7.1.4. Sedimente Das Fachgutachten über die Sedimente der Tideelbe wurde von der AG MIEHLICH des Institutes für Bodenkunde der Universität Hamburg erstellt (MATERIALBAND III). Die Beschreibung und Bewertung der Sedimente basiert zum einen auf den Ergebnissen einer 1994 im Untersuchungsgebiet durchgeführten Sediment-Beprobung. Zum anderen wurden aus weiteren Untersuchungen vorliegende Daten ausgewertet (z.B. Untersuchungen der ARGE ELBE, der Hamburger Umweltbehörde und der Bundesanstalt für Gewässerkunde). Ziel der Untersuchungen war es, die Verteilung der Sedimenttypen im Untersuchungsgebiet zu beschreiben, deren Nährstoffgehalte und Schadstoffbelastung zu bestimmen und abzuschätzen, inwieweit gelöste Stoffe an die Wasserphase abgegeben werden. Die im Rahmen des Fachgutachtens Sedimente untersuchten Parameter sind in Tabelle 7.1 - aufgeführt. Tab. 7.1 - 36: Parameter zur Beschreibung der Sedimenteigenschaften
| Parameter | |
|
Allgemeine Kenngrößen | Körnung, Wassergehalt, Konsistenz, Reaktion (pH-Wert), Gesamtkohlenstoff, anorganischer Kohlenstoff (Kalkgehalt), organischer Kohlenstoff (organische Substanz), Pufferkapazität, Redoxspannung, Sauerstoffzehrung, Eisen- und Manganoxide |
| Stoffgehalte des Sedimentporenwassers | Leitfähigkeit, Chloridgehalt (Cl), Schwefelgehalt (SO4), Stickstoffgehalt (NO3, NH4), Phosphorgehalt (PO4), Gehalt reduzierter anorganischer Eisen- und Manganverbindungen |
| Spurenelemente | Cadmium (Cd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Quecksilber (Hg), Nickel (Ni), Blei (Pb), Zink (Zn) und das Halbmetall Arsen (As) |
|
Organische Spurenstoffe | Kohlenwasserstoffe, adsorbierbare organische Halogenverbindungen (AOX), polychlorierte Biphenyle (PCB), polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Chlorbenzole, Hexachlorcyclohexane (HCH), DDT, DDD, DDE, Hexachlorbutadien, Octachlorstyrol, Endrin und Dieldrin, Butylzinnverbindungen, Dioxine und Furane sowie weitere, nicht in gängigen Schadstofflisten enthaltene Stoffe |
Bei der Untersuchung der Sedimente wurden innerhalb der sieben Untersuchungsabschnitte vier Bereiche unterschieden, in denen direkte oder indirekte Auswirkungen der geplanten Maßnahme möglicherweise eintreten (vgl. Abb. 7.1 - 14):
Die oberste Sedimentschicht im Bereich der Watten,
die oberste Sedimentschicht im Flach- und Tiefwasserbereich neben der Fahrrinne sowie in Hafenbecken,
die oberste Sedimentschicht im Bereich der Fahrrinne sowie
die tieferen Sedimentschichten im Bereich des Ausbauprofils. Abb. 7.1 - 14: Einteilung des Elbequerschnittes in Untersuchungszonen
Für die Beschreibung des Ist-Zustandes wurden insgesamt 351 Proben aus diesen vier Zonen und den Nebenflüssen entnommen (vgl. Karte 7.1 - 6). Die Verteilung der Proben auf die vier Untersuchungszonen in den sieben Untersuchungsabschnitten ist in Tabelle 7.1 - dargestellt. An den 351 Proben wurden die in Tabelle 7.1 - aufgeführten Parameter in einem abgestuften Programm analysiert, d.h. die erfaßte Probenzahl schwankte zwischen 351 (viele Kenngrößen) und 20 (Dioxine und Furane). Die Beschreibung der Ergebnisse der Bewertung beschränkt sich im Rahmen der UVS auf die Darstellung der Untersuchungsabschnitte. Die Einstufung der Schadstoffbelastung in den verschiedenen Zonen innerhalb eines Untersuchungsabschnittes kann im MATERIALBAND III nachgelesen werden. Tab. 7.1 - 37: Verteilung des Probenumfangs auf die Untersuchungsabschnitte und -zonen
| Untersuchungsabschnitt | Untersuchungszone | |||
| untere Bohrkernproben1 | Fahrrinne2 | Flach- und Tiefwasser | Watt | |
| I | 5 | 12 | 21 | 10 |
| II | 3 | 13 | 15 | 11 |
| III | 2 | 15 | 23 | 12 |
| IV | 4 | 21 | 27 | 21 |
| V | 11 | 15 | 15 | 9 |
| VI | 7 | 2 | 20 | 5 |
| VII | - | - | 11 | 10 |
| Nebenflüsse | 31 | |||
| Summe | 351 | |||
|
Erläuterungen: 1 Alle Proben der Bohrkerne mit Ausnahme der Proben des obersten Horizontes. 2 Proben aus dem Ausbaubereich und der Fahrrinne (ohne untere Bohrkernproben). | ||||
7.1.4.1 Beschreibung der Sedimente anhand allgemeiner Kenngrößen Die oberste Schicht der Gewässersohle der Tideelbe wird nahezu flächendeckend von jungen (rezenten) Sedimenten gebildet. Die Stoffgehalte dieser Sedimente hängen im wesentlichen von den mit dem zuströmenden Oberwasser und den aus der Nordsee eingetragenen Stoffen ab. Darüber hinaus können Einträge aus den Nebenflüssen sowie punktuelle Einleitungen innerhalb der Tideelbe die Stoffgehalte erhöhen, während die Entnahme bei Baggerungen und die landseitige Unterbringung des Baggerguts zu einer Senkung der Stoffgehalte beitragen. Die Tidedynamik mit ihrer regelmäßigen Umkehr der Strömungsrichtung und regelmäßigen Änderungen der Strömungsgeschwindigkeiten bewirkt über die Prozesse der Erosion, Sedimentation und Resuspension eine intensive Mischung limnischer und mariner Sedimente. Anthropogene Eingriffe, wie z.B. Baggerungen, Verklappungen oder die durch die Schiffahrt bedingte Aufwirbelung der Sedimente führen zu einer erheblichen Veränderung der Intensität, mit der diese Prozesse örtlich wirksam sind. Die an wenigen Stellen an der Gewässersohle vorhandenen älteren Sedimente (saalezeitliche Geschiebemergel, weichselzeitliche oder frühholozäne fluviatile Kiese und Sande, holozäner Klei) wurden durch natürliche Erosionsvorgänge oder durch Baggermaßnahmen freigelegt. Diese Untergrundsedimente weisen natürliche Stoffgehalte auf, da sie sich ablagerten, bevor der Mensch in den Stoffhaushalt der Flüsse eingriff. Zu ersten anthropogenen Schwermetalleinträgen in die Sedimente kam es im Mittelalter durch den Erzbergbau im Einzugsgebiet der Elbe. Die wesentlichen Einträge erfolgten aber erst mit fortschreitender Industrialisierung zum Ende des 19. Jahrhunderts. Die Verteilung der Gewässersedimente im Untersuchungsgebiet hängt insbesondere von dem lokalen Strömungsregime, d.h. der Höhe und Dauer bestimmter Strömungsgeschwindigkeiten an einem Ort, ab und zeichnet sich durch eine hohe räumliche und zeitliche Heterogenität aus. Einerseits besteht ein mitunter sehr kleinräumiger Wechsel unterschiedlicher Sedimente, andererseits kann sich die Sedimentverteilung an einem Standort aufgrund natürlicher oder anthropogen bedingter Umlagerungen häufig ändern. Bei den im Rahmen der UVU untersuchten Sedimenten handelt es sich überwiegend um ungeschichtete Sande, wobei in der Fahrrinne vor allem Mittelsande und in den Seitenräumen hauptsächlich Feinsande vorkommen. Grobsande treten hingegen nur zu einem geringen Teil auf. Typische (sandarme) Schlicke kommen sehr selten und nur in ständig strömungsberuhigten Bereichen der Tideelbe vor. Sie sind vor allem in Hafenbecken und randlichen Buchten der Abschnitte II und IV sowie in den Nebenflüssen verbreitet. Ähnliche Verbreitungsschwerpunkte weisen die sandhaltigen Schlicke auf. Dieser Sedimenttyp bildet sich in Bereichen mit überwiegend geringeren Strömungsgeschwindigkeiten (Hafenbecken im Stromspaltungsgebiet, Nebenflüsse, strömungsberuhigte Randbereiche und Nebenelben), in denen zeitweise erhöhte Strömungsgeschwindigkeiten zur Sedimentation von Sanden führen. Die vor allem in den Watten des Abschnitts IV (Lühesand-Nord bis Glückstadt) vorkommenden Schlicke mit Sandbändern lagern sich ebenfalls unter diesen hydrographischen Bedingungen ab. Sande mit Schlickschichten kommen ähnlich häufig wie die Schlicke vor und sind insbesondere in den Flachwasserbereichen und Watten der Abschnitte IV und V anzutreffen. Die vereinzelten Vorkommen von Geschiebemergel am Fahrrinnenrand und von Klei im Flach- und Tiefwasser stellen lokale Besonderheiten dar. Die wichtigsten Aussagen über die Verteilung der Sedimenttypen in den sieben Untersuchungsabschnitten sind in Tabelle 7.1 - 38 zusammengefaßt: Tab. 7.1 - 38: Beschreibung der beprobten Sedimente in den Untersuchungsabschnitten
| Abschnitt | Beschreibung der beprobten Sedimente |
| I |
o Mittelsande überwiegen o im Watt vereinzelt auch Sande mit Schlickschichten oder sandiger Schlick |
| II |
o Schlicke und schluffige Sande überwiegen o Sande (insbesondere Mittelsande) in der Fahrrinne o Mergel unter Sanden bei Teufelsbrück |
| III |
o Sande als häufigster Sedimenttyp o Schlicke nur im Bereich der Nebenelben (Lühesander Nebenelbe, Hanskalbsand, Mühlenberger Loch) o vereinzelte Vorkommen von Klei und Geschiebemergel (z.B. bei Wedel und Neßsand) |
| IV |
o Schlicke und schlickhaltige Sedimente dominieren o Sande kommen sowohl in der Fahrrinne als auch in den Flach- und Tiefwasserbereichen vor o örtlich am Gewässergrund anstehender Klei |
| V |
o reine Sande und schlickhaltige Sedimente sind in ungefähr gleichem Verhältnis vorzufinden o Mittelsande treten hauptsächlich in der Fahrrinne und Feinsande in Flach- und Tiefwasserzonen auf o schlickhaltige Sedimente überwiegend im Watt und in den Flachwasserbereichen |
| VI | o überwiegend Fein- und Mittelsande, vereinzelt auch schlickhaltige Sedimenttypen (sandige Schlicke, Sande mit Schlickschichten) |
| VII | o fast ausschließlich Sande, vor allem Fein- und Mittelsande |
Neben der Korngrößenzusammensetzung zählt die organische Substanz zu den wichtigsten Parametern zur Charakterisierung der Sedimenttypen, weil sie aufgrund ihrer Fähigkeit, Nähr- und Schadstoffe zu binden, den Stoffhaushalt entscheidend prägt. Da die organische Substanz der Sedimente überwiegend aus Schwebstoffflocken stammt, die aus Tonpartikeln, organischer Substanz und Mikroorganismen bestehen, steigt der Gehalt an organischer Substanz13) mit zunehmendem Feinkornanteil an. Die höchsten mittleren Gehalte an organischer Substanz kommen im Abschnitt II vor (ca. 4,8% TOC). In den anderen Abschnitten liegen die mittleren Gehalte immer unter 1% TOC, wobei die Werte in Abhängigkeit vom Sedimenttyp sehr weit streuen können. Feinkörnige Sedimente im Abschnitt I enthalten rund viermal so viel organische Substanz wie entsprechende Sedimente im Abschnitt VII. Der Kalkgehalt eines Sediments beeinflußt maßgeblich dessen Pufferkapazität14) und wirkt sich auch auf die pH-Werte des Sedimentporenwassers aus. Von dem pH-Wert hängt wiederum die Mobilität zahlreicher Schwermetalle ab, deren Verfügbarkeit bei sinkenden pH-Werten steigt. Geschiebemergel weisen von den im Untersuchungsgebiet vorkommenden Sedimenttypen die höchsten, feinkörnige junge Sedimente (vor allem Schlicke) hohe und Sande meistens niedrige Kalkgehalte auf. Im Längsprofil der Tideelbe treten die niedrigsten Kalkgehalte im Abschnitt I und die höchsten im Abschnitt II auf. Während die Sedimentproben der Abschnitte III bis VI (Wedel bis Cuxhaven) durchgehend mittlere Kalkgehalte aufweisen, überwiegen im Abschnitt VII (Außenelbe) wiederum sandige Sedimente mit entsprechend niedrigeren Kalkgehalten (<0,4%). Bei der Pufferkapazität läßt sich eine leichte Abnahme zwischen Hamburg und der Außenelbe beobachten. Die Pufferkapazität von Schlicken ist generell höher als die von Sanden, wobei typische Schlicke sehr hohe bis mittlere Pufferkapazitäten aufweisen. Die in einem Sediment vorhandene Redoxspannung kennzeichnet, vereinfacht ausgedrückt, das Verhältnis von oxidierenden zu reduzierenden Substanzen in einem System und wirkt sich u.a. auch auf die aktuelle Verfügbarkeit von Schwermetallen aus. Bei niedrigen Redoxspannungen, wie sie in feinkörnigen Sedimenten an der Gewässersohle typischerweise herrschen, sind viele Schwermetalle in schwerlöslichen Bindungsformen festgelegt. Bei der Resuspension von Sedimenten15) durch natürliche oder anthropogene Umlagerungen können eine Reihe von Schwermetallen (z.B. Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) bei Kontakt mit sauerstoffhaltigem Wasser und den hierbei einsetzenden Oxidationsprozessen freigesetzt und verstärkt gelöst werden. Die Redoxspannung hängt vom Gehalt an organischer Substanz ab, und zwar sind (bis auf wenige Ausnahmen) bei hohen Gehalten an organischer Substanz die Redoxspannungen niedrig (-100 bis 50 mV). Daher weisen Schlicke aufgrund ihrer hohen Gehalte an organischer Substanz auch entsprechend niedrigere Redoxspannungen auf, als die durch geringe Gehalte an organischer Substanz gekennzeichneten Sande (150 bis 500 mV). Darüber hinaus wird die Redoxspannung von der Körnung beeinflußt, weil Sauerstoff schlechter in feinkörnige Sedimente eindringen kann als in grobkörnige. Während die oxidierte Zone in Sanden mehrere Dezimeter mächtig sein kann, weist sie in Schlicken nur wenige Millimeter auf. Ein wesentlicher Prozeß bei der natürlichen und anthropogenen Umlagerung von Sedimenten ist die bei der Resuspension der Sedimente einsetzende Sauerstoffzehrung, die u.a. von dem Gehalt an organischer Substanz und dem Gehalt an bestimmten reduzierten Verbindungen abhängt. Generell weisen feinkörnige, schlickige Sedimente insbesondere aus tieferen, sauerstofffreien (anaeroben) Schichten ein sehr hohes Sauerstoffzehrungspotential auf (700 bis 2500 mg O2/kg TM). Dementsprechend zeichnen sich im Untersuchungsgebiet die Schlicke durch einen sehr hohen und die reinen Sande durch einen sehr geringen (< 150 mg O2/kg TM) Sauerstoffverbrauch aus. Mittlere Sauerstoffzehrungen treten in schluffigen Sanden und schlickhaltigen Sedimenten (Sand mit Schlickschichten) auf. Im Längsprofil der Tideelbe variiert das Sauerstoffzehrungspotential in den Untersuchungsabschnitten I und II in Abhängigkeit von der Körnung stark, in Richtung Außenelbe erreichen alle Sedimente das für Sande typische niedrige Niveau. Die von den Sedimenten verursachte Sauerstoffzehrung beruht insbesondere auf den im Sedimentporenwasser gelösten reduzierten anorganischen Verbindungen (NH4, Fe, Mn). Da von den o.g. Verbindungen Ammonium den chemischen Sauerstoffbedarf am stärksten bestimmt, bedingen die hohen NH4-Gehalte der Sedimente des Abschnitts II sehr hohe Zehrungspotentiale (Median 344 mg O2/kg TM). Die Abschnitte III, V und VI sind hinsichtlich des mittleren chemischen Sauerstoffbedarfs durch niedrige (Median 5,5 - 9,4 mg O2/kg TM) und der Abschnitt IV durch geringfügig erhöhte Werte (Median 19,3 mg O2/kg TM) gekennzeichnet. Die geringsten mittleren Werte werden in den Abschnitten I und VII erreicht (Median 1,3 und 1,8 mg O2/kg TM), in denen Sande als Sedimenttypen vorherrschen. Auch die Schwefel- und Stickstoffgehalte der Sedimente hängen von ihrem Gehalt an organischer Substanz ab, da diese Elemente überwiegend organisch gebunden vorliegen (z.B. in den Resten abgestorbener Organismen). Die mittleren Schwefel- und Stickstoffgehalte sind daher in Schlicken hoch und in reinen Sanden niedrig. Die höchsten Schwefelgehalte kommen allerdings in den aufgrund geogener Prozesse mit Schwefel angereicherten Geschiebemergeln vor. Mittlere Gehalte dieser Elemente weisen schluffige und schlickhaltige Sande sowie sandige Schlicke auf. Innerhalb der Tideelbe zeichnen sich der Abschnitt II und die Nebenflüsse durch tendenziell höhere Schwefel- und Stickstoffgesamtgehalte aus, da die typischen Schlicke dort am häufigsten auftreten. Die Phosphorgehalte weisen ein sehr ähnliches Verteilungsmuster auf, wobei Phosphor im Gegensatz zu Schwefel und Stickstoff nicht direkt in der organischen Substanz gebunden, sondern an Eisenoxide und Eisenhydroxide angelagert ist. Neben den sedimentgebundenen Nährstoffgehalten, die eine potentielle Nährstoffquelle darstellen, wurde das Porenwasser der Sedimente als aktuell wirksame Nährstoffquelle analysiert. In der Tabelle 7.1 -39 sind die wesentlichen Kennwerte des Sedimentporenwassers zusammengefaßt: Tab. 7.1 - 39: Kennwerte des Sedimentporenwassers
| Parameter | Kennwerte des Porenwassers |
| pH-Wert |
o sehr schwach sauer bis mittel alkalisch (pH 6,8 bis 8,6) o niedrigste pH-Werte in Schlicken des Hamburger Hafens o höchste pH-Werte in Sanden der küstennahen Abschnitte |
| Salinität |
o Abnahme mit zunehmender Entfernung von der Nordsee o höchste Werte im Abschnitt VII (ca. 30) o Salinitäten unter 1 in den Abschnitten I bis IV |
| Chlorid |
o geringe Gehalte in den Abschnitten I bis III (Median: 135 - 159 mg/l) o im Abschnitt IV schwach erhöht (Median: 231 mg/l; Maximum: 859 mg/l) o in den Abschnitten V und VI kontinuierlicher Anstieg (Abschnitt V: 1570 mg/l; Abschnitt VI: 7200 mg/l) o im Abschnitt VII meerwassertypische Gehalte (Median: 14900 mg/l; Maximum: 19500 mg/l) |
| Nitrat |
o im gesamten Untersuchungsgebiet überwiegend geringe Gehalte (unter der Nachweisgrenze von 1 mg/l) o Höchstwert von 33 mg/l in Sanden |
| Ammonium |
o hohe Gehalte in Schlicken (Median: 17 - 24 mg N/l) o mittlere Gehalte z.B. in Sanden mit Schlickschichten, schluffigen Sanden, Mergel, Klei und Torfen (Median: 6,4 - 9,4 mg N/l) o niedrige Gehalte in reinen Sanden (Median: 0,4 - 1,9 mg N/l) |
| Phosphat |
o höchste Gehalte im Abschnitt IV (Median: 1,2 mg/l) o niedrige Gehalte in den Abschnitten I und II (Median: 0,4 bzw. 0,2 mg/l) |
| Sulfat |
o höchste Gehalte im Abschnitt VII (Median: 2300 mg/l; Maximum 3000 mg/l) o kontinuierliche Abnahme Richtung Geesthacht o Einfluß der Nordsee bis in den Abschnitt IV nachweisbar (Median: 320 mg/l; Maximum: 707 mg/l) o sehr niedrige Gehalte im Abschnitt II (Median: < 3 mg/l; Maximum: 324 mg/l) |
7.1.4.2 Schadstoffbelastung der Sedimente Die Untersuchung der Belastung der Sedimente mit Schadstoffen umfaßte verschiedene Spurenelemente (Schwermetalle und Arsen) und organische Spurenstoffe (vgl. Tab. 7.1 - ). Sofern nicht anders angeführt, beziehen sich die Aussagen auf die spezifische Spurenelementbelastung, d.h. auf die Gehalte in der ausgesiebten Kornfraktion < 20 µm (Ton sowie Fein- und Mittelschluff). Die Anreicherung von Spurenelementen in einer ungesiebten Sedimentprobe hängt im wesentlichen von dessen Körnung und dessen Gehalt an organischer Substanz ab: je geringer die Korngröße (d.h. je feiner das Sediment) und je höher der Anteil an organischer Substanz desto höher das Bindungsvermögen für Spurenelemente. Daher weisen feinkörnige, mit organischer Substanz stark angereicherte Sedimente wie z.B. Schlicke hohe und reine Sande bei sonst gleichen Bedingungen geringe Spurenelementgesamtgehalte auf. Um den starken Einfluß der Körnung auf die Spurenelementgesamtgehalte auszuschalten, wurden die spezifischen Elementgehalte bestimmt, aus denen sich die Belastungssituation in einem Gewässerbereich ableiten läßt. Bei den spezifischen Elementgehalten handelt es sich um die Gehalte in der ausgesiebten Kornfraktion < 20 µm (Ton sowie Fein- und Mittelschluff). Der Vergleich der spezifischen Belastung der Sedimente mit den verschiedenen Spurenelementen ergab, daß sich die gemessenen Zinkgehalte am besten als Indikator für die anthropogen bedingte Belastung des Untersuchungsgebietes eignen, da zwischen den Zinkgehalten und den Gehalten der übrigen Spurenelemente eine signifikante Korrelation besteht. Im Längsprofil der Tideelbe nimmt die Zinkbelastung elbabwärts kontinuierlich ab (vgl. Tab. 7.1 - ). So werden die höchsten Zinkgehalte im Abschnitt I (Median 2161 mg/kg TM; Maximum 2814 mg/kg TM) und hohe Gehalte im Abschnitt II (Median 1130 mg/kg TM; Maximum 2200 mg/kg TM) gemessen. Unterhalb Hamburgs sinken die Gehalte kontinuierlich und nähern sich der marinen Grundbelastung der Nordsee16) , wobei auch die Sedimente des Abschnitts VII als belastet einzustufen sind (Median 257 mg/kg TM). Die Sedimente der Nebenflüsse weisen mittlere Zinkgehalte auf (Median 603 mg/kg TM). Innerhalb der Untersuchungsabschnitte variiert der Zinkgehalt erheblich. Als nicht oder sehr gering belastet (< 200 mg/kg TM) erwiesen sich einerseits sehr alte Kleie oder Geschiebemergel, die bevorzugt im Tiefwasserbereich neben der Fahrrinne vorkommen und dort durch Erosion oder Unterhaltungsbaggerungen freigelegt wurden. Es handelt sich um höher verfestigte Sedimente, die sich nicht mit den Schwebstoffen vermischen. In der Fahrrinne fehlen diese Sedimente weitgehend, da sie bei den vorangegangenen Ausbaumaßnahmen der Unter- und Außenelbe entfernt wurden und anschließend eine Überlagerung mit höher belasteten Sedimenten erfolgte. Kleie oder Geschiebemergel sind u.a. bei Wedel, in der Haseldorfer und Pagensander Nebenelbe, am Prallhang der Elbe im Abschnitt V (zwischen Brunsbüttel und St. Margarethen) sowie im Bereich der Medemrinne vorhanden. Sehr hohe Belastungen können in Abhängigkeit vom jeweiligen Sedimenttyp hingegen ältere Sedimente aufweisen, die in den vergangenen Jahrzehnten in einer Phase hoher Schwermetalleinträge abgelagert wurden. So weisen manche Sande, Schlicke sowie Sande mit Schlickschichten in den Abschnitten III und IV hohe Zinkanreicherungen auf (Zinkgehalte mehr als 8,5 mal so hoch wie die Hintergrundkonzentration von 95 mg/kg TM). Hierbei handelt es sich um feinkornhaltige, stärker verfestigte Sedimente an der Gewässersohle, die aufgrund ihrer festen Konsistenz nicht erodiert wurden. Junge Sedimente mit mittleren Zinkanreicherungen (Anreicherungsfaktor 2,6 bis 8,5) finden sich häufig in Watt- und Flachwasserbereichen sowie in der Fahrrinne. Die Belastung der Sedimente mit den anderen Spurenelementen weist grundsätzlich ein dem Zink ähnliches Verteilungsmuster auf. Allerdings ist, abgesehen von Cadmium und Quecksilber, das Belastungsniveau17) bei den anderen Spurenelementen tendenziell niedriger als bei Zink und stellt sich wie folgt dar (vgl. Tab. 7.1 - 40 ):
Die Belastung mit Cadmium stimmt im wesentlichen mit der des Zinks überein, allerdings liegen die Gehalte im Abschnitt VII bereits unterhalb des "mittleren regionalen Belastungswertes" für Nordseewatten (1,7 mg/kg TM).
Bei Quecksilber werden die Höchstgehalte im Abschnitt I erreicht (Maximum 32,8 mg/kg TM). Innerhalb einzelner Abschnitte tritt eine starke Streuung der Werte auf.
Kupfer zeigt grundsätzlich eine Verteilung wie Zink und Cadmium, wobei bereits im Abschnitt IV fast das marine Niveau erreicht wird. Die Höchstbelastungen treten im Abschnitt II auf (Maximum 600 mg/kg TM) und resultieren aus lokalen Kupfereinleitungen.
Bei Blei lassen sich ebenfalls im Abschnitt II hohe Einzelwerte feststellen, die aus lokalen Einträgen stammen (Maximum 620 mg/kg TM). Bei einem im Gegensatz zum Kupfer deutlich höherem Belastungsniveau unterhalb Hamburgs nehmen die Bleigehalte zur Außenelbe hin nur schwach ab. Diese schwache Abnahme läßt sich auf die höhere Bleibelastung der Nordseesedimente zurückführen (70 mg/kg TM).
Die Chrom-Belastung der Sedimente entspricht bei einem insgesamt deutlich niedrigeren Gesamtniveau dem allgemeinen Trend der anderen Schwermetalle. Abweichend von den anderen Spurenelementen zeigen die Gehalte in den einzelnen Untersuchungsabschnitten aufgrund des geringen anthropogenen Chromeintrags nur geringfügige Schwankungen. Darüber hinaus weisen die Sedimente hohe natürliche, in Silikaten gebundenen Chromgehalte auf (Hintergrundkonzentration 105 mg/kg TM).
Die Belastung mit Nickel läßt sich mit den anderen Schwermetallen vergleichen, wobei die in den Abschnitten II und III festgestellten Höchstwerte (110 bzw. 108 mg/kg TM) dem Niveau in Abschnitt I (113 mg/kg TM) entsprechen und aus lokalen Einleitungen resultieren.
Das Halbmetall Arsen weist ein von den Schwermetallen abweichendes Verteilungsmuster im Untersuchungsgebiet auf. So treten die Höchstwerte im Abschnitt IV auf (162 mg/kg TM). Bei den mittleren Gehalten (Median) läßt sich zudem eine Abnahme der Belastung in Richtung Außenelbe nicht feststellen, wobei sich auch hier der Abschnitt IV durch höhere Medianwerte auszeichnet. Tab. 7.1 - 40: Spurenelementgehalte in der Kornfraktion < 20 µm
|
Parameter
| Hintergrund- konzentration | Untersuchungsabschnitt | |||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | |||
| Arsen [mg/kg TM] | 20 | Median | 84,1 | 28,0 | 30,0 | 36,8 | 28,1 | 27,9 | 24,0 |
| Maximum | 149 | 157 | 128 | 162 | 49 | 66 | 44 | ||
| Blei [mg/kg TM] | 35 | Median | 289 | 130 | 109 | 109 | 99 | 81 | 91 |
| Maximum | 492 | 620 | 251 | 360 | 136 | 141 | 131 | ||
| Cadmium [mg/kg TM] | 0,25 | Median | 13,4 | 7,0 | 2,2 | 1,9 | 1,3 | 1,1 | 0,9 |
| Maximum | 19,8 | 9,7 | 5,6 | 4,7 | 3,5 | 4,6 | 1,3 | ||
| Chrom [mg/kg TM] | 105 | Median | 287 | 100 | 129 | 131 | 129 | 119 | 105 |
| Maximum | 373 | 250 | 182 | 194 | 152 | 174 | 133 | ||
| Kupfer [mg/kg TM] | 65 | Median | 331 | 180 | 110 | 88 | 82 | 83 | 75 |
| Maximum | 336 | 600 | 300 | 166 | 112 | 160 | 180 | ||
| Nickel [mg/kg TM] | 50 | Median | 102 | 51 | 63 | 60 | 59 | 51 | 44 |
| Maximum | 113 | 110 | 108 | 96 | 81 | 96 | 59 | ||
| Quecksilber [mg/kg TM] | 0,3 | Median | 15,0 | 4,0 | 2,3 | 1,9 | 1,7 | 0,9 | 0,6 |
| Maximum | 32,8 | 7,7 | 8,5 | 6,1 | 3,6 | 5,1 | 1,5 | ||
| Zink [mg/kg TM] | 95 | Median | 2161 | 1130 | 608 | 509 | 373 | 308 | 257 |
| Maximum | 2814 | 2200 | 1108 | 1843 | 686 | 606 | 330 | ||
| Erläuterungen: mg/kg TM Milligramm/Kilogramm Trockenmasse | |||||||||
Die bei den Spurenelementen erkennbare Längsverteilung in der Tideelbe zeigt, daß der Feinkornanteil der Sedimente bis in den Bereich Hamburgs stark marin geprägt wird. Im Mittel beträgt der marine Anteil im Abschnitt II rund 50%, im folgenden Abschnitt III bereits 80%, um bis zur Außenelbe kontinuierlich auf fast 100% anzusteigen. Aussagen über die langfristigen Veränderungen der Spurenelementgehalte lassen sich aus dem Vergleich der aktuell ermittelten Daten (Probenahme 1994) mit Daten aus älteren Untersuchungen (älteste Daten aus dem Jahr 1972) ableiten. Wenngleich es sich bei den älteren Daten um sehr heterogene Datensätze handelt, können auf dieser Grundlage die sich abzeichnenden Trends beschrieben werden. So deutet der Vergleich der Daten bei den meisten Spurenelementen auf einen abnehmenden Trend hin. Die Zinkgehalte sind in dem besagten Zeitraum insbesondere in den Abschnitten I und II deutlich zurückgegangen. Diese Entwicklung resultiert zum einen aus der Verbesserung der aus dem Oberstrom in die Abschnitte I und II eingetragenen Schwebstoffe. Zum anderen waren die Abschnitte III bis VII bereits in den 70er Jahren aufgrund der Einmischung gering belasteter, mariner Sedimente durch ein insgesamt niedrigeres Belastungsniveau gekennzeichnet. Da sich die Einmischung mariner Sedimente inzwischen bis in den Abschnitt II ausdehnt, ist hier die Belastungsabnahme am stärksten ausgeprägt. Ebenfalls deutlich verringert haben sich die Cadmium- und Arsengehalte, wobei die Cadmiumgehalte immer noch deutlich über dem natürlichen Hintergrundwert liegen. Bei Kupfer und Nickel läßt sich aufgrund des bereits in den 70er Jahren niedrigen Belastungsniveaus nur ein geringfügiger Rückgang der Belastung feststellen. Bei Blei ist die Abnahme insgesamt schwächer ausgeprägt, weil die aus der Nordsee eingetragenen marinen Sedimente höhere Bleigehalte aufweisen. Die Belastung mit Chrom entspricht unterhalb von Hamburg bereits seit 1980 den natürlichen Hintergrundwerten. Die Veränderung der Quecksilbergehalte weicht von dem bei den anderen Spurenelementen feststellbaren Trend ab. Während sich ein Rückgang in den Abschnitten V bis VII bei insgesamt geringen Gehalten aufgrund großer Schwankungen nicht feststellen läßt, haben die Gehalte in den Abschnitten I bis IV in etwa gleichmäßig abgenommen. Allerdings liegen die Gehalte dort auch heute noch deutlich über dem natürlichen Hintergrundwert. Kurzfristige Veränderungen der Spurenelementbelastung der Sedimente stehen mit den in Abhängigkeit von der Jahreszeit unterschiedlich hohen Oberwasserabflüssen in Zusammenhang. So steigt parallel zu den hohen Oberwasserabflüssen im Frühjahr insbesondere die Zink- und Quecksilberbelastung der Sedimente an und liegt über den in Sommer und Herbst bei überwiegend geringen Oberwasserabflüssen gemessenen Werten. Dieser Effekt läßt sich an Stellen mit hohen Sedimentationsraten (z.B. Mühlenberger Loch) nachweisen und ist in den Untersuchungsabschnitten II und III am deutlichsten ausgeprägt. Hier kann der oberwasserbedingte Höchstwert den geringsten Meßwert um das bis zu Dreifache übertreffen. Die Belastung der Sedimente mit organischen Spurenstoffen hängt im wesentlichen von den gleichen Faktoren wie die Spurenelementbelastung ab, so daß sich die zuvor getroffenen Aussagen grundsätzlich auch auf die meisten organischen Spurenstoffe übertragen lassen. Bei gleichen Sedimenteigenschaften (Körnung, Gehalt an organischer Substanz) sinkt die in den Abschnitten I und II noch hohe Belastung unterhalb Hamburgs kontinuierlich ab und nähert sich im Abschnitt VI bereits den in Nordseesedimenten herrschenden Schadstoffgehalten. Ursache ist auch hier die durch die Tidedynamik bedingte Mischung limnischer und mariner Sedimente, die bereits unterhalb Hamburgs zu einer starken Verdünnung der höher belasteten Sedimente führt. Bei unterschiedlichen Sedimenteigenschaften steigt die Belastung mit organischen Spurenstoffen mit zunehmendem Feinkornanteil und zunehmendem Gehalt an organischer Substanz. Hohe organische Belastungen weisen dementsprechend Schlicke und schlickhaltige Sedimente auf, während reine Sande gering belastet sind. Über die langfristige Entwicklung der Belastung mit organischen Schadstoffen können wegen der unzureichenden Daten aus früheren Jahren keine Aussagen getroffen werden. 7.1.4.3. Sedimente der Nebenflüsse Die Sedimentprobenahme in den Nebenflüssen erfolgte schwerpunktmäßig an Stellen mit hohem Feinkornanteil, um die aktuelle Belastungssituation mit den Ergebnissen vorangegangener Untersuchungen (z.B. BFG 1985) zu vergleichen bzw. um diese zu ergänzen. Die im folgenden zusammengefaßten Ergebnisse der Sedimentuntersuchungen in den Nebenflüssen können somit hinsichtlich der allgemeinen Kenngrößen nicht als repräsentativ bezeichnet werden und spiegeln nicht die Verteilung und die Eigenschaften der Sedimente im gesamten Bereich der Nebenflüsse wider. Bei den in den Nebenflüssen beprobten Sedimenten handelt es sich aufgrund der erwähnten Probenahmestrategie überwiegend um Schlicke und Sande mit Schlickschichten. Reine Sande und schluffige Sande wurden hingegen seltener erfaßt. Die pH-Werte der Sedimente liegen im neutralen bis schwach alkalischen Bereich (pH 7 - 7,9). Bei überwiegend niedrigen Redoxpotentialen (0 - 100 mV) weisen die Sedimente der Nebenflüsse mit Ausnahme der Ilmenau (geringe Kalkgehalte) im Vergleich zu den Elbsedimenten überdurchschnittlich hohe Kalkgehalte ( 4% TM) auf. Darüber hinaus zeichnen sie sich im Vergleich zu den Elbsedimenten durch tendenziell höhere Gehalte an organischer Substanz sowie ein überwiegend enges C/N-Verhältnis18) von im Mittel 10 - 15 aus. Die Leitfähigkeit des Porenwassers weist starke Schwankungen auf (390 µS/cm - 2500 µS/cm) und ist im Mündungsbereich der Nebenflüsse von den in der Elbe herrschenden Werten geprägt. Die Chloridgehalte des Porenwassers wiederum entsprechen in Mündungsnähe den in den Elbsedimenten gemessenen Werten und sinken mit zunehmender Entfernung von der Elbe rasch ab. Eine Ausnahme bildet die Oste, in der sich erhöhte Chloridgehalte in einem längeren Abschnitt nachweisen lassen. Die in den Nebenflüssen beprobten Sedimente sind mittel bis hoch und z.T. sehr hoch mit Schwermetallen und Arsen belastet (vgl. Tab. 7.1 - 41). Die aktuelle Belastung elbferner Proben liegt meistens etwas höher als in der Elbe. Die im Mündungsbereich der Nebenflüsse beprobten Sedimente weisen hingegen Schwermetallkonzentrationen auf, die den jeweiligen Gehalten in der Elbe entsprechen. Dies läßt auf den Eintrag von Elbsedimenten aus dem Hauptstrom in die Mündungsbereiche der Nebenflüsse schließen. Der Vergleich mit den Daten aus dem Jahr 1985 deutet an, daß die Schadstoffbelastung der Sedimente in den Nebenflüssen tendenziell abgenommen hat. Dies gilt auch für Schwermetalleinträge durch lokale Einleitungen, die anhand der Daten aus dem Jahr 1985 in Este, Pinnau, Krückau und Stör ermittelt wurden (vgl. MATERIALBAND III). Mit Ausnahme der PAK, die in den beprobten Sedimenten tendenziell in geringen bis mittleren Konzentrationen enthalten sind, deuten die Kohlenwasserstoff-, AOX- und PCB-Gehalte auf eine hohe bis mittlere organische Belastung der Sedimente hin (vgl. MATERIALBAND III). Tab. 7.1 - 41: Spurenelementgehalte der Sedimente in den Nebenflüssen in der Kornfraktion < 20 µm
| As | Cd | Cr | Cu | Hg | Ni | Pb | Zn | ||
| Hintergrundkonzentration | 20 | 0,25 | 105 | 65 | 0,3 | 50 | 35 | 95 | |
|
Ilmenau
| NF-km 22,0 | 21,4 | 3,6 | 120 | 173 | 1,9 | 75 | 255 | 853 |
| MDB | 50 | 6,0 | 300 | 300 | 6,0 | 75 | 300 | 2000 | |
| Este | NF-km 0,0 | 18 | 3,7 | 89 | 173 | 1,1 | 54 | 406 | 1144 |
| NF-km 11,6 | 42 | 3,4 | 151 | 109 | 3,1 | 69 | 144 | 681 | |
| MDB | 30 | 4,0 | 125 | 125 | 3,0 | 50 | 125 | 800 | |
| Lühe | NF-km 0,0 | 27 | 0,6 | 109 | 78 | 0,2 | 50 | 84 | 164 |
| NF-km 8,3 | 31 | 4,3 | 160 | 120 | 2,8 | 63 | 140 | 663 | |
| MDB | 30 | 3,0 | 125 | 100 | 100 | 60 | 120 | 600 | |
| Schwinge | NF-km 0,2 | 40 | 1,9 | 150 | 96 | 2,7 | 63 | 122 | 619 |
| NF-km 3,0 | 48 | 2,5 | 160 | 107 | 5,3 | 79 | 136 | 642 | |
| MDB | 30 | 2,5 | 125 | 90 | 2,0 | 65 | 110 | 510 | |
| Pinnau | NF-km 1 | 30 | 3,1 | 145 | 128 | 2 | 63 | 128 | 673 |
| NF-km 17,0 | 33 | 2,6 | 149 | 98 | 2,9 | 62 | 119 | 587 | |
| MDB | 25 | 2,0 | 125 | 80 | 1,8 | 65 | 107 | 500 | |
|
Krückau
| NF-km 0,0 | 32 | 2,9 | 142 | 101 | 2,7 | 66 | 112 | 623 |
| NF-km 7,2 | 31 | 2,0 | 146 | 97 | 1,9 | 55 | 107 | 512 | |
| MDB | 25 | 1,8 | 125 | 75 | 1,6 | 65 | 105 | 490 | |
| Stör | NF-km 2,5 | 32 | 2,6 | 138 | 92 | 1,3 | 54 | 101 | 436 |
| NF-km 49,7 | 32 | 2,9 | 147 | 105 | 3,3 | 65 | 127 | 491 | |
| MDB | 25 | 1,8 | 125 | 75 | 1,6 | 60 | 100 | 480 | |
| Oste | NF-km 38,0 | 26 | 1,8 | 127 | 73 | 1,4 | 55 | 84 | 397 |
| NF-km 49,0 | 25 | 1,6 | 125 | 78 | 1,3 | 58 | 90 | 402 | |
| NF-km 69,0 | 39 | 1,4 | 130 | 79 | 1,5 | 61 | 104 | 411 | |
| MDB | 25 | 2,0 | 125 | 90 | 1,5 | 60 | 100 | 500 | |
|
Erläuterungen: As Arsen Cu Kupfer Pb Blei Cd Cadmium Hg Quecksilber Zn Zink Cr Chrom Ni Nickel MDB Mündungsbereich NF-km Nebenflußkilometer Alle Konzentrationsangaben in mg/kg TM. | |||||||||
7.1.4.4 Bewertung der Sedimente Das von der AG MIEHLICH im Rahmen der UVU zur Fahrrinnenanpassung konzipierte Verfahren zur Bewertung der Sedimente beruht auf den Kriterien
Struktur der Gewässersohle und
Schadstoffbelastung. Das Merkmal Struktur der Gewässersohle bewertet die Funktion der Sedimente als Lebensraum für benthische Organismen, wobei unabhängig von der realen Besiedlung eines Sedimentes dessen Besiedlungspotential für Benthosorganismen beurteilt wird. Die Bewertung der Struktur der Gewässersohle erfolgt anhand der folgenden, in Tabelle 7.1 - 42 ausführlicher erläuterten Kriterien:
Die Anzahl (Vielfalt) der Sedimenttypen in einem Untersuchungsabschnitt,
die Vielfalt der Korngrößen19) sowie
das Verhältnis von organischer Substanz und Feinkornanteil20) . Tab. 7.1 - 42: Übersicht der Kriterien zur Bewertung der Struktur der Gewässersohle
|
Kriterium
| Eigenschaft der Gewässersohle in einemUntersuchungsabschnitt |
| Anzahl der Sedimenttypen |
1-2 pro Untersuchungsabschnitt oder Zone sehr gering 3-4 pro Untersuchungsabschnitt oder Zone gering 5-6 pro Untersuchungsabschnitt oder Zone mittel 7-8 pro Untersuchungsabschnitt oder Zone hoch 9-11 pro Untersuchungsabschnitt oder Zone sehr hoch |
| Vielfalt der Korngrößen |
Variabilitätskoeffizient £40 gering Variabilitätskoeffizient 40 - £;70 mittel Variabilitätskoeffizient 70 hoch |
| Verhältnis von organischer Substanz und Feinkornanteil |
< 0,1 gering 0,1 - < 0,15 mittel ³0,15 hoch |
Bei der Bewertung der Sohlstruktur besteht das Problem, daß keine Informationen darüber vorliegen, welche Anzahl an Sedimenttypen bzw. welche Variabilität der Korngrößen als natürlich oder hochwertig zu bezeichnen ist. Daher wird als Maßstab der Bewertung für jeden Untersuchungsabschnitt ein naturnaher Zielzustand beschrieben und mit dem aktuellen Zustand verglichen. Die Bewertung der Struktur der Gewässersohle erfolgt somit im wesentlichen verbal-argumentativ (vgl. Tab. 7.1 - ). In Tabelle 7.1 - sind die Ergebnisse der Bewertung des Kriteriums "Struktur der Gewässersohle" in den sieben Untersuchungsabschnitten zusammengefaßt. Tab. 7.1 - 43: Bewertung des Merkmals "Struktur der Gewässersohle"
| Wertstufe | Eigenschaft der Gewässersohle in einem Untersuchungsabschnitt |
| Wertstufe 1 | In diesem Gewässerabschnitt entspricht die Vielfalt der Korngrößen, die Zahl und Verteilung der Sedimenttypen und die Eigenschaften der Sedimente dem natürlicherweise zu erwartenden Zustand. |
| Wertstufe 2 | Gegenüber dem natürlicherweise zu erwartenden Zustand treten geringe Abweichungen in der Vielfalt der Korngrößen oder in der Zahl oder Verteilung der Sedimenttypen auf. |
| Wertstufe 3 | Gegenüber dem natürlicherweise zu erwartenden Zustand treten mittlere Abweichungen in der Vielfalt der Korngrößen oder in der Zahl oder Verteilung der Sedimenttypen auf. |
| Wertstufe 4 | Gegenüber dem natürlicherweise zu erwartenden Zustand treten starke Abweichungen in der Vielfalt der Korngrößen oder in der Zahl oder Verteilung der Sedimenttypen auf. |
| Wertstufe 5 | Gegenüber dem natürlicherweise zu erwartenden Zustand treten sehr starke Abweichungen in der Vielfalt der Korngrößen oder in der Zahl oder Verteilung der Sedimenttypen auf. |
Tab. 7.1 - 44: Bewertung der Struktur der Gewässersohle in den Untersuchungsabschnitten
| UA | Anzahl der Sedimenttypen | Variabilitätskoeffizient der Körnung | Anreicherung mit organischer SubstanzGesamtbewertung | Wertstufe | |||
| Fahrrinne | Tiefwasser | Watt | |||||
| I | gering | - | gering | gering | hoch | Struktur der Gewässersohle sehr stark verändert | 5 |
| II | mittel | Gesamtabschnitt: hoch | hoch | Struktur der Gewässersohle sehr stark verändert | 5 | ||
| III | sehr hoch | mittel | mittel | hoch | mittel | Struktur der Gewässersohle mittel verändert | 3 |
| IV | sehr hoch | mittel | hoch | hoch | gering | Struktur der Gewässersohle gering verändert | 2 |
| V | hoch | mittel | hoch | mittel | gering | Struktur der Gewässersohle gering verändert | 2 |
| VI | mittel | gering | mittel | gering | gering | Struktur der Gewässersohle gering verändert | 2 |
| VII | mittel | mittel | mittel | gering | gering | Struktur der Gewässersohle sehr gering verändert1 | 1 |
|
Erläuterungen: UA Untersuchungsabschnitt 1 Der Untersuchungsabschnitt VII erhält die Wertstufe 1, weil die Sedimente dort aufgrund der marinen hydrodynamischen Bedingungen sehr homogen sind und die Struktur der Gewässersohle gegenüber dem Zielzustand als sehr gering verändert eingestuft werden kann. | |||||||
Die Bewertung der Schadstoffbelastung der Sedimente wird nach dem gleichen Verfahren durchgeführt wie die Bewertung der Schwebstoffbelastung (vgl. Kap. 7.1.4). Sie basiert auf den Güteklassen der ARGE ELBE, die dem fünfstufigen Bewertungssystem dieser UVU angepaßt wurden (vgl. Tab. 7.1 - ). Die Bewertung der Spurenelementbelastung erfolgt für die gleichen Parameter wie bei den Schwebstoffen. Die Wertstufengrenzen lassen sich Tabelle 7.1 - entnehmen. Bei den organischen Parametern umfaßt die Bewertung hingegen insgesamt 9 Stoffgruppen21) , d.h. über die von der ARGE ELBE definierten Parameter hinaus wurden für 4 weitere organische Schadstoffe bzw. Schadstoffgruppen Wertstufengrenzen festgelegt (vgl. Tab. 7.1 - 45). Tab. 7.1 - 45: Wertstufengrenzen für die Belastung mit organischen Spurenstoffen
| Wertstufe | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Belastung | sehr gering | gering | mittel | hoch | sehr hoch |
| AOX [mg Cl/kg] | n.n. | < 50 | < 100 | < 250 | ³ 250 |
| Butylzinnverbindungen [µg Sn/kg] | n.n. | < 25 | < 75 | < 150 | ³ 150 |
| Chlorierte Bis(propyl)ether [µg/kg] | < 0,5 | < 5 | < 20 | < 60 | ³ 60 |
| DDT und Derivate1 [µg/kg] | n.n. | < 40 | < 100 | < 200 | ³ 200 |
| HCH-Isomere1 [µg/kg] | n.n. | < 10 | < 20 | < 50 | ³ 50 |
| Hexachlorbenzol [µg/kg] | n.n. | < 40 | < 100 | < 200 | ³ 200 |
| PAK2 [mg/kg] | < 0,1 | < 1 | < 10 | < 40 | ³ 40 |
| PCB-Kongenere1 [µg/kg] | n.n. | < 5 | < 10 | < 25 | ³ 25 |
| PCDD/PCDF-I-TEQ [ng/kg] | < 0,2 | < 5 | < 40 | < 200 | ³ 200 |
|
Erläuterungen: mg Cl/kg Milligramm Chlor pro Kilogramm mg Sn/kg Milligramm Zinn pro Kilogramm 1 je Einzelverbindung 2 Summe von 16 Einzelverbindungen n.n. nicht nachweisbar AOX organische Halogenverbindungen PCB polychlorierte Biphenyle DDT Dichlordiphenyltrichlorethan PCDD polychlorierte Dibenzodioxine HCH Hexachlorcyclohexan PCDF polychlorierte Dibenzofurane PAK polycyclische aromatische I-TEQ Internationales Toxizitäts-Kohlenwasserstoffe äquivalent Alle Angaben beziehen sich auf den Gehalt in der Gesamtprobe. | |||||
Die im MATERIALBAND III abschnitts- und zonenweise (Watt, Flach-/Tiefwasser, Fahrrinne) vorgenommene Bewertung der Schadstoffbelastung der Gewässersedimente wird nach folgenden Prinzipien durchgeführt:
Bei einer Probenanzahl 5 erfolgt die Bewertung der Belastung einer Zone sowie eines Untersuchungsabschnittes mit einem bestimmten Schadstoff anhand des 90%-Perzentils des gesamten Datenkollektivs. Bei £ 5 Proben wird der Höchstwert des Datenkollektivs herangezogen.
Die Bewertung der Gesamtbelastung einer Zone (Berücksichtigung aller anorganischen Spurenelemente bzw. organischen Spurenstoffe) innerhalb eines Untersuchungsabschnitts sowie der Gesamtbelastung eines Untersuchungsabschnitts (Berücksichtigung aller Spurenelemente bzw. organischen Spurenstoffe in allen Zonen) richtet sich nach der schlechtesten Wertstufe. Bei der Bewertung der Spurenelementbelastung der Sedimente wird die zuvor beschriebene Abnahme der Belastung der Sedimente zwischen dem Wehr Geesthacht und der Außenelbe deutlich. Während im Abschnitt I mit Ausnahme von Nickel (mittlere Belastung - Wertstufe 3) die gemessenen Gehalte bei allen Spurenelementen auf eine sehr hohe Belastung hinweisen (Wertstufe 5), ist im Abschnitt II trotz der überwiegend noch sehr hohen Belastung (Wertstufe 5) bereits ein abnehmender Trend bei einzelnen Spurenelementen erkennbar (z.B. Cd, Hg). Dieser setzt sich im Abschnitt III bei anderen Spurenelementen fort. Im Abschnitt IV ist mit Ausnahme von Zink, Blei und Arsen die Belastung mit den anderen Spurenelementen als mittel zu bezeichnen (Wertstufe 3). In den Abschnitten V und VI liegen die Gehalte bei einzelnen Parametern in einzelnen Zonen schon im Bereich geringer (Wertstufe 2) oder sogar sehr geringer Belastungen (Wertstufe 1 für die Fahrrinne im Abschnitt VI). Die Belastung des Abschnitts VII entspricht der Nordsee-Belastung. Bei der Bewertung der Gesamt-Spurenelementbelastung in den einzelnen Untersuchungsabschnitten fällt auf, daß die Zink-Belastung immer für die Wertstufen-Zuordnung ausschlaggebend ist (vgl. Tab. 7.1 - 46). Dementsprechend sind die Sedimente in den Untersuchungsabschnitten I, II und IV als sehr hoch belastet (Wertstufe 5), in den Abschnitten III, V und VII als hoch belastet (Wertstufe 4) und im Abschnitt VI als mittel belastet (Wertstufe 3) einzustufen. Tab. 7.1 - 46: Bewertung der Belastung der Sedimente mit Spurenelementen
| Untersuchungsabschnitt | |||||||||
| I1) | II | III | IV | V | VI | VII | |||
| Arsen | 90%-Perzentil | 110,7 | 48,0 | 70,3 | 49,0 | 22,2 | 15,7 | 20,0 | |
| Wertstufe | 5 | 3 | (5) | 3 | 2 | 2 | 2 | ||
| Cadmium | 90%-Perzentil | 18,9 | 9,3 | 4,0 | 3,8 | 3,4 | 1,8 | 1,3 | |
| Wertstufe | 5 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| Chrom | 90%-Perzentil | 331 | 134 | 143 | 125 | 113 | 115 | 101 | |
| Wertstufe | 5 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| Kupfer | 90%-Perzentil | 312 | 368 | 178 | 104 | 90 | 121 | 165 | |
| Wertstufe | 5 | 5 | 4 | 3 | 3 | 3 | (4) | ||
| Quecksilber | 90%-Perzentil | 30,3 | 6,5 | 8,1 | 3,5 | 3,0 | 2,8 | 1,4 | |
| Wertstufe | 5 | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | ||
| Nickel | 90%-Perzentil | 91,0 | 67,0 | 72,0 | 59,0 | 49,0 | 65,0 | 74,0 | |
| Wertstufe | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | 3 | 3 | ||
| Blei | 90%-Perzentil | 489,4 | 277,6 | 177,6 | 164,5 | 119,0 | 130,4 | 129,5 | |
| Wertstufe | 5 | 5 | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | ||
| Zink | 90%-Perzentil | 2760 | 1610 | 880 | 1057 | 578 | 481 | 343 | |
| Wertstufe | 5 | 5 | 4 | 5 | 4 | 3 | 3 | ||
| Gesamt | Wertstufe | 5 | 5 | 4 | 5 | 4 | 3 | 4 | |
|
Erläuterungen:Die in Klammern gesetzten Werte zeigen an, daß die Bewertung auf "unsicheren" Analysedaten (Abweichungen aufgrund unterschiedlicher Analysemethoden) basiert. Diese Werte bleiben bei der Ermittlung der Gesamtwertstufe unberücksichtigt. 1) Da die Probenzahl 5 ist, wird anstelle des 90%-Perzentils das Maximum angegeben. Alle Konzentrationsangaben in mg/kg TM. | |||||||||
Die Aussagen lassen sich grundsätzlich auch auf die Belastung der Sedimente mit organischen Spurenstoffen übertragen. Allerdings schwanken die Gehalte im Längsprofil der Tideelbe stärker, so daß unterschiedliche Parameter die Bewertung in einem Untersuchungsabschnitt bestimmen. Beispielsweise führt im Abschnitt II die sehr hohe PCB-Belastung zur Einstufung in die Wertstufe 5, im Abschnitt III hingegen die sehr hohe Belastung mit Organozinnverbindungen (vgl. Tab. 7.1 - 47). Tab. 7.1 - 47: Bewertung der Belastung der Sedimente mit organischen Spurenstoffen
| Untersuchungsabschnitt | ||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | ||
| HCH-Isomere[µg/kg TM] | 90%-Perzentil | 45,0 | 7,8 | 13,4 | 21,9 | 3,0 | 4,7 | 2,2 |
| Wertstufe | 4 | 2 | 3 | 4 | 2 | 2 | 2 | |
| DDT undDerivate[µg/kg TM] | 90%-Perzentil | 51,0 | 60,6 | 10,0 | 44,9 | 23,2 | 36,6 | 1,6 |
| Wertstufe | 3 | 3 | 2 | 3 | 2 | 2 | 2 | |
| PCB-Kongenere[µg/kg TM] | 90%-Perzentil | 11,6 | 32,6 | 4,8 | 10,0 | 3,1 | 2,4 | 1,0 |
| Wertstufe | 4 | 5 | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | |
| HCB[µg/kg TM] | 90%-Perzentil | 69 | 38 | 13 | 9 | 3 | 2 | 1 |
| Wertstufe | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | |
| AOX[mg/kg TM] | 90%-Perzentil | 207 | 200 | 54,5 | 66,2 | 79,4 | 66 | 36,8 |
| Wertstufe | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2 | |
| Organozinnverbindungen[µg/kg TM] | 90%-Perzentil | 0 | 132,2 | 184 | 152 | 63,8 | 12,8 | 2,9 |
| Wertstufe | 1 | 4 | 5 | 5 | 3 | 2 | 2 | |
| PAK[mg/kg TM] | Höchstwert | 8,11 | 54,63 | 3,19 | 3,28 | 0,66 | 0,25 | n.n. |
| Wertstufe | 3 | 5 | 3 | 3 | 2 | 2 | 1 | |
| Dioxine[ng l-TEQ/kg] | Höchstwert | 82,0 | 174,2 | 34,9 | 22,6 | 17,9 | 3,0 | 0,2 |
| Wertstufe | 4 | 4 | 3 | 3 | 3 | 2 | 2 | |
| Chlorether[mg/kg TM] | Höchstwert | 75,5 | - | 82,5 | 146,8 | 14,9 | n.n. | n.n. |
| Wertstufe | 5 | - | 5 | 5 | 3 | 1 | 1 | |
| Gesamt | Wertstufe | 5 | 5 | 5 | 5 | 3 | 3 | 2 |
| Erläuterungen:n.n. nicht nachweisbarWeitere Erläuterungen vgl. Tab. 7.1 - 45. | ||||||||
Abb. 7.1 - 15: Bewertung der Sedimente im Untersuchungsgebiet
In Abbildung 7.1 - sind die Ergebnisse der Bewertung der Sedimente hinsichtlich der Gewässerstruktur und der Schadstoffbelastung zusammengefaßt. Fußnoten : 1.)Nach PRITCHARD (1989) wird unter Ästuar allgemein ein zum Meer hin offenes, den Gezeiten unterworfenes Gewässer an der Küste verstanden, bei dem das salzreiche Meerwasser merklich durch das vom Land abfließende Süßwasser verdünnt wird und es zu Schichtungs- und Durchmischungsvorgängen der verschiedenen Wasserkörper kommt. 2.) Die Betonung liegt hierbei auf den hydro- und morphodynamischen Aspekten. Die Frage der Gewässerbelastung mit Nähr- und Schadstoffen spielt hierbei keine Rolle, da der gewählte Referenzzustand nicht als Bewertungsmaßstab für die Gewässergüte dient. 3.) Als Aufschleppe werden geneigte Ebenen zum Herausziehen von Schiffen aus dem Wasser bezeichnet. 4.) Resuspension ist die Aufschwemmung feinstverteilter fester Stoffe in einer Flüssigkeit. 5.) Aus innerer Reibung und Haftung resultierende Kraft, welche zwischen gegeneinander bewegten Teilchen wirkt. 6.) An dieser Stelle sei lediglich auf die umfangreiche Darstellung in der Studie "Salzgehalts- und Trübstoffverhältnisse in dem oberen Brackwassergebiet der Elbe" (ARGE ELBE 1992) verwiesen. 7.) Bestimmung der mittleren Sedimentbilanz- und Umsatzhöhen (nach SIEFERT 1987, zitiert in MATERIALBAND II a). 8.) Die Großmorphologie wird grundsätzlich von der im Ästuar wirkenden Tidedynamik bestimmt und wird durch die Unterhaltungsbaggerungen nur unerheblich beeinflußt. 9.) Ergebnisse der monatlichen Längsprofilbeprobungen in 0,5 m Wassertiefe bei vollem Ebbstrom, ca. 1 Stunde vor Tnw. 10.) Bei der Remobilisierung von Sedimenten oder hochkonzentrierten sohlnahen Feststoffsuspensionen (durch natürliche Umlagerungen oder unterhaltungsbedingte Sedimentumlagerungen) wird das in den Sedimenten enthaltene Ammonium freigesetzt und unter Verbrauch von Sauerstoff in Nitrat umgewandelt (Nitrifikation). 11.) Wenn im folgenden der Begriff "Schwermetalle" verwendet wird, dann sind hierunter Schwermetalle und Arsen zu verstehen. Diese Zusammenfassung erfolgt im Interesse einer besseren Lesbarkeit. 12.) Ein Derivat ist eine chemische Verbindung, die aus einer anderen entstanden ist. 13.) Der Gehalt an organischer Substanz wird über den Gesamtkohlenstoffgehalt (TOC - total organic carbon) ermittelt. 14.) Die Pufferkapazität ist die Fähigkeit eines Substrates, den pH-Wert bei Zugabe von Säuren bzw. Basen stabil zu halten. 15.) Unter der Resuspension von Sedimenten ist die Verteilung der Sedimentpartikel im Wasserkörper infolge natürlicher Umlagerungen oder infolge Unterhaltungsbaggerungen bzw. Verklappungen zu verstehen. 16.) Nach BFG (1992) beträgt der "mittlere regionale Belastungswert" der Nordseewatten 225 mg/kg TM. 17.) Unter dem Belastungsniveau wird das Verhältnis von den aktuellen zu den natürlichen Gehalten verstanden. 18.) Das C/N-Verhältnis ist der Quotient aus Gesamtkohlenstoffgehalt und Stickstoffgehalt und kennzeichnet die Qualität der organischen Substanz hinsichtlich ihrer Abbaubarkeit, d.h. je kleiner das C/N-Verhältnis desto schneller erfolgt der mikrobielle Abbau. 19.) Die Vielfalt der Korngrößen wird mit dem Variabilitätskoeffizienten (Standardabweichung in Prozent des arithmetischen Mittelwertes) des mittleren Korndurchmessers berechnet. 20.) Dieses Kriterium bewertet die Veränderung der Sedimenteigenschaften infolge zunehmender Gewässereutrophierung, die zu einer Zunahme des Gehaltes an organischer Substanz im Sediment führte und sich z.B. in der Bildung von Schlicken dokumentiert. Der ermittelte Wert stellt den Quotienten aus Gesamtkohlenstoffgehalt (TOC) und Feinkornanteil dar. 21.) Die Bewertung der Schwebstoffbelastung erfolgt nur für vier organische Stoffgruppen (DDT und Derivate, HCH-Isomere, Hexachlorbenzol und PCB-Kongenere), wobei die Wertstufengrenzen bei den Schwebstoffen und den Sedimenten identisch sind.