Organische und nicht-organische Gewässerverschmutzung: Ursachen und Bioakkumulation

Organische Verschmutzung und anaerobe Bedingungen

Organische Verschmutzungen können zur Anoxibiosis führen, bei der nur chemotrophe anaerobe Bakterien überleben. Während der anaeroben biologischen Zersetzung organischer Schadstoffe entstehen organische Säuren, Alkohole, Aldehyde, Methan, H₂S und Ammoniak. Als Zwischenprodukte entstehen Phenole, Indole und Mercaptane. Dies führt zu einem sehr hohen CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf), der durch die Auflösung von O₂ im Wasser ausgeglichen werden muss. Die organische Verschmutzung äußert sich im Fehlen von O₂ und der Freisetzung von Ammonium, Sulfiden und Phenolen.

Beispiel: Die Ablagerung von FeS₂ unter Gestein am Flussgrund ist stark mit organischen Abfällen aus biologisch abbaubaren Quellen, wie einer Zelluloseproduktionsanlage, verbunden.

Nicht-organische Verschmutzung

Nicht-organische Verschmutzung entsteht durch natürliche Verbindungen, die durch menschliche Aktivitäten in Gewässer eingebracht werden. Ihre Wirkung ist nicht immer vorhersehbar.

Reinigungsmittel (Tenside)

Tenside (Alkylsulfate, Alkylsulfonate) unterstützen die Fettentfernung von Textilien. Sie werden durch Polyphosphate, Carbonate und Silikate unterstützt und wirken als Eutrophierungsmittel. Tenside begrenzen die Auflösung von O₂ an der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser und wirken schwach toxisch auf Tiere. In ihrer Anwesenheit können Insekten, die auf der Wasseroberfläche durch die Oberflächenspannung gehalten werden, nicht mehr atmen und sterben.

Pestizide

Fungizide und Insektizide. Organophosphat-Insektizide gelten bis zu einer Konzentration von 25 µg/l im Wasser als nicht schädlich für Oligochaeten, Muscheln, Krebstiere und Austern. Allerdings sind die schädlichen Auswirkungen von Pestiziden auf Larven stark. Ihre Abbauzeit ist relativ kurz (50 % Abbau innerhalb von 48 Stunden im Boden). Ihre Persistenz in der Umwelt hängt mit ihrer Bioakkumulation in lebenden Organismen zusammen. Es kommt zu keiner Anreicherung, wenn die Aufnahme die Biodegradationskapazität des Produkts übersteigt.

Bioakkumulation

Chemische Schadstoffe, die biologisch schwer oder gar nicht abbaubar sind, reichern sich im Körper der betroffenen Lebewesen an.

Pestizide

Vor allem organische Chlorverbindungen (DDT, Lindan, Dieldrin etc.). Da sie fettlöslich sind, sammeln sie sich im Fettgewebe an. Bei wirbellosen Tieren lagern sie sich in den Verdauungsdrüsen ab. Sie neigen dazu, sich in Raubtieren der Nahrungskette (Großraubtiere, einschließlich des Menschen) zu konzentrieren. Die Bioakkumulation von DDT bei amerikanischen Fischadlern führte zwischen 1950 und 1980 fast zum Aussterben der Gattung. DDT beeinträchtigt den Kalziumstoffwechsel und die Bildung von Eierschalen. Die dünnen Eierschalen brachen leicht und die Inkubation konnte nicht abgeschlossen werden.

Schwermetalle

Besonders Schwermetalle wie Hg, Cu, Pb, Cd, Zn, Co und Cr in Form von Metallsalzen. Sie neigen dazu, sich in organischen Sedimenten und Ton abzulagern. Unter negativen Redoxbedingungen werden sie freigesetzt.

• Hg: Die stabile Form sind metallorganische Verbindungen, die die enzymatische Aktivität hemmen. So wird HgCl₂ in organischen und anoxischen Sedimenten zu Methylquecksilber (CH₃HgCl) umgewandelt, das eine enorme Fähigkeit zur Penetration in Gewebe besitzt. Fallbeispiel: Die Verschmutzung der Minamata-Bucht, Japan, in den späten 70er Jahren.

Versauerung

Die Versauerung resultiert aus der atmosphärischen Oxidation von H₂S und NO₂ verschiedener Verbrennungsprozesse (fossile Brennstoffe). Diese Gase verbinden sich mit Regenwasser und fallen als Saurer Regen mit einem pH-Wert zwischen 4,8 und 3,8 (Kanada) nieder.

Kalkböden neutralisieren die Säure des Regens. Das Gleiche gilt für Marmorskulpturen und Bauwerke, die durch die Säuren im Regen erodiert und abgetragen werden! Die Eintagsfliegen (Ephemeroptera) sind die empfindlichsten aquatischen Organismen gegenüber saurem Regen, im Gegensatz zu Steinfliegen (Plecoptera) und Köcherfliegen (Trichoptera), die widerstandsfähiger sind. Dennoch nimmt die Artenvielfalt von Trichoptera, Coleoptera und Diptera durch diese Verschmutzungsquelle ab.