Untersuchungen zur Nachhaltigkeit der Sanierung von Tributylzinnkontaminiertem Hafensediment durch Landablagerung

  • Romana Brandsch
  • Karl -Ernst Nowak
  • Norbert Binder
  • Bernd Jastorff
Originalarbeiten

Zusammenfassung

Zur Erhaltung des Schiffsverkehrs müssen die Häfen von sedimentierten Schwebstoffen befreit werden. Diese Sedimente enthalten oft hohe Konzentrationen an Tributylzinn (TBT), welches als Biozid in Antifouling-Anstrichen verwendet wird. Somit stellt sich das Problem einer angemessenen Entsorgung im Sinne einer Minimierung des Gefährdungspotentials für Mensch und Umwelt.

Mit dem Ziel, die landablagerung als eine Möglichkeit der Entsorgung von TBT-kontaminiertem Hafensediment zu beurteilen und ihre Nachhaltigkeit zu überprüfen, wurde in definierten Laborversuchen der biologische Abbau von TBT unter anaeroben sowie aeroben Bedingungen bei unterschiedlichen Temperaturen verfolgt. Freilandversuche gaben außerdem Aufschluss über wichtige Aspekte der Landdeponierung. Der biologische Abbau von TBT erfolgt schneller unter aeroben Bedingungen und bei höheren Temperaturen. Die ermittelten Halbwertszeiten zeigen die Abhängigkeit der Abbaurate von der Temperatur im Bereich von 5–55°C. Die unter gleichen Bedingungen festgestellte Abbaugeschwindigkeit im Wasser (nur biologischer Abbau, ohne Photolyse) ist fast um den Faktor 4 höher als im Sediment. Die Freilandversuche ergeben Abbauraten im nicht mechanisch behandelten Spülfeld von maximal 10–15% pro Jahr (als Mittelwert über die gesamte Tiefe von 0–150 cm) und in aufgesetzten Mieten, mit beschleunigter Trocknung und Belüftung, von rund 30% pro Jahr. Insgesamt konnte keine Beeinträchtigung des Grundwassers und der angrenzenden Gebiete durch austretendes TBT festgestellt werden; die TBT-Aufnahme in den untersuchten Pflanzen vom Spülfeld ist sehr gering.

Wenn man bedenkt, dass im Laufe der Zeit das Gefährdungspotentials, das vom Spülfeld ausgeht, durch den TBT-Abbau und dessen Konzentrationsabnahme kontinuierlich reduziert wird, ist eine erste Bedingung für die Nachhaltigkeit dieser Lösung erfüllt.

Schlagwörter

Biologischer Abbau TBT Biomonitoring, TBT DBT Dibutylzinn (DBT) Feldversuche, TBT-Abbau Hafensedimente, TBT-kontaminierte Laborexperimente, TBT-Abbau MBT Monobutylzinn (MBT) TBT Tributylzinn (TBT) Versuchsspülfield Luneort 

Investigations concerning the sustained redevelopment of harbour sediments contaminated with tributyltin (TBT) through the use of land deposition

Abstract

To allow ships to pass, most harbours have to be liberated from sedimented material. These sediments often contain high concentrations of tributyltin (TBT), which is used as a biocide in antifouling paints. Thus, the problem of a disposal which is acceptable with respect to a minimum risk for humans and the environment arises.

The aim of our project was to assess land deposition as an alternative in dealing with TBT-contaminated harbour sediments. Therefore, we followed the biological degradation of TBT under aerobic and anaerobic conditions at different temperatures using defined laboratory experiments, and got important information about the land deposition, performing field measurements including biomonitoring.

The biological degradation of TBT is faster under aerobic conditions and with increasing temperature. The half-lives found show the dependency of the degradation rates on the temperature between 5–55°C. The degradation rate determined for water under the same conditions (just biological degradation, without photolysis) is almost 4 times higher than in sediment. The field studies showed degradation rates of a maximum of 10–15% per year in untreated sediment and 30% per year in restacked sediments. We did not observe any interference of released TBT with ground water or surrounding areas. The TBT uptake in plants was low.

Based on our results a multidimensional risk evaluation was performed, concerning the TBT and its degradation products dibutyltin (DBT) and monobutylin (MBT) released from the deposition areas. The land deposition appears to be a sustainable solution for dealing with TBT-contaminated harbour sediments.

Keywords

Biological degradation, TBT biomonitoring, TBT DBT dibutyltin (DBT) ecological research project Luneort field studies, TBT degradation habour sediments, TBT contaminated laboratory experiments, TBT degradation MBT monobutyltin (MBT) tributyltin (TBT) 

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Literature

  1. Alzieu C, Heral M, Thibaud Y, Dardignac MJ, Feuiller M (1981). Influence des peintures antisalissures a base d’organostanniques sur la calcification de l’huitre — Crassostrea gigas. Revue des Travaux des Peches maritimes 45, 100–116Google Scholar
  2. Alzieu C, Sanjuan J, Deitriel JP, Borel M (1986): Tin contamination in Arcachon Bay: effects on oyster shell anomalies. Marine Pollution Bulletin 17, 494–498CrossRefGoogle Scholar
  3. Anderson CD (1993): Self-polishing antifoulings: a scientific perspective. Presented at the Ship Maintenance Conference, Olympia, London, November 1993. 18 pages. (International Paints Ltd, Felling, Gasteshead, Tyne & Wear NE10 0JYUK)Google Scholar
  4. Batley G (1996): Distribution and fate of tributyltin. In: de Mora SJ (ed): Tributyltin: case study of an environmental contaminant. Cambridge University Press, Cambridge, S 139–166Google Scholar
  5. Bennet RF (1996): Industrial manufacture and applications of tributyltin compounds. In: de Mora SJ (ed): Tributyltin: case study of an environmental contaminant. Cambridge University Press, Cambridge, S 21–61Google Scholar
  6. Bergmann H, Brandsch R (2000): Biologischer Abbau von Tributylzinn (TBT) in Sedimenten unter Laborbedingugen. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung. 6, 313–317Google Scholar
  7. Chagot D, Alzieu C, Sanjuan J, Grizel H (1990): Sublethal, and histopatological effects of trace levels of tributyltin fluoride on adult oysters Crassostrea gigas. Aquatic Living Resources 3, 121–130CrossRefGoogle Scholar
  8. Data prepared 1952 by Woods Hole Oceanografic Institutions for US Navy Bureau of ShipsGoogle Scholar
  9. Fent K, Hunn J, Sturm M (1991): Organotins in Lake Sediment. Naturwissenschaften 78, 219–221CrossRefGoogle Scholar
  10. Fent K, Muller MD (1991): Occurrence of organotins in municipal wastewater and sewage sludge and behaviour in a treatment plant. Environ. Sci. Technol. 25, 489–493CrossRefGoogle Scholar
  11. Golchert HJ (1993): Ökonomische Notwendigkeit für den Einsatz von Antifoulingsbeschichtungen auf seegehenden Schiffen. In: Antifouling im Meer-Gefahren durch Schiffsanstriche? SDN-Kolloquium, Schriftenreihe der Schutzgemeinschaft Deutsche Nordseeküste e.V., Wilhelmshaven, 14–39Google Scholar
  12. Goldberg ED (1986): TBT: an environmental dilemma. Environment 28, 17–44Google Scholar
  13. Hamer K et al. (1997): Modelluntersuchungen zur Schwermetallimobilität und zur Ermittlung von Möglichkeiten zur schonenden Dekontaminierung von Hafenschlick aus Bremischen Häfen, Endbericht, Universität Bremen, Fachbereich Geowissenschaften und Geochemie und Hydrogeologie.Google Scholar
  14. IPCS (1990): Environmental Health Criteria 116-Tributyltin compounds. WHO Geneva, 50–52Google Scholar
  15. Kaise T, Ogura M, Nozaki T, Saitoh K, Sakurai T, Matsubara C, Watanabe C, Hanaoka K (1997): Biomethylation of arsenic in an arsenic-rich freshwater environment. Appl. Organometal. Chem. 11, 297–304CrossRefGoogle Scholar
  16. Maguire RJ (2000): Water Quality Research Journal Canada 35, 4, 633–679Google Scholar
  17. Rouhi AM (1998): The squeeze of tributyltins. Chemical Engineering News, 41–42Google Scholar
  18. Smith BS (1971): Sexuality in the American mud-snail, Nassarius obsoletus Say. Proceedings of the Malacological Society of London 39, 377–378Google Scholar
  19. Stewart C, de Mora SJ (1992): Elevated tri(n-butyl)tin concentrations in shellfish and sediments from Suva Harbour, Fiji. Applied Organometallic Chemistry 6, 507–512CrossRefGoogle Scholar
  20. Stichnothe H, Thöming J, Calmano W (2001): Detoxification of tributyltin contaminated sediments by an electrochemical process. The Science of the Total Environment 266, 265–271CrossRefGoogle Scholar
  21. Waldock MJ, Thai, JE (1983): Shell thickening in Crassostrea gigas: organotin antifouling or sediment induced. Marine Pollution Bulletin 14, 411–415CrossRefGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Gmbh 2002

Authors and Affiliations

  • Romana Brandsch
    • 1
    • 2
  • Karl -Ernst Nowak
    • 2
  • Norbert Binder
    • 3
  • Bernd Jastorff
    • 1
  1. 1.UFT-Zentrum für Umweitforschung und UmwelttechnologieUniversität BremenBremen
  2. 2.Limnologisches Institut Dr. NowakOttersberg
  3. 3.Hansestadt Bremisches HafenamtBremerhaven

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