Laut einer internationalen Studie, an der Forscher des Rensselaer Polytechnic Institute teilnahmen, schützen die aktuellen Richtlinien zur Wasserqualität Süßwasserökosysteme nicht vor der zunehmenden Salzverschmutzung durch Straßenauftausalze, landwirtschaftliche Düngemittel und Bergbaubetriebe. Heute erschienen im Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) zeigen die Untersuchungen, dass die Versalzung von Süßwasser einen massiven Verlust von Zooplankton und eine Zunahme von Algen auslöst – selbst wenn die Werte innerhalb der niedrigsten Grenzwerte liegen, die in Kanada, den USA und ganz Europa festgelegt wurden.
„Es ist klar, dass die Salzverschmutzung in Süßwasserseen, Bächen und Feuchtgebieten, selbst wenn sie auf ein speziell zum Schutz der Umwelt gewähltes Niveau beschränkt ist, die Artenvielfalt und die Gesamtfunktion von Süßwasserökosystemen bedroht. Dies ist ein globales Problem, das das Potenzial hat, Ökosysteme zu beeinträchtigen und menschliche Gesundheit“, sagte der Co-Autor der Studie, Rick Relyea, Experte für die Auswirkungen von Streusalz auf Süßwasserökosysteme und Direktor des Darrin Fresh Water Institute von Rensselaer. „Die gute Nachricht, wie wir in unserer eigenen Region gesehen haben, ist, dass die Gemeinden lernen, Streusalz auf intelligentere Weise anzuwenden und gleichzeitig sichere Straßen zu schaffen und erhebliche Kosten für die Schnee- und Eisbeseitigung zu sparen.“
Dr. Relyea, Mitglied des Rensselaer-Zentrums für Biotechnologie und interdisziplinäre Studien und Direktor des Jefferson-Projekts am Lake George, hat umfangreiche Untersuchungen zu den Auswirkungen von Streusalz auf Gewässer durchgeführt. Seine Arbeit hat dazu beigetragen, festzustellen, dass Streusalz sich entwickelnde Frösche vermännlicht und den zirkadianen Rhythmus im Zooplankton auslöscht. In jüngster Zeit hat Dr. Relyea mit einem experimentellen Netzwerk von 16 Standorten in vier Ländern in Nordamerika und Europa zusammengearbeitet. Anfang dieses Jahres produzierten Dr. Relyea und dieses Netzwerk experimentelle Ergebnisse unter der Leitung der kanadischen Wissenschaftlerin Marie-Pier Hébert, die dies zeigen Die Versalzung von Seen reduziert die Fülle und Vielfalt von Zooplankton.
Die PNAS Untersuchungen unter der Leitung der University of Toledo und der Queen’s University in Kingston zeigen, dass selbst bei Salzkonzentrationen unterhalb der Grenzwerte, die staatliche Aufsichtsbehörden als sicher und schützend für Süßwasserorganismen erachtet haben, Süßwasserseen erheblichen Schaden zufügen.
Insbesondere steigende Salzgehalte bedrohen Zooplankton, eine kritische Nahrungsquelle für viele junge Fische, und Veränderungen, die durch steigenden Salzgehalt verursacht werden, könnten den Nährstoffkreislauf, die Wasserqualität und -klarheit verändern und Wachstum und Populationsrückgang bei wirtschaftlich wichtigen Fischarten auslösen.
Forscher sagen, dass die Ergebnisse eine große Bedrohung für die Biodiversität und das Funktionieren von Süßwasserökosystemen und die Dringlichkeit für die Regierungen aufzeigen, die aktuellen Schwellenkonzentrationen neu zu bewerten, um Seen vor der Versalzung durch Natriumchlorid zu schützen, einer der häufigsten Salzarten, die zur Versalzung von Süßwasserseen führt .
„Die durch menschliche Aktivitäten wie die Verwendung von Straßentausalzen verursachte Salzverschmutzung erhöht den Salzgehalt von Süßwasserökosystemen bis zu dem Punkt, an dem die Richtlinien zum Schutz von Süßwasser ihre Aufgabe nicht erfüllen“, sagte Bill Hintz, Assistenzprofessor von Ökologie an der Universität von Toledo, Autor und Co-Leiter des Projekts. „Unsere Studie zeigt die ökologischen Kosten der Versalzung und verdeutlicht die unmittelbare Notwendigkeit, bestehende Chloridgrenzwerte neu zu bewerten und zu senken und in Ländern, in denen es keine gibt, solide Richtlinien zum Schutz von Seen vor Salzverschmutzung festzulegen.“
Der niedrigste Schwellenwert für die Chloridkonzentration in den USA, der von der Environmental Protection Agency festgelegt wurde, liegt bei 230 Milligramm Chlorid pro Liter. In Kanada sind es 120 Milligramm Chlorid pro Liter. In ganz Europa sind die Schwellenwerte im Allgemeinen höher.
Es kann weniger als ein Teelöffel Salz brauchen, um fünf Gallonen Wasser bis zu einem Punkt zu verschmutzen, der für viele Wasserorganismen schädlich ist.
In anderen Ländern wie Deutschland gelten Chloridkonzentrationen zwischen 50 und 200 Milligramm pro Liter als „schwach salzbelastet“ und Konzentrationen zwischen 200 und 400 Milligramm pro Liter als „mäßig salzbelastet“. Die Trinkwasserrichtlinie liegt in weiten Teilen Europas bei 250 Milligramm pro Liter.
Aber wie die Studie zeigt, treten negative Auswirkungen weit unterhalb dieser Grenzen auf. An fast drei Vierteln der Studienstandorte lagen die Grenzwerte für die Chloridkonzentration, die zu einer Verringerung des Zooplanktons um mehr als 50 % führten, auf oder unter den von der Regierung festgelegten Chloridgrenzwerten.
Der Verlust von Zooplankton löste einen Kaskadeneffekt aus, der an fast der Hälfte der Studienstandorte zu einer Zunahme der Phytoplankton-Biomasse oder mikroskopisch kleiner Süßwasseralgen führte.
„Mehr Algen im Wasser könnten zu einer Verringerung der Wasserklarheit führen, was sich auch auf die auf dem Grund von Seen lebenden Organismen auswirken könnte“, sagte Shelley Arnott, Professorin für aquatische Ökologie an der Queen’s University und Co-Leiterin des Projekts und der Arbeit. „Der Verlust von Zooplankton, der zu mehr Algen führt, hat das Potenzial, Seeökosysteme auf eine Weise zu verändern, die die Dienstleistungen der Seen verändern könnte, nämlich Freizeitmöglichkeiten, Trinkwasserqualität und Fischerei.“
Die Wissenschaftler entschieden sich für die Untersuchung von Zooplanktongemeinschaften aus natürlichen Lebensräumen anstelle von kurzzeitigen Laborstudien mit nur einer Art, da ein solcher Ansatz eine größere Artenvielfalt und natürlich vorkommende Räuber-Beute- und Konkurrenzinteraktionen über einen Zeitraum von sechs bis sieben Wochen umfasst innerhalb der Zooplanktongemeinschaft.
Die Studie wurde entwickelt, um besser zu verstehen, wie sich die Chloridschwellenwerte in einer natürlicheren ökologischen Umgebung halten würden.
Sie konzentrierten sich auf die Feststellung, ob die aktuellen chloridbasierten Wasserqualitätsrichtlinien Seeorganismen in Regionen mit unterschiedlicher Geologie, Wasserchemie, Landnutzung und Artenpools schützen.
„Viele salzverseuchte Seen mit Chloridkonzentrationen nahe oder über den in Nordamerika und Europa festgelegten Schwellenwerten haben möglicherweise bereits Verschiebungen im Nahrungsnetz erlebt“, sagte Dr. Hintz. „Dies gilt für Seen auf der ganzen Welt, nicht nur zwischen den Studienstandorten. Und die Variabilität unserer experimentellen Ergebnisse zeigt, wie neue Schwellenwerte die Anfälligkeit ökologischer Gemeinschaften auf lokaler und regionaler Ebene integrieren sollten. Während die Regierungsrichtlinien Süßwasserorganismen schützen können In einigen Regionen ist dies in vielen Regionen in den USA, Kanada und Europa nicht der Fall.“
Zu den Lösungen gehört auch, Wege zu finden, um ein sorgfältiges Gleichgewicht zwischen der menschlichen Verwendung von Salz, das für die Versalzung von Süßwasser verantwortlich ist, und ökologischen Auswirkungen zu finden, wie z. B. die Reduzierung der Menge an Streusalz, die zum Schmelzen von Winterschnee und Eis verwendet wird, um die Sicherheit der Menschen und den Verkehr zu gewährleisten. Eine frühere Studie unter der Leitung von Dr. Hintz schlägt bewährte Managementpraktiken vor.
Wissenschaftler auf der ganzen Welt trugen zu der Studie „Aktuelle Wasserqualitätsrichtlinien in Nordamerika und Europa schützen Seen nicht vor Versalzung“ bei.
Aktuelle Richtlinien zur Wasserqualität in Nordamerika und Europa schützen Seen nicht vor Versalzung, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2115033119.