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DOI: http://dx.doi.org/10.1065/uwsf2002.03.013
Sedimentuntersuchungen werden bislang hauptsächlich mit aquatischen, standardisierten Biotests mit Organismen der drei Trophieebenen durchgeführt. Algen sind dabei alleinige Vertreter des gesamten Pflanzenreichs. Biotests mit höheren Pflanzen fanden bisher kaum Anwendung bei der Bewertung von Gewässersedimenten. Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war es zu zeigen, dass der Einsatz von höheren Pflanzen in Biotests zur Untersuchung anthropogen belasteter Sedimente wertvolle Ergebnisse liefert, die in einem Konzept zur integrierten Gewässerbewertung verwendet werden können. Die anthropogenen Belastungen durch Umweltchemikalien wurden in der Elbe am Beispiel des Entnahmeortes Fahlberg- List Magdeburg erfasst und mit Untersuchungen in einem Referenzgebiet der Müritz-Elde-Wasserstraße (Eldenburger Kanal) verbunden. Sedimentextrakte und Porenwässer der jeweiligen Sedimente sind mit dem aquatischen Lemnatest untersucht worden. Erste Sedimentkontakttests wurden an Gesamtsedimenten vergleichend erprobt. Im Gesamtextrakt des Sediments aus Fahlberg-List Magdeburg und hauptsächlich in der Fraktion F5 wurden deutliche Pflanzenschädigungen beobachtet. Anscheinend finden sich die pflanzenschädigenden Substanzen aus dem Gesamtextrakt überwiegend in der stark polaren Fraktion F5 wieder. Ein Vergleich mit den chemischen Daten zeigte, dass die Gesamtfraktion F0 und Fraktion F5 stark chemisch belastet sind. In Ansätzen mit Porenwasser dieses Sediments und mit Gesamtsediment traten ebenfalls starke Wachstumshemmungen auf. Diese Ergebnisse bestätigten die starke Belastung des Sediments aus Magdeburg. Die Untersuchungen des Referenzsediments lieferten Hinweise auf eine nur mäßige toxische Belastung. Die Ergebnisse dieser Arbeit machen deutlich, dass die ausgewählte Wasserpflanze Lemna minor Schadstoffbelastungen grundsätzlich anzeigt. Im aquatischen Test der Sedimentextrakte weist sie eine zwar schwache, aber sehr selektive Reaktion auf bestimmte Schadstoffklassen auf. Die Fraktionierung der Probe mit anschließender Stoffanalyse kombiniert mit Toxizitätstests erlaubt die Eingrenzung der toxisch wirksamen Stoffgruppen. Diese toxische Belastung wurde durch die Porenwasser- und Gesamtsedimentuntersuchung bestätigt. Zusammen mit weiteren Toxizitätstests (z.B. standardisierte Biotests) und in Kombination mit benthosbiologischen Untersuchungen ergibt sich eine Gesamtaussage zur integrierten Gewässerbewertung.

Abstract

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Up to now, sediment studies have mainly used standardized aquatic bioassays with organisms of the three trophic levels. Among these, algae are the only representatives of the entire plant kingdom. Bioassays with higher plants have hardly been used for the assessment of sediments. The aim of the present study is to demonstrate that the use of higher plants in biotests for analyses of anthropogenically contaminated sediments yields valuable results, which may be included in a concept for the integrated assessment of waters. The contamination by environmental chemicals was determined in the River Elbe by means of samples taken at the Fahlberg-List industrial site at Magdeburg in combination with studies in a reference area on the Müritz-Elde Waterway (Eldenburger Kanal). Sediment extracts and pore waters were tested with the aquatic lemna test. For comparison, first sediment contact tests with Lemna minor were tried out. The whole extract of the sediment from Fahlberg-List Magdeburg and one fraction F5 caused distinct damages of the plants. Obviously, the phytotoxic substances of the whole extract are preferentially concentrated in the highly polar fraction F5. A comparison with chemical analytical data proved that the whole fraction F0 and the fraction F5 were heavily contaminated with chemicals. Assays with pore water from this sediment and with the whole sediment also caused a strong inhibition of growth. These results confirm the high contamination of the sediment from Magdeburg. The tests with the reference sediment suggested only a moderate toxic contamination. The results of this study prove that the selected aquatic plant, Lemna minor, is basically able to indicate contamination. In the aquatic test of the sediment extracts, it showed weak, but very selective, responses to certain classes of contaminants. Fractionating of the sample and subsequent chemical analysis combined with toxicity tests allow to narrow down the groups of substances causing toxic effects. This toxicity was confirmed by analyses of the pore waters and whole sediment samples. Together with other toxicity tests (e.g. standardized bioassays) and combined with biological benthos examinations, an overall judgment can be given for the integrated assessment of waters.