, Volume 21, Issue 2, pp 160-176
Date: 20 Mar 2009

Strategien zur Sedimentbewertung – ein Überblick

Zusammenfassung

Hintergrund Sedimente sind als wichtiger Faktor bei der Beurteilung der Gewässerqualität in den letzten Jahren stärker in die wissenschaftliche und öffentliche Diskussion geraten. Während sich die Wasserqualität in den letzten Jahren deutlich verbessert hat, werden zum Teil hoch kontaminierte Sedimente in vielen europäischen Einzugsgebieten die Gewässerqualität noch für viele Jahrzehnte nachhaltig beeinflussen. Monitoring und Bewertung der Sedimentqualität kommen daher nicht nur im Rahmen nationalen Rechts, sondern auch bei der Umsetzung der europäischen Wasserrahmenrichtlinie große Bedeutung zu.

Ziel In diesem Beitrag soll ein Überblick über verschiedene Konzepte zur Bewertung von Sedimenten gegeben werden. Ein weiterer Schwerpunkt des Beitrages, der in einem Sonderheft anlässlich der Emeritierung von Prof. Dr. Dr. h. c. Volker Storch erscheint, liegt auf der exemplarischen Vorstellung von Fallstudien zur Sedimenttoxikologie, die jeweils im Heidelberger Umfeld entstanden sind.

Ergebnisse und Diskussion In diesem Übersichtsartikel werden zunächst die Vor- und Nachteile von chemischer Analytik und Biotestverfahren hinsichtlich der Sedimentbewertung dargestellt. Während jede Methodik für sich gesehen nur begrenzte Aussagekraft hat, ermöglicht deren Kombination eine umfassende Charakterisierung des Sedimentzustandes. In diesem Kontext werden Stufenverfahren und integrierte Sedimentbewertungen mittels Weight-of-Evidence-Studien vorgestellt. Als zusätzliches Konzept wird die Effekt-dirigierte Analyse präsentiert, bei der über die Kombination aus Fraktionierungen, biologischen Wirktests und nachfolgenden chemischen Analysen letztendlich die biologisch problematischen Substanzklassen oder gar Substanzen identifiziert werden können. Weiterhin wird dargestellt, dass bei der weiteren Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie auch die Sedimentmobilität für die Risikoanalyse von teils hochbelasteten Altsedimenten eine Rolle spielen wird.

Ausblick An verschiedenen Fallbeispielen wird in dem Artikel verdeutlicht, dass insbesondere das Konzept der Effekt-dirigierten Analysen, der kombinierte Einsatz von akuten und Mechanismus-spezifischen Biotestverfahren, In-situ-Untersuchungen in Weight-of-Evidence-Studien sowie die kombinierte Untersuchung von Sedimentbelastung und -mobilität ein großes Potenzial für die Kausalanalyse von komplexen Umweltproblemen in aquatischen Systemen und für die Maßnahmenprogramme in den Bewirtschaftungsplänen chemisch belasteter Flüsse besitzen.

Abstract

Background Being an important determinant in aquatic ecosystems, sediments have gotten more and more into focus of scientific and public discussions. While water quality has been significantly improving during recent years, highly contaminated sediments in many European rivers will still have ongoing impact for several centuries from now. Hence, monitoring and assessment of sediment quality are crucial for national legislation as well as the implementation of the European Water Framework Directive (WFD).

Aim On the occasion of the retirement of Prof. Dr. Dr. h. c. Volker Storch, this article reviews the various concepts of sediment assessment and introduces case studies in sediment toxicology which have been carried out in Heidelberg and surrounding areas.

Results and Discussion Initially, the article portrays benefits and drawbacks of chemical analytics and biotest systems. The individual approach has only limited informative value, but combining both perspectives allows for a comprehensive characterization of the state of sediments. As examples of toxicity evaluation based on this strategy, weight-of-evidence studies for tiered investigations and integrated sediment assessment are presented. In addition, a combination of chemical fractionation, bioanalytic investigations and chemical analysis – known as ‘effect-directed analysis’ (EDA) – is discussed. This integrated concept eventually aims at the identification of hazardous substance classes or even of single compounds. Finally, the article raises the issue of sediment mobility as an important parameter for risk analyses of highly contaminated legacy sediments within further WFD implementation.

Outlook Using various case studies, the article outlines the potentials of integrated approaches for cause-effect analysis of complex environmental samples within aquatic ecosystems as well as for action programs of management plans dealing with chemically polluted rivers. Effect-directed analysis in particular, but also the combined application of acute and mechanism-specific bioassays together with in-situ investigations, complemented by investigations on sediment mobility, appear promising with regard to comprehensive sediment assessment weight-of-evidence studies.

Dieser Beitrag ist Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Volker Storch zum 65. Geburtstag gewidmet, der die Aachener und Heidelberger Autoren dieses Artikels zunächst durch seine hervorragende Lehre für Zoologie und Ökologie begeistert hat und in der Forschung durch seine stete Unterstützung die Sedimenttoxikologie als eigene Forschungsrichtung an seinem Institut hat wachsen lassen.
Herausgeber: Henner Hollert · Thomas Braunbeck