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Bericht: "Auswirkungen von organischen Schadstoffen im Ökosystem Wattenmeer – Umweltbundesamt Forschungsbericht 102 04 440. (1997)"

Im niedersächsischen Wattenmeer lassen sich eine Reihe von Beobachtungen machen, die auf eine starke anthropogene Belastung des Ökosystems schließen lassen: Schadstoffkonzentrationen im Sediment und in Biota, die als ökotoxikologisch problematisch gelten; starker Bestandsrückgang der Miesmuschel; Tributylzinn-verursachte sexuelle Veränderungen bei Schnecken; Jahre mit sehr hohen Frühjahrsblüten des Kleinstflagellaten Phaeocystis; Jahre, in denen der Wattenmeerboden mit großflächigen Grünalgenbelägen zuwächst; extremer Rückgang des Seegrasbestandes. Z. T. ist es allerdings schwer, die Folgen extremer meteorologischer Ereignisse von anthropogenen Einflüssen zu trennen. Doch lässt sich anhand der Auswirkungen extremer Witterungsbedingungen zeigen, welche Konsequenzen Schädigungen einzelner Ökosystemkomponenten auf andere Elemente der Lebensgemeinschaft im Wattenmeer haben können. Ähnliches dürfte für anthropogen bedingte Störungen gelten. Einige Kausalitäten zwischen Belastungsfaktoren (meteorologisch wie anthropogen) und Veränderungen im Ökosystem lassen sich zeigen, für andere fehlt bisher der Nachweis. In the Wadden Sea of Lower Saxonia (Niedersachsen) there are numerous observations, which suggest a strong anthropogenic impact to the ecotoxicological relevance; considerable decrease of the standing stock of Blue mussels; alterations to the sexual organs of snails caused by Tributyltin; years with exceptional spring blooms of the nanoflagellate Phaeocystis; vegetation periods, during them, the greenalgae grow to extensive and thick layers; extreme decrease of the occurrence of eelgrass. To some extent however it is difficult to distinguish between strong meteorological events and anthropogenic influences. The effects of extreme weather conditions are nevertheless good examples for the consequences, the damage of one component of the ecosystem causes to other elements of the Wadden Sea community. Some causalities between stress factors (meteorological as well as anthropogenic) and changes in the ecosystem can be identified, but there are also impacts without demonstrable consequences.

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Bericht: "Miesmuschel: Belastung Schwermetalle; persistente chlororganische Problemstoffe – Niedersächsische Küste (1983-1994)"

Im Rahmen der Überwachung niedersächsischer Küstengewässer werden seit 1983 im Auftrage des NLÖ vom Institut für Hydrobiologie und Fischereiwissenschaft der Universität Hamburg in verschiedenen Bereichen des Wattenmeeres zwischen Ems und Elbe zwei- bis dreimal jährlich Miesmuschelproben entnommen und auf Schwermetalle analysiert. 1993 und insbesondere 1994 fand eine Erweiterung des Untersuchungsumfanges auf organische Schadstoffe statt. Verbunden mit einem Sondermessprogramm zur Untersuchung der Miesmuscheln auf Dioxine/Furane wurden zusätzlich 72 PCB-Kongenere einschließlich der aus toxikologischer Sicht besonders bedeutungsvollen koplanaren und atropisomeren PCB erfasst. Aus ökologischer Sicht geht es um die Frage nach einem möglichen ursächlichen Zusammenhang zwischen der festgestellten Schadstoffbelastung der Muscheln und dem seit Mitte der 80er Jahre im niedersächsischen Wattenmeer beobachteten, drastischen Rückgang der Miesmuschelbestände. Hinsichtlich der Verwendung der Miesmuscheln als Lebensmittel stellt sich die Frage, wie die Schadstoffbelastung der Muscheln aus ernährungstoxikologischer Sicht zu bewerten ist. Ein wichtiger Aspekt der Arbeiten ist es zu dokumentieren, in welchem Maße sich Teilbereiche des Wattemeeres hinsichtlich ihrer Schadstoffbelastung unterscheiden und welche Entwicklungstendenzen nach der Einleitung von Maßnahmen zur Reduzierung von Schadstoffeinträgen zu erkennen sind. […]

Untersuchung Organische Schadstoffe

Das Thema Organische Schadstoffe des Sedimentkatasters ist ein Auszug aus den Sedimentdaten im Rahmen des Strombau- und Sedimentmanagementkonzepts Tideelbe (Hamburg Port Authority und WSV 2008). Die Daten basieren auf den Daten des SedKat der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG). Herausgeber: WSA Elbe-Nordsee - Gewässerkunde Stand: 2018 - 4378 Feature(s)

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Bericht: "Schlacke: Metallanreicherungen und Gewebeveränderungen in Bewuchsorganismen (1997)"

„Strandschnecken weiden den auf Hartböden im Eulitoral entstehenden Aufwuchs, insbesondere pflanzlicher Art, ab. Über den abgeweideten Aufwuchs oder direkter Aufnahme abgeschabter Metallpartikel kann es zu einem Transfer von Schwermetallen in die Schnecken kommen. Miesmuscheln und Balaniden gehören zu aktiven Filtrierern, die gelöste Substanzen oder auch aufgewirbelte Partikel aufnehmen können. Bis zu einem gewissen Grade sorgen Exkretionsmechanismen (Schleim- und Pseudofaecesbildung) für eine Entfernung dieser Stoffe aus dem Körper. Überschreitet aber die Aufnahme die Ausscheidungsfähigkeit, kommt es zur Akkumulation, die ab bestimmten Schwellenwerten zu subletalen Effekten führe kann (Livingstone & Pipe, 1992; Jenner, 1995). […] Wie bereits im Chemikaliengesetz verankert, sind Kenntnisse über die Präsenz von Umweltchemikalien in unterschiedlichen Umweltkompartimenten zur Abschätzung möglicher Gefahren unabdingbar. Die Untersuchung der Bioakkumulation von Stoffen in Organismen soll eine Bewertung der jeweiligen Bioverfügbarkeit im System ermöglichen. Ein hohes Potential zur Bioakkummulation in bestimmten Tieren lässt darüber hinaus Rückschlüsse auf mögliche zukünftige Gefahren für den Fall eines eventuellen Anstiegs des bioverfügbaren Angebots zu. Zum einen könnten sich dann Konzentrationsniveaus im Körper entwickeln, die zu toxischen Effekten führen, wenn entsprechende Entgiftungsmechanismen fehlen oder überbeansprucht werden. Zum anderen könnten diese Stoffe dann auch im Nahrungsnetz weitergegeben werden, besonders dann, wenn Räuber sich auf Tiere mit besonderen Akkumulationsverhalten als Nahrung spezialisiert haben. Insbesondere der Transfer von bodenlebenden Evertebraten zu Vögeln verdient Beachtung, da bei terrestrischen Tieren allgemein die Nahrung als wichtigste Quelle, beispielsweise für Schwermetalle, angesehen wird. Zur Klärung der Frage, ob in der Umgebung der oben genannten Schlacke-Schüttung in Organsimen eine erhöhte Bioverfügbarkeit von Schwermetallen erkennbar ist, wurden Proben von benthischen Evertebraten und Makroalgen aufgesammelt und auf ausgewählte Metalle hin analysiert und bewertet. Parallel dazu wurden histopathologische Untersuchungen zur Aufklärung möglicher Effekte durchgeführt. Die Probenahme erfolgte im November 1997 an drei Standorten: Cuxhaven Leitdamm; Norderney Hafen und Watt und Norddeich Hafen.“

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Bericht: "Schlacke: Metallanreicherungen und Gewebeveränderungen in Bewuchsorganismen (1997)"

„Strandschnecken weiden den auf Hartböden im Eulitoral entstehenden Aufwuchs, insbesondere pflanzlicher Art, ab. Über den abgeweideten Aufwuchs oder direkter Aufnahme abgeschabter Metallpartikel kann es zu einem Transfer von Schwermetallen in die Schnecken kommen. Miesmuscheln und Balaniden gehören zu aktiven Filtrierern, die gelöste Substanzen oder auch aufgewirbelte Partikel aufnehmen können. Bis zu einem gewissen Grade sorgen Exkretionsmechanismen (Schleim- und Pseudofaecesbildung) für eine Entfernung dieser Stoffe aus dem Körper. Überschreitet aber die Aufnahme die Ausscheidungsfähigkeit, kommt es zur Akkumulation, die ab bestimmten Schwellenwerten zu subletalen Effekten führe kann (Livingstone & Pipe, 1992; Jenner, 1995). […] Wie bereits im Chemikaliengesetz verankert, sind Kenntnisse über die Präsenz von Umweltchemikalien in unterschiedlichen Umweltkompartimenten zur Abschätzung möglicher Gefahren unabdingbar. Die Untersuchung der Bioakkumulation von Stoffen in Organismen soll eine Bewertung der jeweiligen Bioverfügbarkeit im System ermöglichen. Ein hohes Potential zur Bioakkummulation in bestimmten Tieren lässt darüber hinaus Rückschlüsse auf mögliche zukünftige Gefahren für den Fall eines eventuellen Anstiegs des bioverfügbaren Angebots zu. Zum einen könnten sich dann Konzentrationsniveaus im Körper entwickeln, die zu toxischen Effekten führen, wenn entsprechende Entgiftungsmechanismen fehlen oder überbeansprucht werden. Zum anderen könnten diese Stoffe dann auch im Nahrungsnetz weitergegeben werden, besonders dann, wenn Räuber sich auf Tiere mit besonderen Akkumulationsverhalten als Nahrung spezialisiert haben. Insbesondere der Transfer von bodenlebenden Evertebraten zu Vögeln verdient Beachtung, da bei terrestrischen Tieren allgemein die Nahrung als wichtigste Quelle, beispielsweise für Schwermetalle, angesehen wird. Zur Klärung der Frage, ob in der Umgebung der oben genannten Schlacke-Schüttung in Organsimen eine erhöhte Bioverfügbarkeit von Schwermetallen erkennbar ist, wurden Proben von benthischen Evertebraten und Makroalgen aufgesammelt und auf ausgewählte Metalle hin analysiert und bewertet. Parallel dazu wurden histopathologische Untersuchungen zur Aufklärung möglicher Effekte durchgeführt. Die Probenahme erfolgte im November 1997 an drei Standorten: Cuxhaven Leitdamm; Norderney Hafen und Watt und Norddeich Hafen.“

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Bericht: „WRRL: Schwermetall-Trend niedersächsische Küste (1982-2009)"

„Seit 1982 werden vom NLWKN (und deren Vorgängerinstitutionen) in Niedersachsen im Rahmen des Bund/Länder-Messprogramms für die Nord- und Ostsee (BLMP) Sedimentuntersuchungen u.a. auf Schwermetalle durchgeführt. In der EG-Richtlinie 2008/105/EG sind unter den prioritären Stoffen mit besonderer Beachtung zur Trendermittlung die 3 Schwermetalle Cadmium, Quecksilber und Blei aufgeführt. Die vorliegenden niedersächsischen Sedimentdaten wurden bereits entsprechend den Anforderungen der OgewV bewertet, die Ergebnisse werden im Folgenden dargestellt. Hierbei sind neben den 3 oben aufgeführten Schwermetallen auch Chrom, Kupfer, Nickel und Zink betrachtet worden. Die Qualität der Küstengewässer hängt hauptsächlich von Nährstoffen- und Schadstoffeinträgen vom Lande aus, von Schadstoffeinträgen über die Luft, von direkten Einträgen aus der Schifffahrt und von der Freisetzung von Nähr- und Schadstoffen aus belasteten Sedimenten ab. Somit kommt den Sedimenten der Wattgebiete eine besondere Bedeutung zu.“

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Bericht: „Assiminea grayana (Marschenschnecke): Histologie; Wesermündung (2009 und 2010)“

„Die Marschenschnecke Assiminea grayana gehört zu den Prosobranchien, die die Evolution zu einer Lebensweise im Supralitoral geführt hat. […] Morphologisch und histologisch ist sie nur grob beschrieben worden und weist einige Besonderheiten in der Familie der Rissoidea auf. […] Als Ergänzung der regulären jährlichen Untersuchungen zum TBT-Effektmonitoring an der niedersächsischen Küste werden seit 2007 Untersuchungen an Assimineen von zwei Stationen im Weserästuar durchgeführt. Es sollte geklärt werden, ob sich bei dieser Prosobranchienart ähnlich wie bei Littorina littorea, Hydrobia ulvae und anderen Arten Effekte auf das Reproduktionssystem durch im Sediment vorhandene Organozinnverbindungen feststellen lassen. […] Auf dem Hintergrund der Ergebnisse aus den Jahr 2008, […] wurden als Ergänzung zur Beprobung von Assiminea grayana Sedimentproben entnommen, um diese in erster Linie auf Antifoulingbiozide mit androgener (Organozinnverbindungen) also auch anti-androgener Wirkung (Diuron, Irgarol) zu untersuchen. […] Zudem wurde bei den biologischen Probenahmen berücksichtigt, dass aus den angeschwemmten Plastikmaterialien Stoffe mit endokrinem Potenzial austreten könnten […]. Die Ergebnisse von 2009 und 2010 sind in dem vorliegenden Bericht zusammengefasst.“

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Bericht: "Effektmonitoring für Wattenmeerorganismen: Konzepte; Möglichkeiten (2004)"

„Zusammenfassung: Biologisches Effektmonitoring bietet die Möglichkeit, Reaktionen eines biologischen Systems (beispielsweise Veränderungen auf Populationsebene: Abwanderung, Mortalität, Rekrutierung) mit Zustandsvariablen des Systems (Stoffkonzentrationen in unterschiedlichen Umweltmedien wie Wasser oder Sediment) in Verbindung zu bringen (Dosis-Effekt-Analyse). Die ökologisch relevante Konzentration an potentiell schädigend wirkenden Stoffen im Sediment nimmt im Effektmonitoringeine Schlüsselposition ein. Beispielsweise übersteigt die Konzentration an Schwermetallen im Sediment die der freien Wassersäule um drei bis fünf Größenordnungen. Grundlage für die Bewertung der Effekte potentiell toxisch wirksamer Substanzen auf biologischer Ebene sind experimentelle Untersuchungen zu Toxikokinetik, Akkumulationsstrategien und Entgiftungsmechanismen der betroffenen Organismen. Über ökotoxikologische Tests im Labor findet eine Kalibrierung der Organismen hinsichtlich ihrer Reaktionen auf unterschiedlicheKonzentrationen von Stoffen oder Stoffgemischen statt. Dabei werden verschiedene Effektvariablen (Endpunkte) getestet, wie z.B. Mortalität, Fertilität oder Verhaltensänderungen. Aufgrund der Untersuchungen im Labor und im Freiland werden Organismen (Bioindikatoren), die sich für Vergleichsmessungen zur Umweltbewertung besonders eignen, ausgewählt (Kapitel 2: Voraussetzungen für ein Effektmonitoring). Effektmonitoring wird in unterschiedlichen Projektkonzeptionen umgesetzt. Die Bewertung von Reaktionen von Organismen oder Organismengemeinschaften im Freiland auf akute oder chronische toxische Einwirkungen (z.B. Tankerunfälle) oder aufgrund von Kontaminationsgradienten steht bei organismenbasierten Ansätzen im Vordergrund. Beispiele werden aufgezeigt zu Feld- Bioassays mit Muscheln und zur Bewertung der benthischen Lebensgemeinschaft infolge eines Tankerunfalls. Artenzusammensetzung und Ernährungstypen der benthischen Lebensgemeinschaft werden ebenfalls zur Identifizierung von kontaminierten Sedimenten im küstennahen Bereich herangezogen (Abschnitt 3.1: organismenbasierte Ansätze des Effektmonitoring). Projektkonzeptionen mit dem Schwerpunkt Sedimenttoxizität setzen verstärkt auf den Einsatz von ökotoxikologischen Labortests. Ausgehend von gemessenen Stoffkonzentrationen im Sediment werden Bioassays durchgeführt, bzw. die Sedimentdaten mit der Zusammensetzung der benthischen Lebensgemeinschaft oder der Fischpopulationen in Verbindung gebracht. Mittels dieser Projektkonzeptionen führten groß angelegte Untersuchungen in den USA zur Umweltqualitätsbewertung küstennaher Meeresgebiete (Abschnitt 3.2: Effektmonitoring mit Schwerpunkt Sedimenttoxizität). Das Konzept der Sediment-Qualitäts-Triade integriert Ergebnisse aus chemischer Sedimentanalyse, biologischen Beobachtungen im Freiland (benthische Lebensgemeinschaft) und ökotoxikologischen Experimenten (Bioassays im Labor) und führt zu einer ganzheitlichen Umweltbewertung. Der konzeptuelle Rahmen dieses Ansatzes bietet Variationsmöglichkeiten der Untersuchungsmethoden und der Auswertung der Daten und soll Existenz, Ausmaß und Gründe einer Systembeeinträchtigung aufzeigen. Idealerweise wird die Beprobung der Komponenten Sediment, Wasser und Organismen räumlich und zeitlich parallel vorgenommen. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden zusammengeführt und als summarische Indizes, Entscheidungs- Matrizen oder mit Hilfe multivariater Analyse ausgewertet. Fallbeispiele aus den USA und aus Spanien werden vorgestellt (Abschnitt 3.3: Sediment-Qualitäts-Triade). Der räumliche Zusammenhang einer regionalisierten Variablen (z.B. Biomasse einer Tier- oder Pflanzenart) kann mit Hilfe der geostatistischen Strukturanalyse geschätzt und visualisiert werden. Aufgrund der Relevanz für die Auswertung gebietsbezogener Variablen zur Bewertung küstennaher Gebiete wird dieses zukunftsweisende statistische Verfahren detailliert dargestellt und seine Anwendung auf Umweltqualitätsindizes aufgezeigt_CUTABSTRACT_

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Bericht: "Makrozoobenthos: Wesermündung (1975-2004)"

„Seit 1969 wird Abwasser aus der Titandioxidproduktion in die Wesermündung eingeleitet. Urheber ist die Firma Kronos Titan GmbH & Co. OHG, die in ihrem Werk in Nordenham aus norwegischem Titanerz (Ilmenit) unter Einsatz von Schwefelsäure (Sulfatverfahren) das Weißpigment Titandioxid gewinnt. Die Einleitungsstelle für die Abwässer, die nach der Richtlinie 92/112/EWG1 als „schwach saure Abfälle“ einzustufen sind, befindet sich in Höhe UW-km 65,8 am Grunde des Stromes. Die Hauptbestandteile des Abwassers bilden Schwefelsäure (H2SO4) und Eisensulfat (FeSO4). Daneben sind verschiedene Titanverbindungen und Spuren weiterer Metalle enthalten. Ein Überblick über die durchschnittlichen Netto-Jahresfrachten dieser Stoffe wird in Tabelle 2 gegeben. Durch die Richtlinie 78/176 EWG2 wird eine regelmäßige Überwachung der Umwelt im Bereich der Einleitungsstelle begründet. Unter anderem sind zu untersuchen „die Vielfalt sowie der relative und absolute Bestand der Tier- und Pflanzenwelt“ sowie „die toxischen Metalle im Wasser, in schwebenden Feststoffen, in den Sedimenten und, akkumuliert, in ausgewählten benthonischen und pelagischen Organismen“. Weitere Einzelheiten zur Überwachung sind in Anhang II der Richtlinie 82/883/EWG3 niedergelegt. Die biologische Überwachung (seit 1968) sowie die Überwachung der Anreicherung von toxischen Metallen (seit 1985) wird von der Forschungsstelle Küste Norderney (heute NLWKN) durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Umweltüberwachung sind in verschiedenen Berichten bis einschließlich 1994 (Makrozoobenthos und Sedimente) bzw. 1992 (Metalle) dokumentiert (u. a. MICHAELIS 1973, GROTJAHN & MICHAELIS 1985, WIENECKE 1982, KOLBE 1997 und KOLBE 1995). Im Juni 2005 wurde die Firma bio-büro Norden durch den NLWKN – Betriebsstelle Brake Oldenburg mit der Auswertung der bis 2004 erhobenen Überwachungsdaten beauftragt.“

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Bericht: "Gewässergüte: Weser, Lesum und Wümme; Teil I: Chemie (1967-1972)"

Die vorliegende Arbeit fasst die Ergebnisse aus den Jahren 1967 bis 1972 zusammen. Die Belastung der Weser erfolgt zunächst durch organische Stoffe, die durch aerobe Mikroorganismen abgebaut werden können und damit den Sauerstoffhaushalt der Weser in Anspruch nehmen. Der mittlere Sauerstoffgehalt der Weser, Wümme und Lesum war von 1967 bis 1972 im Allgemeinen gut bis ausreichend, abgesehen von Brake, wo besonders 1969 und 1971 häufig Werte unter 4 mg/l auftraten. Sie weisen hier auf eine starke organische Belastung hin. Im Sommer sinken die Sauerstoffgehalte bei Brake sogar zeitweise auf 2 mg/l ab, so dass die Weser an dieser Stelle keine weitere organische Belastung und keine Temperaturerhöhung mehr verträgt. Insgesamt gesehen ist die Weser jedoch noch in der Lage, die organische Schmutzlast bis zur Mündung abzubauen. Die Fracht der Weser an Phospaten hat ab 1967 etwas abgenommen, desgleichen die Gesamtstickstoffbelastung. Die Phosphatfracht der Weser ist 1972 allerdings wieder leicht angestiegen. Bezüglich der Ammonium-Ionen zeigte sich 1971 ein verbesserter Zustand gegenüber den Jahren 1969/1970. Im Jahre 1972 ist jedoch wieder eine Verschlechterung eingetreten. Die Werte der Sauerstoffzehrung (48 h und 120 h) weisen für Veckerhagen, Petershagen, Mittelsbüren und Brake auf eine starke Abwasserbelastung hin. Zur anorganischen Belastung der Weser tragen die Salze aus den Kalibergwerken am Oberlauf, die Salzlaugen aus den Kavernenausspülungen und die Sulfate aus der Titandioxid- und Düngemittelherstellung bei. Mit dem Industrieabwasser werden oft Spuren von Schwermetallen abgeleitet. Die Salzfracht der Weser ist im Vergleich zu anderen deutschen Flüssen sehr hoch und besonders in den letzten Jahren von 1969 bis 1972 kontinuierlich angestiegen. Messwerte von Schwermetallen für die Weser bei Bremen werden mitgeteilt. Sie geben bezüglich der Trinkwassergewinnung aus dem Weserwasser z. Zt. Zu keiner Besorgnis Anlass. Die Rest-ß-Aktivitäten erreichen nur in wenigen Fällen in der Weser nachweisbare Werte. Die Wassertemperaturen zeigen noch keine weitergehende Belastung der Weser, Wümme und Lesum an. Ein Vergleich der Weser, Lesum und Wümme mit verschiedenen deutschen Flüssen wird angestellt.

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