Rostige Bäche – Woher kommt die rote Farbe?

Wenn ein Bach oder eine Quelle kupferrot oder rostbraun gefärbt ist, steckt meist Eisenoxid dahinter – umgangssprachlich als Rost bekannt. Diese auffälligen Färbungen sind weltweit in vielen Gewässern zu beobachten und können sowohl natürliche als auch menschlich bedingte Ursachen haben. Doch wie genau entsteht Eisenoxid im Wasser? Hat es Auswirkungen auf Fische und andere Wasserlebewesen?

Wie entsteht Eisenoxid im Wasser?

Eisenoxid (Fe₂O₃) entsteht, wenn gelöstes Eisen (Fe²⁺) mit Sauerstoff (O₂) reagiert und ausfällt. Dies passiert besonders in sauerstoffreichen Gewässern oder bei Kontakt mit Luft. Das gelöste Eisen stammt meist aus mineralhaltigem Gestein, eisenhaltigen Böden oder Bergbauaktivitäten.

Die chemische Reaktion hinter dem Phänomen

Eisen liegt insbesondere in sauerstoffarmen Böden oder im Grundwasser in wasserlöslicher Form vor. In diesen Bedingungen kommt es meist als zweiwertiges Eisen (Fe²⁺, Eisen-II-Ion) vor und bleibt unsichtbar im Wasser gelöst. Sobald dieses eisenhaltige Wasser an die Oberfläche tritt oder mit sauerstoffreichen Schichten in Kontakt kommt, beginnt ein Oxidationsprozess. Das Fe²⁺ reagiert mit Sauerstoff und wandelt sich in dreiwertiges Eisen (Fe³⁺) um. In dieser Form bildet sich Eisenhydroxid (Fe(OH)₃), das ausfällt und als rostbraune oder kupferrote Ablagerung sichtbar wird. Mit der Zeit trocknen diese Ablagerungen weiter aus, wobei das Eisenhydroxid in Eisenoxid (Fe₂O₃) übergeht – den bekannten Rost, der viele Gewässer in markanten Farbtönen einfärbt.

Natürliche Ursachen für Eisenoxid im Wasser

In Regionen mit hohen Vorkommen an Hämatit, Limonit oder Pyrit gelangt durch natürliche Erosion und Verwitterung kontinuierlich Eisen ins Wasser. Diese eisenhaltigen Gesteine setzen über lange Zeiträume Eisenionen frei, die ins Grund- oder Oberflächenwasser gespült werden. Eine weitere natürliche Quelle für Eisen im Wasser sind Eisenbakterien wie Gallionella oder Leptothrix. Diese Mikroorganismen nutzen gelöstes Eisen für ihren Stoffwechsel, oxidieren es und scheiden es anschließend in Form von rostfarbenem Schlamm aus, der sich auf Steinen oder im Sediment ablagert. Besonders häufig tritt dieses Phänomen in sauerstoffarmen Moor- und Grundwasserquellen auf. Hier kann sich Eisen im Wasser anreichern, da es in tieferen Bodenschichten unter Sauerstoffabschluss gelöst bleibt. Sobald dieses eisenhaltige Wasser an die Oberfläche tritt und mit Sauerstoff in Kontakt kommt, oxidiert das Eisen und färbt das Wasser kupferrot oder rostbraun. Dieses natürliche Zusammenspiel sorgt in vielen Gewässern für die charakteristischen Verfärbungen und Ablagerungen.

Menschliche Einflüsse auf eisenhaltige Gewässer

Neben natürlichen Prozessen können auch menschliche Aktivitäten die Eisenfracht in Gewässern erheblich erhöhen. Besonders in ehemaligen Kohle- und Erzabbaugebieten gelangen große Mengen an eisenhaltigem Grubenwasser in Flüsse und Seen. Diese sogenannten sauren Grubenwässer enthalten hohe Konzentrationen an gelöstem Eisen, das beim Kontakt mit Sauerstoff oxidiert und sich als rostige Ablagerung im Wasser niederschlägt.

Auch die Landwirtschaft trägt zur Eisenbelastung bei, da eisenhaltige Mineraldünger oder intensive Bodenbearbeitung dazu führen können, dass Eisen aus dem Erdreich ins Wasser gelangt. Darüber hinaus können Drainagen und Bauarbeiten die Eisenkonzentration in Gewässern beeinflussen. Wenn beispielsweise durch Grundwasserabsenkungen oder das Anbohren tieferer Bodenschichten zuvor gebundenes Eisen freigesetzt wird, kann dies zu einer verstärkten Verfärbung des Wassers und zu Ablagerungen führen. In Gebieten mit hoher industrieller Nutzung oder intensiver Landbewirtschaftung sind solche Auswirkungen besonders deutlich zu beobachten.

Welche Auswirkungen hat Eisenoxid auf Fische und das Ökosystem?

Eisen stellt für Fische in geringen Mengen kein Problem dar, kann aber in hoher Konzentration negative Auswirkungen haben. Eine der auffälligsten Folgen ist die Trübung des Wassers durch Eisenoxid-Ablagerungen. Diese können die Lichtdurchlässigkeit verringern, was das Wachstum von Wasserpflanzen behindert und damit die Sauerstoffproduktion im Gewässer beeinflusst. Besonders problematisch sind feine Eisenpartikel, die sich in der Wassersäule verteilen und die Kiemen von Fischen verstopfen können. Dies erschwert die Sauerstoffaufnahme erheblich, was vor allem für Forellen und andere sauerstoffliebende Arten zur Gefahr werden kann.

Ein weiteres Problem ist die Verdrängung von Wasserinsekten, die für viele Fischarten eine wichtige Nahrungsquelle darstellen. Bestimmte Larvenarten, wie beispielsweise Eintagsfliegenlarven, meiden eisenhaltige Gewässer, wodurch das ökologische Gleichgewicht gestört werden kann. Zudem kann sich eine dicke Schicht aus Eisenoxid auf dem Gewässerboden ablagern und wichtige Laichgründe überdecken. Dies erschwert es Fischen, sich erfolgreich fortzupflanzen, da die Eier nicht optimal mit Sauerstoff versorgt werden.

Nicht nur Fische, sondern auch Pflanzen und Mikroorganismen sind von hohen Eisenkonzentrationen betroffen. Pflanzenwurzeln können durch Eisenoxidablagerungen verstopft werden, wodurch sie schlechter Nährstoffe aufnehmen können. Gleichzeitig profitieren jedoch bestimmte Mikroorganismen, insbesondere Eisenbakterien, von den hohen Eisenkonzentrationen. Diese können sich stark vermehren und das ökologische Gleichgewicht im Gewässer weiter beeinflussen. Während Eisen also in natürlichen Mengen ein wichtiger Bestandteil des Wassers ist, kann eine zu hohe Konzentration erhebliche Auswirkungen auf das gesamte Ökosystem haben.

Wie kann man eisenhaltige Bäche und Verockerung bekämpfen?

In Naturschutzgebieten und ehemals industriell genutzten Regionen gibt es verschiedene Maßnahmen, um die Eisenbelastung in Gewässern zu reduzieren. In ehemaligen Bergbaugebieten wird beispielsweise durch den Rückbau von Grubenwasserleitungen verhindert, dass eisenhaltiges Wasser unkontrolliert in Flüsse und Seen gelangt. Zusätzlich werden künstliche Sedimentationsbecken angelegt, die als Klärbecken dienen und Eisenpartikel abscheiden, bevor das Wasser weiterfließt. Eine weitere Methode ist der gezielte Einsatz von Kalk, um den pH-Wert in sauren Grubenwässern zu erhöhen und die Oxidation von Eisen zu kontrollieren. Auch moderne Wasseraufbereitungstechniken, wie der Einsatz von eisenoxidbasierten Filtern, tragen dazu bei, überschüssiges Eisen aus dem Wasser zu entfernen.