Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt

7.1.3 Gewässergüte Die Beschreibung und Bewertung der Gewässergüte der Tideelbe erfolgte im Rahmen des Gutachtens über das "Schwebstoffregime und die gelösten Stoffe" durch

das GKSS-FORSCHUNGSZENTRUM GEESTHACHT und

die GESELLSCHAFT FÜR ANGEWANDTE HYDROGRAPHIE, GEOÖKOLOGIE UND UMWELTTECHNIK (HGU). Das Gutachten bildet den MATERIALBAND IIa der UVU zur geplanten Fahrrinnenanpassung. Im Rahmen einer umfangreichen Literatur- und Datenrecherche wurden die Ergebnisse aus Langzeitmessungen, kurzen Meßkampagnen und Laboruntersuchungen verschiedener Institutionen (z.B. ARGE Elbe, GKSS) erfaßt. Anschließend erfolgte eine statistische Auswertung der Daten. Zur Beschreibung des Ist-Zustandes werden für den Zeitraum von 1980 bis 1994 im wesentlichen die Ergebnisse von Längsprofilmessungen der ARGE Elbe herangezogen und durch Daten aus anderen Untersuchungen ergänzt. Die Beschreibung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes beruht auf den Ergebnissen der monatlichen Längsprofilmessungen der ARGE Elbe⁹⁾. Daten über die Belastung mit anorganischen Spurenelementen (Schwermetalle und Arsen) und organischen Spurenstoffen liegen hingegen aus Messungen vor, die entweder regelmäßig (z.B. viermal im Jahr) oder sporadisch erfolgten. Eine detaillierte Betrachtung der Quer- und Tiefenverteilung von Schwebstoffen und gelösten Stoffen ist hingegen nicht erforderlich, da die Beprobungen für die Längsprofilmessungen zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem der Wasserkörper relativ homogen durchmischt ist. 7.1.3.1. Bewertungsverfahren Das Verfahren zur Bewertung der Gewässergüte ist in das für diese UVU entwickelte Zielsystem eingebunden (vgl. Kap. 6) und orientiert sich an dem dort formulierten Ziel einer nachhaltigen Sicherung der Gewässerstruktur und Wasserbeschaffenheit. Konkret auf den aus umweltschutzfachlicher Sicht definierten Zielzustand bezogen bedeutet dies, daß sich die Gewässergüte auf dem Niveau der natürlichen Grundbelastung bewegt. Die Bewertung der Gewässergüte erfolgt untersuchungsabschnittsweise und getrennt nach den Kriterien

Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt,

Belastung mit anorganischen Spurenelementen (Schwermetalle und Arsen) sowie

Belastung mit organischen Spurenstoffen. In Tabelle 7.1 - 27 sind die Bewertungsparameter und die der Bewertung zugrundeliegenden Daten sowie der Zeitraum ihrer Erhebung aufgeführt. Tab. 7.1 - 27: Datengrundlage der Bewertung
 

Die Bewertung der Gewässergüte basiert im wesentlichen auf dem von der ARGE Elbe entwickelten System zur Gewässergüteklassifizierung (REINCKE & SCHINDLER 1996), wobei die von der ARGE Elbe verwendete siebenstufige Skala dem fünfstufigen Bewertungssystem dieser UVU angepaßt und folgendermaßen modifiziert wurde: Tab. 7.1 - 28: Definition der Wertstufen zur Bewertung der Gewässergüte
 

Diese Wertstufeneinteilung gilt uneingeschränkt für die Kriterien zur Bewertung der Schadstoffbelastung und wird in dieser Form auch bei der Bewertung der Sedimentbelastung angewendet (vgl. Kap. 7.1.5). Bei der Bewertung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes besteht hingegen das Problem, daß die Klassifizierung der ARGE Elbe die Parameter Sauerstoffkonzentration und BSB₅ nicht berücksichtigt. Daher wurden zusätzlich die Beurteilungskriterien der Gewässergüte nach LAWA (1990) sowie der Bewertungsrahmen "Wasserbeschaffenheit" nach BFG (1994a) herangezogen. Auf der Grundlage dieser Informationen wurde für den Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt ein Bewertungsrahmen mit möglichst einheitlichen, einfach nachzuvollziehenden Abstufungen der einzelnen Meßwertebereiche entwickelt (vgl. Tab. 7.1 - 30). Dieser Bewertungsrahmen entspricht weitestgehend der oben beschriebenen Einteilung, weicht teilweise aber auch von dieser ab. Die Bewertung erfolgt zunächst getrennt für jeden der in Tabelle 7.1 - 27 aufgeführten Parameter. Anschließend wird für jeden Untersuchungsabschnitt eine Gesamt-Wertstufe für die drei Kriterien (Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt, Belastung mit anorganischen und organischen Schadstoffen) ermittelt, wobei sich die Gesamt-Wertstufe eines Untersuchungsabschnittes generell nach der schlechtesten Wertstufe richtet. 7.1.3.2. Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt Der Nährstoffhaushalt der Tideelbe ist im wesentlichen durch die Gehalte an anorganischen Stickstoff- und Phosphorverbindungen gekennzeichnet. Die natürliche Hintergrundkonzentration an Nährstoffen im Gewässer wird insbesondere von Nährstoffeinträgen aus Punktquellen (Abwassereinleitungen aus kommunalen Kläranlagen und industrielle Direkteinleiter) und diffusen Quellen (Landwirtschaft, Erosion, Niederschläge) beeinflußt. Die im Flußwasser gelösten oder partikulär an organische Substanzen gebundenen Nährstoffe unterliegen im Gewässer ständig bakteriellen und geochemischen Umsetzungsprozessen. Die gelösten Nährstoffe können von Schwebstoffen gebunden werden und sich bei der Ablagerung der Schwebstoffe in Sedimenten anreichern. Bei natürlichen und unterhaltungsbedingten Sedimentumlagerungen können die in den Sedimenten enthaltenen Nährstoffe erneut freigesetzt werden. Schließlich werden der Tideelbe durch bakterielle Umsetzungsprozesse Nährstoffe entzogen (s.u.). Den Sauerstoffhaushalt der Tideelbe bestimmen einerseits Prozesse, die zu einem Eintrag von Sauerstoff in das Gewässer beitragen. Hierbei handelt es sich um den physikalischen und den biogenen Sauerstoffeintrag. Andererseits finden Zehrungsprozesse statt, bei denen Sauerstoff im Gewässer verbraucht wird. Der physikalische (atmosphärische) Sauerstoffeintrag erfolgt über die Oberfläche des Gewässers. Hierbei spielt insbesondere die spezifische Oberfläche, d.h. das Verhältnis von Oberfläche des Gewässers und Volumen des Wasserkörpers, eine Rolle. Je kleiner die spezifische Oberfläche eines Gewässers, desto geringer ist der physikalische Sauerstoffeintrag in das Gewässer durch die Wasseroberfläche. So beträgt die spezifische Oberfläche in der oberen Tideelbe (große Wasseroberfläche bei geringenWassertiefen) 0,5 m²/m³ und in der Unterelbe bei Hamburg nur noch 0,1 m²/m³, so daß für die Unterelbe im Bereich des Hamburger Hafens von einem geringeren physikalischen Sauerstoffeintrag über die Atmosphäre auszugehen ist. Verstärkt wird der physikalische Sauerstoffeintrag durch Wasserbewegung (Strömungen), Wind und Wellenschlag. Der biogene Sauerstoffeintrag erfolgt durch die Photosynthese der Wasserpflanzen, d.h. in der Tideelbe im wesentlichen durch Algen (Phytoplankton). Die biogene Sauerstoffproduktion in der Tideelbe hängt vor allem von dem Lichtklima und der Algenkonzentration ab. Da die lichtdurchflutete Zone in der Tideelbe maximal 2 m beträgt, ist der biogene Sauerstoffeintrag relativ gering. Der Verbrauch von Sauerstoff resultiert im wesentlichen aus der Sauerstoffzehrung beim bakteriellen Abbau organischer Substanzen (z.B. von abgestorbenen Algen). Des weiteren wird bei der bakteriellen Umwandlung von Ammonium in Nitrat (Nitrifikation) Sauerstoff verbraucht. Die Sauerstoffzehrung ist stark temperaturabhängig, da sich die mikrobielle Aktivität bei zunehmenden Temperaturen erhöht. Im Sommer erreichen die Zehrungsprozesse bei Wassertemperaturen von mehr als 20°;C ihr Maximum. Im Winter kommen die Abbauprozesse zwar nicht vollständig zum Erliegen, sie finden aber auf einem sehr niedrigen Niveau statt. Die Sauerstoffgehalte weisen in nährstoff- und organismenreichen Gewässern einen deutlichen Tagesgang mit z.T. ausgeprägten Differenzen zwischen Tagesminima und -maxima auf. Während tagsüber die biogene Sauerstoffproduktion zu einer Erhöhung der Sauerstoffgehalte beiträgt, was bei hoher Algenbiomasse bis zur Sauerstoffübersättigung führen kann, sinken nachts die Werte bei vorherrschend sauerstoffzehrenden Prozessen ab. Eine bedeutende Rolle für den Sauer- und Nährstoffhaushalt der Tideelbe spielen die Flachwasser- und Wattgebiete. Die Flachwassergebiete tragen aufgrund ihres günstigen Lichtklimas zu einer Erhöhung des biogenen Sauerstoffeintrags in das Gewässer bei. Die Wattgebiete erfüllen eine wichtige Funktion für die natürliche Selbstreinigung des Gewässers. Zum einen werden durch die Ablagerung von Schwebstoffen partikulär gebundene Nähr- und Schadstoffe dem Gewässer entzogen. Unter den in den Watten herrschenden reduzierenden Bedingungen werden Schadstoffe immobilisiert und in schwer lösliche Bindungsformen überführt. Zum anderen kommt es in Wattgebieten infolge des Wechsels von Überflutung und Trockenfallen zur Umwandlung von Nährstoffen. Bei Niedrigwasser wird das beim Abbau organischer Substanzen entstehende Ammonium unter Sauerstoffeinfluß bakteriell zu Nitrat oxidiert (Nitrifikation). Dieses Nitrat wird anschließend bei Hochwasser unter den dann herrschenden anaeroben Bedingungen bakteriell in gasförmigen (molekularen) Stickstoff umgewandelt (Denitrifikation). Die Beschreibung und Bewertung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes der Tideelbe im Ist-Zustand umfaßt die für die Gewässerökologie wichtigen Nährstoffe Nitrat, Ammonium und Phosphat sowie die Parameter Sauerstoffkonzentration, Sauerstoffsättigung und Biologischer Sauerstoffbedarf nach 5 Tagen (BSB₅). Im Rahmen der UVU werden sowohl zur Beschreibung des Ist-Zustandes als auch zu dessen Bewertung die Sommermittelwerte der Monate April bis September herangezogen. Beschreibung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes In Tabelle 7.1 - sind die statistisch aufbereiteten Daten der monatlichen Längsprofilbeprobungen der ARGE Elbe zusammengestellt. Anhand dieser Daten soll zunächst der Sauerstoff- und Nährstoffhaushalt der Tideelbe in seinen Grundzügen beschrieben werden. Aus der Gegenüberstellung der Monatsmittelwerte "Sommer" der Zeiträume 1980 bis 1993 und 1990 bis 1993 können zudem mögliche Trends der Veränderung der Gewässergüte seit der Wiedervereinigung abgeleitet werden. Sowohl die mittleren Sauerstoffkonzentrationen als auch die mittlere Sauerstoffsättigung weisen im Untersuchungsabschnitt I hohe Werte auf, sinken zunächst in Stromrichtung ab und erreichen im Untersuchungsabschnitt III die niedrigsten Werte. Unterhalb des Abschnitts III steigen die Konzentrationen wieder kontinuierlich an und bewegen sich im Abschnitt VII auf dem Niveau des Abschnitts I. Ein Vergleich mit den Daten aus dem Zeitraum von 1980-1993 zeigt, daß die mittleren Sauerstoffkonzentrationen und die mittlere Sauerstoffsättigung in den Sommermonaten seit 1990 gestiegen sind. Der Parameter BSB₅ sinkt kontinuierlich zwischen den Untersuchungsabschnitten I und VII (1990-1993). Ein Trend zur Abnahme der Belastung im Zeitraum von 1990 bis 1993 läßt sich nur für die Untersuchungsabschnitte I, II und VII feststellen. Die Ammoniumkonzentrationen bewegen sich in den Untersuchungsabschnitten I bis III auf einem vergleichbaren Niveau und gehen in den Abschnitten IV bis VII leicht zurück. Während in den Abschnitten I bis V ein z.T. deutlicher Rückgang der mittleren Konzentrationen seit 1990 zu verzeichnen ist, zeichneten sich die Abschnitte VI und VII bereits vor der Wiedervereinigung durch niedrige Ammoniumkonzentrationen aus, so daß sich hier kein Trend ableiten läßt. Die Nitratkonzentrationen sind in den Untersuchungsabschnitten I bis V erhöht und sinken erst unterhalb des Abschnitts V ab. Ein Trend zur Veränderung der Konzentrationen seit 1990 läßt sich nicht erkennen. Die mittleren Phosphatkonzentrationen weisen im gesamten Längsprofil keine Unterschiede auf (1990-1993). Im Vergleich zum Zeitraum von 1980 bis 1993 sind die Gehalte seit 1990 in den Abschnitten I bis V um die Hälfte gesunken und in den Abschnitten VI und VII stabil geblieben. Tab. 7.1 - 29: Sommermittelwerte einzelner Sauerstoff- und Nährstoffparameter sowie der Schwebstoffkonzentration
 

Bewertung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes Zur Bewertung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes werden die Sommermittelwerte (1990 bis 1993) der zuvor beschriebenen Parameter mit Ausnahme des DOC- und Schwebstoffgehalts in eine fünfstufige Skala eingeordnet, die sich aus dem System der Gewässergüteklassifizierung der ARGE Elbe und den von der LAWA festgelegten Beurteilungskriterien ableiten lassen (vgl. Tab. 7.1 - 30). Tab. 7.1 - 30: Wertstufengrenzen der Sauerstoff- und Nährstoffparameter  
 

Die hohen Sauerstoffkonzentrationen und die hohe Sauerstoffsättigung im Untersuchungsabschnitt I sind eine Folge der intensiven Sauerstoffproduktion durch Algen und des Sauerstoffeintrags am Wehr Geesthacht. Wegen der vergleichsweise geringen Schwebstoffkonzentrationen wirken sich bakterielle Sauerstoffzehrungsprozesse (erkennbar an dem hohen BSB₅-Wert) nur unwesentlich auf den Sauerstoffhaushalt aus. Während Sauerstoffkonzentration und -sättigung einer sehr geringen Belastung (Wertstufe 1) entsprechen, deutet der Parameter BSB₅ auf eine hohe Belastung (Wertstufe 4) hin. Die Nährstoffparameter bewegen sich im Bereich einer geringen bis hohen Belastung (Wertstufe 2 bis 4). Nach den zuvor formulierten Bewertungsgrundsätzen ist der Untersuchungsabschnitt I insgesamt als hoch belastet (Wertstufe 4) einzustufen. Im Untersuchungsabschnitt II sinken insbesondere im Sommer und bei niedrigem Oberwasser sowohl die Sauerstoffkonzentration als auch die -sättigung im Vergleich zum Abschnitt I. Die Ursachen dieses Rückgangs im Hamburger Stromspaltungsgebiet sind noch nicht abschließend geklärt und werden weiterhin kontrovers diskutiert. Möglicherweise hängt die Abnahme der Sauerstoffkonzentration im Hamburger Stromspaltungsgebiet mit dem Absterben und dem Abbau der in der Mittelelbe gebildeten Algenbiomasse zusammen (Sekundärverschmutzung). Die Abnahme der Sauerstoffkonzentration wäre somit eine Folge der reduzierten biogenen Sauerstoffproduktion und der erhöhten Zehrungsprozesse beim Sedimentieren und Absterben des Phytoplanktons (vgl. Kap. 12). Darüber hinaus nimmt im Hamburger Stromspaltungsgebiet der physikalische Sauerstoffeintrag über die Atmosphäre ab, da das hierfür wichtige Verhältnis zwischen Wasserfläche und -volumen kleiner ist als beispielsweise im Abschnitt I. Die Mittelwerte der Sommermonate des Zeitraums von 1990 bis 1993 deuten im Abschnitt II bei den Sauerstoffparametern auf eine geringe Belastung (Wertstufe 2), beim BSB₅ auf eine mittlere Belastung (Wertstufe 3) und bei den Nährstoffen auf eine mittlere bis hohe Belastung hin (Wertstufe 3 bis 4). Insgesamt erhält der Abschnitt II die Wertstufe 4 (hoch belastet). Den Untersuchungsabschnitt III prägen die im Vergleich zu den anderen Abschnitten niedrigste mittlere Sauerstoffkonzentration und -sättigung. Die geringen Sauerstoffgehalte in diesem Abschnitt resultieren aus dem extremen Ungleichgewicht zwischen biologischer Sauerstoffproduktion und -zehrung. Während die biologische Sauerstoffproduktion aufgrund des geringen Lichtangebotes für die Algen (hohe Schwebstoffgehalte und größere Wassertiefen) abnimmt, steigt der Anteil der biologischen Sauerstoffzehrungsprozesse wegen der hohen Schwebstoffgehalte und der gleichzeitigen Erhöhung des Nährstoffangebotes. Die leichte Zunahme des Nitrat-Gehaltes könnte möglicherweise auch auf Nährstofffreisetzungen bei natürlichen und unterhaltungsbedingten Sedimentumlagerungen (Baggerungen und Verklappungen) zurückzuführen sein¹⁰⁾ . Hinsichtlich der Sauerstoffparameter (O₂-Konzentration und -sättigung, BSB₅) ist dieser Abschnitt als mäßig belastet (Wertstufe 3) einzustufen. Demgegenüber bestehen bei den Nährstoffparametern deutliche Unterschiede: Während die Ammonium-Konzentrationen auf eine geringe Belastung (Wertstufe 2) hindeuten, liegen die Phosphat-Konzentrationen im Bereich einer mittleren (Wertstufe 3) und die Nitrat-Konzentrationen im Bereich einer hohen Belastung (Wertstufe 4). Insgesamt ist dieser Abschnitt in bezug auf den Nährstoff- und Sauerstoffhaushalt als hoch belastet einzustufen (Wertstufe 4). Der im oberen Bereich der Trübungszone liegende Untersuchungsabschnitt IV zeichnet sich bereits durch erhöhte Schwebstoffgehalte aus. Bei niedrigem Oberwasser reicht zudem die Brackwasserzone in diesen Abschnitt hinein, so daß sich bereits die Zumischung von Nordseewasser auf die Konzentration der gelösten Wasserinhaltsstoffe auswirkt. Dieser Effekt läßt sich beispielsweise an der im Vergleich zum Abschnitt III eintretenden Verbesserung des Sauerstoffhaushaltes belegen: So nehmen die mittlere Sauerstoffkonzentration und -sättigung zu und der BSB₅ ab. Die Sauerstoffparameter entsprechen somit einer geringen (Sauerstoffkonzentration, BSB₅) bis mittleren Belastung (Sauerstoffsättigung). Bei den Nährstoffen ist im Vergleich zum Untersuchungsabschnitt III ein leichter Rückgang der Ammoniumkonzentration und ein leichter Anstieg der Nitratgehalte zu verzeichnen. Da sich die veränderten Gehalte nicht in einem Wertstufenwechsel niederschlagen, stimmt die Bewertung der Nährstoffparameter mit Abschnitt III überein, so daß Abschnitt IV ebenfalls als hoch belastet (Wertstufe 4) zu bezeichnen ist. Untersuchungsabschnitt V umfaßt den zentralen Bereich der Trübungszone und zeichnet sich durch die im Mittel höchsten (oberflächennahen) Schwebstoffkonzentrationen aus. Diese hohen Schwebstoffkonzentrationen verursachen allerdings keine Verschlechterung der Gewässergüte, da zum einen die Zumischung von Nordseewasser sich insbesondere positiv auf den Sauerstoffhaushalt auswirkt. Zum anderen weisen die Schwebstoffe, wie sich am Parameter BSB₅ erkennen läßt, bereits ein sehr niedriges Sauerstoffzehrungspotential auf. Bei den Nährstoffen fallen die nach wie vor hohen Nitratgehalte auf. Insgesamt erhält dieser Untersuchungsabschnitt daher die Wertstufe 4 (hohe Belastung). Im Untersuchungsabschnitt VI läßt sich die Verbesserung der Gewässergüte auch anhand der abnehmenden Nitratkonzentrationen nachweisen. Bei einer weiterhin ansteigenden Sauerstoffkonzentration und -sättigung und einer gleichzeitigen Abnahme des biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB₅) liegen alle Sauerstoffparameter im Bereich einer sehr geringen Belastung (Wertstufe 1). Bei den Nährstoffen befinden sich die Ammoniumkonzentrationen im Bereich einer geringen Belastung (Wertstufe 2) und die Nitrat- und Phosphatkonzentrationen im Bereich einer mittleren Belastung (Wertstufe 3), so daß der Abschnitt insgesamt die Wertstufe 3 (mittel belastet) erhält. Der Trend zu einer Verbesserung der Gewässergüte hält auch im Untersuchungsabschnitt VII an, wobei im Unterschied zum Abschnitt VI die Nitratkonzentrationen noch einmal deutlich zurückgehen. Die zur Bewertung herangezogenen Parameter bewegen sich im Bereich einer sehr geringen bis mittleren Belastung (Wertstufe 1 bis 3). Insgesamt ist der Abschnitt VII als mittel belastet einzustufen (Wertstufe 3). Tab. 7.1 - 31: Bewertung des Sauerstoff- und Nährstoffhaushaltes
 

  7.1.3.3 Schadstoffbelastung der Schwebstoffe Die Beschreibung und Bewertung der Schadstoffbelastung der Schwebstoffe umfaßt bei den anorganischen Spurenelementen die Schwermetalle Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Quecksilber (Hg), Nickel (Ni), Blei (Pb) und Zink (Zn) sowie das Halbmetall Arsen (As)¹¹⁾ . Zur Beschreibung und Bewertung der Belastung mit organischen Spurenstoffen wurden die von der IKSE (Internationale Kommission zum Schutz der Elbe) als prioritär angesehenen Stoffe Hexachlorcyclohexan (HCH), Hexachlorbenzol (HCB), Polychlorierte Biphenyle (PCB) sowie DDT und dessen Derivate¹²⁾ DDD und DDE herangezogen, da diese verstärkt in Sedimenten und Schwebstoffen anzutreffen sind (vgl. Tab. 7.1 - 27). Schwermetalle kommen natürlicherweise in zahlreichen Mineralien und Gesteinen vor und sind somit Teil der natürlichen Stoffkreisläufe. Gewässer weisen daher in Abhängigkeit von der geochemischen Zusammensetzung des Gesteins in ihrem Einzugsgebiet eine bestimmte natürliche Grundbelastung mit Schwermetallen auf. Im Gegensatz dazu entstehen die überwiegend synthetisch hergestellten organischen Spurenstoffe nur in geringem Umfang bei natürlichen Prozessen. Neben den Schwermetallen stellen sie ein besonderes Problem für die Gewässergüte der Elbe dar. Anthropogene Belastungen von Gewässern mit anorganischen Spurenelementen und organischen Spurenstoffen resultieren aus direkten Abwassereinleitungen (Industrie, Klärwerke) oder aus diffusen Einträgen (Abschwemmungen von Flächen, Auswaschungen aus Böden und Deponien, Resuspension älterer Sedimente, Einträge aus der Luft). Schadstoffe treten in der Elbe in zwei Formen auf: Im Wasser gelöst oder an Schwebstoffe gebunden. Schwebstoffe können aufgrund ihrer spezifischen Struktur Schadstoffe binden und über weite Strecken transportieren. Daher haben die an Schwebstoffe gebundenen Schadstoffe, die mit dem Oberwasser aus der Mittel- und Oberelbe in die Tideelbe eingetragen werden, einen bedeutenden Einfluß auf die Gewässergüte der Tideelbe. Die Schadstoffbelastung der Tideelbe hängt im wesentlichen von den Faktoren ab, die den Transport von Schwebstoffen steuern, und schwankt vor allem in Abhängigkeit vom Oberwasserzufluß. So steigen bei hohem Oberwasser die schwebstoffgebundenen Schadstoffkonzentrationen an und sinken bei niedrigem Oberwasserzufluß. Wegen der im Jahresverlauf unterschiedlichen Oberwasserführung der Elbe lassen sich auch jahreszeitliche Schwankungen mit höheren Konzentrationen im Winter und Frühling und niedrigeren Konzentrationen im Sommer und Herbst feststellen. In der unteren Tideelbe wirken sich zunehmend die durch die Tidedynamik bedingten Vermischungsprozesse des Elbwassers mit dem geringer belasteten Nordseewasser positiv auf die Gewässergüte aus. Während die Beschreibung der Belastung mit anorganischen Spurenelementen Daten aus unterschiedlichen Messungen des Zeitraums von 1980 bis 1994 berücksichtigt, basiert die Bewertung auf den Mittelwerten von Meßergebnissen der in den Jahren 1990 und 1991 viermal pro Jahr durchgeführten oberflächennahen Längsprofilbeprobungen der ARGE Elbe. Aktuellere Daten liegen flächendeckend nicht vor. Die Beschreibung und Bewertung der Belastung mit anorganischen Spurenelementen bezieht sich auf die spezifische Belastung der Schwebstoffe, d.h. die an die Korngrößenfraktion < 20 µm gebundenen Schwermetalle.Die Stufen zur Bewertung der Meßergebnisse sind in Tabelle 7.1 - dargestellt. Tab. 7.1 - 32: Wertstufengrenzen der anorganischen Spurenelemente
 

Die Belastung der Schwebstoffe mit Schwermetallen nimmt tendenziell im Längsverlauf zwischen dem Wehr Geesthacht und der Außenelbe in Stromrichtung ab. In dem durch relativ geringe Schwebstoffgehalte geprägten limnischen Bereich der Tideelbe schwankt die Belastung der Schwebstoffe mit Schwermetallen erheblich, da in Abhängigkeit von den hydrologischen Bedingungen (Oberwasserzufluß) unterschiedlich hoch belastete Schwebstoffe von oberstrom in die Tideelbe eingetragen werden. So erhöhen sich die Schadstofffrachten in der oberen Tideelbe bei Hochwasserereignissen, wenn Sedimente z.B. aus Buhnenfeldern in der Mittelelbe erodiert und in die Tideelbe transportiert werden. Unterhalb von Hamburg erfolgt ein deutlicher Abfall der Schwermetallkonzentrationen, der zwischen Strom-km 620 A (Hamburg) und Strom-km 640 A (Wedel) am stärksten ausgeprägt ist. Die Ursachen der auffälligen Abnahme der Schwermetallbelastung sind einerseits die besonderen hydrologischen Bedingungen des Hamburger Stromspaltungsgebiets (große Wassertiefen, hohe Verweilzeiten des Wasserkörpers), das eine Art hydrologische Barriere und "Sedimentationsfalle" darstellt. Andererseits wirkt sich bereits hier die Einmischung geringer belasteter Schwebstoffe aus weiter stromab gelegenen Bereichen aus. Bei zunehmenden Schwebstoffgehalten im oberen Bereich der Brackwasser- bzw. Trübungszone nimmt die spezifische Belastung der Schwebstoffe ab. Diese Abnahme der Spurenmetallkonzentration läßt sich auf die Zumischung geringer belasteter, mariner Schwebstoffe aus dem Unterelberaum und dem Elbmündungsgebiet zurückführen. Aufgrund dieses Verdünnungseffektes nimmt im unteren Bereich der Trübungszone die Belastung der Schwebstoffe weiter ab. In der Unterelbe kann schließlich die Resuspension von Sedimenten bei natürlichen oder anthropogenen Umlagerungen (Baggerungen, Verklappungen) durch eine Freisetzung der in den Sedimenten gebundenen Schwermetalle die Gewässerbelastung erhöhen.Seit der Wiedervereinigung hat die Schwermetallbelastung der Schwebstoffe abgenommen, wobei dieser Rückgang bei den einzelnen Schwermetallen unterschiedlich stark ausgeprägt ist (Zeitraum zwischen 1989 und 1994: Quecksilber Zink Cadmium). Ein Anstieg der Belastung läßt sich, wie bereits erwähnt, auch heute noch bei Hochwasserereignissen beobachten, wenn die in der Mittelelbe resuspendierten Schwebstoffe bis in das Ästuar transportiert werden. Bei niedrigen Oberwasserzuflüssen sedimentiert hingegen ein Großteil der Schwebstoffe bereits im Hamburger Hafen. Die zuvor beschriebenen Grundzüge der Spurenelementbelastung der Schwebstoffe spiegeln sich auch in der Bewertung der Untersuchungsabschnitte wider (vgl. Tab. 7.1 - ): Im Untersuchungsabschnitt I liegen mit Ausnahme des Nickels (Wertstufe 3 - mittlere Belastung) alle Spurenelemente im Bereich einer sehr hohen Belastung (Wertstufe 5), so daß dieser Untersuchungsabschnitt insgesamt auch als sehr hoch belastet (Wertstufe 5) einzustufen ist. Im Untersuchungsabschnitt II gehen die schwebstoffgebundenen Blei- und Chromgehalte leicht zurück und entsprechen einer hohen Belastung (Wertstufe 4). Aufgrund der weiterhin sehr hohen Belastung (Wertstufe 5) der Schwebstoffe mit Cadmium, Kupfer, Quecksilber und Zink erhält der Abschnitt ebenfalls die Wertstufe 5 (sehr hoch belastet). Im Vergleich zum Abschnitt II nimmt die Belastung der Schwebstoffe im Untersuchungsabschnitt III bei fast allen Spurenelementen ab. Cadmium, Kupfer, Quecksilber sowie Nickel weisen eine mittlere (Wertstufe 3), Arsen, Blei und Chrom eine hohe Belastung (Wertstufe 4) auf. Wegen der immer noch sehr hohen Zink-Belastung der Schwebstoffe erhält Abschnitt III allerdings insgesamt die Wertstufe 5 (sehr hoch belastet). Der bei niedrigen Oberwasserzuflüssen im oberen Bereich der Brackwasserzone liegende Untersuchungsabschnitt IV ist hinsichtlich der meisten Spurenelemente als mittel belastet einzustufen (Wertstufe 3). Aufgrund der hohen Belastung mit Arsen und Zink erhält der Abschnitt allerdings insgesamt noch die Wertstufe 4 (hoch belastet). Der Untersuchungsabschnitt V umfaßt den zentralen Bereich der Trübungszone. Mit dem Eintrag von Schwebstoffen aus der Nordsee sinken die Blei-, Cadmium- und Kupfergehalte in den Bereich einer geringen Belastung (Wertstufe 2). Bei den übrigen Parametern herrscht eine mittlere Belastung, so daß der Abschnitt insgesamt als mittel belastet einzustufen ist (Wertstufe 3). Im Untersuchungsabschnitt VI erreicht die Kupferbelastung bereits ein sehr geringes Niveau (Wertstufe 1). Die anderen Spurenelemente bewegen sich im Bereich einer geringen (Wertstufe 2: Blei, Cadmium, Chrom, Nickel) oder mittleren Belastung (Wertstufe 3: Arsen, Quecksilber, Zink). Insgesamt wird dieser Abschnitt somit als mittel belastet eingestuft (Wertstufe 3). Der Untersuchungsabschnitt VII ist bezüglich der schwebstoffgebundenen Kupfergehalte als sehr gering belastet (Wertstufe 1) und bezüglich der anderen Spurenelementgehalte als gering belastet (Wertstufe 2) einzustufen. Insgesamt erhält dieser Abschnitt die Wertstufe 2 (gering belastet). Tab. 7.1 - 33: Bewertung der Belastung der Schwebstoffe mit anorganischen Spurenelementen
 

Die Beschreibung und Bewertung der Schwebstoffbelastung mit organischen Spurenstoffen kann wegen der unzureichenden Datengrundlage nicht für alle sieben Untersuchungsabschnitte erfolgen. Da in dem Zeitraum seit 1990 lediglich Meßergebnisse aus den von der ARGE Elbe betriebenen Sedimentationsbecken an den Stationen Bunthaus (Untersuchungsabschnitt I), Seemannshöft (Untersuchungsabschnitt II), Grauerort (Untersuchungsabschnitt IV) und Cuxhaven (Untersuchungsabschnitt VI) vorliegen, beschränken sich die folgenden Ausführungen im wesentlichen auf diese Untersuchungsabschnitte. In der Tendenz hat die Belastung der Elbe in den letzten Jahren bei vielen organischen Verbindungen abgenommen. Eine Ausnahme bilden jedoch die Pflanzenbehandlungs- und Schädlingsbekämpfungsmittel wie z.B. Lindan ( -HCH) und DDT. Nachdem die Belastung mit diesen Stoffen bedingt durch die Stillegung landwirtschaftlicher Betriebe in der ehemaligen DDR Anfang der 90er Jahre zunächst zurückging, läßt sich seit Wiederaufnahme der landwirtschaftlichen Produktion in den neuen Bundesländern ein erneuter Anstieg der Belastung feststellen. Die Wertstufen zur Bewertung der Meßergebnisse sind in Tabelle 7.1 - dargestellt. Tab. 7.1 - 34: Wertstufengrenzen der organischen Spurenstoffe
 

Die Bewertung der Schwebstoffbelastung mit organischen Spurenstoffen in den Untersuchungsabschnitten I, II, IV und VI ist in Tabelle 7.1 - zusammenfassend dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Der Untersuchungsabschnitt I ist sehr unterschiedlich mit organischen Spurenstoffen belastet. So liegen die Konzentrationen der unterschiedlichen HCH-Verbindungen (Isomere) zwischen einer geringen bis sehr hohen Belastung ( -HCH: Wertstufe 2; -HCH: Wertstufe 3; -HCH: Wertstufe 5). Während die DDE-Konzentrationen einer mittleren Belastung (Wertstufe 3) entsprechen, liegen die DDT-, DDD- und HCB-Konzentrationen im Bereich einer hohen Belastung (Wertstufe 4). Insgesamt ist dieser Abschnitt hinsichtlich der organischen Spurenstoffe als sehr hoch belastet einzustufen (Wertstufe 5). Unterschiedlich hohe Belastungen mit organischen Spurenstoffen treten auch im Untersuchungsabschnitt II auf, wobei sich dort für die meisten Parameter ein Belastungsrückgang im Vergleich zum Abschnitt I feststellen läßt. Insgesamt ist Abschnitt II als hoch belastet (Wertstufe 4) einzustufen. Im Untersuchungsabschnitt IV zeigen mit Ausnahme des PCB alle anderen organischen Spurenstoffe eine geringe Belastung an (Wertstufe 2). Aufgrund der mittleren PCB-Belastung erhält der Abschnitt insgesamt die Wertstufe 3 (mittel belastet). Untersuchungsabschnitt VI ist schließlich wegen der bei allen organischen Spurenstoffen geringen Belastung insgesamt auch als gering belastet (Wertstufe 2) einzustufen. Tab. 7.1 - 35: Bewertung der Belastung der Schwebstoffe mit organischen Spurenstoffen
 

Abb. 7.1 - 13: Bewertung der Gewässergüte im Untersuchungsgebiet

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