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Schädliche Algenblüten bedrohen Oberflächengewässer

Schädliche Algenblüten bedrohen Oberflächengewässer

22-07-2022 | Einblicke

In Maßen sind Algenblüten ein natürlicher und notwendiger Bestandteil der Natur – im Übermaß aber gefährden sie nicht nur das Ökosystem, sondern auch die Wirtschaft.

  • Jindapa Wanner-Thavornsuk
    Jindapa
    Wanner-Thavornsuk
    Equity Analyst

In aller Kürze

  • Schädliche Algenblüten bedrohen zunehmend die weltweite Wasserversorgung
  • Die globale Erwärmung und die Überdüngung fördern ihr Wachstum
  • Erforderlich sind Investitionen in Wasserinfrastruktur, Filtration und Tests

Schädliche Algenblüten (Harmful Algal Blooms, HAB) – ein explosives, unkontrolliertes Algenwachstum in den Gewässern – sind nicht nur unansehnlich und von üblem Geruch. Sie zerstören auch die Wasserqualität und die Wasserorganismen. Begünstigt wird ihr Wachstum und ihre Ausbreitung durch den Klimawandel und die Umweltverschmutzung durch die Landwirtschaft.

Um sauberes Wasser sicherzustellen, ist „Greenwashing“ eine nachhaltige Lösung. Damit die Trinkwasserversorgung durch diese zwar kleinen, aber äußerst kräftige Organismen nicht gefährdet wird, gilt es, die veraltete Wasserinfrastruktur (z. B. Oberflächenabsauger) aufzurüsten, stärkere Filter- und Aufbereitungssysteme zu installieren und verstärkt Überwachungs- und Prüftechnologien in der äußeren Umgebung einzusetzen.

Gesund bis schädlich

Algen sind mikroskopisch kleine, im Wasser lebende Organismen, die Nahrung und Sauerstoff für die aquatischen Ökosysteme liefern. In moderater Anzahl sind sie sowohl für den Menschen und die Ökosysteme gesund. Treten sie jedoch im Übermaß auf, sind sie für das Leben über und unter Wasser schädlich.

In Süßgewässern ist die massenhafte Vermehrung der Algen üblicherweise als stinkender, grüner Schaum sicht- und riechbar, der sich über das Wasser legt, während die Formationen im Meer meist als dicke Oberflächenstreifen, die orange, braun, rosa oder rot gefärbt sind, erkennbar sind. Bekannt sind vor allem die „Red Tides“, die immer wieder die Küstenlinien rot einfärben.

Für den Menschen sind Algenblüten mitunter einfach nur lästig – oft aber auch gesundheitsschädlich. Durch Algen verunreinigtes Trinkwasser ist in der Regel verfärbt und ungenießbar. Wichtiger ist jedoch, dass es eine ganze Reihe an Beschwerden auslösen kann: Haut- und Atemwegsallergien, Fieber, Erbrechen und Muskelschmerzen. Hohe Konzentrationen von Algen, die Cyanotoxin produzieren, können sogar Organschäden verursachen.

Für die Wasserorganismen haben sie schädliche bis tödliche Folgen. Grund dafür ist die Eutrophierung, ein Prozess, der aus den Gewässern buchstäblich das Leben und die Vitalität saugt.

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Ursachen und Folgen

Schädliche Algenblüten können aufgrund natürlicher Prozesse entstehen: Wenn Gewässer altern, lagern sich mineralische Sedimente ab, und die Wasserströme werden schwächer – was Algenblüten begünstigt. Ein Beispiel dafür ist der älteste See der Welt – der Baikalsee in Russland. Häufigkeit und Intensität solcher Ereignisse werden jedoch durch den Menschen gefördert. Hauptursache dafür ist die hohe Verschmutzung durch Phosphor und Stickstoff. Die beiden chemischen Verbindungen sind in der Lage, das Zellwachstum und die Zellfunktionen zu steigern, weshalb sie als Tierfutter und Pflanzendünger eingesetzt werden.

Schädliche Algenblüten können aufgrund natürlicher Prozesse entstehen ... Häufigkeit und Intensität solcher Ereignisse werden jedoch durch den Menschen gefördert

Phosphor und Stickstoff werden zudem als wichtige Bestandteile in industriellen Prozessen und in Haushaltsprodukten verwendet. So entsteht aus den Abwässern aus der Landwirtschaft, den Haushalten, dem Gewerbe und der Industrie ein konzentrierter Nährstoffcocktail, auf dem Algen hervorragend gedeihen. Wichtig dabei ist, dass eine einzige Algenzelle innerhalb von nur zwei bis drei Wochen eine Million Tochterzellen produzieren kann.1

In den USA wurden im Jahr 2021 landesweit fast 1.700 Warnungen und Gesundheitshinweise im Zusammenhang mit HAB herausgegeben – ein erheblicher Anstieg seit 2015, als die US-Umweltschutzbehörde EPA mit formellen Erhebungen und der Bündelung der Daten für alle Bundesstaaten begann (Abbildung 1).

Abbildung 1: Berichte über schädliche Algenblüten in US-Gewässern nehmen zu

Zahl der öffentlichen Warnungen und Strandschließungen aufgrund von schädlichen Algenblüten in den US-Bundesstaaten seit 2015. Die Balken stellen die monatlich gemeldeten Fälle dar.

Quelle: US Environmental Protection Agency, Office of Water, Website Tracking CyanoHABs.2

Auch wenn die Ereignisse in der Regel keine ernsthafte Bedrohung für die öffentliche Gesundheit darstellen, sind sie immer kostspielig. 2014 drangen im Eriesee Cyanobakterien ins Trinkwasser ein, woraufhin die Wasserversorgung unterbrochen werden musste – was die lokalen Versorger in Ohio teuer zu stehen kam. Insgesamt beliefen sich die Sanierungskosten auf atemberaubende 850 Mio. US-Dollar.

Algenblüten sind keine einmaligen, sondern regelmäßige Ereignisse. Jeden Sommer mündet das mit Nährstoffen angereicherte Wasser des Mississippi in die warmen Gewässer des Golfs von Mexiko, wo sich in der Folge eine tausende Quadratmeilen große „marine Todeszone“ bildet. Die größte bisher gemessene Fläche umfasste fast 22.000 km2, was in etwa der Größe Israels entspricht.

Auf Anweisung des US-Kongresses wurde das Gebiet der Chesapeake Bay kürzlich einer milliardenschweren Infrastrukturmodernisierung unterzogen, um die HAB-Bildung und die sich verschlechternde Wasserqualität in den Gewässern und Wassereinzugsgebieten der Küste zu bekämpfen. Die wärmeren globalen Temperaturen treiben das Phänomen in kältere arktische Gewässer. So wurden toxinproduzierende Algenarten mit besorgniserregender Häufigkeit in Meereslebewesen vor der Küste Alaskas entdeckt.3

Das Problem betrifft nicht nur die USA. Auch in China treten Algenblüten in den größten Flüssen immer wieder auf, und auch im Gelben Meer bildete sich an der Ostküste vor ein paar Jahren ein Blütenteppich auf einer Fläche von fast 30.000 km2.4 Algenalarm herrscht aber auch in Europa. An der Ostsee, wo eine florierende Aquakultur betrieben wird, kämpft man jedes Jahr mit dem Nährstoffeintrag aus angrenzenden Ländern. Ganze 97 % der Gewässer sind durch überschüssige Nährstoffe belastet, die Algenblüten zur Folge haben.5

Die Schäden beschleunigen sich

Der Klimawandel beschleunigt das Problem zusätzlich, da unvorhersehbare Wettermuster in einigen Regionen ungewöhnliche Dürreperioden verursachen, und anderen intensive Regenfälle. Beides begünstigt die Algenblüte: Überschwemmungen erhöhen den Abfluss nährstoffhaltiger Abwässer aus landwirtschaftlichen Feldern, Industrieabfällen und kommunalen Abwässern in die Umweltgewässer dramatisch. Indes führen Dürreperioden zur Absenkung der Wasserstände, vermehrten Wasserstauungen und einer erhöhten Konzentration verschmutzender Nährstoffe. Das alles sind ideale Bedingungen für ein explosionsartiges HAB-Wachstum. Die Freihaltung der Binnengewässer von HAB wird umso drängender, da immer mehr Gemeinden, die von Dürre betroffen sind und deren Grundwasserreserven erschöpft sind, nach alternativen Wasserquellen suchen.

Der Klimawandel beschleunigt das Problem zusätzlich

Unterdessen erfordert die zunehmende Nahrungsmittelknappheit den Einsatz von mehr statt weniger phosphor- und stickstoffangereicherten Düngemittel in der Landwirtschaft. Zugleich hat auch industrielles Wachstum eine größere Nährstoffbelastung durch industrielle Abfallströme zur Folge.

Eine Zukunft voller Chancen ... und voller Leben

Die RobecoSAM Sustainable Water-Strategie investiert in Unternehmen entlang der gesamten wasserwirtschaftlichen Wertschöpfungskette, die dazu beitragen, die Qualität und Quantität der Wasserversorgung zu schützen. Aufgrund der wachsenden Gefährdung der Wasserqualität durch HABs, dürfte das Interesse der Kommunen, der Industrie und der Landwirtschaft an Wasserlösungen zunehmen, die speziell auf Nährstoffe und andere Verunreinigungen ausgerichtet sind.

Herkömmliche Wasseraufbereitungsanlagen entfernen typischerweise geringe Mengen Cyanobakterien; die zunehmende Problematik, die Algenblüten mit sich bringen, übersteigt jedoch die Kapazität vieler Trinkwasserversorgungsunternehmen, insbesondere in kleineren Gemeinden. Die Gemeinden werden viel in die Modernisierung der Aufbereitungssysteme investieren müssen, um größere Mengen an Cyanobakterien und anderen schädlichen HAB-Toxinen aus dem Trinkwasser zu filtern.

Derzeit investieren wir in ausgewählte Wasser- und Abwasserversorgungsunternehmen, die langfristig von den Investitionen in eine saubere und geschützte Wasserversorgung profitieren. Wir investieren zudem in Unternehmen, die Technologien zur Entdeckung und Zerstörung von Cyanotoxin-Zellen entwickeln.

Außerdem werden bei der Modernisierung der Infrastruktur neben Betonbecken, Hydraulikpumpen, Filteranlagen und kilometerlangen Rohrleitungen zunehmend virtuelle Güter und Dienstleistungen eingesetzt, um die Bau- und späteren Betriebskosten zu senken. Wir sehen dies als einen klaren strukturellen Trend in der Wasserwirtschaft und prüfen Anbieter von Modellierungssoftware, die Ingenieuren bei der virtuellen Simulation und Optimierung der Anlagenplanung helfen.

Wir investieren ferner in Unternehmen für die Entnahme von Umweltproben, analytische Tests und die laufende Überwachung von Nährstoffen für kommunale, industrielle und landwirtschaftliche Standorte. Diese werden von einer Verschärfung der Vorschriften zur Wasserqualität erheblich profitieren.

Der Bedarf an Lösungen wächst. Daher stehen Wasserunternehmen und Wasserstraßen vor einer Zukunft voller Chancen ... und voller Leben.

1 Encyclopedia of Toxicology, dritte Auflage. 2014. Red Tide entry. R.C. Guy, Opening abstract.
2 US Environmental Protection Agency, Office of Water, Website Tracking CyanoHABs.
3 US National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) Fisheries. „Study Finds Growing Potential for Toxic Algal Blooms in Alaskan Arctic“. 4. Oktober 2021. „Harmful Algal Blooms in Alaskan Arctic: An Emerging Threat as the Ocean Warms.“ Oceanography, Band 35. Nr. 2, 18. April 2022.
4 „Algal blooms endangering China’s seas.“ Artikel. China Dialogue Ocean. 1. Juni 2018.
5 „The cost of degradation: a price tag on the Baltic Sea.“ 28. Februar 2022. Baltic Rim Economies Review.

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