Fluviatiler Austrag polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe in Gewässern der Region Trier - der Weg von der Quelle bis zum Austragssignal
Final Report Abstract
Die Analyse von Hochwasserwellen in vier Einzugsgebieten der Region Trier mit unterschiedlicher Größe und heterogener Ausprägung offenbart bezüglich des Transportes partikelgebundener PAK wiederkehrende Reaktionsmuster. Wir beobachten eine zeitliche Abfolge von den niederkondensierten Polyzyklen zu Beginn der Ereignisse bis zum Auftreten höhermolekularer Kohlenwasserstoffe am Schwebstoff im Wellenauslauf. Dies ist unabhängig von Jahreszeit oder Stärke der Niederschlagsereignisse. Eine aktuelle Beprobung der Schadstoffquellen in unseren Untersuchungsgebieten spiegelt diese charakteristischen Muster nicht wider. Einzelne Quellen wie Luftstaub, Straßenstaub, Sedimente oder Oberbodenmaterial haben ihre eigenen PAK Profile, die dem Responsprofil im Wellenablauf nicht zugeordnet werden können, obwohl sich der Schwebstoff überwiegend aus diesen Quellen rekrutiert. Die vorliegende Untersuchung beschreibt die Konzentration sowie Profile von 15 ausgewählten polyzyklisch aromatischer Kohlenwasserstoffe (PAK) in unterschiedlichen Kompartimenten der Region Trier und erklärt deren zeitliche Variabilität. Da das Transportmedium Wasser in Form von Niederschlag und Abfluss von unterschiedlichen Flächen Haupttransportfaktor der überwiegend partikelgebundenen Schadstoffgruppe ist, wurde die Stoffgruppe auf Veränderungen während ihres Transportes von den Quellen und dem Feinstaub in der Luft bis in die Gewässer betrachtet. Neben der reinen Quantifizierung werden kontinuierliche Zeitreihen der PAK im Luftstaub, im Schwebstoff einer Oberbodendränage und im Feinsediment erklärt. Unsere Untersuchungen zeigen, dass es im Verlauf der hydrologischen Transportkette durch unsere Einzugsgebiete eine Materialsortierung und damit verbunden eine Veränderung der Zusammensetzung der Polyzyklen gibt. Zu Beginn der Hochwasserwellen wird gröberes Material bewegt. Feinere Korngrößen treten im weiteren Verlauf aufgrund der abnehmenden Transportkraft des Wassers in den Vordergrund. Wir können zeigen, dass an feineren Partikeln verstärkt größere Polyzyklen gebunden und an gröberen Partikeln dominant kleinere Polyzyklen gebunden sind. Daher nimmt im Verlauf der Wellen die Bedeutung höher kondensierter PAK zu. Im Vergleich zu den Gehalten an den Quellen spielen PAK in unseren Fließgewässern eine nur untergeordnete Rolle. Während die Konzentrationen der Quellen (Partikel aus Schornsteinen, Automotoren, Lokomotiven) sowie am Luftstaub im Mikrogramm pro Gramm Bereich (20 - 200 μg pro g) liegen, bewegen wir uns in den Gewässern im Nanogramm pro Gramm Bereich (500 - 5000 ng pro g). Dies ist insbesondere auf Abbauprozesse in der Transportkette von der PAK Entstehung an den Quellen bis in die Fließgewässer, als auch auf Vermischung mit unbelastetem Erosionsmaterial zurückzuführen. Da sich der Luftstaub als Hauptträger für den Eintrag der PAK in die Umwelt erweist, wurden mögliche Quellen wie Feinstaub aus KFZ Abgassystemen oder aus Heizungssystemen betrachtet. Belastungen durch industrielle Produktionsprozesse sind in der Region Trier von untergeordneter Bedeutung. Als Hauptquellen für PAK in unserem Untersuchungsgebiet (Stadt Trier und Konz, 204 km2) haben sich der von Kraftfahrzeugen produzierte Feinstaub (3 kg PAK pro Jahr) und der Staub aus Heizungssystemen (15 kg PAK pro Jahr) herausgestellt. Für das besonders intensiv untersuchte Einzugsgebiet des Olewiger Bachs südlich von Trier wurde eine PAK Bilanz erstellen und mit einem Modell beschrieben. Unsere Untersuchungen zeigen, dass in das 35 km2 große Gebiet ca. 11 kg der 15 analysierten US-EPA PAK pro Jahr eingetragen werden, davon aber nur 2 kg den Pegel passieren. Der größte Teil wird in den Böden gespeichert. Bedeutende Quellen für die Belastung unserer Fließgewässer sind der Reifenabrieb, Bremsabrieb sowie die Staubemissionen vom Verkehr.
Publications
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