Der Stickstoff- und Phosphorkreislauf in Gewässern
Stickstoff und Phosphor - Nährstoffe - sind lebensnotwendige Elemente und zugleich die Hauptverursacher der Eutrophierung. Zu verstehen, woher sie stammen und in welchen Formen sie im Wasser zirkulieren, hilft, Untersuchungsergebnisse zutreffend zu lesen und den Gewässerschutz zu gestalten.
Woher sie stammen
- Landwirtschaft - Abschwemmung von Düngemitteln und tierischen Ausscheidungen (die Hauptquelle von Stickstoff und Phosphor in vielen Einzugsgebieten),
- Abwasser - häuslich und industriell,
- Bebauung und Abschwemmung von versiegelten Flächen,
- Natürliche Quellen - die Verwitterung von Gestein (Phosphor), die atmosphärische Deposition (Stickstoff).
Formen des Stickstoffs
Stickstoff zirkuliert in mehreren Formen, die ineinander übergehen:
- Ammoniumstickstoff (N-NH₄) - u. a. aus frischem Abwasser und dem Abbau; je nach pH und Temperatur kann er toxisch sein,
- Nitrite (N-NO₂) - eine zwischengeschaltete, instabile Form,
- Nitrate (N-NO₃) - das Endprodukt der Oxidation; gut löslich, sie werden leicht von Feldern abgeschwemmt,
- organischer Stickstoff - in organischer Substanz gebunden.
Die Summe dieser Formen ergibt den Gesamtstickstoff.
Formen des Phosphors
- Phosphate (Orthophosphate) - die für Algen direkt verfügbare Form,
- gebundener Phosphor - in organischer Substanz und Schwebstoff, teils aus den Grundsedimenten freigesetzt (besonders unter anaeroben Bedingungen am Grund).
Die Summe ist der Gesamtphosphor - oft der entscheidende Faktor für die Eutrophierung von Seen.
Die Formen auf einen Blick - was jede aussagt
Die Formen sind nicht austauschbar: dieselbe Masse Stickstoff bedeutet in anderer Gestalt im Wasser etwas völlig anderes.
| Form | Was sie ist | Was ihr Übergewicht nahelegt | Verfügbarkeit für Algen |
|---|---|---|---|
| N-NH₄ (Ammonium) | frischer Eintrag, Produkt des Abbaus | frische Verunreinigung oder anaerobe Bedingungen | ja; bei hohem pH geht es in giftiges NH₃ über |
| N-NO₂ (Nitrit) | Zwischenstufe der Nitrifikation | unvollendete Oxidation - oft Spur einer jüngeren Fracht | ja, aber instabil |
| N-NO₃ (Nitrat) | Endprodukt der Oxidation | Eintrag von Feldern und aus dem Grundwasser, ältere Fracht | ja, sehr gut löslich |
| Organischer N | in organischer Substanz gebunden | viel Biomasse oder häusliches Abwasser | erst nach der Mineralisierung |
| Phosphat (PO₄) | gelöste Ionen | eine sofort verfügbare Fracht | ja, unmittelbar |
| Gebundener Phosphor | in Schwebstoff und Sediment | ein Vorrat, der bei anoxischem Grund zurückkehrt | erst nach der Freisetzung |
⚠️ Phosphor kehrt aus dem Sediment ohne jede neue Einleitung zurück. Ohne Sauerstoff am Grund geben Eisenverbindungen das gespeicherte Phosphat frei - die sogenannte interne Düngung, durch die ein See sich noch Jahre nach der Kappung des Eintrags aus dem Einzugsgebiet „selbst düngen” kann. Deshalb sagt eine Phosphormessung in der Wassersäule allein nicht, woher er stammt.
Warum das wichtig ist
Ein Überschuss an Nährstoffen treibt die Algenproduktion an → Blüten, Rückgang der Sichttiefe und Sauerstoffdefizite. Deshalb ist die Begrenzung des Zuflusses von Stickstoff und (besonders) Phosphor die Grundlage des Gewässerschutzes - siehe Eutrophierung und trophischer Zustand.
Quellen
- Phosphor als limitierender Faktor - das Ganzsee-Experiment: Schindler D.W. (1974), Eutrophication and recovery in experimental lakes: implications for lake management, Science 184(4139), 897-899 - DOI.
- Phosphoreintrag als Grundlage der Bewirtschaftung (OECD-Belastungskonzept): Vollenweider R.A., Kerekes J. (1980), The loading concept as basis for controlling eutrophication, in: Eutrophication of Deep Lakes - DOI.
- Interne Düngung - Phosphorfreisetzung aus dem Sediment unter anoxischen Bedingungen: Mortimer C.H. (1941, 1942), The exchange of dissolved substances between mud and water in lakes, Journal of Ecology 29, S. 280 und 30, S. 147 - DOI Teil I · DOI Teil II.
(Adressen geprüft am 18. August 2026.)
In der Praxis
Nährstoffe werden von einem Labor bestimmt, und der Schlüssel ist die korrekte Probenahme (aufgewühltes Sediment kann den Phosphor verfälschen). Die Ergebnisse - die verschiedenen Formen von Stickstoff und Phosphor - sollte man als eigene Indikatoren führen und über die Zeit beobachten; in LimnoLog erfasst du sie in einer Sitzung und siehst ihren Trend auf einem gemeinsamen Diagramm.
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- 🧮 Konzentrations-Einheitenrechnermg/l ↔ µg/l ↔ mmol/l ↔ ppm sowie Stickstoff- und Phosphorformen (NO₃ ↔ NO₃-N, PO₄ ↔ PO₄-P).
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