Im Weser Ästuar werden seit 1968 Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluss von Abwasser aus der Titandioxidindustrie auf die Zusammensetzung des Makrozoobenthos abzuschätzen. Der vorliegende Bericht stellt die Ergebnisse aus dem Untersuchungszeitraum 1982-1994 vor. Für die Interpretation der Langzeitentwicklung werden die Werte mit den Daten von 1976-1980 verglichen. Im Zuge des laufenden Monitoringprogrammes werden 7 Stationen im Eulitoral der Wesermündung zweimal jährlich beprobt. Erfasst werden Zusammensetzung, Dichte und Biomasse des Makrozoobenthos, Pflanzenfarbstoffe im Sediment, die Salinität des Bodenwassers sowie einige Messgrößen für die Beschreibung der Sedimentbeschaffenheit. Die Dynamik des Makrozoobenthos läßt sich zum Teil auf zeitweilige Veränderungen der Salinität zurückführen. So wurde in Jahren mit geringem Oberwasserabfluß das Einwandern einiger mariner Arten ins Ästuar registriert (Arenicola marina, Mytilus edulis). Zur gleichen Zeit zog sich der limnische Oligochaet Limnodrilus hoffmeisteri flußaufwärts aus dem Untersuchungsgebiet zurück. Der Brackwasser-Spionide Marenzelleria viridis hat sich seit seiner Einwanderung, erste Registrierung 1986, als dauerhafter Neusiedler in der Wesermündung etabliert. Andere Brackwasserarten, Streblospio shrubsoli und Tubificoides heterochaetus, zeigen ausgeprägte Schwankungen ihrer Populationsdichte, deren Ursache im Laufe der Untersuchung nicht geklärt werden konnte. In einem Teil des Untersuchungsgebietes (Lunewatt) ist die Gesamtbiomasse des Makrozoobenthos seit 1983 stark rückläufig. Das Mikrophytobenthos ist in der Wesermündung mit 40-80 mg Chloropyll / qm nur spärlich entwickelt In Zeiten mit erhöhter Salinität konnteeine Steigerung der Chlorophyll Werte festgestellt werden. Es gibt keine Hinweise auf eine kontinuierliche Anreicherung von Eisen im Sediment. Die Eisenbindungskapazität des Sedimentes ist allerdings möglicherweise ausgeschöpft. Im Hinblick auf die Korngrößenverteilung in den Sedimenten deutet sich im gesamten Untersuchungsgebiet ein langfristiger Rückgang der Fein- kornfraktion an. Diese Entwicklung ist im Blexer Watt besonders ausgeprägt. Die Merkmale einer gestörten Benthosgemeinschaft, z.B. Artenarmut und hohe Dominanz einzelner Arten, sind typisch für das heutige Bild der Wesermündung. Wie groß de Anteil anthropogener Störungen ist, und wie stark die Titanabwässer die Lebensgemeinschaft modifizieren, kann aus den Ergebnissen der Routineuntersuchungen nicht abgeleitet werden.

„In den Jahren 1998 und 2000 wurden im Bereich der Klappstelle „Altes Boesgatje“ des Borkumer Kleinbahnhafens benthosbiologische Untersuchungen durchgeführt. Ziel der kursorischen Erhebung war es, das vorhandene Artenspektrum zu erfassen und festzustellen, ob besonders „empfindliche“ bzw. schützenswerte Arten im Wirkraum der Verklappungen von den Maßnahmen betroffen sein könnten. Das Untersuchungsgebiet weist fein- bis mittelsandige Sedimente auf. Hartsubstrate wie Schill oder Steine sind kaum vorhanden. Im Untersuchungsgebiet wurden 44 Makrofaunspezies und 8 Fischarten vorgefunden. Davon kamen 23 Arten ausschließlich in den Greiferproben bzw. 15 Arten nur in Dredgefängen vor. Die Organismengemeinschaft wird von vagilen, typischen Vertretern der Sandbodenfauna dominiert, die in geringen Individuendichten das Sediment besiedeln. Im nordwestlichen und östlichen Bereich der Untersuchungsfläche sind kleine Miesmuschelbänke ausgebildet. Mit Ausnahme von Metridium senile kommen andere sessile, epibenthische Arten nicht bestandsbildend bzw. nur vereinzelt vor. In ihrer lokalen Verbreitung sind sie im wesentlichen an das Vorhandensein von Miesmuschelschalen als Anheftungssubstrat gebunden. Eine besonders „empfindliche“ oder schützenswerte Bodenfauna wurde nicht gefunden. Räumlich klar differenzierbare Besiedlungsschwerpunkte sind – unter dem Vorbehalt der geringen Probenzahl – mit Ausnahme der an Mytilus edulis assoziierten Arten weder auf Artebene noch auf Gemeinschaftsebene anhand von Clusteranalyse und MDS-Verfahren abgrenzbar. Auf den umliegenden eulitoralen Flächen dominieren Arten der Sandwattfauna. Etwas größere Miesmuschelbänke beginnen etwa 2 km nordöstlich der Klappstelle. Vorhandene Seegrasbestände liegen noch weiter entfernt in südöstlicher Richtung. Vor dem Hintergrund der momentan geringen Klappmengen und unter der Voraussetzung, dass das Baggergut nur gering mit Schadstoffen belastet ist, wird eine stärkere Verarmung der lokalen Bodenfauna bei zukünftiger Nutzung der Klappstelle nicht angenommen.“

„Im Sommer 1980 wurden an vier Miniaturästuaren auf Borkum, Norderney und im Kreis Cuxhaven die Zusammensetzung und Verteilung der Bodenfauna – unter besonderer Berücksichtigung der genuinen Brackwasserarten – in Gezeitenzonen und Flachwasser untersucht. Siebauwerke verhindern weitgehend die Ausbildung von natürlichen Brackwasserzonen in den binnendeichs gelegenen Abschnitten. Diese sind ferner auf Borkum und Norderney durch Abwässer belastet, so dass sich keine reichere Fauna ausbilden kann. Es zeigt sich, dass die extrem poikilohalinen Bedingungen in den außendeichs gelegenen Abschnitten der Ästuare, die Mehrheit der zu erwartenden Arten anschließen. Selbst im unbelasteten Oxstedter Bach können von fünfzehn aus großen Ästuaren bekannten genuinen Brackwasserarten nur sechs existieren.“

Summary: In 1980 a survey of the intertidal bottom fauna was carried out in the upper reaches and the limnic tidal area of the Weser estuary between Bremerhaven and Bremen. The upper reaches are part of the natural estuarine brackish water zone. The limnic tidal area can no longer be regarded as a true fresh water habitat, because in recent years the entire course of the Weser has received a brackish character by wastes from potassium mining. From the 38 benthic animal species found, 16 species are oligochaetes, which also in quantitative respect are the most important group. A faunal break near Rodenkirchen, where the average chloride concentration is about 1 to 1,5 ‰, divides the area in a lower and an upper section. In the lower section the brackish water oligochaetes Tubifex costatus, Paranais litoralis and Peloscolex heterochaetus are the dominat species. The upper section (which includes the formerly limnic, but now briny area) is dominated by the limnic oligochaetes Limnodrilus hoffmeisteri and Tubifex tubifex, furthermore Paranais litoralis, Tubifex costatus and larvae oft the dipterous Ceratopogonidae are common and abundant. In the intertidal banks the following habitats can be distinguished: Reed beds; Mud flats; Mixed bottom; Sandy flats; Hard bottoms; Concerning the productivity of the investigation area the following conclusions may be drawn: In the upper reaches and the limnic tidal area of the Weser reed beds and mud flats are the only habitats where a considerable production of the benthic fauna takes places. The large sandy banks of the main river bed represent a habitat which is extremely poor or even uncolonized. Diskussion und Zusammenfassung: Im Jahre 1980 erfolgte eine Bestandsaufnahme der Bodenfauna in den Wattensäumen der Unterweser. Von der insgesamt 50 km langen Flußstrecke gehört ein unterer Teil (Bremerhaven – Brake) zum natürlichen Brackwasser, ein oberer, ebenfalls noch den Gezeiten unterworfener Teil (Brake – Bremen) war früher limnisch, ist gegenwärtig jedoch durch Abwässer der Kali-Industrie in ein schwaches Brackwasser verwnadlet. Von den 38 im Gebiet gefundenen Tierarten der Bodenfauna bilden die Oligochaeten mit 16 Arten die stärkste und auch in quantitativer Hinsicht bedeutendste Gruppe. Die Verbreitung der Tierarten lässt eine Häufung von Vorkommensgrenzen und Abundanzsprüngen bei Rodenkirchen, mittlerer Chloridgehalt 1 bis 1,5 ‰ erkennen. An dieser Stelle wurde die Unterweser in einen unteren und einen oberen Abschnitt gegliedert. Im unteren Abschnitt (natürliches Brackwasser mit seewärts steigender Konzentration) sind die Brackwasseroligochaeten Tubifex costatus, Paranais litoralis und Peloscolex heterochaetus die dominierenden Tierarten. Im oberen Abschnitt (teils schwach konzentriertes, natürliches Brackwasser, überwiegend ehemals limnisches, jetzt künstlich versalzenes Gebiet) herrschen die limnischen Oligochaeten Limnodrilus hoffmeisteri und Tubifex tubifex vor und Paranais litoralis, Tubifex costatus sowie Larven der Dipterenfamilie Ceratopogonidae sind weitere stetige und häufige Bodentiere. Die Ufer beider Abschnitte weisen folgende eulitorale Lebensräume auf: Riedbestände; Schlickböden; Mischböden; Sandböden; Sekundäre Hartböden; Aus produktionsbiologischer Sicht ist aus den Ergebnissen zu folgern: Riedbestände und Schlickwatten der Unterweser sind die einzigen Stätten, in denen eine nennenswerte Produktion der Bodenfauna stattfindet, da die Sandböden der Ufer des Hauptstromes schwach oder gar nicht besiedelt sind.

„Untersuchungen der Wattenfauna haben deutlich Zusammenhänge zwischen Biotopzonierung und abiotischen Standortmerkmalen wie Sedimenten erkennen lassen. Ebenso ist mittlerweile bekannt, dass abiotische Standortmerkmale von Wattgebieten wie Höhenlage und Oberflächensediment hydrodynamisch bestimmt sind. Darüber hinaus hat sich beim Langzeit-Monitoring von Benthos-Populationen an fixen Terminstationen gezeigt, dass singuläre hydrodynamische Einwirkungen – vorübergehend – im Sinne ökologischer Katastrophen wirken können. Von daher war nahe liegend, Zusammenhänge zwischen hydrodynamischen Einwirkungen, insbesondere den energiereichen Seegangs- und Strömungsvorgängen und der Dynamik in den Populationen des Makrozoobenthos zu untersuchen. […] Im Rahmen dieser Arbeit fanden im Freiland über den Zeitraum von über einen Jahr parallel zur Aufnahme des Makrozoobenthos Untersuchungen zur Hydrodynamik statt. Die biologischen sowie die hydrographischen Daten wurden an einem Ort erfasst, um den direkten Bezug der Hydrodynamik zum Makrozoobenthos zu gewährleisten. Mit Hilfe von Regressionsanalysen sollen mögliche Zusammenhänge von verschiedenen Makrozoobenthosarten mit Tidewasserstands- und Seegangsparametern untersucht und durch Korrelationskoeffizienten hinsichtlich der statistischen Qualität quantifiziert werden. Aufnahmen von verschiedenen boden- sowie gewässerkundlichen Begleitparametern dienen hierbei dazu, den Ursprung der analysierten signifikanten Korrelationen zwischen Hydrodynamik und Makrozoobenthos auf direkte oder aber indirekte Wirkungen zurückführen zu können. Hiermit sollen erste Einblicke in direkte Abhängigkeiten des „natürlichen Rauschens“ der Abundanzen des Makrozoobenthos von den örtlichen hydrodynamischen Randbedingungen gegeben werden, die für ökologische Modellierungen von erheblicher Bedeutung sind. […]“

„Untersuchungen der Wattenfauna haben deutliche Zusammenhänge zwischen Biotopzonierungen und abiotischen Standortmerkmalen wie Sedimenten erkennen lassen. Ebenso ist mittlerweile bekannt, dass abiotische Standortmerkmale von Wattengebieten wie Höhenlage und Oberflächensediment hydrodynamisch bestimmt sind. Darüber hinaus hat sich beim Langzeit-Monitoring von Benthos-Populationen an fixen Terminstationen gezeigt, dass singuläre hydrodynamische Einwirkungen – vorübergehend – im Sinne ökologischer Katastrophen wirken können. Von daher ist es nahe liegend, Zusammenhänge zwischen hydrodynamischen Einwirkungen, insbesondere den energiereichen Seegangs- und Strömungsvorgängen und der Dynamik in den Populationen des Makrozoobenthos zu untersuchen. Hierfür ist nicht nur grundsätzliches wissenschaftliches Interesse Anlass, sondern vor allem die Gegebenheit, dass die Makrozoobenthospopulationen durchaus als Indikator für den Belastungszustand von Küstengewässern anzusehen sind. Aufgrund einer entsprechenden Bewilligung des NIEDERSÄCHSISCHEN MINISTERIUMS FÜR WISSENSCHAFT UND KUNST konnte am 1. Mai 1990 mit einem thematisch hierauf ausgerichteten interdisziplinären Projekt begonnen werden. Gemäß den Auflagen der Bewilligung wird dieser Zwischenbericht über bisher erarbeitete Untersuchungsergebnisse und daraus abzuleitende Perspektiven für angestrebte zweite Phase des Vorhabens gegeben. […] Das Untersuchungsgebiet ist das Inselwatt von Norderney. […]“

„In die Wesermündung werden seit 1969 Abwässer aus einer Titandioxidfabrik eingeleitet. Im Rahmen eines Überwachungsprogrammes wurden die langfristigen Veränderungen des eulitoralen Benthos im mesohalinen Abschnitt des Ästuars anhand von Kartierungsdaten der Jahre 1968, 1980 und 1992 untersucht. Mit Hilfe von Clusteranalysen konnten acht Benthos-Assoziationen definiert und beschrieben werden, deren Anzahl sich von 1968 (7) bis 1992 (3) verringerte. Dieser Verlust an Vielfalt von Gemeinschaften dürfte auf einen Verlust an Umweltqualität hindeuten, ohne dass die direkten Ursachen genannt werden könnten. Parallel dazu hatten sich Verbreitungsareale vieler Arten wie auch der gesamten Benthosbiozönose stromaufwärts verlagert, was auf den langfristigen Anstieg der Salinität zurückzuführen ist. Als besonders auffällige Veränderungen sind zu nennen: 1) ein starker Rückgang der Brackwasseralge Vaucheria sp., nachweislich nicht durch Abwässer aus der TiO2-Produktion verursacht, und 2) eine Etablierung des Polychaeten Marenzelleria c.f. wireni seit 1986, der im Laufe der 80er Jahre in viele Ästuare der südlichen Nordsee eingewandert ist.“ “Since 1969, the Weser estuary is recipient of waste water from a titanium-dioxide factory. In the framework of environmental control investigations, the long-term changes of intertidalbenthic assemblages in the mesohalinic section of the estuary have been studied by a comparison of survey data from 1968, 1980 and 1992. By means of cluster-analysis eightbenthos assemblages could be identified and described, the number of which declined from1968 (7) through 1992 (3). This loss of assemblage diversities presumably indicates an environmental deterioration without direct reasons being recognisable. It was accompanied by a shift of individual species distribution and of the whole estuarine benthic community in the upstream direction which clearly is induced by a long-term increase of salinity. Two of the most conspicuous changes were 1) A strong decrease of the brackish-water algae Vaucheria sp. in the period 1968 to 1980 which, as could be ascertained, was not an effect of the wastes from TiO2-production, and 2) an immigration of the polychaete Marenzelleria c.f. wireni since 1986, which is a new species in many estuaries of the southern North Sea.”

Im Jahre 1968 wurden in der Wesermündung Substrate und Makrobenthos der Watten und der Flusssohle kartiert und in der Stromrinne Chlorid- und Sestongehalte des Wassers gemessen. Die tideabhängigen und jahreszeitlichen Schwankungen des Cl-Gehaltes sind außerordentlich groß und kennzeichnen die Wesermündung als ausgesprochen poikilohalines Gewässer. Die Substrate der Flusssohle sind sehr verschiedenartig (Schlamm bis Geröll) und regellos verteilt. Sie weisen eine äußerst spärliche und streckenweise gar keine Besiedlung auf. Die Sedimente der Watten sind zoniert von Weichböden im inneren Mündungstrichter bis zu reinen Feinsanden an der Seeseite und entlang der Stromrinne. Die Vegetation der freien Watten ist ärmlich. Im mesohalinen Abschnitt (nach Mittelwerten) verhindert Massenentwicklung von Nereis und Corophium eine Entfaltung der Bodendiatomeen. Bedeutsamer sind Vaucheria-Arten, die einen mehrere Kilometer langen Filz bilden. Das meiste pflanzliche Material liefert ein dichter, die Watten einrahmender Röhrichtgürtel. Die Makrofauna der Watten umfasst 26 marine, 13 brackische, 1 limnische und 6 sonstige Arten. Die Mehrheit der marinen Arten zeigt im Ästuar ein abweichendes Verhalten gegenüber dem Substrat: Entweder Ausbreitung über alle Bodenarten (Biotoperweiterung) oder Wechsel auf eine andere, z.B. von Weich- auf Sandboden (Biotopwechsel). Nach dieser Erscheinung zuurteilen, ist die Bindung vieler Bodentiere an Böden bestimmter Korngrößen nicht so eng wie häufig angenommen wird. Auffallend ist die Geschlossenheit der Verbreitung von den meisten marinen Arten und von Limnodrilus, wogegen die Habitate der spezifischen Brackwasserarten lückenhaft besetzt und an den Grenzen aufgelöst sind. Die Artenzahl nimmt von See her ab, nicht so stetig verändern sich Individuenzahl und Biomasse. Für letztere liegen die Werte wesentlich unter den von marinen Watten bekannten. Eine fortschreitende Verarmung an ernährungsökologischen Typen erreicht ihr Extrem im Siedlungsbereich der spezifischen Brackwasserformen (vorherrschend Oligochaeten). Gerade hier im Zentrum der Trübungswolke fehlen Suspensionsfresser, und Substrat- und Epistratfresser sind die allein vorhandenen Gruppen. Kontrolluntersuchungen im Jahre 1973 ergaben örtlich begrenzte Schädigungen der Bodenfauna. Sie weisen auf eine Milieuverschlechterung in der Wesermündung durch die Abwässer chemischer Industrien hin.

„Seit 1969 wird Abwasser aus der Titandioxidproduktion in die Wesermündung eingeleitet. Urheber ist die Firma Kronos Titan GmbH & Co. OHG, die in ihrem Werk in Nordenham aus norwegischem Titanerz (Ilmenit) unter Einsatz von Schwefelsäure (Sulfatverfahren) das Weißpigment Titandioxid gewinnt. Die Einleitungsstelle für die Abwässer, die nach der Richtlinie 92/112/EWG1 als „schwach saure Abfälle“ einzustufen sind, befindet sich in Höhe UW-km 65,8 am Grunde des Stromes. Die Hauptbestandteile des Abwassers bilden Schwefelsäure (H2SO4) und Eisensulfat (FeSO4). Daneben sind verschiedene Titanverbindungen und Spuren weiterer Metalle enthalten. Ein Überblick über die durchschnittlichen Netto-Jahresfrachten dieser Stoffe wird in Tabelle 2 gegeben. Durch die Richtlinie 78/176 EWG2 wird eine regelmäßige Überwachung der Umwelt im Bereich der Einleitungsstelle begründet. Unter anderem sind zu untersuchen „die Vielfalt sowie der relative und absolute Bestand der Tier- und Pflanzenwelt“ sowie „die toxischen Metalle im Wasser, in schwebenden Feststoffen, in den Sedimenten und, akkumuliert, in ausgewählten benthonischen und pelagischen Organismen“. Weitere Einzelheiten zur Überwachung sind in Anhang II der Richtlinie 82/883/EWG3 niedergelegt. Die biologische Überwachung (seit 1968) sowie die Überwachung der Anreicherung von toxischen Metallen (seit 1985) wird von der Forschungsstelle Küste Norderney (heute NLWKN) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Umweltüberwachung sind in verschiedenen Berichten bis einschließlich 1994 (Makrozoobenthos und Sedimente) bzw. 1992 (Metalle) dokumentiert (u. a. MICHAELIS 1973, GROTJAHN & MICHAELIS 1985, WIENECKE 1982, KOLBE 1997 und KOLBE 1995). Im Juni 2005 wurde die Firma bio-büro Norden durch den NLWKN – Betriebsstelle Brake Oldenburg mit der Auswertung der bis 2004 erhobenen Überwachungsdaten beauftragt.“

Four years of monitoring were carried out on intertidal sedimente and bottom fauna in the Weser estuary around Nordenham, where since 1969.large amounts (c. 20 000 to 30 000 m3 /day) of waste water from a Titaniumdioxide factory are discharged. The main constituents are H2SO4 and FeS04, the pH-value is between 2 and 2.5. The results could be compared with a base-line study from the time before the beginning of the discharge. The main results, summarized as annual mean values of the. parameters investigated quantitatively, are given in table 8. The main characteristics of the area investigated are salinities low in average but widely fluctuating, highly turbid water, very soft muddy sediments containing high amounts of clay, organic matter and several chemical compounds, and the presence of a largely impoverished bottom fauna. From the 26 species occurring 16 are of marine and four of limnic origin, the remaining six are indigenous brackish water species. According to the instable environment, species combination changed continuously, particularly dependant on river discharge and changing salinity. A particular interest was attached to the development of iron content in the deposite during the discharge of iron-acid wastes. There was a certain rise in several years which, however, was not continuous. With regard to the ecological effects it was concluded, that drastic changes in species diversity and total biomass have not occurred, while total abundance has declined close to the waste water outlet but in certain other areas has increased. Concerning species combination, it became evident that one species which had been abundant before the beginning of the discharge, the brackish water crustacean Neomysis. integer, has disappeared.