Meereswissenschaftliche Berichte No 62 2005 - Marine Science Reports No 62 2005
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-2005-0062
doi:10.12754/msr-2005-0062
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Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2004

Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2004

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

Abstract. Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2004: The article summarizes the hydrographic-hydrochemical conditions in the western and central Baltic Sea in 2004. Based on the meteorological situation, the horizontal and vertical distribution of temperature, salinity, oxygen, inorganic and organic nutrients are described on a seasonal scale. The whole year 2004 was characterized by only low inflow activities. However, the major Baltic inflow from January 2003 continued to have effects. During the course of 2004 the oxygen content of the deep water in the Bornholm and eastern Gotland Basins decreased continuously. In December only 0,25 ml/l were measured. In the Gotland Deep, again anoxic conditions have restored below 200 m water depth indicating the beginning of a new stagnation period. In the western Gotland Basin the influence of the salt water inflow can be detected only delayed and with reduced intensity. In the Landsort Deep traces of oxygen were found only shortly and the Karlsö Deep remained anoxic throughout the whole year. In the Gotland Deep, a continuous salinity increase took place in the 200 m level. The annual mean reached 12,7 psu. Such high values were observed for the last time in 1977 as a result of a huge major Baltic inflow. The reason can be seen in the warm baroclinic inflow of summer 2003. Warm water inflows as described already for 2002, seem to be an indication of a new quality in the longterm behaviour of the Baltic Sea. The winter nitrate concentrations in the surface layer in the Arkona and Bornholm Sea as well as in the eastern and western Gotland Basin were very low. In contrast, the phosphate concentration was comparably high in the eastern but esp. in the western Gotland Sea causing very low N/P ratios. The reasons für this development are discussed.

Abstract. Hydrographisch-chemische Zustandseinschätzung der Ostsee 2004: Die Arbeit fasst die hydrographisch-hydrochemischen Bedingungen in der westlichen und zentralen Ostsee für das Jahr 2004 zusammen. Basierend auf den meteorlogischen Verhältnissen, werden die horizontalen und vertikalen Verteilungsmuster von Temperatur, Salzgehalt, Sauerstoff sowie der anorganischen und organischen Nährstoffe mit saisonaler Auflösung beschrieben. Das gesamte Jahr 2004 war durch nur geringe Einstromaktivitäten gekennzeichnet, jedoch wirkte der Salzwassereinbruch vom Januar 2003 noch nach. Im Tiefenwasser des Bornholmbeckens sowie des östlichen Gotlandbeckens nahm der Sauerstoffgehalt im Jahresverlauf kontinuierlich ab. Im Dezember wurden nur noch um 0,25 ml/l gemessen. Unterhalb von 200 m herrschten im Gotlandbecken bereits wieder anoxische Bedingungen. Damit wird der Beginn einer neuen Stagnationsperiode angezeigt. Im westlichen Gotlandbecken machen sich Salzwassereinströme noch deutlich verzögerter und mit geringerer Wirkung bemerkbar. So wurden im Landsorttief nur kurzzeitig Spuren von Sauerstoff gemessen, das Karlsötief blieb ganzjährig anoxisch. Im Gotlandtief kam es in 200 m Wassertiefe zu einer kontinuierlichen Zunahme des Salzgehaltes. Im Jahresmittel wurden 12,7 psu erreicht, was letztmals 1977 nach einem großen Salzwassereinbruch der Fall war. Die Ursache ist im baroklinen warmen Sommereinstrom 2003 zu sehen. Sommerliche Warmwassereinströme wie sie bereits 2002 beobachtet wurden, scheinen zu einer neuen Qualität im Langzeitverhalten der Ostsee zu führen. Die winterlichen Nitratkonzentrationen in der Oberflächenschicht waren in der Arkonasee, der Bornholmsee sowie im östlichen und westlichen Gotlandbecken sehr niedrig. Für Phosphat wurden dagegen im östlichen, besonders aber im westlichen Gotlandbecken, erneut vergleichsweise hohe Phosphatwinterkonzentrationen ermittelt. Was zu sehr niedrigen N/P-Verhältnissen führt. Die Ursachen dieser Entwicklung werden diskutiert.

Abstract. Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2004: In general the 2004 results of heavy metal concentrations in the Baltic Sea revealed no pronounced changes compared to previous years. Regional and temporal limited variations of trace metal concentrations, which have been observed periodically in the western Baltic, have been attributed to the changing enrichment of suspended matter in the water column. Changes induced by the main saltwater inflow event in February 2003 were observed in the vertical trace metal distribution in the Bornholm- and Gotland Basin with nearly homogeneous concentrations for Cddiss, Cudiss and Zndiss in surface- and deep waters. For the contents of CdSPM, CuSPM and ZnSPM a slight increase was observed with depth, a possible hint for the beginning of a new stagnation period. Still stagnant conditions with anoxia and very low trace metal conditions were noticed below 100m in the Landsort Deep. Long term trends were only slightly influenced by the saltwater inflow event in the central Baltic Sea. The question has been discussed, if long-term trace metal trends in surface- and deep waters of the Gotland Basin (Central Baltic) 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. Estimations of the diffusive and particulate internal trace metal fluxes and export rates showed under consideration of the data from the pollution load compilation (latest revision) (HELCOM 2004), that about 50% of the Cd-input; 53% of the Pb-input; 63% of the Zn-input and 60% of the Cu-input into the Baltic Sea, are eliminated by internal biogeochemical processes at the oxic-anoxic interface. Heavy metal concentrations in sediments of the western Baltic Sea (BLMP-stations) still not show a significant temporal trend (1998 to 2004). Inter annual variability at the stations is partly much higher than the local (small scale) variability of the trace metals. The local “hot spot” Lübeck Bay was capped by uncontaminated sediments. A normalisation of the situation at this site is to be expected for the next future. The cause of the enriched Hg-concentrations in sediments of the station in the western Arkona Basin is still unclear. Special investigations at a sediment core from this station in 2005 should contribute to the solution of this problem.

Abstract. Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2004: Wie in den Vorjahren wies die Schwermetallverteilung im Ostseewasser im Jahr 2004 keine deutlichen oder gesundheitsgefährdenden Veränderungen auf. Regionale Konzentrationserhöhungen wie sie z. B. in den letzten Jahren in der westlichen Ostsee zu beobachten sind, werden auf den sehr variablen Schwebstoffanteil in der Wassersäule zurückgeführt. Veränderungen, hervorgerufen durch den Salzwassereinbruch von Februar 2003 spiegeln sich vor allem in der vertikalen Schwermetallverteilung im Tiefenwasser des Bornholmbeckens und Gotlandbeckens wieder, während im Landsorttief weiterhin stagnierende Bedingungen anzutreffen sind. Im Gegensatz zu den stark erniedrigten Schwermetallkonzentrationen unterhalb der Redoxklinen während der lang anhaltenden Stagnationsperioden, sind die Metallkonzentrationen für Cddiss, Cudiss, Zndiss und Pbdiss im Oberflächen- und Tiefenwasser vergleichbar. Allerdings ist bereits eine leichte Zunahme der CdSPM, CuSPM und ZnSPM mit der Tiefe zu beobachten, welches auf den Beginn einer neuen Stagnationsperiode schließen lässt. Auf die Langzeittrends der hier untersuchten Metalle, hatte der Salzwassereinbruch 2003 nur geringe Auswirkungen auf das Oberflächen- und Tiefenwasser der zentralen Ostsee. Bei einer quantitativen Abschätzung sollte der Frage nachgegangen werden, ob die 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. Abschätzungen der diffusiven und partikulären internen Schwermetallflüsse und Exporte zeigen unter Berücksichtigung der aktuellsten Daten von HELCOM (2004), das ca. 50 % der Cd-einträge, ca. 53 % der Pb-einträge, ca. 63 % der Zn-einträge und ca. 60 % der Cu-einträge in die Ostsee durch interne geochemische Prozesse an der Redox-Grenzschicht eliminiert werden, und im Sediment angereichert werden. Die Schwermetallkonzentrationen in den Sedimenten der westlichen Ostsee (BLMP-Stationen) lassen bisher noch keinen gesicherten zeitlichen Trend erkennen (1998 bis 2004). Die zwischenjährlichen Schwankungen auf den Stationen sind zum Teil erheblich größer, als deren lokale (kleinräumige) Variabilität. Der Belastungsschwerpunkt „Altlast Lübecker Bucht“ wurde durch Abdeckung mit unkontaminierten Sedimenten eingedämmt. Eine Normalisierung in diesem Gebiet ist für die Zukunft zu erwarten. Für die Ursachen der erhöhten Hg-Gehalte im westlichen Arkonabecken gibt es noch keine Anhaltspunkte. Hier sollen spezielle Untersuchungen eines Sedimentkernes im Jahre 2005 weiterhelfen.

Citation

Günther Nausch, Rainer Feistel, Hans Ulrich Lass, Klaus Nagel, Herbert Siegel: Hydrographisch-chemisch Zustandseinschätzung der Ostsee 2004. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 62 (2005), doi:10.12754/msr-2005-0062 Christa Pohl, Ursula Hennings, Thomas Leipe: Die Schwermetall-Situation in der Ostsee im Jahre 2004. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 62 (2005), doi:10.12754/msr-2005-0062

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