232 
Chemie 
4.4 
Metalle 
Stefan Schmolke 
4.4.1 
Einführung 
Metalle kommen natürlich in der Umwelt vor. Durch Verwitterung, Vulkanismus und Ausga 
sungen werden sie im geochemischen Kreislauf mobilisiert. Die natürlichen Elementgehalte 
in den verschiedenen Umweltkompartimenten werden als Hintergrundwerte bezeichnet. Der 
Nachweis von Metallen in der Umwelt ist somit auf keinen Fall zwangsläufig als Verschmut 
zung zu werten. Es gibt zahlreiche essenzielle Elemente wie Eisen oder Zink. Ihre Bioverfüg 
barkeit ist innerhalb gewisser Konzentrationsgrenzen Voraussetzung für biologisches Wachs 
tum. Organismen sind in der Lage, sich in einer bestimmten Bandbreite an veränderliche 
Elementkonzentrationen anzupassen. Wird diese Bandbreite zu höheren Konzentrationen 
verlassen, tritt eine toxische Wirkung ein. Andere Elemente wie Quecksilber, Cadmium oder 
Blei haben keine bekannte vitale Funktion. 
Durch menschliche Aktivitäten gelangen z. T. erhebliche zusätzliche Mengen einzelner Ele 
mente in die Umwelt, wodurch die natürlichen Hintergrundkonzentrationen regional deutlich 
überschritten werden können. Maßnahmen zur Emissionsminderung führten in den vergan 
genen 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 Metall 
signal in marinen Ökosystemen sind die Abflüsse kontaminierter Süßwassermassen über die 
kontinentalen Flusssysteme, der Schadstofftransport über die Atmosphäre sowie die Wech 
selwirkung mit dem Sediment. Weitere Einträge werden durch Offshore-Aktivitäten wie Roh 
stofferkundung und Förderung sowie Verklappung von Baggergut verursacht. Dem stehen die 
Sedimentation mit ihren komplexen vorgelagerten Gleichgewichten zwischen Schwebstoff, 
Biota und Wasserphase und in Ausnahmefällen die Wechselwirkung mit der Atmosphäre als 
Schlüsselprozesse 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 Flüsse transportiert. Im Wasser 
und Sediment wirken sich die unterschiedlichen chemischen Eigenschaften der Elemente auf 
deren Wechselwirkung mit dem Schwebstoff, der Biota und dem Sediment aus. Dem zufolge 
variiert auch die Bedeutung der unterschiedlichen Senkenprozesse von Element zu Element. 
Ein einfacher, konservativer Zusammenhang zwischen Metallkonzentration im Wasserkörper 
und dem Transport und der Mischung von Wassermassen unterschiedlicher Herkunft und 
Zusammensetzung existiert somit nur in Ausnahmefällen. 
Im BSH wurde mit der Überwachung der Metallgehalte im Meerwasser, Schwebstoff und Se 
diment 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 Ost 
see (HELCOM) eingebettet und trägt in Zukunft zur Bewertung des angestrebten „guten Um 
weltzustandes“ im Rahmen der europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie bei. 
Hauptuntersuchungsgebiet ist die Deutsche Ausschließliche Wirtschaftszone (AWZ). Das 
aktuelle Messprogramm umfasst drei bis vier über das Jahr verteilte Überwachungsfahrten in