlich Abwasser, überschwemmt.Global, Etwa 50 % des Abwassers werden behandelt in Anlagen, bevor sie in nahegelegene Gewässer gelangen.Neue Forschungsergebnisse zeigen jedoch, dass selbst eine fortschrittliche Behandlung möglicherweise nicht ausreicht, um die Gesundheit von Süßwasserökosystemen zu schützen.

Forscher leiteten verdünntes, aufbereitetes Abwasser in einen unverschmutzten Bach in Nordspanien ein und führten einen Vorher-Nachher-Vergleich der Energieströme durch das Ökosystem durch.

„Wir haben subtile, aber grundlegende Veränderungen in der Ökosystemfunktion festgestellt.“

„Wir haben subtile, aber grundlegende Veränderungen in der Ökosystemfunktion nach der Zugabe von Abwasser festgestellt“, sagte er Ioar de Guzman, Süßwasserökologe an der Universität des Baskenlandes in Spanien und Hauptautor der Studie.Durch die Manipulation eines unberührten Ökosystems konnten sie und ihre Kollegen die Auswirkungen von Abwässern isolieren, die in Bächen mit anderen Arten von Wasserverschmutzung maskiert werden können.

Landwirtschaftliche Abwässer, die stickstoffreichen Dünger enthalten, sind ein bekannter Schädling, der grelle Grünalgenblüten verursacht, die das Leben im Wasser ersticken.

„Abwasser ist wahrscheinlich ein größerer Stressfaktor für die Flussfunktion als die Landwirtschaft“, sagte er Mario Brauns, ein Süßwasserökologe vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Deutschland, der mit de Guzman an der Nahrungsnetzanalyse arbeitet, aber nicht an der neuen Studie beteiligt war.

Neben Stickstoff und anderen Nährstoffen enthält das Abwasser einen heimtückischen Cocktail giftiger Schadstoffe, die aus Reinigungs- und Schönheitsprodukten, Arzneimitteln und vielem mehr stammen.

Jahrzehntelange Investitionen zur Reduzierung der Abwasserverschmutzung, vorangetrieben durch Gesetze wie die europäische Wasserrahmenrichtlinie und die US-Richtlinie.Das Clean Water Act zeigt, dass die Wasseraufbereitung die Wasserqualität deutlich verbessern kann.Aber, so de Guzman, „auch nach einer fortgeschrittenen Behandlung bleiben noch toxische Verbindungen und Nährstoffe zurück.“

In ihrem Experiment verwendeten de Guzman und Kollegen Abwasser aus einer großen Kläranlage in der Nähe von Elgoibar im Norden Spaniens, die eine physikalische und biologische Aufbereitung nutzt, die beispielsweise Trenntanks und mikrobielle Verdauung sowie fortschrittliche Siebung zur Entfernung zusätzlicher Nährstoffe und Metalle umfasst.

Nachwirkungen

Umweltverträglichkeitsprüfungen werden oft nach der Errichtung einer Kläranlage durchgeführt, wobei stromaufwärts gelegene Standorte herangezogen werden, um die Bedingungen außerhalb der Anlage zu beurteilen.Aber diese Kontrollpunkte zeigen möglicherweise nicht genau, was Abwasser mit einem Bach macht, weil das Wasser bereits abgebaut sein kann, erklärte Brauns.Es wäre nahezu unmöglich, die Auswirkungen der einzelnen Verschmutzungsquellen zu isolieren.

Um die Rolle des Abwassers zu untersuchen, untersuchten de Guzman und Kollegen zunächst einen unverschmutzten Bach in gutem ökologischen Zustand.Sie teilten den Bach in zwei Abschnitte auf und inventarisierten im Laufe eines Jahres jeweils das gesamte Ökosystem.

Sie begannen an der Basis des Nahrungsnetzes und erfassten die Menge an Laubstreu und Biofilm – einer Mischung aus Algen, organischem Material und Pilzen, die ein Bachbett bedeckt.Anschließend zählten und maßen sie die Wirbellosen, die sich von diesen Ressourcen ernährten, und schließlich die Fische an der Spitze des Nahrungsnetzes.Im folgenden Jahr untersuchten sie jeden Bachabschnitt erneut, nachdem sie das Abwasser nur in den flussabwärts gelegenen Bereich geleitet hatten.

Solche Biodiversitätszählungen sind der Grundstein für ökologische Folgenabschätzungen, aber die Forscher wollten auch die Gesundheit von Ökosystemen definieren.Dazu quantifizierten sie, wie viel Energie auf den verschiedenen Ebenen des Einspeisenetzes produziert und verbraucht wurde.

Das Team berechnete die Energiemenge, die als Laubstreu und Biofilm zugeführt wurde, und wie viel davon jeweils gefressen wurde, abhängig von der Biomasse, der Körpermasse und der Stoffwechselrate jeder Art.Durch den Vergleich des Energieflusses aus jeder Ressource vor und nach der Umleitung des Abwassers konnten die Forscher etwaige Änderungen auf die Abwasserverschmutzung zurückführen.

„Dieser Energiefluss ist der schlagende Puls unserer Ökosysteme.Die Messung dieser Energie liefert uns einen wertvollen Indikator für die Gesundheit des Ökosystems.“

„Dieser Energiefluss ist der Puls unserer Ökosysteme“, sagte er Amy Rosemond, ein Ökologe für aquatische Ökosysteme von der University of Georgia, der nicht an der Studie beteiligt war.„Die Messung dieser Energie liefert uns einen wertvollen Indikator für die Gesundheit des Ökosystems“, sagte sie.

Die Zunahme der Nährstoffe sollte das Wachstum von Biofilmen stimulieren und höhere Ebenen des Nahrungsnetzes mit zusätzlicher Energie versorgen, sagte de Guzman.Wie erwartet nahm die Menge an Biofilm nach der Einleitung des Abwassers zu.Wirbellose wiederum fraßen mehr Biofilm und weniger Laubstreu.

Die Überraschung, sagte de Guzman, sei, dass die Energiemenge, die den Fischen zufließe, nicht zunahm.Sie meint, dass Veränderungen in der Gemeinschaft der Wirbellosen (wobei verschmutzungsresistente Arten immer dominanter werden) dafür verantwortlich sein könnten.Sie bräuchte jedoch weitere Daten über die Ernährung und den Energiebedarf der Fische, um eine sichere Aussage treffen zu können.Diese Ergebnisse wurden im veröffentlicht Zeitschrift für Umweltmanagement.

„Das ist eine interessante ökologische Überraschung“, sagte Rosemond.„Wir wissen, dass Nährstoffverschmutzung die Räuber-Beute-Beziehung entkoppeln kann.“ Sie erklärte, dass es einigen Arten zugute kommt, über zusätzliche Nahrung einer bestimmten Art zu verfügen, aber diese Organismen sind nicht unbedingt die schmackhafteste Nahrung für Raubtiere, so dass zusätzliche Energie ungenutzt bleiben kann.

Kumulative Effekte

„Dies ist eine clevere Möglichkeit, die Auswirkungen auf das Abwasser von anderen Verschmutzungsquellen zu trennen“, sagte er Sujay Kaushal, ein Hydrochemiker von der University of Maryland, der nicht an der Studie beteiligt war.Die Ergebnisse zeigten, dass es nach vielen Investitionen in die fortschrittliche Abwasserbehandlung noch Raum für Verbesserungen gebe, fügte er hinzu.

Es gebe keine Patentlösung für die Abwasserverschmutzung, sagte Brauns. Der beste Ansatz sei jedoch die Begrenzung dessen, was überhaupt in unsere Gewässer gelangt.Abgesehen von der Abwasserverschmutzung sind unsere Flüsse, wenn sie an Städten und landwirtschaftlichen Gebieten vorbeifließen, einer Flut menschlicher Bedrohungen ausgesetzt.

Punktuelle Abwasserverschmutzung kann reguliert werden, aber diffuse Einträge wie Abflüsse von landwirtschaftlichen Flächen und Straßen können schwieriger zu verfolgen und zuzuordnen sein.Diese Verschmutzungsquellen können verschmelzen und so die Gesamtwirkung auf die Wasserqualität verstärken.„Jetzt müssen wir herausfinden, wie sich diese kombinierten Stressfaktoren auf die Funktion des Ökosystems auswirken“, sagte Brauns.

Quelle : Eos.