Technikfolgen 07. Mrz 2022

Ablagerungen zeigen: Chemiecocktail belastet die Nordsee

Der stetige Zustrom von Chemikalien aus industrieller Tätigkeit hat in der Nordsee zu erheblichen Umweltbelastungen geführt. Forschende des Helmholtz-Zentrums Hereon haben dies jetzt im Verbund mit anderen Wissenschaftsinstituten anhand von Ablagerungen am Meeresboden aufgezeigt.

Hereon-Mitarbeitende untersuchen die industriellen Ablagerungen aus der Nordsee im Labor.
Foto: Hereon/ Christian Schmid

Von Bettina Reckter

Es ist ein wahrer Chemikaliencocktail, der seit rund 100 Jahren stetig von den Flüssen in die Meere strömt. Ein Team des Instituts für Umweltchemie des Küstenraumes am Helmholtz-Zentrum Hereon untersuchte gemeinsam mit dem Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH), der Universität Hamburg, der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) sowie der RWTH Aachen die zeitliche Veränderung der Schadstoffbelastung in der Nordsee. Ernüchternde Bilanz: Selbst, wenn eine Substanz verboten wurde, zeigt sich ein Rückgang der Belastung erst Jahrzehnte später.

Eine chemische Zeitreise in die Vergangenheit

Die Nordsee mit ihrer einmaligen Küstenlandschaft ist in Gefahr: Über Flüsse, die Atmosphäre und durch direkte Einleitungen werden Schadstoffe kontinuierlich eingetragen. Zwar gehen die Belastungen mit bestimmten Schadstoffen aufgrund von Verboten und gesetzlichen Regelungen zum Teil deutlich zurück, doch kommt es ständig zu Ablagerungen neuer Schadstoffgruppen. Die Crux: Meist weisen diese Stoffe eine schlechte Abbaubarkeit bei gleichzeitiger giftiger Wirkung auf. Man bezeichnet sie deshalb als PBT-Stoffe: persistent, bioakkumulierend und toxisch.

„Um den Zustand der Nordsee und sich wandelnde Umweltbelastungen besser verstehen zu können, haben wir uns mit modernen Analysegeräten auf eine Art chemische Zeitreise in die Vergangenheit begeben“, sagt Daniel Pröfrock, Leiter der Abteilung für Anorganische Umweltchemie am Helmholtz-Zentrum Hereon. Sein Team führte chemische Analysen an Sedimentkernen aus dem Skagerrak, einem Nordseeabschnitt zwischen den Küsten von Dänemark, Schweden und Norwegen, durch.

Zeitzeugen der Industriegesellschaft

Viele Schadstoffe sind an feine Sedimente gebunden, die sie über große Strecken transportieren können. Die speziellen Strömungsverhältnisse in der Nordsee sorgen dafür, dass Sedimente kontinuierlich Richtung Skagerrakregion unterwegs sind. Weil das Meer besonders tief ist, lagern sich die Teilchen schneller ab. Die Folge: eine starke Anreicherung von schadstoffbehafteten Sedimenten. Jedes Jahr „wächst“ hier der Meeresboden um mehrere Millimeter an. Die Sedimente sind also eine Art Zeitzeugen, sie werden auch als Gedächtnis eines Gewässers bezeichnet, denn sie spiegeln die Belastungssituation der jeweiligen Zeit wider.

In den untersten Sedimentschichten fanden die Forschenden Ablagerungen von vor über 100 Jahren. Insgesamt rund 90 verschiedene Schadstoffe und deren Gehalt ließen sich bestimmen, etwa polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Organochlor-Pestizide (OCP), polychlorierte Biphenyle (PCB), polybromierte Diphenylether (PBDE) und per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS) sowie verschiedenste Metalle wie Blei oder Arsen.

Rückläufige Konzentrationen organischer Schadstoffe

Positives Ergebnis der Laborarbeit ist sicherlich der Rückgang in den Konzentrationen bei allen erfassten organischen Schadstoffgruppen in den jüngeren Sedimentschichten. Dies ist ein Hinweis auf die Wirksamkeit der neu eingeführten Beschränkungen und Verbote.

Allerdings stieg in jüngeren Sedimentschichten die Konzentration von Arsen erheblich an. Das Forschungsteam vermutet hier mögliche Emissionen von korrodiertem Kriegsmaterial, das nach dem Zweiten Weltkrieg in großem Stil in der Nordsee entsorgt worden war.

Gesetzliche Regelungen zeigen positive Effekte

„Insgesamt unterstreichen die Ergebnisse die Bedeutung, Wirksamkeit und Rechtfertigung von gesetzgebenden Maßnahmen und ihre positive Wirkung beim Erreichen eines guten Umweltzustandes in der marinen Umwelt“ erklärt Tristan Zimmermann, Co-Autor der Studie. Die Forschenden räumen aber ein, dass es selbst nach einer frühzeitigen Regulierung lange dauert, dass der Gehalt an Schadstoffen auf natürliche Hintergrundwerte sinkt. Zudem führt die schlechte Abbaubarkeit vieler Substanzen zu langfristigen Ablagerungen.

Das Ergebnis des Forschungsteams unterstreicht die Notwendigkeit verbesserter und flexibler staatlicher Monitoringprogramme, die sowohl bekannte als auch neue Schadstoffe abdecken. Das Monitoring sollte relevante Daten in kurzer Zeit erfassen können, die dann zur Festlegung von Sedimentqualitätsrichtlinien genutzt werden sollten. Denn ohne rechtsverbindliche Umweltziele fehlt eine Legitimation von Maßnahmen zum Schutz der Umwelt.

Die Studie hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 2,5 Mio. € im Rahmen des Projektes NOAH (North Sea Observation and Assessment of Habitats) gefördert. Es war eines von zwölf Projekten der Küstenforschungsagenda für Nord- und Ostsee (KüNO) des BMBF-Rahmenprogramms „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA) und wurde zwischen 2013 und 2019 am Helmholtz-Zentrum Hereon koordiniert.

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