Der Hallwilersee ist ein See im Schweizer Mittelland und liegt wie der etwas weiter südlich gelegene Baldeggersee im Seetal. Er ist 8,4 km lang, an der breitesten Stelle 1,5 km breit und maximal 48 m tief. Seine Fläche beträgt 10,3 km², davon liegen 5/6 im Bezirk Lenzburg des Kantons Aargau und 1/6 im Amt Hochdorf des Kantons Luzern. Der Hauptzufluss bzw. -abfluss ist der Aabach, der bei Möriken-Wildegg in die Aare mündet. Daneben münden zahlreiche kleine Bäche in den See.
Der Hallwilersee entstand während der letzten Eiszeit durch die Aufschüttung einer Endmoräne. Bei kaltem Winterwetter kann der See zufrieren. Er war letztmals 1986 ganz zugefroren, 2003 zu etwa 80%. Das Dorf Hallwil, von dem der Name des Sees abgeleitet wurde, liegt interessanterweise nicht am See, sondern etwa 2 km von dessen nördlichem Ende entfernt.
Der Hallwilersee ist ein beliebtes Ziel für Tagesausflüge. In den Dörfern am Seeufer gibt es zahlreiche Ausflugsrestaurants und Strandbäder. Sehr beliebt ist auch eine Wanderung rund um den See, die etwa 4,5 Stunden dauert. Etwa 1 km vom nördlichen Ende des Sees entfernt liegt auf einer Insel des Aabachs das Wasserschloss Hallwyl. Seit 1888 gibt es auf dem See einen Schifffahrtsbetrieb (nur Sommersaison). Der Hallwilersee ist mit öffentlichen Verkehrsmitteln gut zu erreichen. Entlang des gesamten Westufers verläuft die Seetalbahn der SBB (Lenzburg - Luzern). Das Ostufer wird mit Buslinien erschlossen.
Durch die äusserst intensive Landwirtschaft rund um den See mit dem entsprechenden Einsatz von Düngemitteln war der Hallwilersee Anfangs der 1980er beinahe ein "toter" See. Wegen des hohen Anteils an Phosphat bildeten sich riesige Algenteppiche. Die abgestorbenen Algen sanken auf den Seegrund und verrotteten dort, dabei wurde der dort vorhandene Sauerstoff verbraucht. Andere Wasserpflanzen und Fische bekamen dadurch nicht genug Sauerstoff, um zu überleben. Seit 1985 wird der See deshalb künstlich belüftet. Im Winter wird Druckluft am Seegrund über Düsen eingeblasen. So erhält der See zusätzlich zur natürlichen Umwälzung eine künstliche Zirkulationshilfe. Wasser wird aus der Tiefe an die Oberfläche transportiert und mit Sauerstoff aus der Atmosphäre versorgt. Der vollständig durchmischte See wird so mit rund 1000 Tonnen Sauerstoff angereichert.
Im Sommer wird dem See künstlich Sauerstoff zugeführt. Reiner Sauerstoff wird direkt über dem Seegrund in feinen Blasen dem Wasser zugegeben. Damit werden 400-600 Tonnen des im Tiefenwasser gezehrten Sauerstoffs ersetzt. Die erwärmte Oberflächenschicht des Sees wird dabei nicht gestört.
Durch diese "künstliche Beatmung" sowie durch die Reduzierung des Düngereinsatzes konnte der Phosphatgehalt des Wassers von 250 mg/l auf etwa 50 mg/l reduziert werden.
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