Untersuchung von Sedimentkernen: Zeitliche Entwicklung alter und neuer Schadstoffe Dr. Norbert Theobald Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie
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
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.
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
Prinzipielle Prozesse II Notwendige Randbedingungen Stoffe müssen sich an Schwebstoffen /Sedimenten anreichern Sedimantationsgebiet wenig Störungen (Stürme, Bodenfischerei, Bioturbation)
Radioaktive Isotope in der stsee -2-4 KTN6 Jul. 27-6 -8-1 -12 1986 Tschernobyl Kfotn -14-16 1962 Kernwaffentests -18-2,,5 1, 1,5 2, Concentration [Bq/kg dw] Pu 239,24 Cs 137 (x1)
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
CKW im Gotland Becken, 1998-5 St. J1, Aug. 1998-1 -15-2 -25-3 5 1 15 2 Concentration [ng/g TC] CB138 CB153 DDDpp DDEpp
CKW im Skagerrak, 29-5 -1 St. 4, water depth: 7 m) Aug. 29-15 -2-25 -3 St 4-35 -4-45,,5 1, 1,5 2, Concentration [µg/kg dw] CB153 DDDPP HCB
PCB im Skagerrak -5 St. 4, PE311A Aug. 29-1 -15-2 -25-3 -35-4 -45,,2,4,6,8 1, Concentration [µg/kg dw] CB138 CB153 CB11 CB118 CB28
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
PAH im Gotland Becken, Aug. 1998-5 St. J1, Aug. 1998-1 -15-2 -25-3 5 1 15 2 25 Concentration [ng/g TC] PHEN LU BaP BghiP I123P
PAH im Skagerrak, Aug. 29-5 St. 4, PE311A Aug. 29-1 -15-2 -25-3 -35-4 -45 1 2 3 4 5 Concentration [µg/kg dw] PHEN LU BAA BAP I123P
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
PC im Skagerrak, Aug. 25 25-5 St 4-1 -15-2 ca. 1985 ca. 1975-25 Sediment core from the Skagerrak (57 48'N, 8 'E; Aug. 25, water depth: 7 m) -3. 2. 4. 6. 8. 1. Concentration [ng/g TC] PA PS CB153 pp'-ddd HCB
PC, Skagerrak -5-1 St. 4, PE311A Aug. 25 Aug. 29-15 -2-25 -3-35 -4-45..5 1. 1.5 2. 2.5 Concentration [µg/kg dw] PA (25) PS (25) PA (29) PS-1 (29)
PC in der Kieler Bucht -2 KTN6 Jul. 27-4 -6-8 -1-12 1986 Kfotn -14-16 -18-2..1.2.3.4.5 Concentration [µg/kg dw] PA PS-1 PSA-1 PUDA
Herbizide -5 Skagerrak St. 4, PE311A Aug. 29-5 Kieler Bucht -1-15 -2-1 -15-2 KTN6 Jul. 27-25 -25-3 -3-35,,5,1,15,2 Concentration [µg/kg dw] -35,,2,4,6,8 1, Concentration [µg/kg dw] DIURN CHLRTUR IRGARL ISPRUR METHABZ
H 2 N N Pharmazeutika: Carbamazepin -5-1 St 4 Skagerrak Aug. 29-5 -1 KTN6 Kiel Bight Jul. 27-15 -15-2 -25-2 -25-3 -3-35 -35-4 -4-45 -45,,1,2,3,4,5,,6,1,2,3,4,5 Concentration [µg/kg dw] Concentration [µg/kg dw]
Sonstige Stoffe -5 St 4 Aug. 29-1 -15-2 -25-3 P NH N N Benzotriazol -35 Tri-butoxyethylphosphat -4-45..1.2.3.4.5.6.7 Concentration [µg/kg dw] BENZTRI TBEP TPP DDTPP P Triphenylphosphat
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)
Zusammenfassung - Limitierungen Schadstoffe müssen ausreichende Anreicherung aufweisen Sedimentation muss ungestört sein
Dank an H. Dora, D. Häger, H. Gall-Rebe, W. Gerwinski, E. Hammermeister, C. Caliebe J. Herrmann Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit