Schadstoffbelastung nach dem Elbe-Hochwasser 2002 - UFZ

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FRANK KRÜGER ABSCHNITT 4SCHADSTOFFE IM SCHLAMM Dioxine/Furane, WHO-TEQ, ng/kg 160 140 120 100 80 60 40 20 Safe Sediment Value CZ | D Bilina 0 -364 -200 0 200 Elbe-km 400 600 800 Abb. 4-10 Verteilung der Dioxin- und Furan-Toxizitätsäquivalente in Oberflächensedimenten der Elbe im Längsprofil von der Tschechischen Republik bis zur Nordsee (September 2002; Daten 148). stung der Elbsedimente. Die Entwicklung der Sedimentqualität in der Mulde, wirkt sich unterstromig auch in Magdeburg aus, indem die Dibutylzinngehalte seit den 1990er Jahren sinken. Die Gehalte in den Elbesedimenten sind erwartungsgemäß niedriger als in der Mulde, werden sie ja durch nahezu organozinnfreie Schwebstoffe aus dem oberstromigen Elbabschnitt verdünnt (Ausnahme Hamburger Hafen). Die hohen Organozinnbefunde in den Schlämmen des Augusthochwassers 2002 finden jedoch nicht ihren Niederschlag in den Befunden der langjährigen Trendentwicklung (Abb. 4-9). Ein den Organozinnverbindungen vergleichbares Längsprofil zeigen die Dioxinbelastungen (Abb. 4- 10). Bei der Darstellung der Dioxinbelastung werden nicht, wie bei anderen Schadstoffen, normale Konzentrationsangaben vorgenommen. Die Belastung wird in Toxizitätsäquivalenten ausgedrückt (siehe Box Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCBs). Das Längsprofil zeigt eindeutig die Mulde als bedeutende Quelle für die Elbe. Dabei ist bekannt, dass auch in der Tschechischen Republik potenzielle Emittenten für Dioxine oder dioxinähnliche Substanzen vorhanden sind. In den Medien wurde während des Hochwassers z.B. die Spolchemie in Neratovice als gefährlicher Ort bewertet. Diese Dioxine sind jedoch während des Extremhochwassers entweder in einem sehr hohen Maße durch unbelastetes Sediment verdünnt worden, oder sie haben, eher wahrscheinlich, das Betriebsgelände gar nicht erst verlassen. Messungen ergaben keine erhöhten Werte in der Oberen Elbe. Mulde Leider sind für Dioxine keine lückenlosen Zeitreihen aus der jüngeren Vergangenheit (10 Jahre) verfügbar, aus denen ein Trend ablesbar wäre. Es ist aber bekannt, dass die Dioxinbelastungen in der Elbe vor ca. 50 Jahren um ein Vielfaches höher gelegen haben müssen (49). Dies ist allerdings kein Grund zur Entwarnung, denn unterstromig des Muldezuflusses wird, mit Ausnahme der durch marine Sedimente beeinflussten Elbemündung in die Nordsee, der Safe Sediment Value (46) für Fische und Seevögel überschritten. 4.3 Welche Bedeutung haben die Belastungen im Schlamm für Mensch und Tier? Im vorhergehenden Abschnitt 4.2 wurde dargestellt, dass es keine einheitlich Belastung des Schlammes gibt, weder räumlich noch zeitlich. Darüber hinaus steht fest, dass es keine verbindlichen Grenzwerte für Schadstoffe im Hinblick auf den Transferpfad "Hautkontakt im Hochwasserfall" mit belasteten Schlämmen gibt. In diesem Zusammenhang muss angemerkt werden, dass es während des Hochwassers nicht in jedem Fall zu einer Erhöhung der Schadstoffgehalte im Schwebstoff und Schlamm gekommen ist. In Magdeburg wurden in der zweiten Augusthälfte 2002 Verdünnungseffekte, also niedrigere Schadstoffgehalte beispielsweise für Quecksilber, PAKs und PCBs gemessen. Höhere Stoffkonzentrationen wurden dagegen für Arsen, Blei und HCH-Verbindungen gefunden (7). Es ist davon auszugehen, dass der kurzzeitige Kontakt mit belastetem Schlamm keine nachhaltigen Folgen hat. Anders sieht es beispielsweise mit Organismen aus, deren Lebensraum vom Schlamm geprägt ist, bzw. deren Lebensraum mit dem Schlamm im Stoffaustausch steht. Daher gibt es auch von der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) Zielvorgaben zur Beurteilung der Gewässergüte hinsichtlich der in ihnen vorkommenden Lebensgemeinschaften. Des Weiteren wurden Zielvorgaben für Sedimente formuliert, die eine landwirtschaftliche Verwendung finden können. Tab. 4-1 enthält die Zielvorgaben der IKSE für Sedimente bezüglich der Schutzgüter "Aquatische Lebensgemeinschaft" und "Landwirtschaftliche Verwertung" und stellt sie den gemessenen Sedimentqualitäten der Jahre 2001 und 2003 an den ARGE-Elbe Messstationen Schmilka, Dessau (Mulde) und Magdeburg gegenüber. Aus Tab. 4-1 wird ersichtlich, dass die Sedimentqualität auch bei "normaler" Wasserführung als äußerst unbefriedigend einzustufen ist. Sowohl hinsichtlich des Schutzgutes "Aquatische Lebensgemeinschaft" als auch hinsichtlich der "landwirtschaftlichen Verwertung" ist die Sedimentbelastung 44
BÖHME M, KRÜGER F, OCKENFELD K, GELLER, W (HRSG, 2005) SCHADSTOFFBELASTUNG NACH DEM ELBE-HOCHWASSER 2002 Dioxine, Furane und dioxinähnliche PCBs Herkunft und Verbreitung: Dioxine und Furane, genauer gesagt, die polychlorierten Dibenzo-pdioxine (PCDD) und Dibenzofurane (PCDF) stellen eine Substanzgruppe dar, die aus 75 bzw. 135 Einzelverbindungen bestehen. Es handelt sich um farb- und geruchlose organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Chlor und Wasserstoff aufgebaut sind. Dioxine sind niemals vorsätzlich erzeugt worden, sondern sie stellen Nebenprodukte chemischer Reaktionen dar. Dioxine und Furane, der Einfachheit halber werden sie im Folgenden nur noch Dioxine genannt, entstehen bei der Herstellung von Chemikalien, Pestiziden, Anstrichfarben, beim Bleichen von Zellstoff und Papier mit Hilfe von Chlor oder auch bei Müllverbrennungsprozessen. Eine natürliche Quelle sind Waldbrände. Temperaturen über 300°C und die Anwesenheit von Chlor führen zur Entstehung von Dioxinen. Bei Temperaturen ab 900°C werden sie wieder zerstört (87). Dioxine liegen immer als Gemische von Einzelverbindungen (Kongenere) mit unterschiedlicher Zusammensetzung vor. Von den insgesamt 210 Dioxinen sind allerdings nur 17 toxikologisch relevant. Die Leitsubstanz stellt das "Seveso-Dioxin", das 2,3,7,8 Tetrachlor-Dibenzo-p-Dioxin (2,3,7,8 TCDD) dar, das 1976 bei einem Chemieunfall in der oberitalienischen Stadt Seveso in die Umwelt gelangte. Lediglich 135 g des starken Giftes entwichen und töteten zahlreiche Tiere, 193 Menschen erlitten Hautverletzungen. Die 17 toxischen Verbindungen setzten sich aus 7 Dioxinen und 10 Furanen zusammen. Nur diese werden zur Beurteilung der Toxizität herangezogen. Dabei wird die giftige Wirkung als Toxizitätsäquivalent (TEQ) im Verhältnis zu der von 2,3,7,8 TCDD ausgedrückt. Problematisch ist, dass unterschiedliche Faktoren zur Berechnung der Toxizitätsäquivalente (TEQ) herangezogen werden. In der Folge gibt es unter- 45 2,3,7,8 Tetrachlor-Dibenzo-p-Dioxin 8 7 Cl Cl 9 6 O O 1 4 Cl Cl 2,3,7,8 Tetrachlor-Dibenzofuran 8 7 Cl Cl O 1 4 Cl Cl Abb. 4-11 Strukturformel von Dioxinen und Furanen 2 3 2 3 schiedliche Bewertungen für die gleichen Substanzen. Es gibt die I-TEQ, die international akzeptiert sind und die auch in der 17. BImSchV und der TA Luft sowie der BBodSchV verwendet werden. Sie wurden von der North Atlantic Treaty Organization, Committee on Challenges of modern Society (NATO/CCMS) eingeführt. Von diesen weichen die WHO-TEQ, die Toxizitätsäquivalente der Weltgesundheitsorganisation, etwas ab. Prinzipiell wurde in beiden Systemen der giftigsten Substanz, dem 2,3,7,8 TCDD der Toxizitätsfaktor 1 zugewiesen, allen anderen Dioxinen, entsprechend ihrer toxikologischen Bedeutung ein Faktor kleiner als 1. Laut Umweltbundesamt (87) haben sich die Dioxinemissionen in die Luft zwischen 1990 und 2000 von 1200 g I-TEQ pro Jahr auf weniger als 70 g I-TEQ reduziert. Die Metallverarbeitung und die Müllverbrennung stellen danach die größten Emissionsbereiche dar. Lahl (2005), aus dem Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, veröffentlicht dagegen für die Jahre 1985 bis 1990 rund 1000 g I-TEQ höhere luftseitige Dioxinemissionen, die durch die Herstellung chemischer Produkte begründet sind. Darüber hinaus beschreibt Lahl, dass im gleichen Zeitraum die gleiche Größenordnung an Dioxinen in die Gewässer emittiert worden sind (102). Im Gegensatz zu den Dioxinen, sind die Polychlorierten Biphenyle synthetisierte, d.h. absichtlich hergestellte Produkte (siehe Infobox PCBs). Sie wurden durch die Chlorierung von Biphenylen hergestellt und einige von ihnen, die dioxinähnlichen PCB, sind besonders giftig. Von den insgesamt 209 PCB sind es 12, die mit dem Dioxin vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Auch ihnen wurden von der WHO Toxizitätsfaktoren zugeordnet (22). Die in den Feinsedimenten der Elbe vorgefundenen Dioxine und Furane zeigen ein typisches Kongenerenmuster der metallverarbeitenden Industrie. Götz et al. (56) verweisen auf die Ähnlichkeit der Kongenerenzusammensetzung zum Kieselrot, einer Altlast der Kupfergewinnung und der Magnesiumproduktion, wie sie im Bitterfelder Raum und in Staßfurt an der Bode erfolgte. 4´ Cl 2,4,4` Trichlorbiphenyl 3´ 5´ 2´ 6´ 2 Cl 6 3 5 Cl Abb. 4-12 Strukturformel eines Polychlorierten Biphenyls 4
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