Lückenlose Überwachung 05.09.2016, 10:15 Uhr

Bessere Wasserqualität: Giftige Algen bald ohne Chance

Mit einem Multisensorsystem und Hyperspektralkameras lassen sich Seen und Flüsse bald lückenlos überwachen. Dann werden hohe Nährstoffkonzentrationen, die die Algen wuchern lassen, ohne Zeitverszögerung erkannt, sodass Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.

Zu spät: An diesem See hatten sich giftige Blaualgen schon so weit verbreitet, dass sie abgesaugt werden mussten – und im See nicht gebadet werden durfte. 

Zu spät: An diesem See hatten sich giftige Blaualgen schon so weit verbreitet, dass sie abgesaugt werden mussten – und im See nicht gebadet werden durfte. 

Foto: Michael Bahlo/dpa

Kläranlagen schaffen es oft nicht, sämtliche Nährstoffe wie Nitrate und Phosphate aus dem Abwasser zu entfernen. Sie landen, ebenso wie Düngemittel, die Landwirte allzu großzügig auf ihren Feldern verteilen, in Flüssen, Seen und letztlich im Meer. Wird es zu viel beginnt ein fataler Kreislauf: Cyanobakterien, besser als Blaualgen bekannt, beginnen wild zu wuchern. Sie entziehen dem Wasser Sauerstoff, der den übrigen Lebewesen dann fehlt. Und zu allem Überfluss produzieren sie noch Giftstoffe, die die Wasserwerke vor Probleme stellen. Eine solche Entwicklung wird oft so spät erkannt, dass Gegenmaßnahmen nicht mehr greifen. Das liegt daran, dass Gewässer nicht lückenlos überwacht werden können.

Sonne und Wind liefern Strom für die Sensoren

Das soll sich jetzt ändern. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln gemeinsam mit dem Sensorspezialisten ADM Elektronik im bayrischen Sauerlach und dem Biotechnikunternehmen bbe Moldaenke aus Schwentinental bei Kiel ein Überwachungssystem, das die Güte von Gewässern pausenlos überwacht.

Derzeitige Einsatzmethode des Multi-Algensensors – künftig wird sie im Verbund mit weiteren Sensoren automatisiert von Bojen aus betrieben.

Derzeitige Einsatzmethode des Multi-Algensensors – künftig wird sie im Verbund mit weiteren Sensoren automatisiert von Bojen aus betrieben.

Quelle: bbe Moldaenke GmbH

Es ermittelt an der Oberfläche und in verschiedenen Tiefen Parametern wie Temperatur, Sauerstoffkonzentration, Algengehalt und Treibhausgase. Die Daten werden per Funk in eine Überwachungszentrale übermittelt. Die Boje versorgt sich selbst mit Solarenergie oder Windstrom. Ferngesteuert können auch Wasserproben für genauere Untersuchungen im Labor genommen werden.

„Enorme gesellschaftliche Bedeutung“

„Ein guter Zustand unserer Gewässer ist von enormer gesellschaftlicher Bedeutung“, sagt Andreas Holbach, der das Verbundprojekt  „Waquavid“ zusammen mit Professor Stefan Norra am KIT koordiniert. „Insbesondere die Blüten von Cyanobakterien können für Menschen und das Ökosystem gefährliche Giftstoffe freisetzen.“ Bisher findet die Überwachung von Gewässern mit einer Vielzahl unabhängig agierender Sensorsysteme statt. Das erschwere und verlangsame eine integrierte Datenauswertung, so Norra.

Multisenor-Messboje plus Hyperspektralkameras

Die tiefenprofilierende Multisensor-Messboje, wie die Entwickler ihr Gerät nennen, überwacht nur einen begrenzten Bereich. Um Informationen über den Zustand größerer Wasserflächen zu bekommen sollen auch Hyperspektralkameras eingesetzt werden, die sich an Bord von Flugzeugen, Drohnen und Satelliten befinden.

Wegen Blaualgen am Dümmer See durfte dort im Juni 2016 vorübergehend nicht gebadet werden: KIT-Forscher entwickeln jetzt gemeinsam mit Partnern aus der Industrie ein Überwachungssystem, das die Güte von Gewässern pausenlos überwacht. 

Wegen Blaualgen am Dümmer See durfte dort im Juni 2016 vorübergehend nicht gebadet werden: KIT-Forscher entwickeln jetzt gemeinsam mit Partnern aus der Industrie ein Überwachungssystem, das die Güte von Gewässern pausenlos überwacht. 

Quelle: Ingo Wagner/dpa

Sie zeichnen Lichtreflexionen auf, die entstehen, wenn die zu untersuchende Fläche mit Laserblitzen beschossen wird. Je nach den Inhaltsstoffen des Wassers wird ein Teil des Lichts verschluckt oder in seiner Frequenz verändert. Daraus lässt sich, kombiniert mit den Daten, die die Messboje liefert, die Wassergüte bestimmen, dazu auch die Regionen, in denen Schadstoffe eingeleitet werden.

Blatt der Schwimmfarn-Art Salvinia molesta. Ihre Haarenden sind in der Form eines Schneebesens miteinander verbunden. Dadurch kann die Pflanze hervorragend Öl absorbieren. 

Blatt der Schwimmfarn-Art Salvinia molesta. Ihre Haarenden sind in der Form eines Schneebesens miteinander verbunden. Dadurch kann die Pflanze hervorragend Öl absorbieren. 

Quelle: KIT

Ein anderes KIT-Forscherteam hat nach dem Vorbild von Schwimmfarnen ein Material entwickelt, das kein Wasser aufnimmt, dafür aber große Mengen Öl. Anschließend lässt sich der Nanopelz einfach aus dem Wasser fischen – mit seiner Ölfracht.

Von Wolfgang Kempkens

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