Untersuchung von Sedimentkernen: Zeitliche Entwicklung alter und neuer Schadstoffe

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1 Untersuchung von Sedimentkernen: Zeitliche Entwicklung alter und neuer Schadstoffe Dr. Norbert Theobald Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie

2 Monitoring Ziele Einträge Verteilung Verbleib Zeitliche Trends Bewertung Monitoring Programme Bund-Länder-Messprogramm (BLMP), Radioaktivitätsmessnetz Coordinated Environmental Monitoring Programme (CEMP) von SPAR Co-operative Monitoring in the Baltic Marine Environment (CMBINE) von HELCM

3 Prinzipielle Prozesse I Wasser Schwebstoff / Sediment K= c Sed /c Wasser Verteilungsprozess abhängig von: physikalisch-chemischen Eigenschaften der Stoffe physikalisch-chemischen Eigenschaften des Sediments physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wassers Temperatur u.a.

4 Wesentlichste phys.-chem. Eigenschaft für Verteilungsprozesse: Polarität Die Polarität einer Verbindung wird durch die chemische Struktur bestimmt : polar (hydrophil) unpolar (lipophil) H H H HN N N HN N H 3 C CH C H2 2 C H C H2 2 C H C H2 2 C H 3 Ethanol MCPA PA Wasser Atrazin DDT PCB BaP Alkane Sediment

5 Prinzipielle Prozesse II Notwendige Randbedingungen Stoffe müssen sich an Schwebstoffen /Sedimenten anreichern Sedimantationsgebiet wenig Störungen (Stürme, Bodenfischerei, Bioturbation)

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7 Radioaktive Isotope in der stsee -2-4 KTN6 Jul Tschernobyl Kfotn Kernwaffentests -18-2,,5 1, 1,5 2, Concentration [Bq/kg dw] Pu 239,24 Cs 137 (x1)

8 Klassische Schadstoffe - Chlorierte Kohlenwasserstoffe (dirty dozen) DDT (DDE, DDD) Insektizid Beschränkungen ab 1972 PCB (5-7 Leitverb.) Regelungen ab 1985 HCB ungizid Verbote ab 1981 HCH Insektizid Verbote für a-hch ab 1975, für g-hch seit 1998

9 CKW im Gotland Becken, St. J1, Aug Concentration [ng/g TC] CB138 CB153 DDDpp DDEpp

10 CKW im Skagerrak, St. 4, water depth: 7 m) Aug St ,,5 1, 1,5 2, Concentration [µg/kg dw] CB153 DDDPP HCB

11 PCB im Skagerrak -5 St. 4, PE311A Aug ,,2,4,6,8 1, Concentration [µg/kg dw] CB138 CB153 CB11 CB118 CB28

12 Klassische Schadstoffe - Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK, PAH) 16 Leitverbindungen mit 2 bis 6 Ringen Quellen: unvollstände Verbrennung fossiler Brennstoffe (Gas, Öl, Kohle, Holz) aus Verkehr, Haushalten, Industrie, Waldbränden keine spez. Verbote Regelungen zur Abgasreinigung und BAT (best available technology) Problem: viele verschiedene Quellen, diffuse Einträge

13 PAH im Gotland Becken, Aug St. J1, Aug Concentration [ng/g TC] PHEN LU BaP BghiP I123P

14 PAH im Skagerrak, Aug St. 4, PE311A Aug Concentration [µg/kg dw] PHEN LU BAA BAP I123P

15 Neue Stoffe - Beispiel: Perfluorierte Chemikalien ( PC) PA C C C C C C C Perfluoroctansäure C H ire fighting foams PBS Perfluorbutansulfonsäure C C C C S H Paper- and packaging products 33% 15% 3% 49% C C C C C C S H Textile-, PHxS Perfluorhexansulfonsäure leather- and carpetsurface treatment Industrial tensides, admixtures and surface treatment C C C C C C C C C C H PDeA Perfluordecansäure C C PS Perfluoroctansulfonsäure C C C C C C S H

16 PC im Skagerrak, Aug St ca ca Sediment core from the Skagerrak (57 48'N, 8 'E; Aug. 25, water depth: 7 m) Concentration [ng/g TC] PA PS CB153 pp'-ddd HCB

17 PC, Skagerrak -5-1 St. 4, PE311A Aug. 25 Aug Concentration [µg/kg dw] PA (25) PS (25) PA (29) PS-1 (29)

18 PC in der Kieler Bucht -2 KTN6 Jul Kfotn Concentration [µg/kg dw] PA PS-1 PSA-1 PUDA

19 Herbizide -5 Skagerrak St. 4, PE311A Aug Kieler Bucht KTN6 Jul ,,5,1,15,2 Concentration [µg/kg dw] -35,,2,4,6,8 1, Concentration [µg/kg dw] DIURN CHLRTUR IRGARL ISPRUR METHABZ

20 H 2 N N Pharmazeutika: Carbamazepin -5-1 St 4 Skagerrak Aug KTN6 Kiel Bight Jul ,,1,2,3,4,5,,6,1,2,3,4,5 Concentration [µg/kg dw] Concentration [µg/kg dw]

21 Sonstige Stoffe -5 St 4 Aug P NH N N Benzotriazol -35 Tri-butoxyethylphosphat Concentration [µg/kg dw] BENZTRI TBEP TPP DDTPP P Triphenylphosphat

22 Zusammenfassung - Vorteile Sedimentkerne sind geeignet, zeitliche Trends aufzuzeigen Auswirkungen von Beschränkungsmaßnahmen können beobachtet werden zahlreiche klassische Schadstoffe zeigen rückläufige Konzentrationen Auch neu analysierbare Stoffe können retrospektiv erfasst werden viele neue Schadstoffe zeigen stark zunehmende Konzentrationen ür Bewertungszwecke können Hintergrundwerte ermittelt werden (für Indikatoren für GES)

23 Zusammenfassung - Limitierungen Schadstoffe müssen ausreichende Anreicherung aufweisen Sedimentation muss ungestört sein

24 Dank an H. Dora, D. Häger, H. Gall-Rebe, W. Gerwinski, E. Hammermeister, C. Caliebe J. Herrmann Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit