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Fachstudie „Seitenstrukturen II - Einstufung des Risikos kontaminierter Sedimente in Altwassern und Altarmen für die Elbe“

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In der Talaue der deutschen Elbe befinden sich ca. 1.000 Altarme und Altwässer, die bei Hochwasserereignissen überflutet werden können. Diese „Seitenstrukturen" entstanden zum Teil durch Begradigungen des Elbverlaufs oder sind bei Überflutungen der Elbaue zurückgeblieben. Je nach Art ihrer Ausbildung, Zeitpunkt der Abtrennung vom eigentlichen Fluss, heutiger Nutzung sowie Häufigkeit der Überflutungsereignisse ist eine unterschiedliche Schadstoffbelastung ihrer Sedimente zu erwarten. Da ein wesentlicher Teil der jährlichen Schadstofffracht der Elbe während der kurzen Dauer eines Hochwassers transportiert wird, können sich diese Wasserkörper zu potenziellen Quellen bei steigenden und zu Senken bei fallenden Wasserständen entwickeln, indem dort schadstoffbeladene Sedimente aufwirbeln oder aussinken.


Um die Datengrundlage zur Kontamination von Seitenstrukturen und den möglichen Konsequenzen für die Qualität der Elbe auf eine breitere Datenbasis zu stellen, wurden im Frühjahr 2013 fünfzehn Seitenstrukturen zwischen den Fluss-km 340 und 569 untersucht (Siehe Fachstudie Seitenstrukturen I). Ziel dieser Untersuchung war es u. a., die Belastungssituation einzelner Seitenstrukturen auf Begleitparameter wie die Lage zum Strom oder die Anschlusssituation bei Hochwasser zurückzuführen.

Karte vom Untersuchungsgebiet

Untersuchungsgebiete mit Überblick

Die Untersuchung zeigte bei fast allen Seitenstrukturen deutliche bis sehr hohe Belastungen mit Schwermetallen, PCBs, PAKs, HCH, DDX und HCB. Die Sedimentauflage war häufig dicker als 50 cm, die Erodierbarkeit sehr variabel. Aufgrund des bereits bei der Resuspendierung der oberen Schichten gemessenen erheblichen Schadstoffaustrags wurde postuliert, dass Seitenstrukturen mit einer ständigen Anbindung an die Elbe einen erheblichen Beitrag zum Schadstoffinventar der Elbe leisten.

Die Probennahme 2013 (Siehe Fachstudie Seitenstrukturen I) endete kurz vor der Ausprägung des sommerlichen Hochwasserereignisses im Juni, das zu einem Anstieg der Abflussmenge bei Magdeburg am 09.06.2013 auf über 5.000 m³/s führte. Dies entspricht einem Extremhochwasser mit einer Wahrscheinlichkeit des Auftretens von 200 Jahren (HQ200, FLYS, BfG). Damit hatte dieses Hochwasser teilweise höhere Abflussmengen als die Hochwässer von 2002 und 2006. Es ist anzunehmen, dass dabei erhebliche Mengen an Sedimenten umgelagert wurden, während sich nach dem Durchgang der Hochwasserwelle Sedimente vermutlich in Stillwasserzonen abgesetzt haben.

Seitenstrukturen bei Neu Darchau

Seitenstrukturen bei Neu Darchau (Quelle: Wassergütestelle Elbe)

Um die Auswirkungen dieses Hochwassers auf das zuvor beprobte Gebiet zu untersuchen, wurde im Frühjahr/Sommer 2014 ein Folgeprojekt durchgeführt. Aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Studie, nach denen den angeschlossenen Seitenstrukturen eine höhere Bedeutung beigemessen wurde, wurden in 2014 ausschließlich Altarme der Elbe untersucht. Dabei wurden sowohl die vor dem Hochwasser 2013 beprobten angeschlossenen Strukturen ein weiteres Mal, sowie zusätzlich zehn bisher nicht betrachtete angeschlossene Seitenstrukturen an der Mittelelbe zwischen Fluss-km 360 und 560 miteinbezogen, um Hinweise auf sedimentdynamische Prozesse infolge eines Hochwassers zu erhalten.

Seitenstrukturen oberhalb Damndatz

Seitenstrukturen oberhalb Damnatz (Quelle: Wassergütestelle Elbe)

Die Untersuchung ergab, dass alle beprobten Seitenstrukturen mit Schadstoffen (Schwermetalle, PAK und chlororganische Schadstoffe wie PCB, HCB, HCH und DDX) belastet sind. Beispielsweise wurden Extremwerte von mehr als 4 mg/kg an DDX, mehr als 200 µg/kg ΣPCB7 und 150 mg/kg PAK (16 EPA-PAK) gemessen. Innerhalb der Seitenstrukturen zeigt sich die Tendenz, dass die Belastung im hinteren, der Elbe abgewandten Bereich deutlich niedriger ist, während Sedimente, die nahe am Strom liegen, höher belastet sind. Insbesondere Seitenstrukturen mit einer großen Öffnung zur Elbe zeigen im Mündungsbereich durchgehend hohe Kontaminationen, die häufig das gleiche Belastungsmuster aufweisen. Damit liegt es nahe, dass partikeladsorbierte Schadstoffe, die mit der Elbe transportiert wurden, für die Belastung verantwortlich sind.

Grafik der Konzentrationverteilung der Schadstoffe

Konzentrationsverteilung der anorganischen Schadstoffe in den 61 Sedimentproben der Seitenstrukturen im Vergleich zum oberen Schwellenwert der IKSE (roter Balken) (Quelle: Heise 2015)

Seitenstrutkru bei Kaltenhof

Seitenstruktur bei Kaltenhof (Quelle: Wassergütestelle Elbe)

Deutlich wurde jedoch auch, dass an einigen Standorten (z. B. bei Ferchland und Alt-Garge) der Einfluss lokaler, historischer Quellen in Betracht gezogen werden muss. Insbesondere in Zusammenhang mit einer geringen Erosionsstabilität ist bei einer hohen chemischen Belastung mit einem Beitrag der Seitenstrukturen zur Schadstofffracht der Elbe im Hochwasserfall zu rechnen.


Download

Seitenstrukturen II: Einstufung des Risikos kontaminierter Sedimente in Altwassern und Altarmen für die Elbe (pdf-Datei, 20 MB)

Seitenstrukturen I: Durchführung einer Sondierungsuntersuchung zum Risiko durch eine
Schadstoffremobilisierung aus Seitenstrukturen der Elbe (pdf-Datei, 5 MB)