Feinkornfraktion als Normierungs-Tool für chlorierte Kohlenwasserstoffe und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in Sedimenten der Deutschen Bucht

Abstract

ie Messung von Schadstoffen in Sedimenten ist ein gängiges Monitoring-Verfahren zur Bewertung der Güte eines Gewässers, Benthals oder Sediments. Je größer und diverser das Untersuchungsgebiet ist, desto schwieriger ist es eine gute Vergleichbarkeit der Schadstoffkonzentrationen zu gewährleisten. Grund hierfür sind variierende Sedimenteigenschaften, wie die Korngrößenverteilung oder der Gehalt an organischen Kohlenstoff, die eine uneinheitliche Schadstoffaffinität zur Folge haben. Daher werden die Konzentrationen üblicherweise auf den TOC-Gehalt des Sediments normiert. Diese Arbeit untersucht, ob die Messung von Schadstoffen in der Feinkornfraktion (FKF; im Rahmen dieser Arbeit als Partikel < 63 μm definiert) eine Alternative zur TOC-Normierung darstellt und für den Routineeinsatz geeignet ist. Zwischen Partikelgröße und Schadstoffkonzentration besteht ein direkter Zusammenhang, da kleine Partikel aufgrund ihres größeren Oberflächen/Volumen-Verhältnisses eine höhere Affinität besitzen hydrophobe Schadstoffe zu adsorbieren. Dies ist der Grund zu der Annahme, dass die FKF als alternatives Normierungstool zum TOC-Gehalt geeignet ist. Um diese Annahme zu prüfen, wurden im Rahmen dieser Arbeit von 16 Sedimentproben aus der Deutschen Bucht die FKF durch Siebung abgetrennt und auf organische Schadstoffe untersucht. Es wurden Chlorierte Kohlenwasserstoffe und Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in der FKF in Konzentrationsbereichen von 0,023 bis 209,987 ng/g Trockenmasse (TM) bestimmt und mit Konzentrationen im Gesamtsediment verglichen. Des Weiteren wurden Korngrößenverteilungen und TOC-Gehalte in der der FKF im Bereich von 8,10 bis 38,91 mg TOC/g TM, sowie im Gesamtsediment von 1,03 bis 7,52 mg TOC/g TM gemessen. Die Ergebnisse zeigen sowohl Korrelationen zwischen TOC-Gehalt und Schadstoffkonzentrationen, als auch zwischen FKF-Anteil und Schadstoffkonzentration. Die Gewinnung der FKF bedeutet gegenüber der TOC-Messung einen Mehraufwand und nimmt mehr Zeit in Anspruch. Allerdings ergeben sich auch Vorteile gegenüber der TOC-Normierung. Es können beispielsweise Aussagen über Substanzen getroffen werden, die bei Messungen im Gesamtsediment unterhalb der Nachweisgrenze liegen. Die Daten zeigen, dass Sedimente mit unterschiedlichen Eigenschaften mit der FKF-Methode in einigen Bereichen stärker angeglichen werden, als durch TOC-Normierung. Eine bessere Angleichung der Sedimenteigenschaften hätte eine verbesserte Vergleichbarkeit verschiedener Monitoring-Programme zur Folge. Obwohl das Verfahren zur Gewinnung der FKF noch optimiert werden muss, zeigen die Daten, dass die FKF eine gute Alternative zur TOC-Normierung für Sediment Monitoring darstellt.

The measurement of pollutants in sediments is a common monitoring tool for assessing the quality of a waterbody, a benthic zone or sediment. However, the larger and more divers the investigated area, the more difficult it is to compare pollutant concentrations in sediments. This is a consequence of the changing pollutant affinity to the sediment depending on its characteristics such as grain size distribution and total organic carbon concentration (TOC), which in turn can be different at various sampling points. Therefore, the concentrations of pollutants in sediments are usually normalized to the TOC-content. This thesis investigates, if the measurement of pollutants in the fine grain fraction (particles <