Stoffanreicherung in Wassertieren
Organismen stehen in enger Wechselwirkung mit dem sie umgebenden Medium, wie Luft und Wasser und den darin enthaltenen Substanzen. Langlebige Organismen in den Gewässern wie z.B. Fische und Muscheln können Stoffe je nach deren spezifischen Eigenschaften aus dem Wasser in ihren Organen unterschiedlich stark anreichern. Selbst Spurenstoffe, die im Wasser in geringsten Konzentrationen vorliegen, werden von den Organismen aufgenommen und gespeichert. Dieser Vorgang wird fachspezifisch allgemein als Bioakkumulation bezeichnet, die Anreicherung eines Stoffes oder Stoffgemisches in einen Organismus wird als deren Bioverfügbarkeit umschrieben.
Die angereicherten Spurenstoffe können durch verschiedene Methoden der chemischen Rückstandsanalytik aus den Organen der Wassertiere aufgespürt werden. Vor allem organische Spurenstoffe, die in der Wasserphase oft unter der analytischen Nachweisgrenze liegen, werden erst durch die Rückstandsanalytik aus biologischen Proben aufgespürt. Durch die Langlebigkeit der Organismen spiegelt die Bioakkumulation zudem ein zeitlich integriertes Bild der stofflichen Belastung eines Gewässers wider. Untersucht man regelmäßig über viele Jahre die stoffliche Belastung von Fischen oder Muscheln an ausgesuchten Stellen an den Gewässern, erhält man Aufschluss über die stofflichen Veränderungen in der Umwelt. Ein derartiges Untersuchungsprogramm bezeichnet man als ein Biomonitoringprogramm.
Das LfU unterhält seit vielen Jahren ein Fisch- und ein Muschelschadstoffmonitoringprogramm an verschiedenen bayerischen Gewässern. Die Strategie, die mit diesen Programmen verfolgt wird, lässt sich kurz wie folgt umschreiben:
- Stoffe im Gewässer erkennen
- langfristige Trends darstellen
- Ursache von Belastungen der Gewässer aufspüren
- Sanierungserfolge dokumentieren
Fischschadstoffmonitoring
Das Fischschadstoffmonitoring wird seit 1995 federführend am LfU durchgeführt. Bis 2001 erfolgte die Fischentnahme an 75 ausgewählten Stellen, die vornehmlich an Fließgewässern positioniert sind. Eine Reduktion auf 49 Stellen erfolgte ab 2002.
Fische stehen am Ende der aquatischen Nahrungskette und sind von großer Bedeutung für das Ökosystem Wasser. Als Nahrungsmittel und im Bereich der Freizeit und Erholung sind Fische wirtschaftlich und sozioökonomisch von besonderer Wichtigkeit. Durch deren artspezifische Lebensweise und die Fähigkeit Spurenstoffe aufzunehmen, stellen die heimischen Fische geeignete Monitoringorganismen mit hohem Indikatorpotential dar. Das Fischschadsoffmonitoring ist als ein passives Monitoring zu bezeichnen, weil vorzugsweise die in den Gewässern lebenden Fische untersucht werden. Bevorzugte Arten sind Barbe, Aitel, Brachse, Rotauge und Aal. Die Fische werden einmal pro Jahr in den Herbstmonaten den bayerischen Gewässern entnommen. Neben der Untersuchung des Gesundheitsstatus der Fische, werden Organe wie Milz, Leber und Muskulatur für die chemische Rückstandsanalytik und die Fettbestimmung präpariert. Milz und Leber werden als primäre Stoffwechselorgane zur Ermittlung der Bioakkumulation bevorzugt untersucht. Die Muskulatur kann bei einigen Fischarten besonders fett sein, z.B. bei Aalen, und kann daher mit sog. lipophilen Stoffen belastet sein.
Die Stoffliste, die aus den Fischorganen untersucht wird, ergibt sich aus gesetzlichen Vorgaben, wie der BayGewQV und der EU-Wasserrahmenrichtlinie und ist mit anderen Untersuchungsprogrammen des LfU, z.B. Muschelschadstoffmonitoring und Schwebstoffmonitoring abgestimmt.
Folgende Stoffe werden in den Fischorganen untersucht:
Metalle und Schwermetalle in Milz und Muskulatur:
Bor, Aluminium, Chrom, Nickel, Kobalt, Kupfer, Zink, Arsen, Selen, Antimon, Cadmium, Blei, Quecksilber
Organisch-chemische Stoffe in Leber und Muskulatur:
Polychlorierte Biphenyle (PCB); Hexachlorbenzol (HCB); Hexachlorbutadien (HCBD); Alkylphenole; Pentachlorbenzol; 1,2,4-Trichlorbenzol; Di-(ethylhexyl)-phthalat (DEHP);polycyclische. Moschusverbindung (HHCB)
Muschelschadstoffmonitoring
Das Muschelschadstoffmonitoring wird als aktives Monitoring betrieben. Das heißt, Muscheln werden aus weitgehend unbelasteten Gewässern entnommen und in die zu untersuchenden Gewässer eingebracht, um nach einer definierten Zeitdauer wieder entnommen zu werden. Die Dreikantmuschel gehört zu den charakteristischen Vertretern unserer Fließgewässer und Seen und eignet sich aufgrund ihrer sessilen Lebensweise als Monitoringorganismus. Dort wo die Dreikantmuschel natürlich nicht im Gewässer vorkommt, wird die TeichmuschelTeichmuschel als Monitoringorganismus eingesetzt.
Als Filtrierer entnehmen Muscheln die im Wasser gelösten oder an Schwebstoffe gebundenen Stoffe auf und reichern sie an. Da die Dreikantmuschel gegenüber Schadstoffe nicht besonders empfindlich ist, kann man sie gut auch in hochbelastete Gewässer für die routinemäßige Überwachung verwenden. Die Fähigkeit der Stoffanreicherung bei Muscheln ermöglicht regionale Belastungsschwerpunkte in den Gewässern aufzudecken aber auch den Verlauf zeitlich begrenzter Gewässerverunreinigungen zu verfolgen.
Beim Schadstoffmonitoring eingesetzte MuschelartenZu Beginn des Programms im Jahr 2000 wurden Muscheln an 21 Fließgewässerstellen exponiert, ab 2006 erfolgte eine Reduktion auf 13 Stellen. Die Muscheln werden zweimal pro Jahr für die Dauer von je 6 Monaten eingebracht. Sie werden in speziellen Netzkäfigen gehalten, die mit Stahlseilen fest am Ufer fixiert sind. Monatlich werden die Muscheln auf deren Zustand kontrolliert. Nach der Entnahme aus den Gewässern werden die Weichkörper für die chemische Rückstandsanalytik vorbereitet. Es werden dieselben organisch-chemischen Stoffe und Metalle analysiert wie im Rahmen des Fischschadstoffmonitoringprogramms.
Einen zusammenfassenden Überblick und eine Bewertung im Rahmen des Fischschadstoffmonitoring vermitteln die Belastungskarten analog zu den Gewässergütekarten, zu deren Klassifizierung ein Datenkollektiv seit 1995 zugrunde liegt. Die Karten werden regelmäßig aktualisiert und geben die Situation des jeweiligen Untersuchungsjahres wider. Bei den Belastungskarten sind die Rückstandsdaten aus der Fischmuskulatur als Medianwerte über alle Fische einer Messstelle berechnet worden. Das Klassifizierungssystem weist vier Belastungsstufen auf, die in Anlehnung an die Güteklassen farblich dargestellt werden. Für die Einstufung ist diejenige Belastungsstufe ausschlaggebend, bei der mindestens die Hälfte der untersuchten Fische zugeordnet werden kann. Belastungskarten liegen vor für die organisch-chemischen Stoffe Polychlorierte Biphenyle, Hexachlorbenzol und Hexachlorbutadien und für die Metalle Quecksilber, Blei, Cadmium und Arsen.
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