4.3 Metalle Nordseezustand 2004 173 4.3 Metalle 4.3.1 Einführung Metalle kommen natürlich in der Umwelt vor. Durch Verwitterung, Vulkanismus und Ausgasungen werden sie für den geochemischen Kreislauf mobilisiert. Elementkon zentrationen, die aus natürlichen Prozessen resultieren, werden als Hintergrundkon zentration bezeichnet. Der Nachweis von Metallen in der Umwelt ist somit nicht zwangsläufig als Verschmutzung zu werten. Es gibt zahlreiche essentielle Elemente wie Kupfer oder Zink. Ihre Bioverfügbarkeit ist innerhalb gewisser Konzentrationsgren zen Voraussetzung für biologisches Wachstum. Organismen sind in der Lage, sich in einer bestimmten Bandbreite an veränderliche Elementkonzentrationen anzupassen. Wird diese Bandbreite zu höheren Konzentrationen verlassen, tritt eine toxische Wir kung ein. Andere Elemente wie Quecksilber, Cadmium oder Blei haben keine bekann te vitale Funktion. Durch menschliche Aktivitäten gelangen z. T. erhebliche zusätzliche Mengen einzel ner Elemente in die Umwelt, wodurch die natürlichen Hintergrundkonzentrationen re gional deutlich überschritten werden können. Maßnahmen zur Emissionsminderung führten in den vergangenen Jahrzehnten jedoch zur kontinuierlichen Abnahme vieler Schadstoffe in Luft, Wasser, Sediment und Biota (OSPAR 1998). Generell werden die Metallgehalte des Meerwassers durch die Struktur, Dynamik und Stärke der Quellen, die großräumige Zirkulation der marinen Wassermassen und die Effizienz ihrer Senkenprozesse bestimmt. Wesentliche Quellen für das anthropogen verursachte Metallsignal in marinen Ökosystemen sind die Abflüsse kontaminierter Süßwassermassen über die kontinentalen Flusssysteme, der Schadstofftransport über die Atmosphäre, sowie die Wechselwirkung mit dem Sediment. Weitere Einträge werden durch Offshore-Aktivitäten wie Rohstofferkundung und Förderung sowie Ver klappung von Baggergut verursacht. Dem stehen die Sedimentation mit ihren komple xen, vorgelagerten Gleichgewichten zwischen Schwebstoff, Biota und Wasserphase und in Ausnahmefällen die Wechselwirkung mit der Atmosphäre als Schlüsselprozes se zur Entfernung der Metalle aus dem Meer gegenüber. Im Detail unterscheidet sich das Verhalten der verschiedenen Metalle erheblich. Schon die Quellmuster und damit die Bedeutung der unterschiedlichen Eintragspfade variieren stark. Während z. B. menschlich verursachte Bleiemissionen großenteils über die Atmosphäre in die Nordsee gelangen, wird Kupfer überwiegend über die Flüs se transportiert. Im Wasser und Sediment wirken sich die unterschiedlichen chemi schen Eigenschaften der Elemente auf deren Wechselwirkung mit dem Schwebstoff, der Biota und dem Sediment aus. Dem zufolge variiert auch die Bedeutung der unter schiedlichen Senkenprozesse von Element zu Element. Ein einfacher, konservativer Zusammenhang zwischen Metallkonzentration im Wasserkörper und dem Transport und der Mischung von Wassermassen unterschiedlicher Herkunft und Zusammenset zung existiert somit nur in Ausnahmefällen. Im BSH wurde mit der Überwachung der Metallgehalte im Meerwasser, Schwebstoff und Sediment in den siebziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts begonnen. Sie ist national in die Überwachungsprogramme des Bund-Länder-Messprogramms (BLMP) und international in die Monitoringprogramme der Meeresschutzkonventionen für Nordsee (OSPAR) und Ostsee (HELCOM) eingebettet.