Stoffkonzentrationen in mittels Hubschrauber entnommenen Elbewasserproben (1979 bis 1998): allgemeine Gewässergüte, biologische Kenngrößen, Schwermetalle und Arsen, organische Schadstoffe
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Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Potsdam [u.a.]
Arbeitsgemeinschaft für die Reinhaltung der Elbe
2000
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Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | Literaturverz. S. 198 - 200 |
Beschreibung: | VII, 201, [10] Bl. graph. Darst., Kt. : 30 cm |
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adam_text | Titel: Stoffkonzentrationen in mittels Hubschrauber entnommenen Elbewasserproben (1979 bis 1998)
Autor: Krinitz, Jutta
Jahr: 2000
Inhalt
1 Einleitung................................................................................................................................1
2 Untersuchte Kenngrößen und Stoffe.......................................................................................3
2.1 Allgemeine Gewässergüte................................................................................................3
2.1.1 Wassertemperatur und pH-Wert................................................................................5
2.1.2 Sauerstoffhaushalt.....................................................................................................6
2.1.3 Kohlenstoffkreislauf..................................................................................................7
2.1.4 Stickstoffkreislauf.....................................................................................................9
2.1.5 Phosphor..................................................................................................................12
2.1.6 Sauerstoffzehrung....................................................................................................13
2.1.7 Elektrische Leitfähigkeit und Chlorid-Konzentration.............................................15
2.1.8 Sonstige...................................................................................................................16
2.2 Biologische Kenngrößen................................................................................................18
2.2.1 Bakterien.................................................................................................................18
2.2.2 Relative Güte, Chlorophyll(a) und Phaeophytin.....................................................19
2.2.3 Grünalgen, Kieselalgen und Phytoplankton............................................................19
2.3 Schwermetalle und Arsen...............................................................................................21
2.3.1 Chrom (Cr)..............................................................................................................26
2.3.2 Kupfer (Cu).............................................................................................................27
2.3.3 Nickel (Ni)...............................................................................................................28
2.3.4 Zink (Zn).................................................................................................................29
2.3.5 Eisen (Fe)................................................................................................................30
2.3.6 Mangan (Mn)...........................................................................................................31
2.3.7 Cadmium (Cd).........................................................................................................32
2.3.8 Quecksilber (Hg).....................................................................................................33
2.3.9 Blei (Pb)..................................................................................................................35
2.3.10 Arsen (As).............................................................................................................36
2.4 Organische Schadstoffe..................................................................................................38
2.4.1 Chlorierte Alkane....................................................................................................39
2.4.2 Chlorierte Alkene und Diene...................................................................................49
2.4.3 Hexachlorcyclohexane (HCH)................................................................................52
2.4.4 Benzen und methylierte Benzene............................................................................53
2.4.5 Chlorierte Benzene..................................................................................................56
2.4.6 Chlorierte Phenole...................................................................................................59
2.4.7 Polychlorierte Biphenyle (PCB)..............................................................................60
2.4.8 DDT und Metaboliten.............................................................................................62
2.4.9 Sonstige...................................................................................................................63
3 Untersuchungsgebiet.............................................................................................................66
4 Probenahme...........................................................................................................................69
5 Analytik.................................................................................................................................71
6 Stoffverteilung in der Tideelbe..............................................................................................73
6.1 Allgemeine Gewässergüte..............................................................................................73
6.1.1 Wassertemperatur und pH-Wert..............................................................................73
6.1.2 Sauerstoff................................................................................................................75
6.1.3 Kohlenstoff..............................................................................................................80
6.1.4 Stickstoff.................................................................................................................84
6.1.5 Gesamtphosphor und Phosphat...............................................................................85
I
6.1.6 Sauerstoffzehrung....................................................................................................96
6.1.7 Elektrische Leitfähigkeit und Chlorid-Konzentration...........................................100
6.1.8 Sonstige.................................................................................................................101
6.2 Biologische Kenngrößen..............................................................................................107
6.2.1 Bakterien...............................................................................................................107
6.2.2 Relative Biologische Güte, Chlorophyll(a) und Phaeophytin...............................110
6.2.3 Grünalgen, Kieselalgen und Phytoplankton..........................................................113
6.3 Schwermetalle und Arsen.............................................................................................114
6.3.1 Chrom (Cr)............................................................................................................114
6.3.2 Kupfer (Cu)...........................................................................................................115
6.3.3 Nickel (Ni).............................................................................................................116
6.3.4 Zink (Zn)...............................................................................................................118
6.3.5 Eisen (Fe)..............................................................................................................119
6.3.6 Mangan (Mn).........................................................................................................120
6.3.7 Cadmium (Cd).......................................................................................................121
6.3.8 Quecksilber (Hg)...................................................................................................124
6.3.9 Blei (Pb)................................................................................................................125
6.3.10 Arsen (As)...........................................................................................................127
6.4 Organische Schadstoffe................................................................................................128
6.4.1 Chlorierte Alkane..................................................................................................128
6.4.2 Chlorierte Alkene und Diene.................................................................................135
6.4.3 Hexachlorcyclohexane (HCH).............................................................................138
6.4.4 Chlorierte Benzene................................................................................................140
6.4.5 Chlorierte Phenole.................................................................................................142
6.4.6 Polychlorierte Biphenyle (PCB)............................................................................143
6.4.7 DDT und Metaboliten (1989-1991)......................................................................146
6.4.8 Sonstige.................................................................................................................146
7 Stoffverteilung in den gesamten Elbelängsprofilen (1994-1998).......................................147
7.1 Allgemeine Gewässergüte............................................................................................147
7.1.1 Wassertemperatur und pH-Wert............................................................................147
7.1.2 Sauerstoff..............................................................................................................152
7.1.3 Kohlenstoff............................................................................................................154
7.1.4 Stickstoff...............................................................................................................160
7.1.5 Gesamtphosphor und Phosphat.............................................................................161
7.1.6 Sauerstoffzehrung..................................................................................................161
7.1.7 Elektrische Leitfähigkeit und Chlorid-Konzentration...........................................166
7.1.8 Abfiltrierbare Stoffe..............................................................................................166
7.2 Biologische Kenngrößen..............................................................................................170
7.3 Schwermetalle und Arsen.............................................................................................172
7.3.1 Chrom (Cr)............................................................................................................172
7.3.2 Kupfer (Cu)...........................................................................................................173
7.3.3 Nickel (Ni).............................................................................................................174
7.3.4 Zink (Zn)...............................................................................................................175
7.3.5 Eisen (Fe)..............................................................................................................175
7.3.6 Mangan (Mn).........................................................................................................176
7.3.7 Cadmium (Cd).......................................................................................................177
7.3.8 Quecksilber (Hg)............................ 178
7.3.9 Blei (Pb)..................................!!!. 1 I].................................................................179
7.3.10 Arsen (As)............................ /. ......................................................................180
7.4 Organische Schadstoffe................* . . . . . . . . . ....................................................................181
n
7.4.1 Chlorierte Alkane..................................................................................................181
7.4.2 Chlorierte Alkene und Diene.................................................................................182
7.4.3 Hexachlorcyclohexane (HCH)..............................................................................183
7.4.4 Benzen, Toluol, Xylen...........................................................................................184
7.4.5 Chlorierte Benzene................................................................................................184
7.4.6 Polychlorierte Biphenyle (PCB)............................................................................185
7.4.7 DDT und Metaboliten...........................................................................................185
7.4.8 Sonstige.................................................................................................................186
8 Eignung der Hubschrauberbeprobungstechnik....................................................................188
9 Schlussfolgerungen und Empfehlungen..............................................................................190
9.1 Gesamtes Längsprofil der Elbe....................................................................................190
9.1.1 Räumliche Besonderheiten....................................................................................190
9.1.2 Zeitliche Besonderheiten.......................................................................................190
9.1.3 Empfehlungen zum Mess- und Kenngrößenspektrum..........................................191
9.1.4 Empfehlungen zur Beprobungsstrategie................................................................191
9.2Tideelbe........................................................................................................................193
9.2.1 Räumliche Besonderheiten....................................................................................193
9.2.2 Zeitliche Besonderheiten.......................................................................................194
9.2.3 Empfehlungen zum Mess- und Kenngrößenspektrum..........................................194
9.2.4 Empfehlungen zur Beprobungsstrategie................................................................195
9.3 Statistische Auswertungen...........................................................................................195
10 Zusammenfassung.............................................................................................................197
11 Literatur.............................................................................................................................199
Anhang
III
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Kreislauf des Kohlenstoffs............................................................................................7
Abb. 2: Kreislauf des Stickstoffs..............................................................................................10
Abb. 3: „Kreislauf des Phosphors..........................................................................................12
Abb. 4: Redoxkreislauf des Eisens und des Mangans..............................................................31
Abb. 5: Strukturelle Unterteilung der Kohlenwasserstoffe......................................................38
Abb. 6: Verlauf der Elbe von der Quelle bis zur Mündung.....................................................67
Abb. 7: pH-Werte der Tideelbe (1979-1998)...........................................................................77
Abb. 8: Sauerstofflängsprofile der Tideelbe 1983 und 1998.........................................................75
Abb. 9: Sauerstoffsättigung der Tideelbe (1979-1998)............................................................79
Abb. 10: TOC-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998).................................................83
Abb. 11: Ammonium-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998).....................................87
Abb. 12: Nitrit-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998)................................................89
Abb. 13: Nitrat-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998)...............................................91
Abb. 14: Orthophosphat-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998).................................93
Abb. 15: Gesamtphosphor-Konzentrationen in der Tideelbe (1979-1998)..............................95
Abb. 16: Zehrung2i-Werte in der Tideelbe (1986-1998)..........................................................97
Abb. 17: Elektrische Leitfähigkeit in der Tideelbe (1979-1998).............................................99
Abb. 18: Gehalt an abfiltrierbaren Stoffen in der Tideelbe (1979-1998)...............................103
Abb. 19: Glühverlust der abfiltrierbaren Stoffe in der Tideelbe (1979-1982).......................105
Abb. 20: Silikat-Konzentrationen in der Tideelbe (1989-1998)............................................106
Abb. 21: Kolonienzahl der Coliformen Bakterien (1979-1994)............................................109
Abb. 22: Chlorophyll(a)-Konzentrationen in der Tideelbe (1982-1994)...............................111
Abb. 23: Anzahl der Phytoplankter in der Tideelbe (1982-1994)..........................................112
Abb. 24: Verhältnis Filterrückstand zu Filtratvolumen der analysierten Proben...................114
Abb. 25: Nickel-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrate)..................................................116
Abb. 26: Nickel-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände)..................................................117
Abb. 27: Verhältnis der gelösten zur partikulären Nickel-Fraktion in der Tideelbe..............117
Abb. 28: Zink-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrate).....................................................118
Abb. 29: Zink-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände).....................................................118
Abb. 30: Verhältnis der gelösten zur partikulären Zink-Fraktion..........................................119
Abb. 31: Mangan-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrate)................................................120
Abb. 32: Mangan-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände)...............................................120
Abb. 33: Verhältnis der gelösten zur partikulären Mangan-Fraktion in der Tideelbe...........121
Abb. 34: Cadmium-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrate).............................................122
Abb. 35: Cadmium-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände).............................................123
Abb. 36: Verhältnis der gelösten zur partikulären Cadmium-Fraktion in der Tideelbe.........123
Abb. 37: Quecksilber-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrat)...........................................124
Abb. 38: Quecksilber-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände).........................................125
Abb. 39: Blei-Konzentrationen in der Tideelbe (Filtrate)......................................................126
Abb. 40: Blei-Gehalte in der Tideelbe (Filterrückstände)......................................................127
Abb. 41: Chloroform-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991)....................................128
Abb. 42: Tetrachlormethan-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991)..........................130
Abb. 43: 1,1,2-Trichlorethan-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991)........................131
Abb. 44: 1, U ,2-Tetrachlorethan-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991).................133
Abb. 45: 1,1,2,2-Tetrachlorethan-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991).................134
Abb. 46: Trichlorethen-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991).................................136
Abb. 47: Tetrachlorethen-Konzentrationen in der Tideelbe (1980-1991)! ......Z .~ l 137
Abb. 48: 7-HCH-Konzentrationen in der Tideelbe (1981-1991) 139
IV
Abb. 49: Hexachlorbenzen-Konzentrationen in derTideelbe (1981-1991)...........................141
Abb. 50: Pentachlorphenol-Konzentrationen in derTideelbe (1982-1991)...........................142
Abb. 51: PCB-Konzentrationen (als Clophen A60) in derTideelbe (1981-1986).................144
Abb. 52: Konzentrationen des PCB 138 in derTideelbe (1985-1991)..................................144
Abb. 53: Konzentrationen des PCB 153 in der Tideelbe (1985-1991)..................................145
Abb. 54: Wassertemperaturen und pH-Werte (gesamtes Elbelängsprofil)............................149
Abb. 55: Sauerstoff-Konzentrationen und -Sättigungswerte (gesamtes Elbelängsprofil)......151
Abb. 56: TOC- und DOC-Konzentrationen (gesamtes Elbelängsprofil)...............................157
Abb. 57: Stickstoff-Messgrößen (gesamtes Elbelängsprofil).................................................160
Abb. 58: Phosphor- undGesamt-Phosphat-Konzentrationen (gesamtes Elbelängsprofil).... 164
Abb. 59: Zehrungswerte (gesamtes Elbelängsprofil).............................................................165
Abb. 60: Elektrische Leitfähigkeit, Chlorid und abfiltrierbare Stoffe (gesamtes Elbelängsprofil) ..169
Abb. 61: Chlorophyll(a), Phaeophytin und Phytoplankton (gesamtes Elbelängsprofil)........170
Abb. 62: AOX-Werte (gesamtes Elbelängsprofil).................................................................187
V
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Rieht- und Grenzwerte für Mess- und Kenngrößen der allgemeinen Gewässergüte.....4
Tab. 2: Toxische Ammonium- und Nitrit-Konzentrationen für Forellen (Baur 1998)...........11
Tab. 3: Elektrische Leitfähigkeit verschiedener Wasserarten..................................................16
Tab. 4: Verwendungsbereiche der untersuchten Schwermetalle und des Arsens....................22
Tab. 5: Weltweite Einträge an Schwermetallen und Arsen in Süßwasserökosysteme.............23
Tab. 6: Rieht- und Grenzwerte für Schwermetalle und Arsen im Wasser...............................24
Tab. 7: Akute Wirkschwellen der Schwermetalle und des Arsens für sensible aquatische
Organismen................................................................................................................25
Tab. 8: Allgemeine Stoffdaten ausgewählter organischer Verbindungen................................40
Tab. 9: Toxische Wirkschwellen ausgewählter organischer Verbindungen für sensible
aquatische Organismen..............................................................................................42
Tab. 10: Rieht- und Grenzwerte sowie Ziel vorgaben für organische Verbindungen im Wasser
(Bundesrepublik Deutschland)...................................................................................44
Tab. 11: Grenz- und Richtwerte und Qualitätsziele für organische Verbindungen im Wasser
(EU,WH0)................................................................................................................45
Tab. 12: Einzugsgebietsgröße und mittlerer Abfluss der wichtigsten Elbe-Nebenflüsse........66
Tab. 13: An der Analyse der Tideelbe-Proben beteiligte Institutionen (Stand 1998)..............71
Tab. 14: An der Analyse der Wasserproben des gesamten Elbelängsprofiles (Quelle bis
Mündung) beteiligte Institutionen..............................................................................71
Tab. 15: Bewertungsschema für die Bakterienbelastung des Elbewassers............................107
Tab. 16: Chrom-, Kupfer-, Nickel- und Zink-Konzentrationen in der Elbe (gesamtes
Längsprofil)..............................................................................................................173
Tab. 17: Eisen- und Mangan-Konzentrationen in der Elbe (gesamtes Längsprofil)..............176
Tab. 18: Cadmium-, Quecksilber-, Blei- und Arsen-Konzentrationen in der Elbe (gesamtes
Längsprofil)..............................................................................................................178
Tab. 19: HCH-Konzentrationen in der Elbe (gesamtes Längsprofil).....................................183
VI
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