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Brita Krämer-Bautz, April 2010
Phosphate im Oberflächenwasser
Brita Krämer-Bautz, April 2010
Ein Kondensat: Diphosphat Phosphorsäure
Phosphate
Das Anion PO43−
Phosphate sind die Salze und Ester der ortho-Phosphorsäure. Phosphorsäureester-Beispiele:• Adenosintriphosphat (ATP = Energietransport)• Nukleotide (Bausteine der DNS)• Phospholipide (Bausteine der Zellmembran)
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate
Brita Krämer-Bautz, April 2010
Biochemie Phosphate bzw. Phosphatreste spielen eine wichtige Rolle
in der Biochemie lebender Organismen• Energiestoffwechsel:
ADP + Pi + Energie => ATPADP 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
Biochemie
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Adenosintriphosphat
Adenosindiphosphat = ADP
DNS-Doppelhelix aus verbundenen Nukleotiden mit komplementären Basenpaaren
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Nucleotid
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Biomembran
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phospholipide
Schema der (flüssigen) Lipiddoppelschicht
einer Biomembran
Schematische Darstellung eines Phospholipids
Brita Krämer-Bautz, April 2010
• Vorkommen: Afrika, Florida, Russland (Kola-Halbinsel), ChinaDie 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)
Phosphate: Vorkommen, Gewinnung, Eigenschaften
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate
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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
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphate
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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.
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Gliederung des Sees aufgrund abiotischer Umweltfaktoren
Wasserschicht Temperatur Sauerstoff Licht
Epilimnion(Deckschicht,Oberflächenwasser)
0 °C bis > 30 °C,abhängig vonLufttemperatur undWindverhältnissen,relative großetages- oderJahreszeitlicheSchwankungen
hoher Sauerstoffgehalt, abhängig von Wassertemperatur, von der Durchmischung mit der Luft durch Wind und Wellen und von den Organismen
lichtdurchflutet, die Eindringtiefe desLichtes hängt vondem Sonnenstand
und vomTrübungsgraddes Wassers ab.
Metalimnion (Sprungschicht)
rascheTemperaturab-
nahme mit derTiefe auf 4 °C(Thermokline,Temperatur-
sprungschicht)
rasche Abnahme desSauerstoffgehalts, abhängig vonder Zahl der aerobenLebewesen
rasche AbnahmederStrahlungsintensität
Hypolimnion (Tiefenschicht)
Eine konstante Temperatur von 4 °C
relativ niedrige Sauerstoffkonzentration
Dunkelheit
Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%96kosystem_See
Temperaturbedingte Dichteschichtung im Sommer (meist auch im Winter)
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Epilimnion
Metalimnion
Hypolimnion
Seeboden
Primärproduktion Biomasse
O
2O
2O
2
unlöslices Eisenphosphat(Anreicherung im Bodensediment)
CN
! Paerob
anaerob
+
_
O2
! besondere Bedeutung wegen begrenzender Wirkung
Remineralisation Biomasse
O
2O
2O
2
CN
Fe3+ Fe3+ Fe3+Pi + Fe3+
Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst
Eutrophierung >>> Umkippen eines Sees
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Epilimnion
Metalimnion
Hypolimnion
Seeboden
Primärproduktion Biomasse
O
2O
2O
2
CN
CN
! Paerob
anaerob
+
_
O2
Remineralisation Biomasse
O
2
Fe2+ Fe2+ Fe2+
Pi
Fe3+ wird unter Sauerstoffmangel zu Fe2+ reduziert und kann keine Verbindung mit dem Phosphat eingehen, P bleibt so düngewirksam im Wasser gelöst
Vollzirkulation des Sees im Frühjahr und Herbst
Grundlagen der photometrischen Phosphatbestimmung
Brita Krämer-Bautz, April 2010
Dreiwertige Phosphationen bilden in saurer Lösung mit Ammoniummolybdat und Ascorbinsäure einen stark gefärbten blauen Komplex („Molybdänblau“)Intensität des Farbstoffs ist proportional der Phosphat- Konzentrationphotometrische 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
Quelle: http://www.tl-schwimmeister.de/pdf/vortrag_2007_reifenstein_phosphat.pdf
*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)
(1 g = 1000 mg)
Tschüüüss, und vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!!
Brita Krämer-Bautz, April 2010