Massenbilanzierung von atmogenen PAK mit alpinen Lysimeterdaten

Thomas Schiedek1, Lidia Nersissian1, Steffen Birk2, Markus Herndl3
1 Hydrogeologie, TU Darmstadt
2 Hydrogeologie, Karl-Franzens-Universität Graz
3 Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt Raumberg-Gumpenstein

P 5.3 in Organic pollutants in groundwater

Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind ubiquitäre, toxische organische Schadstoffe, die durch unvollständige Verbrennung von fossilen Brennstoffen entstehen und größtenteils direkt in die Atmosphäre emittiert werden. Durch atmosphärische Deposition können sie wieder in die Geosphäre eingetragen werden, wobei wenig über alpine Stoffumsätze bekannt ist. Meyer et al. (2006) konnten in Laborversuchen zeigen, dass PAK im Schnee gespeichert werden und mit Schmelzwasser differenziert freigesetzt werden. Ziel unserer Studie war die Massenbilanzierung atmogener PAK in alpinen Böden. Hierzu wurden Depositions-, Boden- und Sickerwasser-Proben in den Nördlichen Kalkalpen in Lysimetern am Stoderzinken (Berg) und in Gumpenstein (Tal) untersucht.

PAK konnten in Wasser und Boden nachgewiesen werden. In allen Böden waren die gleichen PAK-Einzelverbindungen allerdings mit unterschiedlichen Konzentrationen vorhanden, höhermolekulare waren gegenüber niedermolekularen PAK häufig angereichert. Während die PAK-Gehalte in Gumpenstein in einer ähnlichen Größenordnung lagen, gab es deutliche Unterschiede am Stoderzinken. Niedermolekulare PAK hatten in den Sommermonaten sowohl im Niederschlag als auch im Sickerwasser eine Konzentration in derselben Größenordnung. Höhermolekulare PAK konnten im Niederschlag, aber nicht in Schneeproben nachgewiesen werden. Für 2 ausgewählte Zeiträume (Mai/Juni und Herbst 2016) konnten Massenbilanzen erstellt werden. Ein Vergleich der Massenbilanzen beider Lysimeter lässt auf eine höhere Eintragsfracht am Stoderzinken schließen.

Während am Stoderzinken die Massenbilanz für 6 PAK (Naphthalin Nap, Fluoren Fln, Benzo(b)Fluoranthen BbF, Benzo(e)Pyren BeP, Phenanthren Phe, Pyren Pyr) im Zeitraum Mai bis Juni 2016 eine Akkumulation im Boden für Nap, Fln, BbF und BeP zeigt, wurden Phe, Pyr und Fln aus dem Boden ausgetragen. Da diese Verbindungen sehr geringe Wasserlöslichkeiten und hohe Sorptionskoeffizienten besitzen, ist diese Beobachtung wahrscheinlich auf partikel- oder kolloidgebundene Transportprozesse zurückzuführen. Im Tallysimeter Gumpenstein wurden im selben Zeitraum dagegen nur Fln sowie Pyr eingetragen und Nap, Fln und Pyr ausgetragen.

Im Herbst 2016 (September) konnten im Eintrag am Stoderzinken wiederum Nap, Fln, Phe und Pyr gefunden werden, während BeP und BbF nicht mehr nachgewiesen wurden. Hinzu kam im Eintrag Benzo(a)Pyren, das im Bilanzzeitraum im Boden gespeichert wurde (kein Austrag). Nap war beim Eintrag im Vergleich zum Mai/Juni stark erhöht und konnte als einzige Verbindung auch im Austrag nachgewiesen werden. Im Tallysimeter Gumpenstein konnte von Oktober bis Anfang Dezember 2016 bilanziert werden, zeigte jedoch ein ähnliches Bild wie am Stoderzinken im September mit hohen Nap Ein- und Austrägen, während höhermolekulare Verbindungen nur eingetragen wurden.

Die Ergebnisse deuten auf eine generell differenzierte PAK-Belastung von alpinen Bergen und Tälern hin.



Meyer T., Lei Y.D., Wania F. (2006): Measuring the Release of Organic Contaminants from Melting Snow under Controlled Conditions. Environ. Sci. Technol. 40(10):3320–3326.