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Gewässergüte, Index

Es gibt zahlreiche Parameter, um Aussagen über die Wasserqualität eines Gewässers treffen zu können. Allerdings gibt es keine allgemeingültige Vorgehensweise, die auf jeden Wasserkörper angewendet werden kann.

Für den regionalen bis globalen Maßstab stellt die Verwendung eines zusammengesetzten Indikators einen möglichen Lösungsansatz dar. Häufig werden Parameter je nach ihrer Bedeutung für die Umwelt gewichtet und der Index über das Mittel aller Beobachtungen berechnet (TSEGAYE et al. 2006, LIOU et al. 2004, SARGAONKAR & DESHPANDE 2003, PESCE & WUNDERLIN 2000, STAMBUK-GILJANOVIC 1999).

Tab.19: Häufig verwendete Indices zur Beurteilung der Gewässergüte

Index, Deutschland
Ziel
Quelle
Chemischer Index nach BACH
Gewässergüte, Fließgewässer
BACH (1980)
Deutscher Sapprobienindex
Gewässergüte
ROLAUFFS et al. (2003)
Index, andere Regionen
Ziel
Quelle
Canadian Water Quality Index (Kanadischer Gewässergüte Index)
Binnengewässer, Kanada
CCME (2001)
Chemical Water Quality Index (Chemischer Gewässergüte Index)
See-Becken, USA
TSEGAYE et al. (2006)
Scatterscore Index (Streudiagramm Index)
Wasserqualität für Minenstandorte (USA)
KIM & CARDONE (2005)
Overall Index of Pollution (Gesamtverschmutzungsgrad Index)
Gewässergüte, Indien
SARGAONKAR & DESHPANDE (2003)
Water Quality Index for Taiwan (Index zur Gewässergüte in Taiwan)
Gewässergüte, Taiwan
LIOU et al. (2004)

Chemischer Index nach BACH

Zur Bestimmung der Gewässergüte nach BACH (BACH 1980) wird ein multiplikativer Index verwendet. Dazu werden tabellarische Indexwerte der Messgrößen pH-Wert, spezifische elektrische Leitfähigkeit, Sauerstoffkonzentration, biochemischer Sauerstoffbedarf (BSB), Gewässertemperatur, Ammonium, Nitrat und Phosphat verwendet. Dieser Ansatz bewirkt, dass Extremwerte einen größeren Einfluss auf die Gesamtberechnung ausüben. In Analogie haben ebenfalls Extremwerte einen größeren Einfluss auf die Wasserqualität.

Deutscher Saprobienindex

In Deutschland sind die Methoden der biologisch-ökologischen Gewässeruntersuchung im Hinblick auf die Gewässergütebestimmung in der DIN 38 410 (DIN 1990) beschrieben. Als Maß für die Bewertung der Gewässergüte dient der Saprobienindex.

Dieser Index basiert auf den Arbeiten von KOLKWITZ & MARSON (1902), die die Reaktion von Pflanzen und Tiergemeinschaften in Gewässern auf unterschiedlich hohe organische Belastungen untersuchten. Zur heutigen Bestimmung werden Tabellen herangezogen, in denen Indikatororganismen aufgeführt sind. Jedem dieser Organismen sind Parameter zugeordnet, sog. Saprobiewerte, die die Gewässergüte kennzeichnen, in denen der Organismus normalerweise zu finden ist (ROLAUFFS et al. 2003). Zusätzlich ist ein Indikationsgewicht angegeben, welches anzeigt, wie stark dieser Organismus auf eine mögliche Veränderung der Wasserqualität reagiert. Die Index-Berechnung erfolgt auf Grundlage der Auftrittshäufigkeit der jeweiligen Organismen.

Canadian Water Quality Index

Der Canadian Water Quality Index (Kanadischer Gewässergüte Index - CWQI) vergleicht Beobachtungsdaten mit Wasserqualitätsstandards oder ortsspezifischen Hintergrundwerten (CCME 2001, KHAN et al. 2003, LUMB et al. 2006). Der CWQI quantifiziert stationsweise für einen vorbestimmten Zeitraum (i. d. R. ein Jahr), die Anzahl der Parameter, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten sowie das Ausmaß dieser Überschreitung.

Da die Schwellenwerte unterschiedlich festgelegt werden, ist der Index flexibel einsetzbar. So ist er auf Basis von Richtlinien zum Schutz ökologischer Systeme, aber auch auf Basis von Richtlinien zur Trinkwasserqualität einsetzbar. Alternativ können mit ihm auch Abweichungen von stationsbezogenen oder regionalen Hintergrundwerten beschrieben werden.

Die Indexberechnung generiert Zahlen zwischen 1 und 100, wobei 1 die schlechteste und 100 die beste Wasserqualität anzeigt. Für eine detaillierte Klassifikation wurden vom kanadischen Umweltministerium (Canadian Council of Ministers of the Environment, CCME 2005) fünf Stufen eingeführt:

Tab.20: Bezeichnung der Wassergüte nach CCME (2005)

Bezeichnung (Originalbezeichnung)
Indexwert
Beschreibung
ausgezeichnet (excellent)
95 -100
Alle Messungen liegen jederzeit innerhalb vorgegebener Grenzen.
gut (good)
80 - 94
Bedingungen weichen selten vom natürlichen Hintergrundwert bzw. dem wünschenswerten Niveau ab.
befriedigend (fair)
65 - 79
Bedingungen weichen manchmal vom natürlichen Hintergrundwert bzw. dem wünschenswerten Niveau ab.
mäßig (marginal)
45 - 64
Bedingungen weichen häufig vom natürlichen Hintergrundwert bzw. dem wünschenswerten Niveau ab.
schlecht (poor)
0 - 44
Bedingungen weichen in der Regel vom natürlichen Hintergrundwert bzw. dem wünschenswerten Niveau ab.

Chemical Water Quality Index

TSEGAYE et al. (2006) entwickelten einen chemischen Gewässergüte-Index, der auf Daten von 18 Fließgewässern aus dem Einzugsgebiet eines Sees in Alabama basieren. Dazu wurden sieben Parameter (Gesamt-Stickstoff, Blei (gelöst), gelöster Sauerstoff, pH-Wert, Gesamt-Phosphor, gelöster Phosphor und partikulärer Phosphor) erfasst, ein jeweiliger Bezug zu den normierten Maximalwerten hergestellt und daraus ein Indikator abgeleitet.

Scatterscore Index

Der Scatterscore Index (Streudiagramm Index) wurde von KIM & CARDONE (2005) entwickelt, um die zeitlichen und räumlichen Veränderungen (positive, negative und zufällige) von Parametern im Umfeld von Minenstandorten in den USA beurteilen zu können. Dazu wird ein Streudiagramm verwendet, das zur Darstellung der unterschiedlichen Veränderungsrichtungen dient. Der Index ist nicht an Wasserqualitätsstandards angelehnt und kann für eine unbegrenzte Anzahl von Parametern und für beliebige Standorte angewendet werden.

Overall Index of Pollution

SARGAONKAR & DESHPANDE (2003) entwickelten den Overall Index of Pollution (OIP) (Gesamt-Verschmutzungsgrad-Index) zur Bewertung indischer Flüsse. Der OIP basiert auf den Messungen und anschließender Klassifikation der Parameter pH-Wert, Trübung, Sauerstoffgehalt, biochemischer Sauerstoffbedarf (BOD), Wasserhärte, gelöste Stoffe (TDS), gesamtcoliforme Bakterien, Arsen und Fluorid. Jeder Beobachtung wird ein Indexwert für den Verschmutzungsgrad (Pollution Index Value) zugewiesen, aus denen ein Mittelwert des OIP gebildet wird.

Die vorgenommene Beurteilung besitzt fünf Stufen („Excellent“, „Acceptable“, „Slightly Polluted“, „Polluted“ und „Heavily Polluted“) und folgt damit nationalen Standards und/oder den anerkannten Leitlinien der World Health Organization oder der Europäischen Gemeinschaft.

Water Quality Index of Taiwan

LIOU et al. (2004) entwickelten einen Index zur Bestimmung der Gewässergüte in Taiwan. Dazu werden mehrere ausgewählte Gewässergüteparameter zusammengeführt, aus denen ein Indexwert errechnet wird. Als Eingangsgrößen werden die standardisierten Werte für Temperatur, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Ammonium, biochemischer Sauerstoffbedarf (BOD), Trübung und Mikroorganismen (fäkalcoliforme Bakterien) benutzt. Das Ergebnis wird auf eine Skala bezogen, wobei 100 eine ausgezeichnete und 0 eine schlechte Wasserqualität widerspiegeln.

Quellen (Stand 28.10.13)


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