See-Sedimente als Zeugen der Schadstoffbelastung (original) (raw)
Ökotoxikologische Bewertung von Sedimentschadstoffen
Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung, 1997
B e w e r t u n g s k r i t e r i e n S e d i m e n t s c h a d s t o f f e Okotoxikologische Bewertung van Sedimentschadstoffen Ableitung van Orientierungswerten und Klassifizierung unter Bodenschutzaspekten ~Michael H. Riefl, ~Heribert Wefers, 3Hans-Peter Weigel qnstitut Kommunikation & Umweltplanung GmbH, Dortmund 2Institut fiir Umweltchemie Bremen GmbH SSenator fiir Umweltschutz und Stadtentwicklung, Freie Hansestadt Bremen, Abteilung Wasserwirtschaft
Der Bitterfelder Muldestausee als Sediment- und Schadstoffsenke
2015
Frank W. Junge Der Bitterfelder Muldestausee als Sediment-und Schadstoffsenke The Bitterfeld Mulde reservoir lake as a sediment and pollutant sink Die Vereinigte Mulde durchströmt seit 1975 das ehemalige Braunkohlentagebaurestloch Muldenstein bei Bitterfeld. Der entstandene Muldestausee bildet seit dieser Zeit einen Sediment-und Schadstoffrückhalt mit überregionaler Wirkung für die Gewässer-und Sedimentqualität des Unteren Elbesystems bis Hamburger Hafen und Nordsee. Kernuntersuchungen zeigen, dass die im Muldestausee lagernden Sedimente hinsichtlich ihrer Gehalte an Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Quecksilber (Hg), Nickel (Ni), Blei (Pb) und Zink (Zn) gemäß der Klassifizierung des Schadstoffsedimentmanagementkonzeptes (SSMK) auch heute noch als deutlich belastet einzustufen sind. Allerdings ist seit 1990 ein Rückgang des Schadstoffeintrages belegt, der mit den im Oberlauf des Muldestroms beobachteten langjährigen Veränderungen korrespondiert. Bei den organischen Schadstoffen sind mit einigen wenigen Ausnahmen (p,p´DDE, p,p´DDD, Fluoranthen) keine Konzentrationsüberschreitungen im Seesediment zu beobachten. Aus ökosystemanalytischer und hydraulischer Sicht besteht derzeit kein Erfordernis, die belasteten Sedimente aus dem Muldestausee zu entfernen. Handlungsmaximen im Sedimentmanagement sollten die weitere Stabilisierung und Effektivierung des "Sedimentationsraumes Muldestausee" mit seiner überregional wirksamen Ökosystemleistung im Blick haben. Auf der Grundlage seines derzeitigen Rückhaltevermögens wird der Bitterfelder Muldestausee insgesamt noch mindestens 770 Jahre eine bedeutende und überregional wirksame Sedimentfalle im unteren Muldesystem sein.
2015
In der deutschen Elbtalaue liegen mehr als 1.000 Seitenstrukturen (Altarme und Altwasser), die insgesamt eine Fläche von ca. 50 km 2 einnehmen (1) . Im Rahmen der Entwicklung des Sedimentmanagementkonzepts der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) wurde diese Studie initiiert, um Informationen über die chemische Belastung der Seitenstrukturen und ihren Austausch mit der Elbe zu erarbeiten, worüber es bis dahin wenige Untersuchungen gab. Entsprechend wurden im Jahr 2014 Sedimente aus 14 Seitenstrukturen hinsichtlich der chemischen Konzentration von Schadstoffen und der Mächtigkeit der Sedimentauflage untersucht. Je nach Größe der Seitenstruktur wurden ein bis zwei Stationen beprobt. Sedimentproben wurden aus den Tiefen 0 bis 10, 10 bis 20 und tiefer als 50 cm genommen und auf anorganische und historische organische Schadstoffe analysiert. Die national definierten Umweltqualitätsnormen, die von der IKSE (2014) für Sedimente abgeleitet worden sind, wurden dabei in allen Proben in mindestens einem Kriterium überschritten, manchmal sogar um mehr als eine Größenordnung. Somit kann man von teilweise hochkontaminierten Bereichen in den Altarmen der Elbe sprechen. Einige dieser Altarme waren in einem Ausmaß belastet, dass ein Eintrag lokaler Quellen vermutet wurde, wie z.B. in den Seitenstrukturen bei Ferchland und Alt-Garge. Mit Hilfe einer K-means-Clusteranalyse wurden für die anderen Altarme Gruppierungen identifiziert, die auf folgendes Muster hindeuten könnten: Probenahmestationen im inneren, hinteren Bereich der Altarme sind häufig in allen beprobten Tiefen vergleichsweise gering belastet. Das Ausmaß der Belastung der Altarme nahe der Einmündung in die Elbe ist unterschiedlich und scheint von der Morphologie und dem hydrodynamischen Anschluss abzuhängen: Seitenstrukturen mit einer schmalen Öffnung zum Fluss zeigten häufig eine mittlere Schicht, die im Vergleich zum darüber und darunter liegenden Material höher kontaminiert war. Seitenstrukturen mit einer weiten Öffnung zur Elbe und einer Mündung am Gleithang oder an einem geraden Bereich der Elbe (nicht jedoch am Prallhang) dagegen zeigten Elb-nah in allen drei Schichten (0-10, 10-20, mehr als 50 cm) eine hohe Belastung. Hier könnten partikelgebundene Schadstoffe, die mit der Elbe transportiert werden, verstärkt abgelagert worden sein oder es zu einer Freilegung älterer Schichten gekommen sein. The German Elbe river flood plain has more than 1,000 individual backwaters covering an area of altogether 50 km 2 (2) . In the context of setting up a concept for a basin-wide sediment management by the International Commission for the Protection of the Elbe (IKSE), this study has been initiated in order to inform the IKSE on the relevance of backwater sediments for the Elbe river's water quality. Prior to this, very few information was available on the contamination of sediments and the extent of their exchange with the major river. In 2014, 14 backwaters were investigated with regard to sediment contamination and thickness of the potentially resuspendable sediment layer. In three sampling surveys, altogether 14 backwaters that are connected to the Elbe river at average water level were sampled at one to two locations per backwater and at three depths (0-10 cm, 10-20 cm, > 50 cm). They were analysed for trace metals and historically important organic contaminants. When compared to the nationally defined Environmental Quality Standards (EQS) for contaminants in sediments, all sediments exceeded the criterion for at least one contaminant. Some EQS were exceeded by more than one order of magnitude, indicating the persistence of highly contaminated areas in the Elbe flood plain: Some backwaters were polluted to an extent that was likely due to local sources, such as a site near Ferchland and Alt-Garge. Contamination of other sites seemed to follow a pattern that was revealed by a k-means clustering. Sampling stations in the inner part of the backwaters, further away from the opening towards the Elberiver, were comparatively little contaminated. The degree of contamination close to the junction with the Elbe river varied, possibly depending on the morphology of the backwater and its hydrodynamic connection: those backwaters that had a small, narrow opening often showed slightly higher contaminated intermediate sediment layers between less contaminated sediment layers on top and below. Those backwaters with a wide opening towards the river, situated at a straight section or a slip-off slope showed highly contaminated sediments in all three layers (0-10, 10-20 and more than 50 cm depth). Here, the particle-bound contaminants, transported by the Elbe, may have polluted the backwaters, or deeper sediment layers may have been uncovered.
Umweltwissenschaften und Schadstoff-Forschung, 2009
Zusammenfassung Hintergrund und Ziel der Studie Die Fischbestände in der Donau sind seit Ende der 1980er-Jahre stark rückläufig. trotz intensiver bestandsstützender maßnahmen und einer verbesserten Wasserqualität entlang der Donau seit den 1970er-Jahren konnte diese Entwicklung nicht gestoppt werden. Ziel der umfassenden Weight-of-Evidence-Studie (WOE) mit verschiedenen Lines-of-Evidence war es, 1) mögliche kausale Verbindungen zwischen molekularen und zellbiologischen Endpunkten sowie ökologisch relevanten Effekten zu analysieren, und 2) zu überprüfen, ob die ökotoxikologischen Effekte für den Rückgang der Fische verantwortlich sein könnten. Dazu wurden Sedi-mente und Fische an verschiedenen Standorten der Donau entnommen und in einem integrierten Ansatz untersucht. das Ziel dieses Beitrages ist es, die untersuchungsstrategie und den Stand der seit 2003 laufenden Studie vorzustellen. Wie kürzlich von Chapman und Hollert (2006) vorgestellt, wurde als Untersuchungsstrategie eine WOE-Studie mit zahlreichen lines-of-evidence eingesetzt. 1) mit einer Biotestbatterie wurde die akute und mechanismusspezifische Toxizität untersucht, 2) histologische Untersuchungen und der Mikrokerntest mit Fischzellen wurden als In-situ-Studien durchgeführt. 3) Die Diversität und Abundanz von Makroinvertebraten und Fischen sowie 4) die Konzentrationen von ausgewählten persistenten organischen Verbindungen, endokrinen Disruptoren und Schwermetallen wurde be261 Umweltwiss Schadst Forsch (2009) 21:260-263
Untersuchung und Bewertung von Sedimenten
2001
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Reaktionen von Seen im Scharmützelseegebiet auf die Reduzierung der externen Belastung
Eleven lakes in the region of lake Scharmuetzel (Brandenburg, Germany) have been investigated since 1994. In the last decade, external phosphorus load has been reduced by approximately 50 % to 7,3 t P a-1 (1994-98). Deep stratified lakes respond by decreasing total P (TP) and chlorophyll concentrations in the last 3-4 years. Only in lake Wolzig and lake Lebbin, the portion of cyanobacteria of the total phytoplankton biomass decreased. This change took place on a TP-level of 87 and 91 µg l-1 , respectively which is above the thresholds for phytoplankton response on restoration (30-60 µg l-1 ; Chorus 1995). In lake Wolzig, this is attributed to the lake's morphometry which favours a changeable mixing behaviour, i.e. a low stability of thermal summer stratification and consequently a rapid disturbance at certain weather conditions. This ,natural enforced circulation' causes an increase of light limitation and changes in the nutrient supply. In lake Lebbin, a fish kill under ice in winter 1995/96 promoted the development of large-sized zooplankton (Daphnia pulex) in 1996 and a high grazing pressure. Polymictic shallow lakes persist a highly eutrophic to polytrophic state. Low P-retention of sediments and dynamic exchange of phosphorus between sediment and water maintain the high trophic level.
Verschiedene natürliche Archive spiegeln die Vergangenheit zur Untersuchung von langfristigen Entwicklungsverläufen. Seesedimente haben eine direkte Verbindung zur Entwicklung der limnischen Systeme, da sie über die Jahrhunderte hinweg kontinuierlich direkt in bzw. unter den jeweiligen Gewässern entstehen. Ein Sedimentkern ist ein zeitliches Gedächtnis über die Entwicklung des Sees und seiner Umgebung. Er zeigt nicht nur den ungestörten Sedimentationsvorgang, sondern bildet auch Störungen im Sedimentationsvorgang ab; z.B. anthropogene Einflüsse. Mit Hilfe eines Sedimentkerns kann man die Entstehung und Entwicklung eines Sees über Jahrhunderte hinweg nachvollziehen, da sich je nach äußeren Gegebenheiten das Sediment verschieden zusammensetzt. Die Paläolimnologie versucht durch die Interpretation der gewonnenen Daten der Sedimentuntersuchung die Entwicklung eines Sees und seines Einzugsgebiet zu rekonstruieren. Die Paläolimnologie ist ein Teilbereich der Limnologie. Diese ist die Wissenschaft, die Binnengewässer als Ökosysteme, sowie deren Struktur, den Stoff- und Energiehaushalt erforscht. Die Paläolimnologie kann physikalische, chemische und biologische Veränderungen im See dokumentieren. Die Grundlage für das wissenschaftliche Arbeiten sind die Indikatoren, wie messbare chemische und physikalische Parameter z.B. Wassergehalt, organisches und anorganisches Material. Die Indikatoren treten als Anzeiger für übergeordnete Zusammenhänge auf. Die chemischen Indikatoren (wie z.B. Kohlenstoffverbindungen) sind akkumulierte organische und anorganische Elemente. Sie können aus dem Einzugsgebiet des Sees oder aus dem Gewässer selbst stammen. Die physikalischen Indikatoren sind ebenso vielfältig nutzbar wie die chemischen Indikatoren. Eine Reihe wichtiger Parameter sind beispielsweise der Glühverlust (LOI) und die Korngrößenverteilung innerhalb des Sediments, welche Aussagen zur Sedimentstruktur ermöglicht. In dieser Arbeit erfolgte eine Konzentration auf die Erhebung und Analyse der physikalischen und der chemischen Indikatoren. Der Wassergehalt in der Tiefe der Sedimente kann ein Faktor zur verschiedenen physikalischen oder chemischen Veränderungen des Sediments sein. Ziel unserer Untersuchungen ist es durch die Interpretation der erhobenen Daten Korrelationen zwischen den Wassergehalt in der Tiefe des Sediments und die Art des Materials zu überprüfen. Es wird geschaut, ob ein Zusammenhang zwischen dem organischen und anorganischen Material und dem Wassergehalt in der Tiefe festzustellen ist. Nach der Probenentnahme wurden die einzelnen Proben auf die oben beschriebenen Bestandteile hin getestet.
Sedimentaltlasten – Herausforderung für das Flussgebietsmanagement
The implementation of the European Water Framework Directive has arrived at the stage of programmes of measures (WFD, Article 11), there is, however, no standardised approach for contaminated solids so far. The particular challenge refers to the system-immanent erosion risk of historical contaminated sediments during flood events. In the present example, a background paper of the River Basin Community (FGG) Elbe suggested, that the particle-bound dioxin load of the Mulde River should be reduced by 97 percent in order to fulfil the criterion of an unrestricted agricultural use of the downstream Elbe River floodplain. This long-term aim can only be achieved with the combination of source remediation of the dioxin hot-spots in the Spittelwasser creek and large-scale stabilisation of contaminated soils and floodplain sediments downstream from this Mulde tributary in the Bitterfeld area of Saxony-Anhalt.