Umkippen
Das Umkippen eines Gewässers bedeutet, dass sein Sauerstoffgehalt unter ein lebenserhaltendes Maß fällt. Im Extremfall wird ein See in seiner Gesamtheit sauerstofffrei wird (anaerob).
Hintergrund
Temperaturschichtung
Das Wasser in Seen ist im mitteleuropäischen Raum geschichtet. Dabei ist das dichteste Wasser unten, das am wenigsten dichte oben. Die größte Dichte besitzt Wasser von 4°C (s. Dichteanomalie des Wassers). Im Sommer schwimmt also wärmeres Wasser obenauf, im Winter kälteres. Bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes schwimmt obenauf eine noch weniger dichte Eisschicht. Im Sommer, während der Wachstumsphase, kann sich das Wasser an der Oberfläche bis auf 20°C oder noch wärmer aufheizen, während in 30 oder 40 Metern Tiefe sehr viel kälteres Wasser liegt. Da das wärmere Wasser eine deutlich geringer Dichte hat, wird die Schichtung durch die Dichteunterschiede stabilisiert.
Sprungschicht
Wenn man Temperaturmessungen in Abhängigkeit von der Tiefe macht, stellt man fest, dass die Temperatur in ein paar Metern Tiefe plötzlich und rapide abfällt. Diese Tiefenzone heißt deshalb Sprungschicht.
Sauerstoffeintrag
Das Wasser oberhalb der Sprungschicht hat eine ähnliche Temperatur und Dichte. Es kann vom Wind durchmischt werden, dabei wird Sauerstoff eingetragen. Das Wasser unterhalb der Sprungschicht erhält von außen kaum Sauerstoff. Im Gegenteil, absterbende Pflanzen sinken von oben ab. Beim Abbau ihrer Substanz durch kleine Organismen und Mikroorganismen wird sogar Sauerstoff verbraucht.
Durchmischung
Nur zweimal im Jahr (Ausnahme Bodensee: nur einmal) werden mitteleuropäische Seen durchmischt - und zwar dann, wenn für kurze Zeit der gesamte Wasserkörper 4°C warm und damit gleich dicht ist. Dann können die Frühjahres- und Herbststürme den ganzen Wasserkörper umwälzen und es wird Sauerstoff bis auf den Grund getragen. In der Zeit zwischen den beiden Mischungsphasen wird unterhalb der Sprungschicht nur Sauerstoff gezehrt.
Eutrophierung
Wenn mehr Nährstoffe eingetragen werden, als ein Gewässer verbrauchen kann, spricht man von Eutrophierung. Dann kann mehr organisches Substrat im See gebildet werden. Es besteht allerdings die Gefahr, dass zu viele Pflanzen, v. a. Algen wachsen. Sie produzieren zwar tagsüber durch Photosynthese Sauerstoff, nachts jedoch, wenn es dunkel ist, verbrauchen sie Sauerstoff. Es kann so weit kommen, dass das Wasser nachts nahezu sauerstofffrei ist, als Folge können zunächst empfindlichere Lebewesen und schließlich sogar die Algen selbst sterben. Das tote Material sinkt nach unten.
Umkippen
Durch die Sprungschicht wird verhindert, dass Sauerstoff in die unteren Gewässerschichten eingetragen wird. Es wird aber immer mehr organisches Material am Seeboden abgelagert. Beim Abbau dieses Materials wird Sauerstoff gezehrt, so lange, bis er verbraucht ist. Dann sterben auch die Organismen, die den aeroben (sauerstoffzehrenden) Abbau durchgeführt haben. Wenn die Tiefenzone eines Sees sauerstofffrei - anaerob - ist, sagt man, sie sei umgekippt. Die anearobe Zone kann sich ausbreiten. Durch anaerobe Abbauprozesse können Abbauprodukte wie Schwefelwasserstoff entstehen, die für aerob lebende Organismen giftig sind. Bei der Durchmischung des Wassers im Frühjahr oder Herbst können so verbliebene Organismen abgetötet werden. Wenn bis in die höchsten Schichten, bis zur Oberfläche, keine Organismen mehr leben, die aerobe Abbauprozesse durchführen und kaum Sauerstoff gemessen werden kann, sagt man, ein See sei umgekippt.
Ursachen des Umkippens
Überdüngung - also zu hoher Nährstoffeintrag, aber auch der Eintrag von Giftstoffen, die Lebewesen, die Sauerstoffatmung betreiben, töten.
Gegenmaßnahmen
Die Seensanierung erfolgt
- durch Beseitigung der Ursachen, etwa Kläranlagenbau, Einbau von Phosphatfällungsanlagen in Kläranlagen, Verhinderung von Nitrat- und Phosphateintrag durch Weideland
- durch Sauerstoffzufuhr (Belüftung)
- durch Ausbaggern anaerober Schlämme