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GcBÜK400 - Cadmium im Oberboden

Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.

Cadmium-Hintergrundwerte im Grundwasser von Niedersachsen 1 : 500.000

Zur Erfüllung der Aufgaben aus der EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) sowie der Grundwasserverordnung (GrwV) wurden für die hydrogeologischen Teilräume Niedersachsens Hintergrundwerte für gelöstes Cadmium im Grundwasser ermittelt. Die Hintergrundwerte von gelöstem Cadmium umfassen die Gehalte, welche sich unter natürlichen Bedingungen durch den Kontakt des Grundwassers mit der umgebenden Gesteinsmatrix des Grundwasserleiters einstellen. Die Karte zeigt farblich differenziert die Cadmium-Hintergrundwerte (90.-Perzentil) der unterschiedlichen Teilräume. Die Klassifizierung orientiert sich an den gültigen Geringfügigkeitsschwellenwerten (GFS) der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA), den Grenzwerten der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) und den Richtwerten der Weltgesundheitsorganisation (WHO). Durch das Auswählen eines Teilraumes gelangt man zu weiterführenden Informationen (z.B. Probenanzahl, etc.). Ausführliche Informationen zu Cadmium im Grundwasser Niedersachsens sind im GeoBericht 41 zu finden. Hintergrundwerte sind keine aktuellen Messwerte zur Grundwassergüte und können nicht als solche genutzt werden! Informationen zu den Daten: Die erhobenen Daten sind Gegenstand eines Forschungsprojektes der Universität Bremen, Fachbereich Geowissenschaften, Fachgebiet Geochemie und Hydrogeologie (KUBIER 2019a), welches als Maßnahme nach EG-WRRL initiiert wurde (MU 2015). Das Forschungsprojekt wurde in Kooperation mit dem LBEG durchgeführt, die Projektförderung erfolgte durch den Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) mit Fördermitteln des Landes Niedersachsen aus dem Bereich Grundwasser. Zu dem Forschungsprojekt wurde ein Abschlussbericht mit einer umfangreichen Dokumentation erstellt (KUBIER 2019b), der die Grundlage für den GeoBericht 41 bildet. Die genutzten Grundwasseranalysen stammen aus den Landesmessnetzen Niedersachsens und Bremens. Quellen: KUBIER, A. (2019a): Occurrence, reaction and transport behavior of cadmium in groundwater. Dissertation, Universität Bremen. – 125 S., Bremen. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:46-00107497-17. KUBIER, A. (2019b): Cadmium im Grundwasser Niedersachsens - Abschlussbericht. – Forschungsprojekt Universität Bremen 62170-11-02/CD A31: 88 S.; Bremen [Unveröff.]. MU – NIEDERSÄCHSISCHES MINISTERIUM FÜR UMWELT, ENERGIE UND KLIMASCHUTZ (2015): Niedersächsischer Beitrag zu den Maßnahmenprogrammen 2015 bis 2021 der Flussgebiete Elbe, Weser, Ems und Rhein. – 303 S., Hannover.A

Phosphorrückgewinnung im Klärwerk Hamburg mit dem TetraPhos®-Verfahren

Die VERA Klärschlammverbrennung GmbH übernimmt die Rückstände aus der Abwasserbehandlung des Klärwerks Hamburg und verwertet diese thermisch in einer Klärschlammmonoverbrennungsanlage. In der Anlage werden jährlich etwa 125.000 Tonnen getrockneter Klärschlamm verbrannt. Dabei fallen Nährstoffe wie Phosphor in relativ konzentrierter Form in der Asche an, was grundsätzlich die Möglichkeit einer Rückgewinnung und Wiederverwertung bietet. Bisher wurden die aus der Verbrennung resultierenden 20.000 Tonnen Klärschlammasche auf Deponien verbracht. Ziel des Vorhabens ist es, den in der Klärschlammasche enthaltenden Phosphor in Form von Phosphorsäure in den Stoffkreislauf zurückzuführen. Phosphorsäure wird aus bergmännisch abgebautem Phosphatgestein hergestellt, welches hohe Gehalte an Cadmium und Uran aufweist. Eine Schwermetallentfrachtung findet bei diesem Herstellungsprozess aktuell nicht statt, sodass die Schadstoffe mit den Düngemitteln auf die landwirtschaftlich genutzten Böden und somit in die Nahrungskette gelangen. Mit Hilfe der innovativen TetraPhos ® -Anlage der VERA Klärschlammverbrennung GmbH sollen der Phosphor in mehreren Prozessschritten durch Zugabe von Säure aus der Verbrennungsasche herausgelöst und gleichzeitig die Störstoffe abgetrennt werden. Die Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm ist seit Inkrafttreten der novellierten Klärschlammverordnung für die nach Monoverbrennung anfallenden Aschen ab 2029 zwingend vorgeschrieben. Bei erfolgreichem Projektverlauf ist von einem hohen Multiplikatoreffekt des REMONDIS TetraPhos ® -Verfahrens für die gesamte Abwasserwirtschaft, insbesondere für Betreiber von Klärschlammmonoverbrennungsanlagen auszugehen. Mit dem Vorhaben können jährlich etwa 1.600 Tonnen Phosphor zurückgewonnen werden, die am Markt vielfältig einsetzbar sind. Als Abnehmer des rückgewonnenen Phosphors kommen neben der Düngemittelindustrie auch Unternehmen der Automobil-, Galvanik- und Chemiebranche in Betracht. Des Weiteren entstehen bei der Aufbereitung der Asche durch das Herauslösen des Calciums verwertbarer Gips, und nennenswerte Anteile der enthaltenen Eisen- und Aluminiumverbindungen werden in eine Lösung überführt, die auf der Kläranlage wiederum zur Phosphatelimination eingesetzt werden kann. Die übrig bleibende Asche wird deutlich volumenreduziert und kann auf Deponien abgelagert oder in der Baustoffindustrie als Zuschlagsstoff verwertet werden. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: VERA Klärschlammverbrennung GmbH Bundesland: Hamburg Laufzeit: seit 2017 Status: Laufend

Mittlere Elementgehalte Brandenburg

Für einige ausgewählte umweltrelevante Elemente werden Karten der mittleren Gehalte (Medianwerte / P50) im a) Oberboden (OB) und im b) Untergrund (UG) dargestellt. Grundlage sind die analytischen Daten zu ca. 2000 nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (KA 5) aufgenommenen und unregelmäßig über das Landesterritorium verteilten Bodenprofilen - königswasserlösliche Gehalte in Trockensubstanz Feinboden (kleiner 2 mm) für Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zink (Zn); Totalgehalte für Quecksilber (Hg). Die dargestellten Inhalte wurden für den Maßstab 1 : 300.000 erstellt und sind für Darstellungen in Maßstäben größer 1 : 100.000 nicht geeignet. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte, die den Gehaltsklassen entsprechend der Mediane für die dominierende der beteiligten Flächenbodenformen zugeordnet wurden. Die Gehaltsklassen, der jeweils für OB und UG einheitlichen Kartenlegenden, richten sich nach der Spannweite sämtlicher Werte für das betreffende Element.

Mittlere Elementgehalte im Untergrund Brandenburg

Für einige ausgewählte umweltrelevante Elemente werden Karten der mittleren Gehalte (Medianwerte / P50) im Untergrund (UG) dargestellt. Grundlage sind die analytischen Daten zu ca. 2000 nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (KA 5) aufgenommenen und unregelmäßig über das Landesterritorium verteilten Bodenprofilen - königswasserlösliche Gehalte in Trockensubstanz Feinboden (kleiner 2 mm) für Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zink (Zn); Totalgehalte für Quecksilber (Hg). Die dargestellten Inhalte wurden für den Maßstab 1 : 300.000 erstellt und sind für Darstellungen in Maßstäben größer 1 : 100.000 nicht geeignet. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte, die den Gehaltsklassen entsprechend der Mediane für die dominierende der beteiligten Flächenbodenformen zugeordnet wurden. Die Gehaltsklassen der jeweils für UG einheitlichen Kartenlegenden richten sich nach der Spannweite sämtlicher Werte für das betreffende Element.

Mittlere Elementgehalte im Oberboden Brandenburg

Für einige ausgewählte umweltrelevante Elemente werden Karten der mittleren Gehalte (Medianwerte / P50) im Oberboden (OB) dargestellt. Grundlage sind die analytischen Daten zu ca. 2000 nach Bodenkundlicher Kartieranleitung (KA 5) aufgenommenen und unregelmäßig über das Landesterritorium verteilten Bodenprofilen - königswasserlösliche Gehalte in Trockensubstanz Feinboden (kleiner 2 mm) für Arsen (As), Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zink (Zn); Totalgehalte für Quecksilber (Hg). Die dargestellten Inhalte wurden für den Maßstab 1 : 300.000 erstellt und sind für Darstellungen in Maßstäben größer 1 : 100.000 nicht geeignet. Die Karte basiert auf den Legendeneinheiten der Bodenübersichtskarte, die den Gehaltsklassen entsprechend der Mediane für die dominierende der beteiligten Flächenbodenformen zugeordnet wurden. Die Gehaltsklassen der jeweils für OB einheitlichen Kartenlegenden richten sich nach der Spannweite sämtlicher Werte für das betreffende Element.

Zahlen und Daten

Gesamtzahl der Proben: 716 Stück Untersuchungsergebnisse in den Proben Stoffe Maximalgehalt in den Proben (mg/kg TS*) Durchschnittliche Konzentration in der Umwelt (mg/kg TS*) Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) 39.000 10.000 Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) 954 110 Cyanide (CN) 140 10 Polychlorierte Biphenyle (PCB) 1,3 0,5 Extrahierbare organisch gebundene Halogene (EOX) 140 5,0 Arsen (As) 141 45 Cadmium (Cd) 138 30 Quecksilber (Hg) 7,9 4,0 Blei (Pb) 2.760 700 Zink (Zn) 5.500 3.000 Kupfer (Cu) 2.140 1.300 Chrom (Cr) 1.470 400 * mg/kg TS steht für Milligramm pro Kilogramm Feststoff, eine gängige Einheit, um den Gehalt von Stoffen in Substanzen anzugeben. Dabei wird die Konzentration in Milligramm pro einem Kilogramm des trockenen Anteils der Substanz gemessen, wenn bestimmte Feuchtigkeit entfernt wird.

Gewässergüte (Chemie) 1991

Schwermetalle im Sediment Die Sedimente der gesamten Fließstrecke der Unterhavel, des Wannsees und der Kleinen Wannseekette sind überwiegend als mit Schwermetallen stark belastet anzusehen. Nahezu alle Berlin durchfließenden Gewässer münden in die Havel. Insbesondere die äußerst geringe Fließgeschwindigkeit der seenartig erweiterten Havel begünstigt die Sedimentation der mitgeführten Schweb- und Sinkstoffe. Vor allem die Schwermetalle Cadmium, Zink, Blei und Kupfer weisen in den Unterhavelsedimenten hohe Belastungswerte auf (Güteklasse 3 – 4 und 4). Für Chrom wurden relativ geringe Konzentrationen nachgewiesen (Güteklasse 2 und 2 – 3); die Nickelgehalte der Unterhavelsedimente sind unbedeutend und liegen im Bereich der Güteklasse 1 – 2. In der Kleinen Wannseekette läßt sich der Einfluß des seit 1905 über den Prinz-Friedrich-Leopold-Kanal zufließenden Teltowkanalwassers deutlich erkennen. Ab diesem Zeitpunkt lassen sich hier insbesondere zunehmende Zinkkonzentrationen nachweisen. Im Oberlauf der Havel ist gegenüber der Unterhavel insgesamt eine geringere Schwermetallbelastung der Sedimente festzustellen. Die hier auftretenden Belastungen sind auf Einträge aus den nördlich von Berlin liegenden Industriezentren Oranienburg und Henningsdorf zurückzuführen. Die äußerst unterschiedliche Belastung der Streckenabschnitte des Teltowkanals vom Abzweig Dahme bis einschließlich des im Westteil der Stadt befindlichen Abschnittes in Rudow ist begründet durch aufgeschüttete Barrieren im ehemaligen Grenzbereich. Eine Sedimentation der Schweb- und Sinkstoffe fand in diesem Bereich vornehmlich im östlichen Streckenabschnitt statt. Die hier allgemein hohen Schwermetall-, vor allem aber Cadmiumgehalte in den Sedimenten sind durch Einleitungen und Abtrag vom Betriebsgelände der Berlin Chemie verursacht. Die Meßergebnisse von Sedimenten der Spree im Ostteil von Berlin weisen einen deutlich geringeren Schwermetalleintrag auf (Güteklasse 1 bis 2 – 3). Insbesondere die Lage vor dem stark besiedelten Bereich Berlins sowie die geringere Sedimentationsrate erklären den Qualitätsunterschied gegenüber den Sedimenten der Unterhavel. In Tabelle 3 sind die Höchst-, Mittel- und Niedrigstwerte der Schwermetallgehalte in den mittels Gefrierkernbohrer entnommenen Sedimentproben im Bereich der Havelgewässer und des Teltowkanals gegenübergestellt. An einigen Bohrpunkten wurden extrem hohe Schwermetallbelastungen ermittelt, die die Schlammgrenzwerte der Klärschlammverordnung (AbfKlärV vom 15. 4. 1992) um ein vielfaches überschreiten. Pestizide und PCB im Sediment Die PCB-Zusammensetzung erlaubt in gewissen Grenzen Rückschlüsse auf das Alter des Eintrages. So kann bei gehäuftem Auftreten gering chlorierter und damit leichter abbaubarer PCB auf Frischverschmutzung geschlossen werden. PCB-Altlasten (PCB 138, 153, 180) wurden in nahezu allen untersuchten Gewässerabschnitten nachgewiesen. Auf wesentliche PCB-Frischverschmutzungen (PCB 28, 52) deuten die Untersuchungsergebnisse der Stadtspree-Sedimente hin. Alle größeren Regenwassereinläufe weisen zum Teil hohe PCB-Frischverschmutzungen und die Zuführung von PCB aus Altlastenquellen auf. Entsprechend dem oben beschriebenen Sedimentationsverhalten der in den Gewässern mitgeführten Schweb- und Sinkstoffe weist die Unterhavel teilweise hochkonzentrierte PCB-Ablagerungen auf, z. B. im Bereich des Großen Wannsees. Die Sedimente der Oberhavel, der Dahme und der Spree am Anfang der Berliner Fließstrecke weisen hingegen nur eine geringe bis mäßige PCB-Konzentration (Güteklasse 2) auf. Im Bereich des Teltowkanals ist die Sedimentbelastung mit PCB sehr unterschiedlich (Güteklasse 1 – 2 bis hin zu Güteklasse 4). Auffällig sind hier die hohen PCB-Werte im Bereich der Häfen Tempelhof und Mariendorf, unterhalb des Auslasses des Lichterfelder-Lankwitzer-Regenwassersammelkanals und unterhalb der Klärwerksabläufe (Waßmannsdorf, Mariendorf, Ruhleben). Die Sedimentbelastung mit DDT ist im Vergleich zu den PCB insgesamt erheblich geringer. Belastungsschwerpunkte sind hier der Teltowkanal sowie einige Abschnitte der Unterhavel. Die hohe Belastung im Oberlauf des Teltowkanals und des Neuköllner-Schiffahrtskanals ist auf den Einfluß des Abtrags und der Abwassereinleitungen vom Gelände der Berlin Chemie zurückzuführen. Lindan weist in den Berliner Gewässersedimenten nur geringe Konzentrationen auf. Nahezu bei allen Meßabschnitten führten die Meßergebnisse zur Beurteilung mit der Güteklasse 1 – 2. Die PCB-, DDT- und Lindan-Meßergebnisse basieren auf Untersuchungen der oberen Sedimentschicht. Weitergehende Untersuchungen über die vertikale Ausdehnung von CKW belegen einerseits das Vorhandensein älterer Einträge in tieferen Sedimentschichten. Darüberhinaus weisen insbesondere PCB-Meßwerte darauf hin, daß eine Migration (Verfrachtung im Bodenkörper) gegeben ist. Die bisherigen Erkenntnisse über das Migrationsverhalten ergeben Anzeichen dafür, daß längerfristig eine potentielle Grundwasserbeeinträchtigung bzw. Kontaminationsgefahr des aus Uferfiltrat gewonnenen Trinkwassers nicht auszuschließen ist. Pestizide und PCB im Aal Die Höhe der PCB-Kontamination der Fische hängt vorwiegend von der Belastung der einzelnen Gewässer sowie der artspezifischen Neigung zur Fettdepotbildung ab. Die Fettfischart Aal ist in den Berliner Gewässern besonders betroffen. Knapp ein Viertel der vom Fischereiamt Berlin in den Jahren 1989-90 beprobten Aale wiesen aus lebensmittelrechtlicher Sicht Höchstmengen-Überschreitungen auf. Der Zusammenhang von PCB-belasteten Gewässersedimenten und hohen PCB-Gehalten im Aal zeigt sich deutlich im Unterhavel-Gebiet und dem Unterlauf des Teltowkanals. Analog zu erhöhten PCB-Werten im Sediment weisen die Aale ebenfalls hohe PCB-Gehalte auf. Im Grunewald- und Hundekehlesee dagegen sind die Aale trotz geringer PCB-Gehalte in den Sedimenten hoch mit PCB belastet. Da hier vor kurzem entschlammt wurde, ist anzunehmen, daß die beprobten Aale älter sind und ihre Kontamination noch auf dem belasteten Sediment vor der Entschlammung beruht. Von der DDT-Kontamination der Gewässersedimente ist ebenfalls der Fettfisch Aal am stärksten betroffen. Auswirkungen der mit DDT belasteten Sedimente spiegeln sich in erhöhten Gehalten im Aal wider. Die erhöhten DDT-Gehalte im Aal aus der Großen Grunewaldseenkette deuten auf die immer noch nachwirkende DDT-Einbringung vor ca. 40 Jahren hin. Zur Minderung des Mückenaufkommens wurden diese Gewässer damals mit DDT behandelt. Der für die in Berliner Gewässern vorkommenden Fischarten insgesamt festgestellte Rückgang der Belastung mit PCB und DDT führte 1992 zur Aufhebung des Vermarktungsverbotes. Die Reduzierung der Schadstoffe in Fischen wurde durch die gezielte Verjüngung des Fischbestandes erreicht. Mittel- und langfristig ist jedoch nur sehr langsam eine Abnahme der Belastung der benthisch lebenden Fischarten, insbesondere mit PCB, zu erwarten, da mit der durchgeführten Maßnahme nicht die Ursachen der Fischbelastung beseitigt wurden. Die Abnahme kann nur in dem Maße erfolgen, in dem durch geringere Einträge eine Sedimentabdeckung mit frischen, geringer belasteten Sedimenten erfolgt.

Gewässergüte (Chemie) 1991

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.

Cadmium-Hintergrundwerte im Grundwasser von Niedersachsen 1 : 500.000 (WMS Dienst)

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