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Die Phosphorkonzentration im See ist der Leitindikator für die Nährstoffbelastung. Zu viel Phosphor führt zu übermässigem Algenwachstum, erhöhtem biologischen Abbau und somit zu niedrigen Sauerstoffkonzentrationen und einer Beeinträchtigung des Lebensraumes für Tiere im Tiefenwasser. Gegenüber 1980 ist die Phosphorkonzentration im Hallwilersee stark zurückgegangen.
Die Abwässer der angrenzenden Aargauer Gemeinden werden seit 1963 unterhalb des Sees in der ARA Hallwilersee gereinigt. Dies hatte zu einer vorübergehenden Abnahme des Phosphorgehalts geführt. Die Trendwende erfolgte aber erst mit der Abwassersanierung im Kanton Luzern und dem dadurch verbesserten Zustand des Baldeggersees. Zudem trugen die umgesetzten Massnahmen in der Landwirtschaft massgeblich zur Reduktion des Phosphoreintrages in den See bei.
Dank den sinkenden Phosphor-Konzentrationen ging das Wachstum der Grünalgen im Hallwilersee stark zurück. Dies führte dazu, dass mehr Licht in die etwas tiefer liegenden Wasserschichten eindringen konnte. Davon profitierte die Burgunderblutalge (die Blaualge, ), welche typischerweise in 10−15 Meter Tiefe eingeschichtet ist und bei mittleren Nährstoffgehalten in einem See besonders gut wächst. Sie wurde zur dominanten Alge im Hallwilersee und führte insbesondere Ende der 1990-er Jahre bis Mitte der 2000-er Jahre zu ungewünschten Blüten, dieser fädigen, für Planktontiere schwer verdaulichen Alge. Mit der weiteren Reduktion des Phosphorgehaltes im Hallwilersee sollte auch das Wachstum der Burgunderblutalge noch weiter zurückgehen.
Der gesamte Phosphoreintrag in den Hallwilersee liegt noch über den angestrebten zwei Tonnen pro Jahr, was zu einer übermässigen Algenproduktion führt. Der biologische Abbau dieser Algen im Tiefenwasser verursacht eine zu hohe Sauerstoffzehrung, wodurch die Sauerstoffkonzentration im Tiefenwasser im Herbst sehr gering wird.
Zur Zeit der Phase der stärksten Nährstoffbelastung (vor 1985) lebten im Hallwilersee in den Sedimenten unterhalb von 25 Metern Seetiefe keine Würmer oder Insektenlarven mehr. Mit den fortlaufenden Sanierungsmassnahmen konnte erreicht werden, dass Würmer und Insektenlarven die Sedimente wieder bis auf 46 Meter Tiefe besiedeln. Diese Kleinlebewesen sind wichtig für die Umschichtung, Belüftung und Regeneration der Seesedimente.
Vergleich Sanierungsziele mit aktueller Situation
Die bisherigen Sanierungsziele wurden vor über dreissig Jahren aufgrund des damaligen Wissensstandes und kaum Erfahrungen mit Seesanierungen festgelegt. Aufgrund neuer Erkenntnisse aus der Wissenschaft und der langjährigen Seeüberwachung wurden 2019 die Sanierungsziele in enger Zusammenarbeit der Fachstellen Gewässerüberwachung, Landwirtschaft und Fischerei der Kantone Aargau und Luzern sowie der Forschung, den Gemeindeverbänden (Kanton Luzern) und Pro Natura neu festgelegt. Als Basis diente ein Gutachten der Eawag zur Abschätzung der tolerierbaren Phosphorfracht im Hallwilersee. Um nach heutigem Wissensstand eine mässige Algenproduktion zu erreichen, sollte die Phosphorkonzentration 10 mg/m3 P nicht überschreiten (bisheriges Ziel: 10 bis 20 mg/m3 P). Der jährliche Phosphoreintrag ist dementsprechend auf zwei Tonnen zu reduzieren. Nur so kann langfristig eine höchstens mittlere Algenproduktion erreicht werden, sodass die Sauerstoffkonzentration im Tiefenwasser auch im Herbst ohne künstliche Belüftung mindestens 4 mg/l beträgt.
|Hallwilersee||Neue Sanierungsziele||Situation 2019|
|Phosphorgehalt||10 Milligramm pro Kubikmeter||14 Milligramm pro Kubikmeter|
|Phosphorbelastung||2 Tonnen pro Jahr||rund 2.8 Tonnen pro Jahr|
|Algenproduktion||mittlere Algenproduktion, starker Rückgang der Burgunderblutalgen seit 2019||Burgunderblutalgen seit 2006 abnehmend, aber immer noch stark dominant|
|Sauerstoffgehalt im Tiefenwasser (Herbst)||> 4 mg/l im Tiefenwasser und|
1 mg/l am Seegrund (ohne Belüftung im Sommer)
|< 4 mg/l im Tiefenwasser|
0.1 mg/l am Seegrund
|Sauerstoffversorgung der Sedimente am Seegrunds||natürlicherweise ausreichend für das Überleben von Würmern||Belüftung noch erforderlich im Sommer und Winter|
|Naturverlaichung der Felchen||Voraussetzungen für den natürlichen Erhalt des Felchen-Bestandes sind gewährleistet||kaum natürliche Fortpflanzung|
Das festgelegte Ziel für die Phosphor-Konzentrationen wird im Hallwilersee noch nicht erreicht. Die Phosphorkonzentrationen schwanken seit 2009 im Bereich von 11 bis 20 mg/m3. Die Phosphor-Einträge in den See liegen mit ca. 2,8 Tonnen ebenfalls über dem angestrebten Ziel von zwei Tonnen. Die Algenproduktion und die Sauerstoffzehrung im Tiefenwasser sind dadurch zu hoch. Mit der fortschreitenden Sanierung haben zwar die Würmer und Insektenlarven den Seegrund bis auf 45 Meter Tiefe wieder besiedelt. Ohne die künstliche Seebelüftung im Sommer und ohne die Zirkulationshilfe im Winter könnten diese Kleinlebewesen aus dem Sediment der tieferen Zonen im See wieder verschwinden. Auch die Fische würden ohne die Belüftung noch stärker unter den zu schlechten Sauerstoffverhältnissen leiden. Die natürliche Verlaichung der Felchen, welche ihre Eier bevorzugt ins Sediment der tieferen Zonen des Sees legen, findet im Hallwilersee kaum statt. Der Sauerstoffgehalt im und direkt über dem Sediment ist für eine Entwicklung der Felcheneier aktuell zu gering.