Umweltkatastrophe
Fischsterben in der Oder gibt noch immer Rätsel auf
Das Fischsterben in der Oder fand in den vergangenen zwei Wochen große mediale Aufmerksamkeit. Trotz intensiver Suche nach den Ursachen sind diese nicht geklärt, auch wenn sich in den letzten Tagen abzeichnete, dass die von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) nachgewiesene, rund 10 Mikrometer große Goldalge (Haptophyta) Prymnesium parvum mit der Freisetzung von Algengiften, den sogenannten Prymnesinen, wesentlich zum Fischsterben beigetragen haben dürfte. Trotzdem bleiben viele Fragen offen, nicht zuletzt, weil viele Basisdaten, wie zum Beispiel die Gehalte an Phosphor im Oder-Wasser, fehlen beziehungsweise nicht zugänglich sind.
Ende Juli wurde erstmals größere Mengen verendeter Fische nahe der polnischen Stadt Oława, 25 Kilometer südöstlich von Wrocław, gefunden. Entsprechende Funde traten in der Folge weiter flussabwärts und ab dem 9. August auch in Frankfurt an der Oder auf. Unklar ist, welche Abschnitte des Unterlaufs vom Fischsterben betroffen sind, da tote Fische abgetrieben sein können und nicht vor Ort verendet sein müssen. Schätzungen zufolge wurden bisher mehr als 100 Tonnen Fischkadaver aus der Oder geborgen.
Identifizierung der Ursachen wie Suche nach Nadel im Heuhaufen
Von Anfang an dominierte in der medialen Berichterstattung die Hypothese, dass chemische Substanzen für das Verenden der Fische, aber auch von Muscheln und anderen wirbellosen Tieren, verantwortlich sein könnten. Als Verdachtsstoffe wurden zunächst Quecksilber und andere (Schwer-)Metalle genannt, diese konnten jedoch durch chemische Analysen ausgeschlossen werden. Ungleich schwerer stellt sich die Identifizierung organischer Schadstoffe als Ursache dar. So umfasst die Chemlist® (= Regulated Chemicals Listing), in der die weltweit regulierten und damit potenziell in der Umwelt auftretenden Chemikalien geführt werden, mehr als 400.000 Substanzen. Selbst wenn für die Oder lediglich mehrere 10.000 dieser Substanzen relevant sein dürften und die Analysen auf die rund 450 in der EU zugelassenen Wirkstoffe in Pflanzenschutzmitteln und Pestiziden sowie die rund 5.000 HPV-Chemikalien (High Production Volume) – chemische Substanzen, die in großen Mengen produziert werden – priorisiert werden, erscheint die klassische chemische "Target-Analytik", bei der bis zu mehrere Hundert Chemikalien in einer Wasserprobe quantifiziert werden, wie die Suche nach der sprichwörtlichen Nadel im Heuhaufen.
Alternativ ist die "Non-Target-Analytik" möglich, das heißt die Suche nach auffälligen Mustern von sogenannten "Features" in einer Wasserprobe, die sich aus der Kombination einer Retentionszeit in der Flüssigchromatographie (LC – Liquid Chromatography) mit einer molekularen Masse in der Massenspektrometrie (MS) ergibt. Hinter jedem dieser Features aus der LC-MS-Analyse verbirgt sich potenziell eine Substanz. Ein auffälliges Muster von Features kann damit den Kreis der verdächtigen Substanzen erheblich eingrenzen. Die Identifizierung der Substanz, die sich hinter einem Feature verbirgt, ist jedoch sehr zeitaufwendig und kann mehrere Wochen dauern.
Zielführender ist es daher, Veränderungen bei den betroffenen Organismen sowie hydrologische und hydrochemische Basisdaten zur Eingrenzung der Ursachen für das Massensterben zu berücksichtigen. Die auf der Veränderung von Organen und Geweben bei den Organismen basierende Strategie geht analog zu einer forensisch-toxikologischen Analyse bei einem menschlichen Leichnam vor, bei dem ein Vergiftungsverdacht als Todesursache nicht ausgeschlossen werden kann. Über das Symptommuster in Form von Veränderungen an Organen und Geweben lassen sich in relativ kurzer Zeit, oft innerhalb weniger Tage, der der Vergiftung zugrunde liegende Wirkmechanismus und damit die verantwortliche Substanz oder Substanzgruppe ermitteln. Wie bei der chemischen Analyse sollten auch hier frische Proben verwendet werden, weil viele Substanzen schnell abgebaut und dann nicht mehr nachweisbar sind und auch die Untersuchung von Organen und Geweben im fortgeschrittenen Stadium der Zersetzung nicht möglich ist. Im Falle der Oder war die Kommunikation zwischen den staatlichen Stellen in Polen und Deutschland nicht optimal. Es wurde wertvolle Zeit verloren und damit die Ursachenanalyse erheblich erschwert.
Massives Algenwachstum in der Oder nachgewiesen
Dagegen erwiesen sich die hydrologischen und hydrochemischen Werte der Messstation Frankfurt an der Oder des Landesamts für Umwelt (LfU) und des Pegels Frankfurt an der Oder der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) als hilfreich für die Ursachenfindung. Seit den frühen Morgenstunden des 6. August stieg der Wasserstand am Pegel von 105 Zentimeter binnen 24 Stunden auf 124 Zentimeter. Parallel nahm die Leitfähigkeit als Maß für die im Wasser gelösten Salze von 1.500 µS/cm (Mikrosiemens/Zentimeter) auf über 2.000 µS/cm zu. Rund 24 Stunden später, also im Laufe des 7. August und damit knapp zwei Tage vor dem ersten Fund großer Mengen von Fischkadavern vor Ort, stieg der Gesamtchlorophyllgehalt im Wasser von 20 auf 200 Mikrogramm/Liter. Parallel nahm der Sauerstoffgehalt in der nachmittäglichen Spitze von 8 auf 13 Milligramm/Liter zu, was einer massiven Übersättigung von 160 Prozent entspricht. Der pH-Wert stieg von 8,0 auf über 9. Zusammen mit dem zeitgleichen Rückgang des Nitrat-Stickstoffs (von 1,5 auf 0,7 Milligramm/Liter) lässt sich dieses Muster von Veränderungen in den Messparametern lediglich durch ein massives Algenwachstum plausibel erklären: Die Algen produzierten tagsüber so viel Sauerstoff, dass massive Übersättigungen im Wasser auftraten und der pH-Wert in Folge der Photosynthese und der Abnahme des Kohlenstoffdioxid-Gehalts im Wasser anstieg. Das Algenwachstum führte ebenfalls zur Abnahme des Nitratgehalts, da dieser Nährstoff von den Algen aufgenommen wurde.
Die oft im Zusammenhang mit Massenvermehrungen auftretenden nächtlichen Sauerstoffmangel traten in der Oder nicht auf und müssen daher als Ursache für das Fischsterben ausgeschlossen werden: auch nachts sank der Sauerstoffgehalt nicht unter 6 Milligramm/Liter. Vielmehr könnte die Freisetzung von giftigen Toxinen, wie sie für unterschiedliche Algengruppen, darunter die von den Berliner IGB-Kolleginnen und –Kollegen identifizierte Goldalge Prymnesium parvum, aber auch für Cyanobakterien (Blaualgen), bekannt ist, das Massensterben in der Oder ausgelöst oder zumindest dazu beigetragen haben. Sowohl die von der Goldalge produzierten Prymnesine wie auch die von den Cyanobakterien produzierten Microcystine verursachten bereits in der Vergangenheit Fischsterben.
Salze und Phosphor im Abwasser könnten Algenblüte verursacht haben
Wodurch könnte die Massenvermehrung der Algen verursacht worden sein? Hierzu liegen keine Daten vor, so dass wir lediglich spekulieren können. Das Wachstum der Algen setzt die Verfügbarkeit von Nährstoffen voraus, speziell von wasserlöslichem Phosphat, das in der Regel das limitierende Element für das Pflanzenwachstum ist, jedoch an den Messstationen der Oder nicht gemessen wird beziehungsweise nicht in den öffentlich zugänglichen Daten hinterlegt ist. Unabhängig davon, welche Algen eine Massenvermehrung zeigten, es ist in jedem Fall die Einleitung beziehungsweise der Eintrag großer Phosphor-Mengen in die Oder notwendig, zum Beispiel aus Mineraldüngern. Dies hätte zu einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit geführt, wie sie in der Oder der Massenvermehrung der Algen zeitlich vorgelagert beobachtet wurde.
Das Massenauftreten der Goldalge P. parvum mit einem Nachweis von teilweise mehr als 100.000 Zellen/Milliliter durch die IGB-Kolleginnen und -Kollegen ist für ein sogenanntes limnisches Gewässer, ein stehendes Süßwasser, wie die Oder zunächst nicht zu erwarten, weil der natürliche Lebensraum der Alge das Meer und Flussmündungen, der sogenannte Ästuarbereich, sind, wo die für das Wachstum notwendigen Salzgehalte von 0,5 bis 30 psu (Practical Salinity Unit) mit einem Optimum bei 15 psu auftreten. Die in Frankfurt an der Oder gemessene Leitfähigkeit von unter 1.500 µS/cm entspricht etwa 0,5 psu und liegt damit an der unteren Grenze für das Wachstum von P. parvum. Selbst bei dem Anstieg auf mehr als 2.000 µS/cm (entspricht 1,1 psu) kurz vor und während des Fischsterbens ist die Differenz zum Optimum noch so groß, dass eine im Gewässer entstandene Algenblüte kaum plausibel ist.
So vermuten die IGB-Kolleginnen und -Kollegen, dass die Alge bereits eine Massenvermehrung in dem 14 Quadratkilometer großen und 8 Millionen Kubikmeter fassendem Reservoir Żelazny Most einer Kupfermine bei Głogów in Polen durchlief. Laut einem Bericht der Tageszeitung "Gazeta Wyborcza" vom 17. August leitete das Unternehmen vom 29. Juli bis 10. August im Rahmen einer wasserrechtlichen Genehmigung große Mengen der salzhaltigen Abwässer in die Oder ein und stoppte die weitere Einleitung vorsorglich nach den ersten Berichten über das Fischsterben. Dieses Zeitfenster der Einleitung passt sehr gut zu der jeweils sieben Tage später steigenden und wieder fallenden Leitfähigkeit an der Messtation Frankfurt an der Oder.
Dennoch bleiben eine Reihe von Fragen und lassen an einem Erklärungsansatz, der ausschließlich die Freisetzung der Goldalge mit den salzhaltigen Abwässern aus dem Reservoir bei Głogów als Ursache sieht, Zweifel aufkommen. So zeigen Auswertungen von Satellitendaten, die vom IGB Berlin in einer Pressemitteilung am 20. August veröffentlicht wurden, dass die Algenblüte bereits am 24./25. Juli im Grenzgebiet von Tschechien und Polen und damit 190 Kilometer stromaufwärts von Głogów entstand und erst um den 5. August in der Region um Głogów nachweisbar war, eine Woche nach dem Beginn der Einleitung der Abwässer. Zudem traten auch oberhalb von Głogów Fischsterben auf, so dass hier andere Faktoren verantwortlich sein müssen.
Natur hat sich von früheren Umweltkatastrophen erholt
Kann sich die Oder von diesem Schlag wieder erholen? Die Chancen dafür sind nicht schlecht. So berichtete der "Spiegel" in seiner Online-Ausgabe am 14. August, dass Fischer südlich von Frankfurt an der Oder erstmals wieder lebende Fische nachweisen konnten. In der Vergangenheit gab es – auch hinsichtlich der tiefgreifenden ökologischen Auswirkungen – ähnlich gelagerte Fälle, zum Beispiel die Sandoz-Katastrophe von 1986 am Rhein und die "Aurul"-Katastrophe mit Cyanid-Vergiftungen an Theiß und Donau von 2000. Dabei kam es zu einer schnellen Wiederbesiedlung aus den nicht betroffenen Nebenarmen, die im Fall von Theiß und Donau schon nach wenigen Jahren eine weitgehend erholte Fischbiozönose erkennen ließ.
Anders verhielt es sich am Rhein. Dort lassen sich hinsichtlich der Artenzahl bei Fischen und Makrozoobenthos – wirbellose Tiere auf der Gewässersohle – ähnliche Verhältnisse wie vor der Katastrophe ermitteln, allerdings sind es vollkommen andere Arten. So besteht 95 Prozent der Biomasse des Makrozoobenthos bei Mainz heute aus gebietsfremden Arten (Neozoen). Diese konnten nach der Sandoz-Katastrophe den weitgehend konkurrenzfrei gestellten Lebensraum übernehmen und wanderten zum Beispiel aus dem Unterlauf des Rheins mit seinen großen Häfen und über den 1992 fertig gestellten Main-Donau-Kanal aus dem pontokaspischen Bereich ein. Für die Oder steht zu hoffen, dass sie sich in den nächsten Jahren eher wie Theiß und Donau entwickelt und nicht dem Beispiel des Rheins folgt.
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