Forschungsprojekt
Methandynamik in Hartwasserseen am Beispiel des Willersinnweihers in Ludwigshafen
Als Treibhausgas ist Methan ca. 20-mal wirksamer als Kohlendioxid. Obwohl sein atmosphärischer Gehalt viel geringer als der atmosphärische Gehalt an Kohlendioxid ist, wird sein Anteil an der gesamten "radiative forcing" zwischen 15 und 23 % geschätzt (Wuebbles et al. 2000). Während bislang viele Untersuchungen den anteilsmäßig wichtigsten Methanquellen (natürliche Feuchtgebiete, Reisanbau, Wiederkäuer) gewidmet wurden, besteht noch großer Forschungsbedarf bei den geringeren jedoch in ihrer Summe signifikanten Methanquellen. Zu diesen als weniger wichtig eingestuften Quellen, bei den die Unsicherheit über die eigentlichen Emissionen noch sehr groß ist, gehören auch Seen (Khalil & Shearer 2000). Einige Forscher, die sich mit den Methanemissionen von Seen beschäftigen, vermuten, dass die globalen Methanemissionen aus Seen bisher noch unterschätzt werden (e.g. Casper et al. 2000).
Der Willersinnweiher ist ein Baggersee (ca. 17 ha, max. Tiefe: 20 m) in der Oberrheinischen Tiefebene im Stadtgebiet von Ludwigshafen. Dieser Hartwassersee kann als Beispiel für zahlreiche, häufig eutrophe Baggerseen in der Rheinebene angesehen werden. Die hohe Produktivität und die sommerliche Schichtung führen zur hypolimnischen Anoxie und zur reichen organischen Sedimentation, also Bedingungen unter denen man Methanbildung erwarten kann.
Methan kann über drei Wege aus einem See entweichen: Über Transport durch emerse Makrophyten, über Diffusion oder über Ebullition. Da der Uferbereich des Willersinnweihers sehr steil ist und nur wenige emerse Makrophyten aufweist, ist der Transport durch Makrophyten zu vernachlässigen. Die anderen beiden Wege werden in dieser Arbeit untersucht, wobei in der Regel nur wenig Methan über Diffusion entweichen kann, da die Oxidation durch methanotrophe Bakterien an der Grenze oxisch/anoxisch eine effektive Sperre darstellt. Ebullition von Gasblasen aus dem Sediment dagegen umgeht Oxidation in der Wassersäule und ist deswegen meist der wichtigste Weg der Methanemission aus Gewässern.
Abgesehen von der potentiell wichtigen Rolle für den globalen Methankreislauf spielt die Methandynamik eine Rolle im Kohlenstoffkreislauf des Sees. Durch die Oxidation von Methan an der Sauerstoff-Sprungschicht wird zusätzliches Kohlendioxid dem System zugeführt, welches das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht verschiebt und dabei die Calcitlöslichkeit beeinflusst. Der Methankreislauf wird im Zusammenhang mit laufenden Untersuchungen zur Zirkulations- und Ausgasungsfällung von Calcit am Willersinnweiher untersucht.
Durch regelmäßige Beprobungen wird der saisonale Verlauf des im Wasser gelösten Methans in verschiedene Tiefen in der Wassersäule verfolgt, um die Diffusion und Oxidation von Methan aus dem Sediment und Tiefenwasser zu erfassen. Um die Methan-Entweichung über Ebullition zu erfassen, werden Gasfallen an verschiedenen Stellen im See installiert und regelmäßig beprobt. Die Zusammensetzung der Gase wird gaschromatographisch ermittelt.
Schema der Methandynamik
Referenzen
- Casper, P., S. C. Maberly, G. H. Hall, and B. J. Finlay (2000): Fluxes of methane and carbon dioxide from a small productive lake to the atmosphere. Biogeochemistry 49:1-19.
- Khalil, M. A. K. & M. J. Shearer (2000): Sources of Methane: An Overview. In: M.A.K. Khalil (ed.), Atmospheric Methane: Its Role in the Global Environment, Springer, Berlin.
- Wuebbles, D. J., K. A. S. Hayhoe & R. Kotamarthi (2000): Methane in the Global Environment. In: M.A.K. Khalil (ed.), Atmospheric Methane: Its Role in the Global Environment, Springer, Berlin.
