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Umweltatlas Berlin

02.01 Gewässergüte (Ausgabe 1993)

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Schadstoffbelastung im Sediment und im Aal

Problemstellung

Im Zuge der industriellen Entwicklung hat die Einleitung von Schadstoffen in die Gewässer immens zugenommen. Neben ihrem Vorkommen im Wasser findet eine fortwährende Anreicherung der Gewässerböden mit Schadstoffen, wie z.B. Schwermetallen und Chlorierten Kohlenwasserstoffen, statt.

Ablagerung im Sediment

Im Stoffkreislauf eines Gewässers bilden die Sedimente ein natürliches Puffer- und Filtersystem, das durch Strömung, Stoffeintrag/-transport und Sedimentation starken Veränderungen unterliegt. Die im Ballungsraum Berlin vielfältigen Einleitungen, häusliche und industrielle Abwässer, Regenwasser u.a. fließen über die innerstädtischen Wasserwege letztlich vorwiegend in die Unterhavel. Die seenartig erweiterte Unterhavel mit ihrer niedrigen Fließgeschwindigkeit bietet ideale Voraussetzungen dafür, daß sich die im Wasser befindlichen Schwebstoffe hier auf dem Gewässergrund absetzen (sedimentieren).

Für die Beurteilung der Qualität des gesamten Ökosystems eines Gewässers kommt daher zu den bereits seit Jahren analysierten Wasserproben immer stärker auch der Analyse der Sedimente besondere Bedeutung zu.

Sedimentuntersuchungen spiegeln gegenüber Wasseruntersuchungen unabhängig von aktuellen Einträgen die langfristige Gütesituation wider und stellen damit eine wesentlich bessere Vergleichsgrundlage mit anderen Fließgewässern dar. Während bei Wasseruntersuchungen eine klare Abgrenzung zwischen dem echten Schwebstoffgehalt und einem zeitweiligen Auftreten von Schwebstoffen durch aufgewirbelte Sedimentanteile nicht möglich ist, bieten sich Sedimente als nicht oder nur gering durch unerwünschte Einflüsse beeinträchtigtes Untersuchungsmedium an.

Die im Gewässer befindlichen Schweb- und Sinkstoffe mineralischer und organischer Art sind in der Lage, Schadstoffpartikel anzulagern (Adsorption). Die auf dem Grund eines Gewässers abgelagerten Schweb- und Sinkstoffe, die Sedimente, bilden somit das Reservoir für viele schwerlösliche und schwerabbaubare Schad- und Spurenstoffe.

(Schad-)Stoffe werden im Sediment entsprechend ihrer chemischen Persistenz und den physikalisch-chemischen und biochemischen Eigenschaften der Substrate über lange Zeit konserviert. Die Analysen der Sedimentproben aus unterschiedlichen Schichttiefen liefern eine chronologische Aufzeichnung des Eintrages in Gewässer, die u. a. auch Rückschlüsse auf Kontaminationsquellen erlauben.

Nach der Sedimentation kann ein Teil der fixierten Stoffe u. a. durch Desorption, Freisetzung nach Mineralisierung von organischem Material, Aufwirbelung, Verwitterung und schließlich durch physikalische und physiologische Aktivitäten benthischer (bodenorientierter) Organismen wieder remobilisiert und in den Stoffkreislauf eines Gewässers zurückgeführt werden.

Schwermetalle

Schwermetalle können auf natürlichem Weg, z. B. durch Erosion und Auswaschungsprozesse, in die Gewässer gelangen; durch die oben erwähnten Einleitungen wurde ihr Gehalt in den Gewässern ständig erhöht. Sie kommen in Gewässern nur in geringem Maße in gelöster Form vor, da Schwermetallverbindungen schwer löslich sind und daher ausfallen. Mineralische Schweb- und Sinkstoffe sind in der Lage, Schwermetallionen an der Grenzflächenschicht anzulagern. Sie können ferner in Wasserorganismen gebunden sein. Über die Nahrungskette werden die Schwermetalle dann von höheren Organismen aufgenommen oder sinken entsprechend der Fließgeschwindigkeit eines Gewässers als Ablagerung (Sediment) auf den Gewässergrund ab.

Einige Schwermetalle sind in geringen Mengen (Spurenelemente wie z.B. Kupfer, Zink, Mangan) lebensnotwendig, können jedoch in höheren Konzentrationen ebenso wie die ausgesprochen toxischen Schwermetalle (z. B. Blei und Cadmium) Schadwirkungen bei Mensch, Tier und Pflanze hervorrufen.

Die in den Berliner Gewässersedimenten am häufigsten erhöhte Meßwerte aufweisenden Schwermetalle werden nachstehend kurz beschrieben.

Kupfer ist ein Halbedelmetall und wird u.a. häufig in der Elektroindustrie verwendet. Die toxische Wirkung der Kupferverbindungen wird in der Anwendung von Algiziden und Fungiziden genutzt. Kupfer ist für alle Wasserorganismen (Bakterien, Algen, Fischnährtiere, Fische) schon in geringen Konzentrationen toxisch und kann sich daher negativ auf die Besiedlung und Selbstreinigung eines Gewässers auswirken. Als wichtigstes Spurenelement ist Kupfer für den menschlichen Stoffwechsel von Bedeutung; es führt jedoch bei erhöhten Konzentrationen zu Schädigungen der Gesundheit, die in der Regel nur vorübergehend und nicht chronisch sind.

Wie Kupfer ist Zink in geringen Mengen ein lebenswichtiges Element für den Menschen. Zink wird u.a. häufig zur Oberflächenbehandlung von Rohren und Blechen sowie zu deren Produktion verwendet. Ähnlich wie Kupfer haben erhöhte Zinkkonzentrationen toxische Wirkung auf Wasserorganismen; vor allem in Weichtieren (Schnecken, Muscheln) reichert sich Zink an.

Blei gehört neben Cadmium und Quecksilber zu den stark toxischen Schwermetallen, die für den menschlichen Stoffwechsel nicht essentiell sind. Bleiverbindungen werden z. B. bei der Produktion von Farben und Rostschutzmitteln sowie Akkumulatoren eingesetzt. Teilweise befinden sich in Altbauten auch noch Wasserleitungen aus Blei. Der größte Bleiemittent ist - trotz starkem Rückgang des Verbrauchs von verbleitem Benzin - immer noch der Kraftfahrzeugverkehr. Die ständige Aufnahme von Blei kann zu schweren gesundheitlichen Schädigungen des Nervensystems und zur Inaktivierung verschiedener Enzyme führen.

Cadmium wird bei der Produktion von Batterien, als Stabilisator bei der PVC-Herstellung, als Pigment für Kunststoffe und Lacke sowie in der Galvanotechnik verwendet. Die toxische Wirkung von Cadmium bei bereits geringen Konzentrationen ist bekannt, wobei das Metall vor allem von Leber, Niere, Milz und Schilddrüse aufgenommen wird und zu schweren Schädigungen dieser Organe führen kann.

Pestzide, PCB und deren Aufnahme durch Aale

Chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW) haben an ihrem Kohlenstoffgerüst Chlor gebunden. Innerhalb der Gruppe der halogenierten Kohlenwasserstoffe finden sie die bei weitem meiste Herstellung, Anwendung und Verbreitung.

Chlorierte Kohlenwasserstoffe sind wegen ihrer vielfältigen Verbindungen sehr zahlreich. Viele organische Chlorverbindungen, wie z.B. DDT und insbesondere die polychlorierten Biphenyle (PCB), weisen eine hohe Persistenz auf.

Viele Verbindungen der Chlorierten Kohlenwasserstoffe sind im Wasser löslich, andere, wie z. B. DDT und PCB, sind dagegen fettlöslich und reichern sich im Fettgewebe von Organismen an. Verschiedene Pestizide und PCB haben - vor allem mit abnehmender Wasserlöslichkeit - die Eigenschaft, sich adsorbtiv an Schwebstoffen oder auch an Pflanzenorganismen anzulagern. In strömungsarmen Bereichen des Gewässers sinken die Schwebstoffe ab und gelangen mit den Schadstoffen auch in das Sediment. Die hier lebenden Organismen sind eine wichtige Nahrungsgrundlage für Fische. Vorwiegend die benthisch lebenden Fische vermögen daher hohe Schadstoffkonzentrationen im Fettgewebe aufzunehmen. Vor allem die fettreich werdenden Aale fressen Bodenorganismen und graben sich im Sediment ein. Diese Lebensweise führt dazu, Pestizide und PCB nicht nur über die Nahrung, sondern auch über die Haut aufzunehmen und im Körperfett zu speichern.

DDT, Dichlor-Diphenyl-Trichlorethan, ist ein schwer abbaubarer Chlorierter Kohlenwasserstoff, der zu den bekanntesten Schädlingsbekämpfungsmitteln gehört und früher weltweit eingesetzt wurde. Aufgrund der fettlöslichen Eigenschaften und der äußerst hohen Persistenz wird DDT vornehmlich in den Körperfetten nahezu aller Organismen gespeichert. Die globale Anwendung von DDT hat so zu einer Belastung der gesamten Umwelt geführt. Inzwischen ist die DDT-Anwendung von fast allen Ländern gesetzlich verboten. DDT ist mutagen (erbschädigend) und steht in Verdacht, krebserregend zu sein.

Lindan wird vor allem als Kontakt- und Fraßgift zur Schädlingsbekämpfung von Bodeninsekten und als Mittel zur Saatgutbehandlung verwendet. Lindan ist bei Temperaturen bis 30° C nicht flüchtig und weist eine geringe chronische Toxizität auf - ist dafür aber akut toxisch. Vergiftungserscheinungen können z. B. beim Menschen zu Übelkeit, Kopfschmerzen, Erbrechen Krampfanfällen, Atemlähmung bis hin zu Leber- und Nierenschäden führen. Zudem besitzt Lindan eine hohe Giftigkeit für Fische; es wird aber relativ schnell wieder ausgeschieden und abgebaut.

PCB, polychlorierte Biphenyle, sind schwer abbaubare Chlorierte Kohlenwasserstoffe, die mit zu den stabilsten chemischen Verbindungen gehören. Wegen ihrer guten Isoliereigenschaften und der schlechten Brennbarkeit werden sie in Kondensatoren oder Hochspannungstransformatoren verwendet. Weitere Verwendung finden PCB bei Schmier-, Imprägnier- und Flammschutzmitteln. Verursacher des PCB-Eintrages in die Berliner Gewässer sind im wesentlichen der KFZ-Verkehr, die durch KFZ belastete Regenentwässerung sowie die KFZ- und Schrott-Entsorgung.

In hohen Konzentrationen verursachen PCB Leber-, Milz- und Nierenschäden. Bei schweren Vergiftungen kommt es zu Organschäden und zu Krebs.

Einige PCB-Vertreter unterliegen im Rahmen der gesetzlichen Regelungen seit 1989 Einschränkungen bei der Herstellung bzw. Verwendung (PCB-, PCT-, VC-Verbotsverordnung vom 18.7.89).

Neben dem Nachweis erhöhter Werte im Wasser und in Sedimenten Berliner Gewässer wurden in den 80er Jahren bei Fischuntersuchungen lebensmittelrechtlich äußerst bedenkliche Konzentrationen von CKW, wie z. B. PCB und die Pestizide DDT und Lindan nachgewiesen.

Dies führte im Westteil von Berlin nach Inkrafttreten der Schadstoff-Höchstmengenverordnung (SHmV vom 23. 3. 1988) zum Vermarktungsverbot für aus Berliner Gewässern gefangene Fische. Die seit dieser Zeit gefangenen Fische wurden der Sondermüllentsorgung zugeführt. Die Berufsfischerei führte im Auftrag des Fischereiamtes Berlin aufgrund eines Senatsbeschlusses Befischungsmaßnahmen durch, die durch gezielte Beeinflussung der Alterszusammensetzung eine Reduzierung der Schadstoffbelastung der Berliner Fischbestände bewirken sollten. Die intensive Befischung der Überständler hatte einen jüngeren, fett- und damit schadstoffärmeren Bestand zum Ziel; jüngere, fettärmere Fische enthalten weniger Anteile der lipophilen (fettliebenden) CKW, wie PCB, DDT, Lindan u.a. Infolge verschärfter Genehmigungsverfahren für potentielle Schadstoffeinleiter sowie insbesondere aufgrund des derzeitig verjüngten Fischbestandes konnte das Vermarktungsverbot im Mai 1992 aufgehoben werden.

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