Es ist Abwasser, nicht Dünger, der den Stickstoffanstieg in der Indian River Lagoon in Florida anheizt

Von wiederkehrenden schädlichen Algenblüten – einschließlich Braunfluten – bis hin zu katastrophalen Seegrasverlusten, Fischsterben und ungewöhnlichen Todesfällen von Meeressäugern – einschließlich der bedrohten Florida-Seekuh – ist die Indian River Lagoon umweltschädlich. Seit Jahrzehnten machen Wassermanager, politische Entscheidungsträger und Umweltaktivisten den Einsatz von Düngemitteln als Hauptursache für etwa 71 Prozent dieser Beeinträchtigungen in der Lagune verantwortlich.

Infolgedessen wurden in Landkreisen und Gemeinden entlang der 156 Meilen langen Indian River Lagoon an der Atlantikküste Floridas Düngemittelbeschränkungen eingeführt, um den Nährstoffeintrag durch städtische und landwirtschaftliche Landnutzung zu reduzieren und so eine maximale Tagesbelastung für die Lagune zu erreichen. Übermäßige Nährstoffeinträge, insbesondere Stickstoff, führen häufig zu vermehrter schädlicher Algenblüte, zum Absterben von Seegras und zum Fischsterben. Die Hoffnung bestand darin, dass sich die Wasserqualität durch eine Verringerung der Stickstoffbelastung verbessern würde.

Obwohl diese Einschränkungen gut gemeint waren, zeigt eine neue Studie des Harbor Branch Oceanographic Institute der Florida Atlantic University, dass der Einsatz von Düngemitteln nicht die Hauptursache für diese Umweltprobleme in der Indian River Lagoon ist. Es ist Abwasser.

Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Bulletin zur Meeresverschmutzung, zeigen, dass jüngste Schätzungen für den Düngemittelbeitrag von Wohngebieten zur Indian River Lagoon viel niedriger sind als der ursprünglich festgelegte Beitrag von 71 Prozent. Tatsächlich stellen aktuelle Schätzungen zur Stickstoffbelastung einen Beitrag von 21 Prozent durch Düngemittel in Wohngebieten dar, verglichen mit 79 Prozent durch Kläranlagen. Diese Belastungsschätzungen ähneln denen, die in anderen städtischen Flussmündungen gemeldet wurden, die von Kläranlagen betroffen waren.

Nach fünf Jahren obligatorischer Düngerausfälle in der Regenzeit entlang der Lagune stellten Forscher fest, dass sich die Wasserqualität und die schädlichen Algenblüten in der nördlichen Indian River Lagoon und im Banana River verschlechtert haben, was zu einem beispiellosen Absterben von Seegras und dem Verhungern von Seekühen führte.

Um die Wirksamkeit dieser Düngemittelverbote zu beurteilen, sammelten Forscher Meerwasser- und Makroalgenproben an 20 Standorten „vor“ und etwa fünf Jahre „nach“ den Verboten. Sie testeten, indem sie die Konzentrationen gelöster Meerwassernährstoffe sowie Gewebenährstoff- und Isotopendaten von Braungezeiten und Makroalgen verglichen. Das Sammeln von Beweisen anhand stabiler Stickstoffisotopenwerte ermöglichte es den Forschern, zwischen Abwasser, Niederschlag und Düngemitteln zu unterscheiden und so einen eindeutigen „Fingerabdruck“ der gesammelten Proben zu erhalten.

„Unsere vergleichenden Nährstoffdaten vor und nach dem Verbot deuten darauf hin, dass die Düngemittelausfälle in der Regenzeit nicht so effektiv waren wie erhofft“, sagte Brian Lapointe, Ph.D., leitender Autor und Forschungsprofessor an der FAU Harbor Branch. „Unsere Ergebnisse deuten auch darauf hin, dass die steigenden Konzentrationen von gelöstem anorganischem Stickstoff und Phosphor, die in einigen Abschnitten der Lagune nach fünf Jahren Düngemittelverbot beobachtet wurden, den sich verschlimmernden Trend der Algenblüten unterstützen würden.“

Die Forscher analysierten insgesamt 450 Makroalgenproben, darunter 211 vor dem Verbot und 239 nach dem Verbot. Während der Regenzeit wurden 217 Makroalgenproben gesammelt, während 233 während der Trockenzeit gesammelt wurden. Sie untersuchten, ob ein damit verbundener Rückgang der gelösten Nährstoffe in der Umgebung oder eine Veränderung der Gewebenährstoffe und/oder stabilen Isotopenwerte von Phytoplankton oder Makroalgen auftraten, was auf eine Verschiebung der verfügbaren Nährstoffe und der Stöchiometrie hindeuten würde, die die Eutrophierung in der Lagune befeuern.

„Die sich verschlechternden Bedingungen in der Indian River Lagoon zeigen die dringende Notwendigkeit umfassenderer Abhilfemaßnahmen, da Düngemittelverordnungen wahrscheinlich keine Einzellösung sein werden“, sagte Rachel Brewton, korrespondierende Autorin und Forschungswissenschaftlerin an der FAU Harbor Branch. „Unsere Daten deuten darauf hin, dass der Einfluss menschlicher Abfälle in der Lagune eine wichtige Rolle spielt, was darauf hindeutet, dass die derzeitigen Bewirtschaftungsmaßnahmen nicht ausreichen, um die Umweltverschmutzung einzudämmen.“

Das deutlich höhere Kohlenstoff-Stickstoff-Verhältnis der Braunflut im Jahr 2012 im Vergleich zu 2016 deutet auf eine stärkere Stickstoffanreicherung nach Düngeverboten hin. Die höchsten stabilen Stickstoffisotopenwerte traten im Banana River während der Braunflut 2016 auf und entsprachen nahezu den Werten für teilweise gereinigtes Abwasser, was in diesem stark urbanisierten Gebiet mit veralteten Abwassersammelsystemen und Sekundärbehandlung ohne Stickstoffentfernung zu erwarten wäre.

Die Forscher beobachteten in der Regenzeit im Banana River ähnlich hohe Stickstoff-Phosphor-Verhältnisse, was zeigt, wie kleinzellige braune Gezeiten die Blüte aufrechterhalten können, indem sie Nährstoffe in niedrigen Konzentrationen auffangen und ein Stickstoff-Phosphor-Verhältnis verzerren. Diese Ergebnisse untermauern die Schlussfolgerung, dass die Phosphorbeschränkung eine Schlüsselrolle bei der Dynamik brauner Gezeiten spielt, insbesondere im Zusammenhang mit dem Blütenrückgang.

„Die anfängliche Überschätzung der Stickstoffbeiträge aus Düngemittelanwendungen in Wohngebieten führte während unseres Untersuchungszeitraums zu breiter öffentlicher Unterstützung und zur Verabschiedung zahlreicher Düngemittelverordnungen entlang der Indian River Lagoon“, sagte Lapointe. „Jetzt wäre es klug, wenn möglich, der Reduzierung menschlicher Nährstoffeinträge in die Lagune Vorrang vor der Abschwächung der Auswirkungen interner Nährstoffquellen zu geben.“