Die braune Spree -ökotoxikologische Aspekte

PD Dr. Werner Kratz

FU Berlin u NABU Brandenburg

kratzw@zedat.fu-berlin.de

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

129.11.2015

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

229.11.2015

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 3

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 4

• Altdöbern Halde 1

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 5

• Altdöbern Halde 3

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 6

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 7

• Altdöbern Mühlenfliess Halde 9

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 8

• Altdöbern Schlosspark

Eisenhydroxidschlamm

Arsen - Dithionitaufschluss - TU Berlin, Inst. Bodenkunde

Probepunkt 1 50,55 mg/kg TS

Probepunkt 2 44,83 mg/kg TS

Probepunkt 3 53,23 mg/kg TS

Probepunkt 4 23,86 mg/kg TS

Probepunkt 5 2,56 mg/kg TS

Probepunkt 6 2,11 mg/kg TS uvam

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ökotoxikologische Aspekte 9

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 10

Na-Dithionit-Citrat-Extrakt

Bei Reduktion Fe-verbindungen freigesetzt

mikrobieller Aktivität u Redoxbedingungen Bildung verschiedener As-Bindungsformen mit unterschiedlicher Mobilität und Toxizität

As Oxidationsstufen zwischen -III und + V

Hoch toxischMethylierte Arsenate (+V) Arsenite (+III)

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 11

Alkylierung mikrobiellen Aktivität abhängig !!!

Wilcke et al 2014 Kuhdung (Aktivierung MO)

Boden gespeichertes As als Methyl-As mobilisiert

Arsen Chemie ist extrem kompliziert,

nicht sicher vorhersagen, was da unten in dem See passiert !!!!!!!!!!!!!!!!!

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 12

Human-Toxikologie

UBA: sicherlich eines der größten Umweltprobleme dar …….

Trinkwasser

Hautveränderungen u Durchblutungsstörungen („Blackfoot Disease“),

Krebserkrankungen der Haut, Lunge, Blase u NiereTumorhäufigkeiten auch schon bei niedrigen Arsengehalten Trinkwasser

Wirkungsmechanismus u.a.- Induktion von oxidativem Stress, - die Beeinträchtigung von DNA-Reparaturprozessen

Wirkungen Arsenat ([AsO4]3-) u Arsenit ([AsO3]3-) u ihre methylierten Metabolite Toxizität organischen Verbindungen Arsenobetain u Arsenozucker ist noch weitgehend unbekannt.

Zwar ist hier die akute Toxizität geringer, aber chronische Wirkungen der vergleichsweise hohen Mengen in Fisch, Meeresfrüchten und Algen müssten dringend abgeklärt werden.

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 13

Grenzwerte für ArsenWHO), EPA, D TWVO

10 µg Arsen/L 01.01.2006 natürliche Mineral- und Tafelwässer;

Wasser zur Zubereitung von Säuglingsnahrung darf 5 µg/L nicht überschreiten

(Mineral- und Tafelwasserverordnung, MTVO)

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 14

Grenzwerte ArsenJoint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives)

PTWI-Wert (provisionable tolerable weekly intake) 15 µg Arsen/kg KG/Woche

„Oral reference dose“ (RfD) EPA 0,3 µg anorganisches Arsen/kg KG pro Tag

f = 50 China As in Nahrungsmitteln reglementieren.

„Toleranzwert“ As 150 µg/kg Reis REISWAFFELN ???

Grenzwerte für Eisenkonzentration in unterschiedlichen Gewässertypen (geändert nach Hunte, 2009)

GewässertypFe2+-Konzentrationen

Quelle

Forellenzucht << 0,1 mg/Lwww.sav-hamburg.deDr. Jörn Borrmann

Salmonidengewässer 0,2 mg/LDänemark – Richtlinie für EisenkonzentrationenCyprinidengewässer

0,5 mg/L

Allgemeine Gewässer 0,3 – 1,0 mg/L Billard & Rouband, 1995

Adulte Fische 0,3 – 0,5 mg/L Baur, 1997

Allgemeine Emissionsgrenzwerte für Eisen

0,1 – 5,0 mg/L ABWV, 2004

Zielvorgaben ausgewählter Bundesländer für Güteklasse II bis III

1,5 – 3,0 mg/L Schlaeger, 2003

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

1529.11.2015

Braune Spree – Fische Literatur zur Tabelle:

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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Dänemark - Richtlinie für Eisenkonzentrationen

Billard & Rouband (1985): Water Research 19, 209-214

Baur, W. (1997): Gewässergüte bestimmen und beurteilen, 3. Auflage, Parey Verlag, Berlin

ABWV (2004): Verordnung über Anforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer;

Abwasserverordnung.

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.

Schlaeger, F. (2003): Die Gewässergütesimulation von Fließgewässern als Grundlage der langfristigen

Flussgebietsbewirtschaftung. Aachen. Mitteilung/Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft 129

ISBN 3-86130-114-8.

29.11.2015

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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NABU- Landesverbände Sachsen Brandenburg BerlinJuli 2015

Spree u ihre Nebenflüsse sind ökologisch hochgradig gefährdetet von Sachsen bis Berlin

Fe/Sulfatbelastung sind zu hoch ! Auswirkungen auf das Ökosystem ???

Gesetzesverstöße gegen Naturschutz, FFH- Richtlinien

Bestandsaufnahme der Ökologie der Spree ist erforderlich, um mit der Sanierung auch die Gesundung des Flusses mit den entsprechenden Maßnahmen zu unterstützen.

29.11.2015

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EHS

- Zertifizierung, Verwendung ….- geordnete Deponierung- Verspülen in Tagebauseen geht gar nicht

Sonntag, 29. November 2015 PD Dr. Werner Kratz 19

21 Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe - ökotoxikologische Aspekte

Wozu Biotests ?Charakterisierung von Chemikalien hinsichtlich ihrer

Wirkung auf die Umwelt

Prinzip:

Untersuchung in standardisierten Testverfahren mit einer einzelnen Art

Untersuchung von mehreren Stellvertreterarten aus verschiedenen trophischen Ebenen (Testbatterien)

Vorteil:

Biotests können die Wirkung der Gesamtheit der Schadstoffe in einer Probe integrierend erfassen

Die chemische Analyse von einzelnen Stoffen lässt nur bedingt Rückschlüsse auf die Wirkung der Gemische in der Umwelt zu

29.11.2015

22 Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe - ökotoxikologische Aspekte

Biotests Anwendungsgebiete

Biologische Testverfahren

Pestizide

Industriechemikalien

Biozide

Pharmazeutika

Abwasser

Baggergut

Abfälle

Prospektive Risikobewertung

von Chemikalien

Retrospektive Risikobewertung

von Umweltproben

29.11.2015

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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Testbezeichnung Organismus Endpunkt Testvorschrift

Wachstumshemmtest mit Grünalgen

Desmodesmus subspicatus

Chronische Toxizität

ISO/WD Algal test - Microplate

Wachstumshemmtest mit Wasserlinsen

Lemna minor

Chronische Toxizität

DIN EN ISO 20079 (2006)

Akuter Daphnientest Daphnia magna

Akute Toxizität

DIN EN ISO 6341 (1996)

Daphnienreproduktionstest/ Daphnienpopulationstest

Daphnia magna

Chronische Toxizität

ISO 10706 (2000)/ keine verfügbar

Fischembryotest Danio rerio

Akute Toxizität

DIN EN ISO 15088 (2009)

Toxizitätstest Lumbriculus variegatus

Biomasse, Reproduktion

OECD Richtlinie 225 (2007)

Reproduktionstest Potamopyrgus antipodarum

Reproduktion Duft et al. (2007)

Toxizitätstest Dreissena polymorpha

Mortalität Stalter et al. (2010)

29.11.2015

Spree-Vorfluter Bülow

29.11.2015 Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe - ökotoxikologische Aspekte 24

Vetschauer Mühlenfließ

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

ökotoxikologische Aspekte 25

• 2 Messpunkte der LMBV am Eingang und Ausgang der Absetzanlage (siehe hierzu Studie zu den Fließen S. 88-100)

Spree-Vorfluter Bülow

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

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Salzteich Alt Döbern

29.11.2015 Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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Vetschauer Mühlenfließ

Sonntag, 29. November 2015 PowerPoint Vorlage - Ver. 1.0.0 28

• 2 Messpunkte der LMBV am Eingang und Ausgang der Absetzanlage (siehe hierzu Studie zu den Fließen S. 88-100)

Salzteich Alt Döbern

Sonntag, 29. November 2015 PowerPoint Vorlage - Ver. 1.0.0 29

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 30

• Altdöbern Halde 7

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 31

• Altdöbern Halde 5

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 32

• Altdöbern Halde 2

Sonntag, 29. November 2015 Dr. Werner Kratz 33

• Altdöbern Halde 4

29.11.2015Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -

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Die Kranke - Braune Spree braucht dringend unsere Hilfe !!!!

Pyritspaltung ab 2008

Braunfärbung der Spree Eisenhydroxid

Flussabschnitt Ruhlmühle Spreetal/Sachsen bis zur Talsperre Spremberg ist ein

ökologisch sterbender Fluss - Talsperre Spremberg Flusskläranlage

Flussstrecke FFH- und Naturschutzgebiete - Gesetze erheblich verletzt

Biodiversitätsverluste - Arten, Verlust von ökologischen Leistungen

Schädigung des Ökosystems

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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Eisenhydroxidschlamm

Vermeidung Minderung Grundwasserzustrom Reduzierung GrundwasserneubildungUntergrundwasserbehandlunghydraulische Abfangmaßnahmen

Verwertung Umweltservice GmbH Lauta, Firma LanxessProjekt Universität Potsdam Bodensubstrate Rekultivierung

Beseitigung Zertifizierung, geordnete Deponierung

Verspülen in Tagebauseen geht gar nicht !!!29.11.2015

Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe -ökotoxikologische Aspekte

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37 Altdöbern - Eisenhydroxid u seine Begleitstoffe - ökotoxikologische Aspekte

Biotests Standardtestverfahren

Prospektive Risikobewertung

von Chemikalien

Retrospektive Risikobewertung

von Umweltproben

Leuchtbakterien Vibrio fischeri

WasserflöheDaphnia magna

WasserlinsenLemna spec.

GrünalgenDesmodesmus subspicatus

FischeDanio rerio u.a.

NematodenCaenorhabditis elegans

MakrophytenMyriophyllum spec.

ZuckmückenChironomus tentans

RegenwürmerLumbriculus terrestris

Eisenia fetida

Pflanzen

SpringschwänzeFolsomia candida

Honigbienen

BodenmilbenHypoaspis aculeifer

WasserflöheCeriodaphnia dubia

FlohkrebsHyalella azteca

Biologische Testverfahren

29.11.2015

Wiesendorf- Krieschow

Sonntag, 29. November 2015 PowerPoint Vorlage - Ver. 1.0.0 38