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
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)
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)
- Bach, E. (1980): Ein chemischer Index zur Überwachung der Wasserqualität von Fließgewässern. – Dt. gewässerkundl. Mittl. , 24, 102-106.
- CCME (2001): Canadian water quality guidelines for the protection of aquatic life: CCME Water Quality Index 1.0, User’s manual. In: Canadian Environmental quality guidelines, 5 p. [eds. Canadian Council of Ministers of the Environment, Winnipeg, Manitoba]
- CCME (2005): Canadian Environmental Sustainability Indicators, Freshwater Quality Indicator: Data Sources and Methods. - Catalogue no. 16-256-XIE.
- DIN (1990): DIN 38410. Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung - Biologisch-ökologische Gewässeruntersuchung (Gruppe M) - Teil 1: Bestimmung des Saprobienindex in Fließgewässern.
- Khan, F., Husain, T. & Lumb, A. (2003): Water quality evaluation and trend analysis in selected watersheds of the Atlantic region of Canada. - Environmental Monitoring and Assessment, 88:221-242.
- Kim, A.G. & Cardone, C.R. (2005): Scatterscore: a reconnaissance method to evaluate changes in water quality. - Environmental Monitoring and Assessment, 111:277-295.
- Kolkwitz, R. & Marsson, M. (1902): Grundsätze für die biologische Beurteilung des Wassers nach seiner Flora und Fauna. - Mitteilungen der königlichen Prüfanstalt für Wasserversorgung und Abwasserbeseitigung 1: 33-72 (Berlin-Dahlem).
- Liou S. M., Lo, S.L. & Wang, S. H. (2004): A generalised water quality index for Taiwan. - Environmental Monitoring and Assessment, 96: 35-32.
- Lumb, A., Halliwell, D. & Sharma, T. (2006). Application of the CCME Water quality index to monitor water quality: a case study of the Mackenzie River Basin, Canada. - Environmental Monitoring and Assessment, 113:411-429.
- Pesce, S. F. & Wunderlin, D. A. (2000): Use of water quality indices to verify the impact of Cordoba City (Argentina) on Suquia River. - Water Research, 34: 2915-2926.
- Rolauffs, P., Hering, D., Sommerhäuser, M., Jähnig, S. & Rödiger, S. (2003): Entwicklung eines leitbildorientierten Saprobienindexes für die biologische Fließgewässerbewertung. - Umweltbundesamt Texte 11/03. 137 S.
- Sargaonkar, A. & Deshpande, V. (2003): Development of an overall index of pollution for surface water based on a general classification scheme in Indian context. - Environmental Monitoring and Assessment 89:43-67.
- Stambuk-Giljanovik, N. (2003): Comparison of Dalmation water evaluation indices. - Water Environment Research, 75(5):388-405.
- Tsegaye, T., Sheppard, D., Islam, K.R., Johnson, A., Tadesse, W., Atalay, A. & Marzen, L. (2006): Development of chemical index as a measure of in-stream water quality in response to land-use and land cover changes. - Water, Air, and Soil Pollution, 174: 161-179.
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