Was ist thermische Schichtung und deren Auflösung durch diffuse Belüftung

Was ist thermische Schichtung?

Die thermische Schichtung ist ein natürliches Phänomen, das in Gewässern beliebiger Tiefe wie Seen und Stauseen auftritt, wo sich unterschiedliche Wasserschichten mit unterschiedlichen Temperaturen, Dichten und Sauerstoffgehalten bilden. Diese Schichtung kann zu zahlreichen ökologischen und wasserqualitativen Herausforderungen führen, die sich auf das Leben im Wasser und die allgemeine Gesundheit des Ökosystems auswirken. Eine wirksame Methode zur Minderung der negativen Auswirkungen der Wasserschichtung besteht in der diffuse Belüftung.

Die thermische Schichtung ist auf verschiedene Faktoren zurückzuführen, darunter Temperaturunterschiede, Sonnenstrahlung, Windmuster und das Vorhandensein gelöster Substanzen wie Salz. Diese Faktoren können zu Schwankungen der Wasserdichte führen, die wiederum die vertikale Verteilung der Wassermassen beeinflussen.

Die thermische Schichtung erfolgt typischerweise in drei Hauptschichten:

1. Oberflächenschicht: Die oberste Schicht, auch Mischschicht oder Epilimnion genannt, ist normalerweise der wärmste und am besten durchmischte Teil des Gewässers. Sie steht in direktem Kontakt mit der Atmosphäre und wird durch Wind, Sonnenstrahlung und Wellenbewegungen beeinflusst. Diese Schicht hat im Allgemeinen einen hohen Sauerstoff- und Nährstoffgehalt, da sie sich mit der Atmosphäre und den Oberflächenströmungen vermischt.
2. Thermokline: Unter der Oberflächenschicht befindet sich häufig eine Übergangszone, die als Thermokline bezeichnet wird. Die Thermokline ist durch einen schnellen Temperaturabfall mit der Tiefe gekennzeichnet. Es wirkt als Barriere gegen vertikales Mischen und ist für die Trennung der Oberflächenschicht von den tieferen Schichten verantwortlich. Die Tiefe und Dicke der Thermokline kann je nach Faktoren wie Breitengrad, Jahreszeit und örtlichen Bedingungen variieren.
3. Tiefe Schicht: Unter der Thermokline liegt die tiefe Schicht, auch bekannt als Hypolimnion. Diese Schicht ist im Allgemeinen kälter, dichter und stabiler als die Oberflächenschicht. Sie vermischt sich kaum mit den oberen Schichten und enthält aufgrund des begrenzten Austauschs mit der Oberfläche oft weniger Sauerstoff und Nährstoffe.

Thermische Schichtung wird auch in Süßwassersystemen wie Seen beobachtet. In Seen kann die Schichtung ausgeprägter sein, insbesondere in ruhigen und warmen Perioden. Die Schichten der Süßwasserschichtung werden typischerweise als Epilimnion (obere warme Schicht), Metalimnion (Übergangsschicht) und Hypolimnion (tiefe kalte Schicht) bezeichnet.

Die Schichtung behindert die natürliche Vermischung von Sauerstoff und Nährstoffen in der gesamten Wassersäule. Die oberen Schichten, insbesondere das Epilimnion, erhalten Sonnenlicht und werden mit Sauerstoff versorgt, während die unteren Schichten, insbesondere das Hypolimnion, an Sauerstoff verlieren. Der Sauerstoffmangel im Hypolimnion kann zur Ansammlung schädlicher Gase wie Schwefelwasserstoff führen und sich negativ auf das Leben im Wasser auswirken.

Herausforderungen der thermischen Schichtung

1. Sauerstoffmangel: Das Hypolimnion, das vom Luftsauerstoff isoliert wird, kann Sauerstoffmangel erleiden, wodurch eine feindliche Umgebung für aerobe Organismen entsteht.
2. Nährstoffungleichgewicht: Die Stratifizierung verhindert die Vermischung von Nährstoffen, was zu einem Ungleichgewicht in der Verteilung essentieller Elemente wie Phosphor und Stickstoff führt, was sich auf den gesamten Nährstoffkreislauf auswirkt.
3. Algenblüten: Die stabile Stratifizierung fördert das Wachstum von Algen in den oberen Schichten, was zu Algenblüten führt, die den Sauerstoffmangel bei ihrer Zersetzung weiter verschärfen können.

Diffuse Belüftung als Lösung

Diffuse Belüftung ist eine weit verbreitete Technik zur Bewältigung der mit der Wasserschichtung verbundenen Herausforderungen. Bei dieser Methode wird Luft in verschiedenen Tiefen in die Wassersäule mithilfe von Diffusoren wie Luftsteinen oder Membrandiffusoren eingeführt. Zu den wichtigsten Vorteilen der diffusen Belüftung gehören:

1. Sauerstoffversorgung: Durch die Injektion von Luft in die tieferen Schichten erhöht die diffuse Belüftung den Sauerstoffgehalt in der gesamten Wassersäule, wodurch der Sauerstoffmangel im Hypolimnion gemildert und eine gesündere Umgebung für Wasserorganismen gefördert wird.
2. Mischen: Die durch diffuse Belüftung entstehenden Blasen fördern die vertikale Vermischung, stören die Schichtung und erleichtern den Transport von Nährstoffen und Gasen zwischen den Schichten.
3. Temperaturausgleich: Die Belüftung hilft dabei, die Temperaturen in der gesamten Wassersäule auszugleichen und den Temperaturgradienten zwischen Epilimnion und Hypolimnion zu reduzieren, was für die Aufrechterhaltung einer stabileren und gastfreundlicheren Wasserumgebung von entscheidender Bedeutung ist.
4. Vorbeugung von anoxischen Zuständen: Eine diffuse Belüftung verhindert die Entstehung anoxischer (sauerstoffarmer) Bedingungen im Hypolimnion, die zur Freisetzung schädlicher Gase führen und sich negativ auf Fische und andere Wasserorganismen auswirken können.

Unsere diffusen Belüftungssysteme

Werfen Sie einen Blick auf unser Angebot an diffusen Belüftungssystemen zur Bekämpfung der thermischen Schichtung

Unsere diffusen Belüftungssysteme