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AnoxPOP: Anoxische Sedimente als Quelle von organischen Schadstoffen: die Rolle von organischem Kohlenstoff und der Eisenreduktion

Laufzeit:
01.12.2015 - 30.11.2016
Projektleitung:
Dr. Simone Peter
Finanzierung:
DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
Forschungsschwerpunkt:
Beteiligung:
none

Die Verunreinigung der Ostsee mit persistenten organischen Schadstoffen (POPs) stellt ein gravierendes Umweltproblem dar und es ist notwendig Transport- und Transformationsprozesse dieser Substanzen zu verstehen. Sedimente bilden ein bedeutendes Reservoir für POPs und können eine Quelle für die Wassersäule darstellen. POPs interagieren stark mit organischem Kohlenstoff. In Sedimenten ist der organische Kohlenstoff einer der effizientesten Sorbenten für POPs, welche auch mit gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) transportiert werden können. Prozesse, welche die organische Kohlenstoffdynamik in Sedimenten regulieren, können daher auch Dynamiken von POPs beeinflussen. Üblicherweise werden anoxische Sedimente als Kompartimente mit hoher Kohlenstoffeinlagerung beschrieben. Neuere Studien zeigen jedoch, dass organischer Kohlenstoff, welcher an Eisen gebunden ist, während der Eisenreduktion unter anoxischen Bedingungen gelöst werden und in die Wassersäule diffundieren kann. Dies kann ein bedeutsamer Verlust von organischem Kohlenstoff für Sedimente und eine DOC Quelle für die Wassersäule darstellen. Durch die starke Assoziation von POPs mit organischem Kohlenstoff ist es möglich, dass gleichzeitig mit organischem Kohlenstoff auch POPs gelöst werden und in die Wassersäule diffundieren. Während unklar ist, wie relevant dieser Prozess für POPs in Sedimenten ist, macht die Zunahme von anoxischen Verhältnissen in vielen marinen Systemen, insbesondere in der Ostsee, ein Verständnis der Schadstoffdynamik im Zusammenhang mit sich ändernden Sauerstoffkonzentrationen äußerst relevant. Wir vermuten, dass die Änderung des Sauerstoffgehalts in Sedimenten die Aufteilung von POPs zwischen fester und gelöster Phase beeinflusst und, dass unter anoxischen Bedingungen POPs, die mit Eisen gebunden organischem Kohlenstoff assoziiert sind, ins Porenwasser gelöst werden von wo aus sie frei in die Wassersäule diffundieren können. In dieser Studie werden wir untersuchen, wie sich die ändernden Sauerstoffkonzentrationen in der Gotland Tiefe in der Ostsee auf die POP- und DOC-Dynamiken im Sediment auswirken. Die Gotland Tiefe ist normalerweise über mehrere Jahre hinweg anoxisch. Zurzeit findet jedoch ein Einstrom von sauerstoffreichem Wasser statt, und anoxische Sedimentschichten werden oxischen Bedingungen ausgesetzt. Dieses Phänomen eröffnet optimale Möglichkeiten, um die Auswirkung des Sauerstoffgehaltes auf organische Schadstoffe zu studieren. Mehrere Probenamekampagnen sind geplant, um die Sedimente und die Wassersäule in der Gotland Tiefe auf DOC-, Eisen- und POP-Konzentrationen während oxischen und anoxischen Bedingungen zu untersuchen. Diffusion von POPs und DOC aus anoxischen Sedimenten in die Wassersäule wird mittels Inkubationsexperimenten quantifiziert. Die Ergebnisse werden dazu beitragen (i) die komplexen Wechselwirkungen von POPs und organischem Kohlenstoff und (ii) Transport und Transformation von POPs unter sich ändernden Umweltbedingungen besser zu verstehen.