4 Meereschemie
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Nordseezustand 2004
Tafel 4-7: Metalle mit toxischem Potential in der Meeresumwelt
Quecksilber zählt zu den gefährlichsten Umweltgiften. Es bioakkumuliert durch die gesamte aquatische
Nahrungskette. Seit der katastrophalen Methylquecksilbervergiftung der Bevölkerung in Minamata (Japan),
ausgelöst durch den Konsum von quecksilberkontaminierten Fisch in den fünfziger Jahren, steht die Bela
stung der marinen Umwelt durch Quecksilber im wissenschaftlichen und öffentlichen Interesse.
Das Verhalten von Quecksilber in der Umwelt ist durch für ein Metall außergewöhnliche physikalische und
chemische Eigenschaften gekennzeichnet. Es liegt in elementarer Form, bei Raumtemperatur flüssig vor und
ist durch einen relativ hohen Dampfdruck gekennzeichnet. Gleichzeitig ist Quecksilber in der Atmosphäre
mit einer durchschnittlichen Verweilzeit von einem Jahr sehr reaktionsträge. Folglich werden regionale
Quecksilberemissionen über die Atmosphäre global verteilt. Aus der Atmosphäre wird es in elementarer und
in reaktiver Form überwiegend durch Niederschläge in das Meer eingetragen.
Quecksilber wird industriell vor allem in der Chloralkali-Elektrolyse sowie der Flolz und Metall verarbeitenden
Industrie eingesetzt. Darüber hinaus wird es bei der Müllverbrennung, bei der Verbrennung von Kohle und
anderen fossilen Brennstoffen sowie in der Zementindusthe freigesetzt. Im Wasser und im Sediment entste
hen durch mikrobielle Aktivität Methylquecksilberverbindungen, die von biologischen Systemen leicht auf
genommen und angereichert werden und toxischer als die anorganischen Salze sind.
Das im Wasser vorhandene Quecksilber wird vom Phytoplankton aufgenommen und unabhängig von der
Bindungsform angereichert. Beim Durchlaufen der Nahrungskette vom Phytoplankton über das Zooplank
ton bis hin zu Fischen und Vögeln erhöht sich der Anteil des Monomethylquecksilbers stufenweise um je
weils etwa 10%. Bei höher entwickelten Lebewesen wie den marinen Säugetieren ist das
Zentralnervensystem das anfälligste Organ für Belastungen durch Monomethylquecksilber. Durch Aufnah
me von Quecksilber wird die Immunabwehr bei Mensch und Tier verringert und eine ganze Reihe von Krank
heitssymptomen hervorgerufen, wobei die häufigsten neurologische Beeinträchtigungen sind. Schwere
Quecksilbervergiftungen führen zum Tode.
Cadmium kommt in der Erdkruste sehr selten vor und ist weitgehend gleichmäßig verteilt. Es wird in indu
striellen Produkten und Prozessen eingesetzt, z. B. in der galvanischen Industrie, in Pigmenten, als Plastiksta
bilisator, in Batterien und Metalllegierungen. Darüber hinaus wird es bei der Verbrennung fossiler
Brennstoffe, im Straßenverkehr, bei der Müllverbrennung und Buntmetallverhüttung in die Atmosphäre
emittiert. In den Boden gelangtes häufig über Phosphatdünger. Es reichert sich in der Nahrungskette an und
kann Krebs, Missbildungen und genetische Veränderungen hervorrufen. Cadmium ist in der Umwelt sehr
mobil und gelangt vorwiegend über die Atmosphäre und Flüsse in die Nordsee.
Blei ist ein in der Natur allgegenwärtiges, aber kein lebensnotwendiges Element. Es wird seit historischen
Zeiten durch den Menschen verarbeitet. In der jüngeren Zeit wurde und wird Blei unter anderem für die Fier-
Stellung von Batterien und Akkumulatoren, als Additiv zu Kraftstoffen (Tetraethylblei), für Verlötungen, in
Farbpigmenten und im Korrosionsschutz eingesetzt. In die Atmosphäre gelangt Blei durch eine Vielzahl von
Verbrennungsprozessen, und durch Emissionen aus dem Straßenverkehr. Eine signifikante Minderung der
Bleibelastung der Atmosphäre wurde durch die Einschränkung bzw. das Verbot von Bleizusätzen zu Kraft
stoffen in den achtziger Jahren erreicht.
Die akute Toxizität von Blei ist gering, jedoch kommt es zu chronischen Vergiftungen bei Aufnahme kleiner
Mengen übereinen längeren Zeitraum. Anorganische Bleiverbindungen reichern sich in den Knochen, Zäh
nen und den Flaaren an; die Flalbwertszeit im menschlichen Körper beträgt mehr als 20 Jahre. Vergiftungs
erscheinungen betreffen hauptsächlich Nieren, Floden, den Gastrointestinaltrakt, das Nervensystem und die
Biosysnthese des Flämoglobins.
Kupfer ist als essentielles Spurenelement Bestandteil vieler Enzyme und ist daher von zentraler Bedeutung
fürden Stoffwechsel. In erhöhten Konzentrationen kann es jedoch ähnlich giftig wirken wie die nicht-essen
tiellen Schwermetalle Blei oder Quecksilber. Kupfer ist toxisch, wenn die Kapazität der homeostatischen Re
gulierung im Körper überschritten wird, d. h. wenn überschüssiges Kupfer nicht mehr an die vorhandenen
Kupferproteine gebunden werden kann.
Kupfer findet vor allem in der Elektro- und Metallindustrie Verwendung und ist Bestandteil von Farbstoffen
und Pestiziden. Der Eintrag in die Gewässer erfolgt vor allem durch die metallverarbeitende Industrie, kom
munale Abwässer und atmosphärische Déposition. Speziell in den Küstengewässern ist ein Eintrag durch
den Einsatz von Kupfer in bewuchshemmenden Antifoulingfarben und Flolzschutzimprägnierungen gege-
^ en - (Fortsetzung...)