Definition: Was sind Sedimente?
Sedimente sind feste mineralische oder organische Partikel, die durch Wasser, Wind, Eis oder Schwerkraft transportiert und anschließend abgelagert werden. Dazu gehören beispielsweise Sand, Schluff, Ton, Kies und organische Bestandteile. Sedimente bilden sich in Flüssen, Seen, Meeren, Überschwemmungsgebieten und zahlreichen weiteren Landschaften.
Sie sind ein zentraler Bestandteil geologischer und ökologischer Prozesse. Sedimente formen Flussbetten, Strände, Deltas und Meeresböden, speichern Nährstoffe und bieten Lebensraum für zahlreiche Organismen. Gleichzeitig können sie Schadstoffe binden und über lange Zeit als Speicher für Umweltbelastungen wirken.
Entstehung von Sedimenten
Viele Sedimente entstehen durch die Verwitterung und Erosion von Gesteinen. Temperaturwechsel, Wasser, Eis und chemische Prozesse zerkleinern Gestein über lange Zeiträume.
Die entstandenen Partikel werden anschließend durch Flüsse, Wind, Gletscher oder Hangbewegungen transportiert und an anderen Orten abgelagert.
Verwitterung
Verwitterung umfasst physikalische, chemische und biologische Prozesse, die Gesteine an der Erdoberfläche verändern.
Frost kann beispielsweise Wasser in Felsspalten gefrieren lassen und dadurch Gestein sprengen. Chemische Reaktionen können Mineralien lösen oder umwandeln.
Erosion
Erosion bezeichnet die Abtragung und Verlagerung von Boden- und Gesteinsmaterial. Wasser gehört weltweit zu den wichtigsten Erosionskräften.
Starke Niederschläge können Bodenpartikel lösen und über Hänge in Bäche und Flüsse transportieren.
Bodenerosion
Unbedeckte landwirtschaftliche Böden sind besonders anfällig für Erosion. Regentropfen lösen kleine Bodenpartikel, die anschließend mit Oberflächenwasser abfließen.
Dadurch geht fruchtbarer Oberboden verloren und die Sedimentbelastung von Gewässern steigt.
Transport von Sedimenten
Flüsse transportieren Sedimente auf unterschiedliche Weise. Größere Partikel können über den Gewässerboden rollen oder springen, während feinere Teilchen als Schwebstoffe im Wasser transportiert werden.
Die Menge und Größe der transportierten Sedimente hängt vor allem von Fließgeschwindigkeit und Wassermenge ab.
Geschiebe und Schwebstoffe
Gröbere Sedimente, die am Gewässergrund bewegt werden, werden als Geschiebe bezeichnet. Dazu gehören häufig Kies und grober Sand.
Feine Partikel wie Schluff und Ton können dagegen lange in der Wassersäule schweben und über größere Entfernungen transportiert werden.
Sedimentation
Sinkt die Transportkraft von Wasser oder Wind, können Partikel nicht mehr weiterbewegt werden und lagern sich ab. Dieser Vorgang wird als Sedimentation bezeichnet.
In Flüssen geschieht dies beispielsweise in langsam fließenden Bereichen, an Innenkurven oder bei Hochwasser auf Überschwemmungsflächen.
Korngröße
Große und schwere Partikel setzen sich meist schneller ab als feine Teilchen. Deshalb können sich Sedimente entlang eines Flussverlaufs nach Korngröße sortieren.
Feiner Ton kann über lange Strecken transportiert werden und sich erst in ruhigen Gewässerbereichen ablagern.
Sedimente in Flüssen
Flüsse sind natürliche Transportsysteme für Sedimente. Sie tragen Material aus ihrem Einzugsgebiet ab und verlagern es flussabwärts.
Dieser Sedimenttransport ist ein wichtiger Bestandteil der natürlichen Flussdynamik.
Flussbettentwicklung
Erosion und Ablagerung verändern ständig die Form eines Flussbetts. Kiesbänke können entstehen und wieder verschwinden, während Flussufer abgetragen oder neu aufgebaut werden.
Diese Dynamik schafft unterschiedliche Lebensräume und ist für viele Flussökosysteme von großer Bedeutung.
Sedimente in Seen
In Seen sinken mineralische und organische Partikel zum Gewässergrund. Dadurch bilden sich über lange Zeit Schicht für Schicht neue Sedimentablagerungen.
Diese Schichten können Informationen über vergangene Umweltbedingungen speichern.
Umweltarchive
In Seesedimenten können Pollen, Asche, Schadstoffe und andere Partikel erhalten bleiben. Wissenschaftliche Bohrkerne ermöglichen es, vergangene Veränderungen zu rekonstruieren.
Sedimente dienen daher als natürliche Archive für Klima-, Vegetations- und Umweltgeschichte.
Meeressedimente
Auf Meeresböden lagern sich enorme Mengen an Sedimenten ab. Sie stammen aus Flüssen, Küstenerosion, Organismen und atmosphärischen Einträgen.
In tiefen Meeresregionen wachsen Sedimentschichten oft nur sehr langsam.
Biogene Sedimente
Ein Teil der Meeressedimente entsteht aus Resten von Organismen. Schalen und Skelette aus Kalk oder Silizium können nach dem Absterben zum Meeresboden sinken.
Über geologische Zeiträume können daraus mächtige Sedimentgesteine entstehen.
Sedimentgesteine
Werden Sedimente über lange Zeit abgelagert, verdichtet und chemisch verfestigt, können Sedimentgesteine entstehen.
Sand kann zu Sandstein, kalkreiche Ablagerungen zu Kalkstein und feine tonige Sedimente zu Tonstein werden.
Diagenese
Die Umwandlung lockerer Sedimente in festes Gestein wird als Diagenese bezeichnet. Dabei werden Sedimentschichten verdichtet und Porenräume teilweise mit Mineralien gefüllt.
Dieser Prozess kann Millionen Jahre dauern.
Organische Sedimente
Nicht alle Sedimente sind rein mineralisch. Abgestorbene Pflanzen, Algen und Tiere können ebenfalls große Mengen organischen Materials bilden.
In sauerstoffarmen Umgebungen wird dieses Material nur langsam abgebaut und kann sich anreichern.
Kohlenstoffspeicherung
Sedimente können langfristig organischen Kohlenstoff speichern. Besonders Meeresböden und Feuchtgebiete besitzen dabei eine große Bedeutung.
Wird organisches Material dauerhaft begraben, gelangt der darin enthaltene Kohlenstoff für lange Zeit aus dem kurzfristigen Kohlenstoffkreislauf heraus.
Sedimente als Lebensraum
Gewässersedimente beherbergen zahlreiche Organismen. Würmer, Muscheln, Insektenlarven und Mikroorganismen leben auf oder im Gewässerboden.
Ihre Zusammensetzung hängt von Korngröße, Sauerstoffgehalt, organischer Substanz und Wasserbewegung ab.
Benthos
Die Gesamtheit der am Gewässerboden lebenden Organismen wird als Benthos bezeichnet.
Benthische Organismen spielen eine wichtige Rolle beim Abbau organischer Stoffe und in Nahrungsketten.
Sauerstoff im Sediment
In den obersten Sedimentschichten kann Sauerstoff aus dem Wasser vorhanden sein. Mit zunehmender Tiefe wird er jedoch durch Mikroorganismen verbraucht.
Dadurch entstehen oft bereits wenige Millimeter oder Zentimeter unter der Oberfläche sauerstoffarme Bedingungen.
Redoxzonen
Je nach Sauerstoffverfügbarkeit laufen unterschiedliche mikrobielle Prozesse ab. Nach Verbrauch des Sauerstoffs können beispielsweise Nitrat, Eisen- oder Schwefelverbindungen umgesetzt werden.
Diese sogenannten Redoxzonen beeinflussen die Freisetzung und Bindung von Nährstoffen und Metallen.
Sedimente und Phosphor
Phosphor kann in Gewässern an Sedimentpartikel gebunden und am Boden gespeichert werden. Unter bestimmten Bedingungen bleibt er dort über längere Zeit festgelegt.
Bei Sauerstoffmangel können sich jedoch chemische Bindungsverhältnisse verändern und Phosphat wieder in das Wasser gelangen.
Interne Nährstoffbelastung
Wenn Sedimente über Jahre große Nährstoffmengen gespeichert haben, können sie diese später wieder freisetzen. Dies wird als interne Belastung bezeichnet.
Ein Gewässer kann dadurch selbst nach Verringerung äußerer Nährstoffeinträge noch längere Zeit eutrophiert bleiben.
Sedimente und Schadstoffe
Viele Schadstoffe binden bevorzugt an feine Partikel und organische Substanz. Dadurch können sie gemeinsam mit Sedimenten transportiert und abgelagert werden.
Zu diesen Stoffen gehören Schwermetalle und verschiedene organische Schadstoffe.
Langfristiger Schadstoffspeicher
Belastete Sedimente können über Jahrzehnte Schadstoffe speichern. Solange sie ungestört bleiben, können die Stoffe teilweise relativ fest gebunden sein.
Durch Hochwasser, Baggerarbeiten oder Veränderungen der Wasserchemie können sie jedoch wieder mobilisiert werden.
Baggergut
In Häfen, Kanälen und schiffbaren Flüssen müssen Sedimente regelmäßig entfernt werden, damit Fahrrinnen ausreichend tief bleiben.
Das ausgebaggerte Material wird als Baggergut bezeichnet.
Umgang mit belastetem Baggergut
Vor einer Verwertung oder Umlagerung muss geprüft werden, ob das Material Schadstoffe enthält.
Belastetes Baggergut kann spezielle Behandlung oder sichere Ablagerung erfordern.
Staudämme und Sedimente
Staudämme unterbrechen den natürlichen Sedimenttransport von Flüssen. Ein großer Teil des Materials lagert sich im Stauraum ab.
Unterhalb des Damms steht dadurch weniger Sediment zur Verfügung.
Folgen für Fluss und Küste
Sedimentmangel kann zu verstärkter Erosion des Flussbetts führen. Auch Deltas und Küstenregionen können betroffen sein, wenn weniger Material aus dem Hinterland nachgeliefert wird.
Natürlicher Sedimenttransport ist deshalb auch für den Küstenschutz von Bedeutung.
Sedimente und Hochwasser
Bei Hochwasser können Flüsse besonders große Sedimentmengen transportieren. Überflutete Auen wirken dabei als natürliche Ablagerungsräume.
Nach Rückgang des Wassers bleiben häufig feine Sedimentschichten auf den Flächen zurück.
Nährstoffreiche Ablagerungen
Historisch trugen regelmäßige Überschwemmungen dazu bei, fruchtbare Sedimente auf Auenböden abzulagern.
In belasteten Einzugsgebieten können Hochwassersedimente allerdings auch Schadstoffe enthalten.
Sedimente und Klimawandel
Der Klimawandel kann Sedimentprozesse verändern. Häufigere Starkregenereignisse können Bodenerosion verstärken und größere Mengen Material in Flüsse eintragen.
Gleichzeitig können veränderte Abflussmuster Transport und Ablagerung beeinflussen.
Küstensedimente
Steigende Meeresspiegel erhöhen in vielen Küstenregionen die Bedeutung eines ausreichenden Sedimentnachschubs. Fehlt Material, kann die Küstenerosion zunehmen.
Natürliche Sedimentdynamik ist daher ein wichtiger Bestandteil widerstandsfähiger Küstenlandschaften.
Sedimentmanagement
Sedimentmanagement versucht, Erosion, Transport, Ablagerung und Nutzung von Sedimenten im Zusammenhang zu betrachten.
Ziel ist es, natürliche Prozesse möglichst zu erhalten und gleichzeitig Anforderungen von Schifffahrt, Hochwasserschutz, Gewässerökologie und Schadstoffmanagement zu berücksichtigen.
Naturnaher Sedimenthaushalt
Ein naturnaher Sedimenthaushalt ermöglicht Flüssen, ihre typischen Strukturen zu entwickeln. Kiesbänke, Uferabbrüche und Auenablagerungen gehören dazu.
Renaturierungsmaßnahmen können deshalb auch darauf abzielen, unterbrochene Sedimentprozesse wiederherzustellen.
Zusammenfassung
Sedimente sind mineralische oder organische Partikel, die durch Wasser, Wind, Eis oder Schwerkraft transportiert und abgelagert werden. Sie prägen Flüsse, Seen, Meere und viele Landschaftsformen.
Sedimente sind Lebensraum, Nährstoffspeicher und geologisches Archiv, können aber gleichzeitig Schadstoffe binden. Erosion, Staudämme, Gewässerausbau und Klimawandel verändern ihren natürlichen Transport. Ein nachhaltiges Sedimentmanagement berücksichtigt deshalb sowohl ökologische Funktionen als auch Hochwasser-, Küsten- und Gewässerschutz.
