Das Projekt "Leitantrag - Vorhaben: Kolloide und Partikel aus Zuckerrohrmonokultur als Träger von Schwermetallen und PAH's in nordost-brasilianischen Ästuar-, Küsten- und Schelfsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Arbeitsgruppe Meereschemie durchgeführt. Bei vier Expeditionen zum Lagunensystem Manguaba-Mundau im Nordosten Brasiliens (Bundesstaat Alagoas) wurden verschmutzungsrelevante und andere Schwer-/Spuren-Metalle in Sedimenten (Feinfraktion kleiner als 63 Mikro m), in Schwebstoffen, in Lösung und in Kolloidfraktionen auf Transekts vom Süßwasserbereich über die Lagunen-Ästuare bis in den Küstenbereich hinein untersucht. Dabei zeigte sich, dass es - entgegen der Erwartung - keine wesentlichen Unterschiede in der großräumigen sedimentären ''Schwermetall''-Verteilung zwischen der wenig bevölkerten Lagoa Manguaba und der neben der Großstadt Maceio liegenden Lagoa Mundau gibt. In den Oberflächen-Sedimenten beider Lagunen, inklusive ihrer Zuflüsse, sind die Gehalte der verschmutzungsrelevanten Metalle Cd, Pb, Ni, Cu unauffällig niedrig und nur beim Cd im Rio Sumama, an dem eine Zuckerrohr-Fabrik liegt, tritt eine schwache Anreicherung auf. In Hinblick auf die historische Entwicklung der Schwermetall-Akkumulation untersuchte Sedimentkerne ergaben für Cd, Pb, Ni, Cu und Zn keine rezenten Änderungen der Belastung. Die Schwebstoffe zeigten eine homogene Verteilung von Cd, Pb, Ni, Cu mit leichter Abnahme (außer Cd) zum Küstenozean hin; erhöhte Schwebstoff-Gehalte traten nur bei Cd und Pb nahe der Stadt Maceio sowie in dem kleinen Fluss Rio Sumauma auf. Im Gegensatz zum Cd nahmen Cu, Ni, weniger deutlich Pb, in der Lösung (Filtrat kleiner als 0,45 Mikro m) leicht (konservativ) von den Flüssen über die Lagunen zum Küstenozean ab. Die Spurenmetalle in den Kolloidfraktionen zeigen entsprechend ihrer hydrochemischen Natur sehr unterschiedliche Assoziationen mit den verschiedenen Größenfraktionen, wobei sich deren relative Bedeutung bei allen Metallen (außer Fe) zum Ozean hin in Richtung der ''echten'' Lösung verschiebt. Als einziges Element weist sowohl gelöstes als auch partikuläres As in beiden Lagunen einen kontinuierlichen Anstieg zum Ozean hin auf. Die auf PAH untersuchten Sedimente sind nur niedrig bis moderat belastet. Insgesamt sind die anthropogenen Belastungen der beiden Ästuar-Lagunen mit den hier untersuchten Verschmutzungsstoffen als unauffällig zu bewerten.
Das Projekt "Auswirkungen von Stickstoffeinleitungen aus der Zuckerrohrmonokultur auf die Wasserqualität und Biogeochemie der Mundau-Manguaba Lagune und angrenzender Küstengewässer Brasiliens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Marine Tropenökologie (ZMT) GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens war es Transformation, Transport und Verbleib des Stickstoffeintrags aus Zuckerrohrmonokulturen und die Auswirkungen auf die Wasserqualität und Biogeochemie aquatischer Küstensysteme in NO- und SO-Brasilien zu untersuchen. Die Konzentration gelösten anorganischen Stockstoffs (DIN) nahm von den eintragenden Flüssen zum Meer hin ab und lag im mesotrophen Bereich. Das Phytoplankton bestand aus Cyanobakterien, Diatomeen und Chlorophyten. Ein Experiment zur Simulation von Düngemitteleintrag zeigte, dass eine erhöhte Nährstoffzufuhr eine Veränderung der Phytoplanktongemeinschaft und -biomasse nach sich ziehen kann. Das C/N-Verhältnis und die Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenzusammensetzung in Suspension und Sedimenten wiesen Gradienten vom Land zum Meer auf mit einem höheren Anteil terrestrischen Materials, z.T. aus den umliegenden Zuckerrohrfeldern, an den Flusseinmündungen. Der überwiegende Teil des von Land eingetragenen Stickstoffs scheint in dem Lagunensystem in NO-Brasilien zu akkumulieren. Im Paraiba do Sul war die DIN-Konzentration deutlich höher, z.T. im eutrophen Bereich. Die Stickstoffisotopenzusammensetzung des Nitrats weist (i) auf eine Fraktionierung durch Phytoplankton aufgrund des grossen Stickstoffangebotes hin und/oder (ii) einen Beitrag aus synthetischem Düngemittel, die im Zuckerrohranbau verwendet werden. Das zeigt sich in ähnlicher Weise im Transport partikulären Stickstoffs, der in der Regenzeit höher war. Die Untersuchungen legen nahe, dass der Zuckerrohranbau im Hinterland einen Einfluss auf die Biogeochemie und Wasserqualität der Küstengewässer hat, der zudem in der Regenzeit stärker ist als in der Trockenzeit. Die vorliegenden Ergebnisse lassen die Herstellung einer direkten Ursache-Wirkungsbeziehung nicht zu. Sie zeigen aber, dass die verwendeten Methoden grundsätzlich geeignet sind, die Auswirkungen der Stickstoffeinträge auf die Küstengewässer Brasiliens zu bewerten. Dies erfordert eine Verfolgung der Stickstoffeinträge in besserer räumlicher Auflösung von der Quelle bis zur Senke.
Das Projekt "Organische Substanz in der Wassersäule, Massenflüsse und Größenverteilung zuckerrohrbürtigen Materials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Biogeochemie und Meereschemie durchgeführt. Im tropischen Nordosten Brasilien gibt es extensive Zuckerrohrmonokulturen, die die hydrogeochemischen Materialflüsse signifikant verändern. Wir untersuchten gelöste organische Materialflüsse (OM) im Mundau-Manguaba Lagunensystem, welches aus einem Zuckerrohrmonokultur dominierten Hinterland gespeist wird und in den Altlantischen Ozean abfließt. Die OM Flüsse in die Lagune stammen von Feldabfluss und Zuckerrohrfabrikeinleitungen. In dieser Studie wurden bulk Parameter wie gelöster organischer Kohlenstoff (DOC) und delta 13C Werte von DOC (delta 13C DOC) analysiert. Proben wurden dafür entlang eines kompletten Frischwasser-Meerwasser Gradienten der Fluss, Lagune, Ästuar und Küstengewässer umfasste und unterschiedliche intrasaisonale Abflussbedingungen hatte, genommen. Einleitungen aus Zuckerrohrfabriken und Auswaschung von Zuckerrohrfeldern führen zu signifikanten Zuckerrohranteilen (ca. 1/3) an der gelösten organischen Fraktion des Fluss- und Lagunenwassers, wie anhand der Kohlenstoffisotopenverhältnisse nachgewiesen werden konnte. Die Mischung mit brackigem Lagunenwasser führt dazu, dass je nach Niederschlagsaktivität entweder die Ausfällung (bei Regen) oder die Resuspension (bei Trockenheit) von organischem Material überwiegt. Umsetzungsprozesse in der Lagune führen aufgrund der langen Verweilzeiten des Wassers dazu, dass vor allem die refraktären Komponenten des organischen Materials diesen 'Reaktor' verlassen.