Nährstoffe

Neben Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Phosphor ist Stickstoff eins der wichtigsten Elemente für lebendige Organismen. Es ist Bestandteil von Proteinen und somit mit eingebunden in alle Prozesse in der Zelle. Stickstoff tritt in verschiedenen Erscheinungsformen auf. Vorallem ist es als molekularer Stickstoff in der Atmosphäre zu finden. Von Organismen wird Stickstoff in Form von Ammonium, Nitrat und Nitrit genutzt.

Der Gesamtstickstoffgehalt (total nitrogen (TN)) ist die Summe der Atome dieses Elements unabhängig von Kompartiment, Oxidationsstufe, Bindungsform und Ver­fügbarkeit für die Or­ga­nismen. Er umfasst den verfügbaren anorganischen N, gelöste organische N-haltige Ver­bin­dun­gen und den gesamten in der Biomasse gebundene Stick­stoff. Es wird als Maß der Stickstoffversorgung in einem Gewässer herangezogen. Zur Bestimmung des TN wird der oxidative Mikrowellenaufschluss genutzt. Bei diesem werden alle Stickstoffverbindungen in Nitrat überführt und die Nitratkonzentration gemessen.

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Ammonium (NH₄ ⁺) ist eine Stickstoffverbindung, die vorallem beim Abbau von Proteinen entsteht. Dieser Prozess wird Ammonifikation genannt. Abgebaut wird Ammonium durch Bakterien, die es weiter zu Nitrit und anschließend zu Nitrat umwandeln (Nitrifikation). Eine hohe Ammoniumkonzentration weist auf einen Überschuss an Remineralisations­pro­zes­sen orga­ni­scher Substanzen hin. Ammoniumkonzentrationen können durch einen photometrischen Nachweis bestimmt werden.

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Nitrat ist der bedeutendste Pflanzennährstoff und mengenmäßig wichtigster Bestandteil des ver­füg­ba­ren anorganischen N. Er stammt entweder aus der Nitrifikation durch Bakterien oder gelangt durch Aus­waschung aus Böden in Ge­wässer. Hohe winterliche Nitratkonzentrationen stehen für eine hohe interne und externe Eutrophierung.  

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Nitrit tritt in der Natur als ein Zwischenprodukt der microbiellen Nitrifikation und Denitrifikation auf. Hohe Nitritkonzentrationen in Gewässern kommen nur vor, wenn Teilprozesse der Denitrifikation oder Nitrifikation gehemmt werden und so Nitrit nicht weiter in das Endprodukt Nitrat oder molekularem Stickstoff umgewandelt werden kann. Als Eutrophierungsindikator spielt Nitrit keine Rolle. Vielmehr wird es oft nur an­ge­geben, weil es zur Nitratbestimmung ge­messen werden muss. 

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Phosphor kommt vorallem als Phosphat, gebun­de­nes Phosphat oder als Polyphosphat in der Natur vor. In Organismen wird es für Strukturgebung, Signalwege, zur Energieübertragung und -speicherung benötigt. Hohe Phosphatkonzentrationen in einem Gewässer sind ein Zeichen für eine hohe Eutrophierung. Durch einen Molybdänblaunachweis kann Soluble Reactive Phosphorus gemessen werden.

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Der Gesamtphosphorgehalt (total phosphorous (TP)) ist die Summe der Atome dieses Elements unab­hängig von Kompartiment, Bindungsform und Verfügbarkeit für die Or­ga­nismen. Vorallem im Frühjahr und Sommer wird er als Maß der P-Versorgung eines Gewässers heragezogen. Zum Messen des TP werden alle Phosphorverbindungen in Soluble Reactive Phos­phorus (SRP) überführt. Dies wird durch oxidativen Druckaufschluss, oder  UV-Aufschluss bewerkstelligt. Anschließend wird das SRP gemessen.

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Die Trübung bei 720 nm kann als Maß für die Partikeldichte in einem Gewässer genutzt werden. Diese Trübung wird vorallem durch partikuläres Material hervorgerufen. Pigmente des Phytoplanktons und von phototrophen Bakterien absorbieren in anderen Wellenlängenbereichen. Die Trübung und der Gelbstoffgehalt charakterisieren die Belastung eines Gewässers mit anorganischen Partikeln.

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