AP3: Geochemische Untersuchungen zur Ausbreitung konventioneller Munitionsschadstoffe

GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

Im Teilprojekt AP3 sollen Daten zur Umweltverträglichkeitsprüfung von konventionellen Munitionsschadstoffen erhoben werden. Ziel ist es, die Freisetzung und Verbreitung von organischen und anorganischen Schadstoffen in Seewasser und Sedimenten vor, während und nach der Munitionsdelaboration zu untersuchen. Ein weiteres Ziel stellen Laborexperimente dar, welche die Abbau‐ bzw. Umwandlungsprozesse dieser Schadstoffe im Seewasser der Ostsee untersuchen. Trinitrotoluol (TNT) und dessen Abbauprodukte (Trinitrobenzol TNB, Aminodinitrotoluol ADNT), Quecksilber (Hg), Methylquecksilber (MeHg) und Blei (Pb) repräsentieren hierbei die gefährlichsten organischen und anorganischen Schadstoffe konventioneller Munitionsrückstände, welche in Zündeinheiten und Sprengstoffkapseln verbaut wurden (Pichtel, 2012). Diese Substanzen können bei normalen Alterungsprozessen der versenkten Munition und bei den geplanten Munitionsdelaborationen des RoBEMM‐Projekts an das umgebende Seewasser sowie an Sedimente abgegeben und letztendlich von marinen Organismen aufgenommen werden. Trotz dieser Gefahrenlage sind die biogeochemischen Kreisläufe der obengenannten Gefahrenstoffe in der Nähe von Munitionslagerstätten nur unzureichend verstanden.

Arbeitsziel und Aufgaben

Während des Projekts UDEMM sollen die Konzentrationen dieser Gefahrstoffe in Meerwasser, Sediment und Organismen (AP4) im ausgewählten Untersuchungsgebiet routinemäßig erfasst werden. Hierzu werden Seewasserproben aus verschiedenen Tiefen der Wassersäule je nach Wahl durch zwei verschiedene Techniken an Deck des Forschungsschiffes befördert. Zur Auswahl stehen mehrere „spurenmetallsaubere“ Go‐Flo Wasserschöpfer oder aber eine „spurenmetallsaubere Pump‐CTD“. In den Testgebieten bei der Kolberger Heide und der Eckernförder Bucht sollen gelöste Seewasserproben (< 0,2 μm) und die suspendierte partikuläre Fraktion beprobt werden (Filtrat > 0,2 μm). Zusätzlich werden an gleicher Stelle Sediment‐ und Porenwasserproben mit Hilfe eines Multicorers (MUC) gewonnen. Die Probenaufbereitung und Analyse der verschiedenen Substanzen (TNT, Hg, und Pb) wird in den Laboren des GEOMAR unmittelbar nach der Ausfahrt bzw. innerhalb von 24 Stunden durchgeführt. Die Analyse von TNT und dessen Abbauprodukten wird per Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC) erfolgen. Die Analyse von Hg, MeHg und Pb in den verschiedenen Fraktionen erfolgt per induktiv gekoppelter Plasma‐Massenspektroskopie (Thermo‐ Element XR und XSeries).

Um das mögliche Entweichen von Schadstoffen während der Dauer der Munitionsentschärfung zu dokumentieren, sollen die als gefährlich eingeschätzten Substanzen mittels einer Festphasenextraktionssäule, welche außerhalb der Delaborationskammer angebracht wird, aufgefangen werden. Diese Vorrichtung muss in sehr enger Zusammenarbeitmit dem RoBEMM-Projekt entwickelt werden.

Des Weiteren sind Seewasser‐ und Seewasser‐Sediment‐Inkubationsexperimente geplant, welche die biotischen und abiotischen Kreisläufe und Abbauprozesse des TNTs und dessen Abbauprodukte im Detail untersuchen sollen. In der ersten Phase des UDEMM‐Projekts sollen die Kinetik der TNT-Löslichkeit und der Abbau (auch Tochtersubstanzen) unter kontrollierten Ostseebedingungen im Labor (Stärke der UV‐Strahlung, Sauerstoff‐ und Salzgehalt, Temperatur, DOM, Nitrat) untersucht werden. Hierzu wird ein Chemostat benutzt, mit dessen Hilfe sich die Einflüsse der verschiedenen Parameter unter in‐situ‐Ostseebedingungen einzeln und auch gebündelt untersuchen lassen. Weiterführende Laborexperimente sollen den bakteriologischen Abbau unter den speziellen Ostseebedingungen näher untersuchen. Hier soll im Speziellen die mögliche Bildung von TNTPolymeren bei pH 8 untersucht werden.

Ergebnisse

Bitte sehen Sie sich die Ergebnisse auf der englischsprachigen Seite an: https://udemm.geomar.de/en/ap3-chemisches

 

Pichtel, J. (2012): Distribution and Fate of Military Explosives and Propellants in Soil: A Review; Applied and Environmental Soil Science; Volume 2012; 33p.; http://dx.doi.org/10.1155/2012/617236