Chemische Parameter des Teichwassers mit Bedeutung für das Funktionieren von Schwimmteichen, Badeteichen und Naturpools

Wie in natürlichen Binnengewässern hängt das sich einstellende biologische Gleichgewicht im Schwimmteich, das Wachstum von Plankton und höheren Pflanzen, genauso wie das Gedeihen von Schnecken, Muscheln, Krebsen, Insektenlarven und Wirbeltieren letztlich entscheidend von chemischen Bestandteilen des Teichwassers ab. Hier spielen neben dem Säuregehalt (gemessen als pH-Wert) auch der Gehalt an gelösten Gasen, insbesondere Sauerstoff und Kohlendioxid sowie unterschiedlichen gelösten Salzen, die zu Leitfähigkeit, zur Gesamthärte und zur so genannten Karbonathärte beitragen, eine Rolle.
Für Pflanzen- und Algen sind darüber hinaus insbesondere solche Salze bedeutend, die als Makro oder Mikronährstoffe (Spurenelemente) für Wachstum und Stoffwechsel benötigt werden.

Informationen zu den chemischen Parametern Ihres vor Ort verfügbaren Leitungswassers können Sie in der Regel vom zuständigen Wasserwerk erhalten.

Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick zu den wichtigsten chemischen Parametern des Teichwassers, die für die Biologie eines Schwimmteiches von Bedeutung sind. Außerdem finden Sie hier Angaben zu Richtwerten und Möglichkeiten der Beeinflussung:

1) pH Wert
2) Gelöste Gase
3) Leitfähigkeit
4) Gesamthärte
5) Karbonathärte
6) Gehalt an Ammonium, Nitrit und Nitrat
7) Gehalt an Phosphat

1) pH-Wert:
Der pH-Wert gibt die Wasserstoffionen-Konzentration in einer wässrigen Lösung an. Lösungen mit einem pH-Wert kleiner als 7 reagieren sauer. Lösungen mit pH = 7 reagieren neutral. Solche mit einem pH-Wert größer als 7 reagieren alkalisch. Meerwasser liegt normalerweise im Bereich von 8,1 - 8,3. Binnengewässer können pH-Werte zwischen 3,1 und 10,5 aufweisen, liegen aber meist zwischen 6,5 und 10,5 (in Moorgebieten auch zwischen 5 und 6).

Der pH-Wert eines Gewässer hängt einerseits von den enthaltenen Säuren (vor allem „Kohlensäure“, in Wasser gelöstes atmosphärisches Kohlendioxid, in moorigem Wasser z.B. aber auch Huminsäuren) und Basen ab, andererseits wird deren Wirkung durch verschiedene gelöste Salze, insbesondere Kalkverbindungen, „abgepuffert“, d.h. in einem relativ engen Bereich um pH 7 gehalten. In einem gut funktionierenden Schwimmteichsystem mit ausreichendem aber nicht zu hohem Kalkgehalt (siehe auch Karbonathärte) sollte der pH Wert im Bereich zwischen 7 und 8,5 liegen. Im Tagesverlauf kann der pH-Wert deutlich schwanken z.B. von 7,0 in den frühen Morgenstunden bis zu 8,5 in den späten Nachmittagsstunden. Für ein ausreichendes Wachstum von Unterwasserpflanzen sollte der pH-Wert als Indikator für einen höheren Kohlendioxidgehalt niedriger liegen, abhängig von der Karbonathärte, optimalerweise im Bereich von etwa 6,8 - 7,6 (siehe auch "Pflanzennährstoffe").

Ein zu hoher pH-Wert deutet auf eine niedriger CO2-Konzentration hin, wenn Wachtsum von Unterwasserpflanzen gewünscht ist, muß eine ausreichende Kohlenstoffversorgung sichergestellt werden. Leider sind die im Aquarienhandel erhältlichen Tröpfchen- oder Streifentests recht ungenau, so dass sich die Anschaffung eines mobilen pH-Meters für exaktere Messungen empfiehlt.

2) Gelöste Gase:
Generell löst sich in kaltem Wasser mehr Sauerstoff (O2) als in warmem Wasser. So lösen sich bei 4°C Wassertemperatur 12,7 mg O2 / l, bei 30°C sind es nur noch 7,5 mg / l. Während Grundwasser im Boden meist keinen freien Sauerstoff enthält, hängt der Sauerstoffgehalt im Oberflächengewässer vom Sauerstoffverbrauch durch Verschmutzung und durch darin vorhandenen Lebewesen, genauso wie vom Sauerstoffeintrag durch Pflanzen und Oberflächenbelüftung ab.

Ein zu geringer Gehalt an Sauerstoff kommt in verschlammten und überdüngten Binnengewässern recht häufig vor, insbesondere bei hoher Wassertemperatur im Sommer oder im Winter unter einer geschlossenen Eisdecke. Dies kann auch zu massivem Fischsterben führen.

In einem funktionierenden Schwimmteich ist dies nahezu ausgeschlossen, da sauerstoffzehrender „faulender“ Schlamm kaum in nennenswerten Mengen vorhanden ist. Sauerstoff wird sowohl von Tieren als auch von Pflanzen für die Atmung benötigt. Während Pflanzen tagsüber bei Lichteinstrahlung Photosysnthese betreiben, und dabei Sauerstoff freisetzen, verbrauchen Pflanzen im Dunkeln Sauerstoff.

Für die Sauerstoffmessung gibt es technische Messgeräte. Normalerweise sind Sauerstoffmessungen in Schwimmteichen jedoch nicht nötig, außerdem sind geeignete Messgeräte relativ teuer.

Der Kohlendioxidgehalt im Wasser ist neben weiteren gelösten Makro- und Mikronährstoffen ebenfalls ein entscheidender Faktor für das Pflanzenwachstum (siehe auch "Pflanzennährstoffe"). Im Wasser gelöstes Kohlendioxid liegt als eine schwache Säure vor, die so genannte „Kohlensäure“, welche auch den pH beeinflusst.

3) Leitfähigkeit:
Ganz reines Wasser, wie es in der Natur nirgendwo vorkommt, leitet den elektrischen Strom so gut wie gar nicht. Nur wenn das Wasser elektrisch geladene Teilchen (Ionen) enthält, kann elektrischer Strom fließen. Alleine schon die Lösung von Kohlendioxid in reinem (destillierten) Wasser führt über die Bildung von Kohlensäure zum Vorhandensein von Ionen und damit zu einer geringen Leitfähigkeit. Neben im Wasser gelösten Säuren mit ihren Wasserstoffionen erhöhen auch gelöste Basen mit Ihren Hydroxid-Ionen und alle löslichen Salze die Leitfähigkeit.

Die Leitfähigkeit wird in Siemens (S/cm) gemessen. Im Süßwasserbereich ist die Maßeinheit µS/cm (Micro-Siemens) pro cm, im Meerwasser wird in mS/cm (Milli-Siemens) pro cm gemessen.

Im Folgenden gelistet sind typische Leitfähigkeitswerte unterschiedlicher Wassertypen:

Destilliertes Wasser (vollentsalztes Wasser) 1 µS/cm
Regenwasser ländliche Gebiete 30 µS/cm
Regenwasser Industriegebiete 60 µS/cm
Trinkwasser Durchschnittswerte 100 - 1000 µS/cm
Meerwasser 42mS/cm = 42.000 µS/cm

Teichwasser sollte etwa eine Leitfähigkeit zwischen 300 und 1200 µS/cm aufweisen. Bei geringeren Werten ist es schlecht gepuffert, was zu starken pH-Wert-Schwankungen führen kann. Im Normalfall ist eine Leitfähigkeitsmessung im Schwimmteich nicht notwendig, auch sind die notwendigen Messgeräte relativ teuer.

 4) Gesamthärte:
Die Gesamthärte ist ein Maß für die Gesamtheit der gelösten so genannten Erdalkaliionen, zum überwiegenden Teil Kalzium und Magnesium. Für viele tropische Aquarienfische ist weiches Wasser von großer Bedeutung. Andere Fischarten, z. B. Buntbarsche aus den ostafrikanischen großen Seen, benötigen hartes Wasser. Solche Fische, die häufig nur in ganz bestimmten Biotopen vorkommen, sind angepasst an sehr spezielle Lebensbedingungen und können sich in härterem oder weicherem Wasser nicht vermehren oder sterben sogar.

Die meisten Wasserlebewesen in unseren Breiten sind diesbezüglich flexibler und die Gesamthärte stellt normalerweise keinen kritischen Faktor für den Schwimmteich dar. Die Wasserhärte wird bei uns nach deutschen Härtegraden (°dH) beurteilt. Die meisten unserer Binnengewässer weisen eine Gesamthärte zwischen 5 und 30°dH auf. Das gleiche gilt für unser Leitungswasser. Ob ein bestimmtes Leitungswasser hart oder weich ist, hängt vom Gestein des Ursprungsgebietes ab (z.B. vorherrschend Granit, Sandstein oder Kalkstein).  Die Gesamthärte lässt sich mit hinreichender Genauigkeit mit für die Aquaristik verfügbaren Schnelltest bestimmen.

5) Karbonathärte
Ein wichtiger Parameter für die Wasserqualität im Schwimmteich ist die Karbonathärte. Diese ist Teil der Gesamthärte, bemisst aber ausschließlich die Menge der Erdalkaliionen Ca²+ und Mg²+ welche den gelösten Karbonat (CO3²-)-Ionen und Hydrogenkarbonat (HCO³-)-Ionen äquivalent ist. Diese sind von großer Bedeutung für die „Pufferung“ des pH-Wertes. Eine ausreichend hoher Karbonathärte sorgt für einen stablilen pH-Wert im Teichwasser. Teichwasser sollte eine Karbonathärte von mindestens 4 °dH aufweisen, optimal sind nach unserer Ansicht Werte von etwa 15 °dH. Bei zu niedrigen Werten kann die Zugabe von Hydrogenkarbonat in den Schwimmteich angebracht sein, um für bestimmte Unterwasserpflanzen wie Laichkraut oder Myriophyllum eine zusätzliche Kohlenstoffquelle bereitzustellen. Bei zu hohen Werten verschiebt sich der Gehalt an gelöstem Kohledioxid im Wasser, stark weg vom CO2 zum HCO³-, welches von Unterwasserpflanzen nur unter Energieaufwand genutzt werden kann.  Der Zusammenhang zwischen pH-Wert, CO2-Gehalt und Kalkgehalt wird auch als bezeichnet. Eine weitergehende Darstellung zu dessen Bedeutung im Schwimmteich finden sie hier. Die Karbonathärte lässt sich näherungsweise mit für die Aquaristik verfügbaren Schnelltests bestimmen, für eine genauere Bestimmung ist eine professionelle Titration notwendig, welche z.B. im Rahmen unserer Nährstoffanalysen durchgeführt wird:

BioPond's umfangreiche Nährstoffanalyse MAXI

BioPond's Nährstoffanalyse BASIS

6) Gehalt an Ammonium, Nitrit und Nitrat
Wie in jedem natürlichen Gewässer, entstehen sogar im optimal funktionierenden Schwimmteich oder Naturpool biologische Abfallstoffe. Tote Mikroorganismen und Tiere sowie abgestorbene Pflanzenreste werden entweder von anderen Tieren gefressen und zum Teil als Kot oder Urin wieder ausgeschieden oder sie werden direkt von Mikroorganismen zersetzt. Ebenso werden Ausscheidungsprodukte wie Harnstoff oder Harnsäure verstoffwechselt. Diese Abbauprozesse finden entweder in Anwesenheit von Sauerstoff (aerob) oder unter Sauerstoffausschluß (anaerob, z.B. im Bodenschlamm von Binnengewässern) statt. Im letzteren Fall spricht man auch von Fäulnis und es werden meist Faulgase als übelriechende Abbauprodukte (u. a. Schwefelwasserstoff) frei. In relativ nährstoffarmen Schwimmteichen mit durchströmtem Bodengrund spielen allerdings vor allem aerobe Abbauprozesse in Anwesenheit von Sauerstoff eine große Rolle. Bei all diesen Selbstreinigungsprozessen, auch bezeichnet als Mineralisation, werden unweigerlich wieder Nährstoffe frei. Bei diesen Nährstoffen handelt es sich vor allem um Abbauprodukte von Eiweißstoffen, Aminosäuren und Nukleinsäuren (DNA und RNA).

Bei der Verstoffwechselung solcher stickstoffhaltiger Bestandteile von Lebewesen, auch Nitrifikation genannt, wird als erster Schritt von Bakterien Ammoniak (NH3) bzw. Ammonium (NH4+) gebildet. Andere Bakterien (Nitrosomonas, Nitrobacter) setzen dieses dann unter Verbrauch von Sauerstoff weiter um zu Nitrit (NO2-) und Nitrat (NO3-).

Nitrit ist ein toxisches Zwischenprodukt und schon Konzentrationen von 0,2 mg/l können für viele Wasserorganismen, wie z.B. Fische, tödlich sein. Insbesondere bei hohem pH-Wert wird auch Ammonium sehr toxisch. Es liegt dann weitgehend in Form von Ammoniak vor. In einem gut funktionierenden Schwimmteich ohne Faulschlamm werden allerdings sowohl Ammoniak/Ammonium als auch Nitrit sehr schnell unter Sauerstoffverbrauch weiter zu Nitrat umgesetzt und sollten nicht oder kaum messbar sein.

Falls in Ihrem Schwimmteich nennenswerte Mengen von Ammonium / Nitrit nachweisbar sind, können Sie davon ausgehen, dass das biologische Gleichgewicht in Ihrem Teich alles andere als intakt ist. In diesem Fall muss dringend Ursachenforschung betrieben werden. Man kann davon ausgehen, dass sich durch ein Übermaß an Nährstoffen anaerobe Bereiche gebildet haben, zu wenige stickstoffabbauende Bakterien im Teich vorhanden sind und / oder keine ausreichende Durchströmung des Bodengrundes stattfindet.

Im Gegensatz zu Ammonium und Nitrit stellt Nitrat das Endprodukt der aeroben Nitrifikation dar. Auch Nitrat wirkt in hohen Konzentrationen toxisch. Stark erhöhte Nitratkonzentrationen in Verbindung mit erhöhten Phosphatkonzentrationen können zu übermäßigem Algenwachstum führen. Erhöhte Nitratkombinationen weisen auf einen starken Eintrag des Makronähstoffes Stickstoff hin. Hier sollte berücksichtigt werden, dass alleine schon der durchschnittliche Eintrag aus der Luft (Stickoxide vor allem aus der Oxidation von Luftstickstoff in Verbrennungsmotoren, aber auch Stickstoff von Ackerflächen eingetragen durch Winderosion) in Deutschland sehr hoch ist und z.B. in Niedersachsen bei ca. 25 kg / ha / Jahr liegt (Quelle: Niedersächsisches Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie, 2014).

Umgerechnet auf einen Schwimmteich mit einer Fläche von 100 qm sind das immerhin 250 g Stickstoff pro Jahr!

Sowohl für Nitrit als auch Nitrat gibt es in der Aquaristik Schnelltests. Allerdings ist die Nachweisgrenze dieser Tests recht hoch, und ein klar positiver Befund (z.B. 0,5 mg Nitrit oder 10 mg Nitrat / l) bedeutet, dass im Schwimmteich ein massiver Überschuss am Makronährstoff Stickstoff vorliegt.Wir empfehlen daher eine unserer professionellen Analysen:

BioPond's umfangreiche Nährstoffanalyse MAXI

BioPond's Nährstoffanalyse BASIS

In der Regel werden jedoch während Vegetationsphase keine überhöhten Nitrit oder Nitratwerte nachweisbar sein. Wie bei Phosphat, ist es hier sinnvoll im zeitigen Frühjahr vor Einsetzen des Pflanzenwachstums eine Wasserprobe zum Testen zu nehmen.

Nitrat stellt andererseits einen wichtigen Pflanzennährstoff dar, und Konzentrationen zwischen 0,05 und 0,5mg/l Nitrat sind optimal für einen üppigen Pflanzenwuchs (siehe auch Makronährstoffe)

7) Gehalt an Phosphat
Phosphor kommt in der Natur ausschließlich in gebundener Form, meist in Form des Phosphats (PO4) vor. Er ist überwiegend in Gesteinen und in großen Mengen in den Sedimenten der Meere abgelagert, d.h. z.T. auch in Gesteinen, die in Schwimmteiche eingebracht werden.
Der Eintrag von Phosphat über das Zulaufwasser wird dabei häufig überschätzt. Wenn das Zulaufwasser z.B. einen Gehalt von 0,05 mg / l Phosphat enthält, was eine für Leitungswasser normale Konzentration darstellt, aber schon deutlich über dem empfohlenen Richtwert von 0,01 mg / l für Schwimmteiche liegt, und beispielsweise in einer Saison 50 qm Wasser eingeleitet werden, entspricht das einer Gesamtmenge von 2,5 g Phosphat, welches wiederum die Grundlage für die Bildung von ca. 2,5 kg Algen (ca. 100g Trockenmasse) ist.

Sehr anschaulich macht dieses Rechenexempel übrigens, wieso man tunlichst vermeiden sollte, bestimmte Lebensmittel versehentlich in den Schwimmteich zu kippen. Viele Lebensmittel enthalten nämlich Phosphorsäure als Säuerungsmittel. So enthält 1 l Cola nämlich bis zu 700 mg Phosphat. Dies entspricht immerhin 0,7 kg Algenmasse!

Andere Lebensmittel enthalten ebenfalls und z.T. sogar noch deutlich mehr Phosphat: Für Sportlergetränke liegt der gültige Grenzwert bei 0,5g / l. In Milchgetränken ist der Grenzwert 1,5 g / kg, Schlagsahne und Sahneerzeugnisse  enthalten maximal 5g/ kg, und der Grenzwert für Kaffeeweißer liegt sogar bei max. 30g / kg (Quelle: Zusatzstoffe-online.de).

Während der Eintrag an Phosphat über das Zulaufwasser, zumindest wenn einigermaßen phosphatarmes Leitungswasser verwendet wird, recht moderat ist,  gehen erhebliche Mengen Phosphat mit dem Regen nieder.  Im Niederschlagswasser sind nämlich sowohl gelöste und ungelöste anorganische Phosphorverbindungen nachzuweisen. Phosphor gelangt vor allem durch Verbrennung von Holz und Klärschlamm, aber auch durch Winderosion von Ackerflächen in die Atmosphäre.  Aber auch andere Phosphor-Quellen wie Pollenstäube sind nicht unerheblich (BERNHARDT 1978). Der atmosphärische Phosphateintrag variiert natürlich je nach Jahreszeit, Niederschlagsmengen und Gebiet stark. In Ballungsgebieten kann alleine der atmosphärische Phosphateintrag eine Überdüngung von Binnengewässern bewirken (BERNHARDT 1978). Wissenschaftliche Untersuchungen besagen, dass gerade in eher ländlichen Gebieten erhebliche Konzentrationen niedergehen. HOFFMANN (1972) gibt als Beispiel für nährstoffreiche Niederschläge einen Wert von 0.995 mg P/l an (gemessen an der Feldkrücker Höhe im Hohen Vogelsberg). Die berechneten durchschnittlichen Depositionsraten von 1990 und 1991 (SPRANGER l992) in Deutschland liegen in einer Größenordnung von 1-2 kg Phosphat / ha / Jahr. Allerdings wurden auch schon deutlich höhere Werte gemessen. So ermittelte BRUHM (1985) für einen Waldstandort fast zehnmal höhere Werte (für eingehendere Informationen siehe auch http://www.dilamo.de/martin/kap3b.htm )

Wenn man davon ausgeht, dass in Deutschland  durchschnittlich ca. 2 kg Phosphor pro Hektar pro Jahr niederregnen, ergibt sich folgende Rechnung für den atmosphärischen Phosphateintrag in einem Schwimmteich:  Auf einen Schwimmteich mit einer Gesamtfläche von 100 qm gerechnet entspricht die durchschnittliche jährliche Menge von 2 kg Phosphor pro ha beispielsweise 20g Phosphor oder ca. 60g Phosphat, dementsprechend also 60 kg Algen oder andere pflanzliche Biomasse!

Auch können abhängig von der Art der eingebrachten Gesteine erhebliche Mengen an Phosphat aus dem Bodengrund und Gesteinsblöcken freigesetzt werden. Bekannt ist, dass insbesondere Lavagestein, Basalt und viele Sandsteine in erheblichem Masse Phosphat freisetzen. Solche eine Freisetzung kann kontinuierlich über viele Jahre fortbestehen und im Schwimmteich zu einem riesigen Problem werden. Insbesondere ein starkes Fadenalgenwachstum auf Steinen im Schwimmteich weist auf eine Nährstofffreisetzung aus dem betreffenden Gestein hin.
An dieser Stelle sollte auch darauf hingewiesen werden, dass insbesondere Lanthan-basierte kommerziell erhältliche Phosphatfilter einen stark erhöhten Phosphatgehalt im Zulaufwasser bis unter die empfohlenen Grenzwerte senken können. Allerdings ist der Eintrag aus dem Zulaufwasser meist deutlich niedriger ist als der atmosphärische Phosphateintrag oder ein potentieller Eintrag aus Gesteinen im Schwimmteich. Die unterstützende Installation eines Phosphatfilters im Wasserkreislauf macht aus unserer Sicht nur Sinn, wenn wirklich stark erhöhte Phosphatwerte messbar sind. Algen sind in normalerweise in der Lage, im Wasser befindliches Phosphat effizienter und schneller zu binden, als der im Wasserkreislauf befindliche Filter.

Ähnlich wie beim Nitrat zeigen die üblichen z. B. für die Aquaristik verfügbaren Tröpfchentests keine hinreichende Sensitivität. Wir empfehlen daher eine unserer professionellen Analysen:

BioPond's umfangreiche Nährstoffanalyse MAXI

BioPond's Nährstoffanalyse BASIS

Literatur:

BERNHARDT, H. (Hrsg.) (1978): Phosphor: Wege und Verbleib in der Bundesrepublik Deutschland. Verlag Chemie, Weinheim.
BRUHM, I. (1985): Untersuchungen zur räumlichen und zeitlichen Verteilung der gelösten Phosphate in Niederschlags-, Grund- und Oberflächenwässern sowie der mobilen Boden- orthophosphate an ausgewählten Standorten Schleswig-Holsteins. Diplomarbeit, Kiel.
HOFFMANN, J. (1972): Ursachen und Folgen der Eutrophierung von Gewässern. - Ergebnisse landwirtschaftlicher Forschung 12, S. 335-342.
SPRANGER, T. (1992): Erfassung und ökosystemare Bewertung der atmosphärischen Deposition und weiterer oberirdischer Stoffflüsse im Bereich der Bornhöveder Seenkette. - Ecosys Supplement 4.