Meereswissenschaftliche Berichte No 59 2004 - Marine Science Reports No 59 2004
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2004-0059
doi:10.12754/msr-2004-0059
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Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2003

Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2003

Nausch, Günther; Feistel, Rainer; Lass, Hans Ulrich; Nagel, Klaus; Siegel, Herbert; Pohl, Christa; Hennings, Ursula

Abstract. Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2003: The article describes in detail the hydrographic-hydrochemical conditions in the western and central Baltic Sea in 2003. The most important event was the intensive, cold and oxygen-richinflow of Kattegat water in January. With this major Baltic inflow approximately 200 km3 water were transported into the Baltic Sea, importing a total of about 2 Gt (2 x 10^12 kg) salt. In the list of strongest inflows since 1897, the 2003 inflow takes rank 25. The inflow had grasped the Bornholm Basin in February and ventilated the deep water in the eastern Gotland Basin at the end of April leading to an oxygen content in the near-bottom layer of 3.96 ml/l in May. Similar high concentrations were detected only twice before, during the 1930s and in May 1994. The water renewing in the Bornholm and eastern Gotland Basin was accompanied by drastic changes in the nutrient regime in the deep water. Similar to 2002, the calm and extremely warm weather between June and August caused also in 2003 a near bottom inflow of warm and salty water from the Kattegat across the Darss Sill during a general outflow situation which could be tracked again up to the eastern Gotland Basin.

Abstract. Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2003: Die Arbeit gibt eine detaillierte Beschreibung der die hydrographisch-hydrochemischen Bedingungen in der westlichen und zentralen Ostsee für das Jahr 2003. Das wichtigste Ereignis war der intensive, kalte und sauerstoffreiche Einstrom von Kattegatwasser im Januar. Mit dem Einstrom wurden ca. 200 km3 Wasser in die Ostsee transportiert, die zu einem Gesamtimport von 2 Gt (2 x 10^12 kg) Salz führten. In der Liste der stärksten Einströme seit 1897 rangiert der Salzwassereinbruch von 2003 damit auf Rang 25. Der Einstrom hatte bereits Anfang Februar das gesamte Bornholmbecken erfasst und führte Ende April zu einer Belüftung des Tiefenwassers im östlichen Gotlandbecken. Im Mai wurden in Bodennähe 3,96 ml/l Sauerstoff gemessen. Ähnlich hohe Konzentrationen wurden bisher nur zweimal, in den 1930er Jahren und im Mai 1994 beobachtet. Die Wassererneuerung war im Bornholm- und östlichen Gotlandbecken mit massiven Veränderungen im Nährstoffregime im Tiefenwasser verbunden. Ähnlich wie 2002, verursachte die ruhige und sehr warme Sommersituation zwischen Juni und August auch 2003 an der Darßer Schwelle einen bodennahen Einstrom von warmem, salzigem Wasser aus dem Kattegat bei gleichzeitiger genereller Ausstromlage. Die Auswirkungen sind erneut bis ins östliche Gotlandbecken zu verfolgen. Die schnelle Erholung des Makrozoobenthos nach den Sauerstoffmangelereignissen im Jahre 2002 in der westlichen Ostsee und die nach 5 Jahren erstmalige Besiedlung der Bornholmsee sind bemerkenswert. Seit Beginn des Benthos-Monitorings im Jahre 1991 konnten an den 6 Stationen insgesamt 156 Taxa nachgewiesen werden. 3 Arten (Halicryptus spinulosus, Bylgides sarsi, Diastylis rathkei) zeigten über die Jahre an allen Stationen eine hohe Präsenz. Die Langzeitentwicklungen der Artenzahl und des Shannon-Wiener-Index seit 1980 werden für eine Station im Arkonabecken dargestellt. Für Pygospio elegans und Macoma balthica wird die Entwicklung der Abundanz in der südöstlichen Arkonasee von 1991 bis 2003 gezeigt.

Abstract. Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2003: The 2003 results of heavy metal concentrations in Baltic Sea surface waters revealed no pronounced changes compared to previous years. Regional and temporal limited variations of trace metal concentrations in the western Baltic, have been attributed to the changing enrichment of suspended matter in the watercolumn. Not only rivers and atmosphere are potential input sources for trace metals into the Baltic Sea. Also higher Cadmium and Copper concentration of inflowing North Sea water contributes to an increase of concentrations in deepwaters. The question was discussed, if long-term trace metal trends in surface- and deep waters of the Gotland Basin are a result of enhanced / reduced input to the Baltic Sea or if they are related to a “feedback mechanism” including the stabilisation of the anoxic deep water regime and the irreversible trace metal export by diffusive exchange across the oxic -anoxic interface. An example calculated for Cadmium demonstrates, that the decrease of cadmium concentrations in surface and deep waters is not only a result of decreasing anthropogen input, but also a result of internal geochemical cycling associated with a change of metal speciation, which has been induced by longterm stagnation and the change to anoxic conditions in deep waters.

Abstract. Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2003: Wie in den Vorjahren wies die Schwermetallverteilung im Ostseewasser im Jahr 2003 keine deutlichen oder gesundheitsgefährdenden Veränderungen auf. Regionale Konzentrationserhöhungen in der westlichen Ostsee, werden auf den sehr variablen Schwebstoffanteil in der Wassersäule zurückgeführt. Eine weitere Erkenntnis liefert der Salzwassereinbruch vom Januar 2003. Nicht nur Flüsse und Atmosphäre dürfen als potentielle Eintragsquellen für Schwermetalle in die Ostsee gewertet werden, sondern auch die höheren Cadmium- und Kupferkonzentrationen die zusammen mit dem sauerstoffreichen Salzwasser von der Nordsee den Tiefenwasseraustausch in der Ostsee bewirken, tragen zu einer Erhöhung der Cddiss und Cudiss Konzentrationen im Tiefenwasser bei. Es wurde der Frage nachgegangen, ob Langzeit-Änderungen der Schwermetall-Trends im Oberflächen- und Tiefenwasser der zentralen Ostsee das Ergebnis von fluktuierenden anthropogenen Einträgen aus der Atmosphäre und den Flüssen sind, oder ob diese Ergebnisse auf einen „Rückkopplungsmechanismus“ zurückzuführen sind, der die Stabilisierung des anoxischen Tiefenwasserkörpers sowie die irreversiblen diffusiven Schwermetallflüsse über die Redoxgrenzschicht einschließt. Ca. 50% der Cadmiumeinträge in die Ostsee werden durch interne geochemische Prozesse an der Redox-Grenzschicht eliminiert, und im Sediment angereichert. Die Verringerung der Cadmiumkonzentrationen ist nicht alleine das Resultat von verminderten Einträgen in die Ostsee, sondern eindeutig auch ein Ergebnis der internen geochemischen Kreisläufe, die sich aus der Stabilisierung des anoxischen Tiefenwassers ergeben.

Citation

Günther Nausch, Rainer Feistel, Hans Ulrich Lass, Klaus Nagel, Herbert Siegel: Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2003. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 59 (2004), doi:10.12754/msr-2004-0059 Christa Pohl, Ursula Hennings: Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2003. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 59 (2004), doi:10.12754/msr-2004-0059

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