Phosphate im Oberflächenwasser

Präsentation zum Thema: "Phosphate im Oberflächenwasser"—  Präsentation transkript:

1 Phosphate im Oberflächenwasser
Brita Krämer-Bautz, April 2010

2 Ein Kondensat: Diphosphat
Phosphate Das Anion PO43− Ein Kondensat: Diphosphat Phosphorsäure Phosphate sind die Salze und Ester der ortho-Phosphorsäure. Phosphorsäureester-Beispiele: Adenosintriphosphat (ATP = Energietransport) Nukleotide (Bausteine der DNS) Phospholipide (Bausteine der Zellmembran) Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

3 Nukleotide sind die Bausteine der Desoxyribonukleinsäure (DNS)
Biochemie Phosphate bzw. Phosphatreste spielen eine wichtige Rolle in der Biochemie lebender Organismen Energiestoffwechsel: ADP + Pi + Energie => ATP ADP wird durch Übertragung einer Phosphatgruppe "energetisch aufgeladen" und ATP => ADP + Pi + Energie ATP kann durch Abspaltung einer Phosphatgruppe - an anderer Stelle in der Zelle wieder Energie abgeben Nukleotide sind die Bausteine der Desoxyribonukleinsäure (DNS) Phospholipide bilden die Biomembranen unserer Zellen Phosphorylierung: Selektive Übertragung von Phosphat auf Proteine. Kovalent an Proteine gebundenes Phosphat wirkt als molekularer Schalter und ermöglicht Regulation von metabolischen Vorgängen Brita Krämer-Bautz, April 2010

4 Biochemie Adenosindiphosphat = ADP
DNS-Doppelhelix aus verbundenen Nukleotiden mit komplementären Basenpaaren Schematische Darstellung eines Phospholipids Schema der (flüssigen) Lipiddoppelschicht einer Biomembran Quelle: Quelle: Quelle: Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

5 Phosphate: Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften
Vorkommen: Afrika, Florida, Russland (Kola-Halbinsel), China Die Ressourcen von Phosphaten sind begrenzt, und die meisten sind belastet mit Cadmium und/oder radioaktiven Schwermetallen wie Uran Gewinnung: Aus Mineralen wie Apatit Eigenschaften: Können Verbindungen mit Schwermetallen eingehen Die meisten Phosphate sind schlecht wasserlöslich (mit Ausnahme der Alkali- und Ammonium-Verbindungen) Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

6 Phosphatbelastung der Oberflächengewässer
Phosphate gelangen in Oberflächengewässer durch Abwasser aus dem Siedlungsbereich (Waschmittel) Jedoch besitzen viele Kläranlagen inzwischen eine Reinigungsstufe zur Phosphorelimination Auswaschung von Phosphat bzw. Abschwemmung von Boden und Düngern Da Düngerphosphat meist im Boden gebunden wird, kann die Auswaschung von Phosphat auf Lehm- und Tonböden praktisch vernachlässigt werden Anders ist die P-Abschwemmung zu bewerten: Im Zusammenhang mit dem Bodenabtrag durch Wassererosion bei unsachgemäßem Einsatz von wirtschaftseigenen Düngern Hier kann es schnell zu erheblichen Zufuhren an P in die Gewässer kommen. Durch Ausbringen von Gülle und Jauche auf eine Schneedecke von über 5 cm Dicke (insbesondere in hängigem Gelände und auf tiefgefrorenem Boden) kann es bei der Schneeschmelze bzw. bei starken Niederschlägen zu einem oberflächigen Wasserabfluss kommen. Mit dem Wasserabfluss werden auch die in der Gülle enthaltenen Mineralstoffe abgeschwemmt. Phosphat und weitere Mineralstoffe können so in Oberflächengewässer gelangen Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

7 Gliederung des Sees aufgrund abiotischer Umweltfaktoren
Die folgende Gliederung des Sees in verschiedene Tiefenzonen bildet sich während der sog. Sommerstagnation aus. Während der Zirkulationsphasen im Frühjahr und Herbst wird diese Schichtung wieder beseitigt. Brita Krämer-Bautz, April 2010

8 Gliederung des Sees aufgrund abiotischer Umweltfaktoren
Wasserschicht Temperatur Sauerstoff Licht Epilimnion (Deckschicht, Oberflächenwasser) 0 °C bis > 30 °C, abhängig von Lufttemperatur und Windverhältnissen, relative große tages- oder Jahreszeitliche Schwankungen hoher Sauerstoffgehalt, abhängig von Wassertemperatur, von der Durchmischung mit der Luft durch Wind und Wellen und von den Organismen lichtdurchflutet, die Eindringtiefe des Lichtes hängt von dem Sonnenstand und vom Trübungsgrad des Wassers ab. Metalimnion (Sprungschicht) rasche Temperaturab-nahme mit der Tiefe auf 4 °C (Thermokline, Temperatur-sprungschicht) rasche Abnahme des Sauerstoffgehalts, abhängig von der Zahl der aeroben Lebewesen rasche Abnahme der Strahlungsintensität Hypolimnion (Tiefenschicht) Eine konstante Temperatur von 4 °C relativ niedrige Sauerstoffkonzentration Dunkelheit Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

9 Temperaturbedingte Dichteschichtung im Sommer (meist auch im Winter)
Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst aerob + Epilimnion Metalimnion Hypolimnion Seeboden Primärproduktion Biomasse O2 O2 O2 C Remineralisation Biomasse N Pi + Fe3+ Fe3+ Fe3+ Fe3+ _ unlöslices Eisenphosphat (Anreicherung im Bodensediment) anaerob ! besondere Bedeutung wegen begrenzender Wirkung Brita Krämer-Bautz, April 2010

10 Eutrophierung >>> Umkippen eines Sees
C Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst N ! P aerob + Epilimnion Metalimnion Hypolimnion Seeboden Primärproduktion Biomasse O2 O2 O2 C Remineralisation Biomasse N Pi Fe3+ wird unter Sauerstoffmangel zu Fe2+ reduziert und kann keine Verbindung mit dem Phosphat eingehen, P bleibt so düngewirksam im Wasser gelöst Fe2+ Fe2+ Fe2+ _ anaerob Brita Krämer-Bautz, April 2010

11 Grundlagen der photometrischen Phosphatbestimmung
Dreiwertige Phosphationen bilden in saurer Lösung mit Ammoniummolybdat und Ascorbinsäure einen stark gefärbten blauen Komplex („Molybdänblau“)Intensität des Farbstoffs ist proportional der Phosphat- Konzentrationphotometrische Auswertung möglich! Es wird nur ortho-Phosphat erfasst ! *Phosphatgehalt im Füllwasser Gesamtphosphat< 0,01 mg/l P< 0,03 mg/l PO4 *Phosphatgehalt im Nutzungsbereichswasser Gesamtphosphat< 0,01 mg/l P< 0,03 mg/l PO4 (1 g = 1000 mg) *Vorgaben des FLL-Regelwerkes•FLL = Forschungsgemeinschaft Landschaftsentwicklung und Landschaftsbau e.V. Empfehlungen für Planung, Bau, Instandhaltung und Betrieb von öffentlichen Schwimm- und Badeteichanlagen(Ausgabe 2003) Brita Krämer-Bautz, April 2010 Quelle:

12 Tschüüüss, und vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!!
Brita Krämer-Bautz, April 2010