02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Belastung des Bodensees mit organischen Spurenstoffen : Bestimmung von polychlorierten Biphenylen und polybromierten Diphenylethern in Sedimenten, Muscheln und Fischen(2011) Pfeiffer, Jörg Alexander; Metzger, Jörg W. (Prof. Dr. rer. nat.)Persistente organische Mikroverunreinigungen können über die Zuflüsse in den Bodensee eingetragen werden, insbesondere wenn diese einen höheren Abwasseranteil haben. Besonders für lipophilere Verbindungen besteht die Gefahr, dass sie sich dort in Sedimenten ablagern und in Fischen und Muscheln anreichern. Typische Vertreter von problematischen Verunreinigungen sind polychlorierten Biphenyle (PCB), die aufgrund ihrer toxischen Eigenschaften bereits vor über 20 Jahren verboten wurden. Eine mit den PCB strukturell verwandte Klasse, die polybromierte Diphenylether (PBDE), wurde seit den 1970er Jahren als Flammschutzmittel, z.B. in Textilien und Kunststoffgehäusen elektrischer Geräte, eingesetzt. Für verschiedene PBDE wurden zum Teil stark ansteigende Umweltkonzentrationen über die letzten Jahrzehnte beobachtet. Erst seit des freiwilligen Produktions- und Anwendungsverzichts der Industrie scheinen die Konzentration zu stagnieren. 2005 veröffentlichte die Landesanstalt für Umweltschutz, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg (LUBW) Ergebnisse von Bodensee-Sedimenten, die einen steigenden Trend in den PBDE-Konzentrationen der jüngeren Sedimentschichten zeigten, und dies ausnahmslos an allen Probennahmestellen. Diese lagen über den gesamten Bodensee verteilt in den Mündungsgebieten von Zuflüssen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Konzentrationen ausgewählter Kongenere von PBDE und PCB in Brachsen (Abramis brama), Dreikantmuscheln (Dreissena polymorpha) und Sedimentproben des Bodensees bestimmt. Ziel der Arbeit war es unter anderem, damit Aussagen über den potenziellen Übergang vom Sediment in Biota zu bekommen. Der Brachsen ist eine am Boden und damit in Sedimentnähe lebende, standorttreue Fischart, die sich unter anderem teilweise von von Dreikantmuscheln und teilweise auch direkt von den im Sediment enthaltenen Nährstoffen ernährt. Neben der Frage, ob es zur Anreicherung der Schadstoffe entlang der Nahrungskette (Muschel – Fisch) kommt, sollte auch geklärt werden, ob die Belastung möglicherweise regional unterschiedlich ist. Hinweise auf den Abbau und/oder die Aufnahme einzelner Vertreter dieser beiden, jeweils aus 209 Kongeneren bestehenden Verbindungsklassen PCB und PBDE sollten über eine genauere Betrachtung der Mischungszusammensetzung - auf Basis von Homologen- bzw. Kongenerenprofilen - erhalten werden. Abschließend sollte ein Vergleich mit Literaturdaten entsprechender Sediment- und Biotauntersuchungen aus anderen Seen und Flüssen Deutschlands, Europas und Amerikas erfolgen, um die spezifische Belastungssituation für den Bodensee einordnen zu können. Die Analytik erfolgte mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie (GC-MS). Quantifiziert wurde mittels Isotopenverdünnungsmethode unter Verwendung interner 13C12-markierter Standardverbindungen. Insgesamt wurden 105 Filetproben aus Brachsen, 62 Sedimentproben und sieben Muschelproben aus insgesamt sieben Regionen des Bodensees untersucht. Die im Rahmen der Probennahme gefangenen 547 Fische (Brachsen) wurden gewogen und sechs Längenklassen zugeordnet. Die beiden Schadstoffklassen PCB und PBDE konnten in allen untersuchten Matrices nachgewiesen werden. Dabei lag das Konzentrationsniveau für PCB in den Sedimenten auf ähnlichem Niveau wie bereits 2004/2005 und damit niedriger als die Qualitätsziele der Verordnung zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtinie (VO-WRRL, 20 µg/kg Trockensubstanz pro Einzelkongener) bzw. niedriger als die Qualitätsnormen nach Richtlinie 76/464/EWG für Sedimente und Schwebstoffe. Einzelne Maximalkonzentrationen lagen dabei oberhalb der relativ hoch liegenden Qualitätsziele der Arbeitsgemeinschaft für die Reinhaltung der Elbe (ARGE-Elbe). Die PCB-Konzentrationen waren in den oberen, jüngeren Schichten niedriger als in den tieferen, was den Trend zu abnehmenden Umweltkonzentrationen dokumentiert. Bei den PBDE konnte dieser Trend nicht beobachtet werden. Die Kongenerenprofile, d.h. die relativen Konzentrationen der Einzel-PCB zueinander, zeigten Übereinstimmung mit der Zusammensetzung der technischen PCB-Mischung „Chlophen–A60“ . Auch die Verteilung der Einzel-PBDE in den Proben hatte Ähnlichkeit mit der technischen Pentabromdiphenylethermischung. Während sich das PCB-Kongenerenprofil in den verschiedenen untersuchten Umweltproben kaum unterschied, hing das PBDE-Profil erheblich von der untersuchten Matrix ab. Bei Fischen ergaben sich Hinweise auf eine isomerenspezifische Aufnahme oder den spezifischen Abbau bestimmter PBDE-Kongenere. Diese Beobachtung konnte auch durch die Untersuchung der inneren Organe (Darm, Kiemen, Niere, Herz, Leber, Gonaden, Haut) beim Fisch gestützt werden. Das Fischalter bzw. die Fischlänge war in keiner eindeutigen Weise mit den gefundenen Konzentrationen korrelierbar - vielmehr zeigte sich eine Überlagerung mit dem allgemeinen stagnierenden oder leicht abnehmenden Trend in der Umwelt. Die Konzentrationen der Schadstoffe weisen Korrelationen zum jeweiligen Fettgehalt in der Probe auf.