Unter der Eutrophierung versteht man ein ungebremstes Wasserpflanzenwachstum (vorallem Algen, später auch tierisches Plankton) aufgrund eines Überangebots von Nährstoffen.

Für Wachstum und Vermehrung benötigt Phytoplankton eine Reihe anorganischer Stoffe: Wasser und Kohlenstoffdioxid, sowie die Nährstoffe Phosphat, Nitrat und Kalium. H₂O aus dem See und CO₂ aus der Luft sind nahezu unbegrenzt vorhanden. Wachstumslimitierenden Faktoren sind demnach die Nährsalze.

Gelangen nun von Außen Nährstoffe in den See, kann sich das Phytoplankton ungebremst vermehren. Infolgedessen kommt es zu einer sogenannten Algenblüte, die den See grünlich färbt (siehe Abbildung links; Algenblüte in einem Kanal) . Irgendwann sterben die Algen (Lebensdauer einer Alge etwa 1-5 Tage) ab und werden von den Destruenten (Bakterien) unter Sauerstoffverbrauch abgebaut. Bei dem Abbau organischer Substanzen entstehen Ammonium-Ionen (NH₄⁺).


Jetzt unterscheidet man zwischen zwei Prozessen:
1. Unter aeroben Verhältnissen, also solange noch genügend Sauerstoff vorhanden ist, oxidieren zunächst Nitritbakterien das NH₄⁺ zu N0₂^-(Nitrit). Daraufhin wird das Nitrit von Nitratbakterien zu N0₃^- oxidiert. Das Nitrat wirkt wieder zusätzlich als Nährstoff und verstärkt die Biomasseproduktion des Phytoplanktons. Dadurch wird dem See immer mehr Sauerstoff entzogen.
2. Unter anaeroben Verhältnissen, also wenn kein Sauerstoff mehr vorhanden ist, werden die Ammonium-Ionen zu giftigen Stoffen abgebaut. Das ist in den meißten Fällen Methan (CH₄), Schwefelwasserstoff (H₂S) und Ammoniak (NH₃). Fische die zu diesem Zeitpunkt noch nicht durch den Sauerstoffmangel gestorben sind, sterben nun an einer Ammoniakvergiftung.

Ungeklärte Abwasser: Abwasser enthält extrem viele Phosphate und sorgt so für einen starken Überfluss an Nährstoffen.

Dünger: Durch Überschwemmungen von landwirtschaftlich genutzten und gedüngten Flächen gelangen nährstoffreiche Nitrate in den See.

Fütterung von Fischen und Wasservögeln: Fischfutter und auch andere Lebensmittel sind nährstoffreich und werden unter Sauerstoffverbrauch von Bakterien wieder abgebaut.

Urin: Besonders an vielgenutzten Badeseen kommt es durch die Besucher zu einem hohen "Eintrag" an Urin und damit zu einer Steigerung der natürlichen Nährstoffkonzentration.

Außerkraftsetzen der Phosphatfalle: Unter aeroben Bedinungen wird Phosphat zu Eisen-III-Phosphat in das Sediment des Sees eingelagert. Es ist damit dem natürlichen Kreislauf vorübergehend entzogen und kann von Phytoplankton nicht mehr als Nährstoff genutzt werden. Auf diese Weise können sich beträchtliche Mengen von Phosphat auf dem Grund des Sees ablagern. Fehlt es an Sauerstoff, wird das Eisen-III-Phosphat wieder zu Phosphat reduziert und gelangt so in Großen Mengen zurück in den Nährstoffkreislauf des Sees. Dementsprechend folgt eine Algenblüte.

Extreme Vermehrung von Algen und anderen Wasserpflanzen (z.B. Wasserpest)

Grünfärbung des Wassers durch das Phytoplankton

Vergiftung des Wassers mit Ammoniak, Methan und Schwefelwasserstoff

Massensterben fast aller Organismen im See. Entweder durch Ersticken oder Vergiftung

Einleitung von Sauerstoff in den See: So könnnen zumindest kurzfristig die dortigen Lebewesen vor dem Ersticken bewahrt werden.

Verringerung der Lichteinstrahlung auf das Epilimnion: Um die Photosynthesegeschwindigkeit des Phytoplanktons zu bremsen

Entfernung des Faulschlamms am Grund des Sees: Damit kann einer Vergiftung im Rahmen einer Frühjahrszirkulation/Herbstzirkulation zuvorgekommen werden.

Entfernung von Biomasse aus dem See: Beim Abbau von toter Biomasse würde es zu einem Sauerstoffzehrenden Prozess kommen.

Entfernung des durch die Phostphatfalle gebunden Eisen-III-Phosphat auf dem Grund des Sees: Sollte es zu anaeroben Bedingungen im Hypolimnion kommen, würde zumindest kein zusätzliches Phosphat freigesetzt.

Chemische Mittel zur Eindämmung des Algenwachstums: Hat den Nachteil das man damit auch den anderen Organismen im See schaden würde

Ablauf: Nachdem von Außen Nährstoffe in den See eingeleitet wurden, kommt es zu einer starken Algenblüte. Der massenhaften Vermehrung des Phytoplanktons folgt eine Vermehrung des tierischen Planktons. Irgendwann sterben Algen und Plankton ab und werden von Bakterien (Destruenten) unter Sauerstoffverbrauch abgebaut. Die Sauerstoffkonzentration sinkt auf ein kritisches Niveau, unter dem aerobe Organismen wie z.B. Fische nicht mehr atmen können und verenden. Das führt zu einem zusätzlichen Anstieg der abzubauenden toten Biomasse und die Sauerstoffkonzentration sinkt auf 0. Das Umkippen des Sees ist schon zu diesem Zeitpunkt nicht mehr (natürlich) zu verhindern. Gebundenes Eisen-III-Phosphat lößt sich im Hypolimnion wieder zu Phosphat und düngt den See zusätzlich. Außerdem beginnen anaerobe Bakterien mit der Umwandlung von Ammoniumionen zum giftigen Ammoniak. Zusätzlich bilden sich Gase wie Methan und Schwefelwasserstoff. Der See ist innerhalb kürzester Zeit "umgekippt".