Persistent contaminant baselines in dated sediments from a protected coastal lagoon in southeastern Uruguay

Tief unter der Oberfläche von Seen, Flüssen und Küstenlagunen sammeln sich Jahr für Jahr Schichten aus Schlamm an, die als stilles, natürliches Archiv der Umwelt fungieren. Genau wie Baumringe die Geschichte eines Waldes aufzeichnen, fangen diese Sedimentschichten Chemikalien, Partikel und biologische Signale ein, die aus dem umliegenden Land und der Luft einströmen. Wenn Wissenschaftler sorgfältig eine lange, zylindrische Probe dieses Schlamms entnehmen, können sie die Zeitlinie menschlicher Einflüsse lesen und sehen, wann Schadstoffe zum ersten Mal eintrafen und wie sich deren Präsenz über Jahrzehnte hinweg verändert hat. Dieser Ansatz ist besonders wichtig an Orten, an denen uns keine kontinuierliche Überwachungsausrüstung zur Verfügung steht, da er es Forschern ermöglicht, die Geschichte der Kontamination lange nach den Ereignissen zu rekonstruieren. Der Fokus dieser Geschichte liegt oft auf persistenten organischen Schadstoffen – Chemikalien, die nicht leicht abbaubar sind, fest an Boden und Schlamm haften und weite Strecken durch die Atmosphäre zurücklegen können. Dazu gehören polychlorierte Biphenyle, die einst weit verbreitet in elektrischen Geräten verwendet wurden; polybromierte Dipphenylether, die häufig in Flammschutzmitteln vorkommen; und Quecksilber, ein Schwermetall, das durch industrielle Prozesse und natürliche Quellen freigesetzt wird. Selbst in geschützten Gebieten fernab von Fabriken können diese Substanzen über Wind und Regen eintreffen, was es schwierig macht zu wissen, ob ein Standort wirklich unberührt ist oder lediglich eine geringfügige, diffuse Hintergrundbelastung erhält.

Im Südosten Uruguays, innerhalb einer geschützten Landschaft namens Laguna de Rocha, liegt eine kleine, flache Küstenlagune namens Nutrias Lagoon. Umgeben von natürlichem Grasland und verstreuten Wäldern ohne nahegelegene Städte oder Industrien, gilt dieses Gewässer weithin als eines der wenigen verbleibenden, gering belasteten Umweltsysteme in der Region des Südatlantiks. Es wurde lange Zeit angenommen, dass es sich um einen sauberen Referenzpunkt handelt, einen Ort, an dem die Natur weitgehend unberührt von menschlicher Verschmutzung bleibt. Doch Annahmen sind keine Daten. Um zu testen, ob diese Lagune tatsächlich frei von diesen persistenten Kontaminanten war, entschied sich ein Team von Forschern aus Uruguay und der Internationalen Atomenergie-Organisation dafür, direkt in den Schlamm zu blicken. Sie entnahmen eine fünfundsechzig Zentimeter lange Sedimentkernprobe aus dem tiefsten Teil der Lagune – eine Probe, die eine Zeitlinie darstellt, die fast ein Jahrhundert zurückreicht. Durch die Datierung der Schichten mittels radioaktiver Isotope, die als natürliche Uhren fungieren, und durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung jeder einzelnen Schicht des Schlamms wollten sie herausfinden, ob die Lagune wirklich unberührt war oder ob sie eine subtile, verborgene Spur globaler Verschmutzung in sich trug.

Die Forscher näherten sich dem Sedimentkern mit einer spezifischen Reihe von Fragen und suchten nach Spuren von Quecksilber, polychlorierten Biphenylyen und polybromierten Diphenylethern. Sie verwendeten eine spezialisierte Extraktionsmethode, um diese Chemikalien aus dem Schlamm zu lösen, und analysierten sie anschließend mit hochpräzisen Instrumenten, die selbst kleinste Mengen detektieren können. Die Ergebnisse erzählten eine Geschichte, die komplexer war als eine einfache Kennzeichnung als „sauber“ oder „schmutzig“. Die Quecksilberwerte im Sediment waren durchweg niedrig und bewegten sich zwischen 56 und 85 Mikrogramm pro Kilogramm Trockengewicht. Diese Werte blieben weit unter dem Schwellenwert, bei dem Wissenschaftler schädliche Auswirkungen auf die im Schlamm lebenden Lebewesen erwarten. Das Quecksilberprofil zeigte einen leichten Anstieg ab der Mitte des zwanzigsten Jahrhunderts – ein Muster, das in vielen Teilen der Welt zu beobachten ist –, wies jedoch keine starken Spitzen auf, die auf eine große lokale Verschüttung oder eine industrielle Einleitung hindeuten würden. Stattdessen erschien das Quecksilber als eine stetige, niedrig dosierte Hintergrundpräsenz, die wahrscheinlich über die Atmosphäre eintraf und sich im Laufe der Zeit sanft in der Lagune absetzte.

Die Suche nach den anderen beiden Gruppen von Chemikalien lieferte noch subtilere Ergebnisse. Als das Team nach polybromierten Diphenylethern suchte, fand es überhaupt keine. Nicht eine einzige Spur der sieben getesteten Arten konnte in irgendeiner Schicht des Sediments nachgewiesen werden. Dieses Fehlen stimmt mit der abgelegenen, ländlichen Umgebung der Lagune überein, in der die Quellen dieser Flammschutzmittel – urbane Zentren und Industriestandorte – praktisch nicht existieren. Die Geschichte der polychlorierten Biphenyle verlief etwas anders, deutete aber dennoch auf eine sehr geringe Belastung hin. Keiner der sieben spezifischen Typen dieser Chemikalien wurde in einer so hohen Menge gefunden, dass sie präzise gemessen werden konnten. Dennoch wurde ein spezifischer Typ, bekannt als PCB 52, in neun verschiedenen Schichten des Kerns nachgewiesen, wenn auch immer in Mengen, die zu niedrig für eine Quantifizierung waren. Diese schwachen Signale traten sporadisch auf, wobei eine Häufung der Detektionen in Sedimenten erfolgte, die zwischen 2001 und 2015 abgelagert wurden. Da diese Chemikalien flüchtig sind, können sie weite Strecken durch die Luft zurücklegen, und ihre Anwesenheit hier deutet darauf hin, dass die Lagune selbst in einem Schutzgebiet nicht vollständig isoliert von der globalen Zirkulation von Altlasten ist.

Als die Forscher ihre neuen Erkenntnisse mit früheren Daten aus demselben Kern bezüglich polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe verglichen, zeichnete sich ein anderes Bild ab. Während das Quecksilber und die bromierten Chemikalien kaum präsent waren, zeigten einige der Kohlenwasserstoffe lokale Spitzenwerte, die in bestimmten Schichten Sicherheitsgrenzwerte überschritten. Dieser Kontrast ist entscheidend: Er zeigt, dass verschiedene Schadstoffe je nach ihrer chemischen Natur, ihrer Art des Transports und ihrer Ablagerung im Sediment auf einzigartige Weise reagieren. Die Lagune wies keine einheitliche Decke der Kontamination aus einer einzigen Quelle auf. Stattdessen zeigte sie ein Mosaik aus Signalen, das durch das spezifische Verhalten der jeweiligen Chemikalie sowie die natürlichen Bewegungen des Wassers und des Schlamms geformt wurde. Auch die Sedimentationsrate in der Lagune hatte sich im Laufe der Zeit verändert, insbesondere um die Mitte der 1980er Jahre, was die chemischen Signale hätte verdünnen oder konzentrieren können, unabhängig davon, ob die Menge der in das System eintretenden Verschmutzung tatsächlich geändert wurde.

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die Nutrias Lagoon keine unberührte Wildnis ist, aber ein System mit geringer Belastung darstellt, das als wertvoller Referenzpunkt für die Region dient. Es ist ein Ort, an dem die Signale menschlicher Aktivität schwach und diffus sind und eher durch Luft und Regen eintreffen als durch eine nahegelegene Fabrik oder ein Abflussrohr. Die Forscher betonen, dass die Bezeichnung eines Ortes als „unberührt“ irreführend sein kann; selbst Schutzgebiete erhalten eine Hintergrunddosis globaler Kontaminanten. Die hier gefundenen Werte sind jedoch niedrig genug, um nicht auf eine weit verbreitete ökologische Schädigung durch die getesteten Chemikalien hinzudeuten. Der wahre Wert dieser Arbeit liegt darin, ein datiertes, chemisches Protokoll bereitzustellen, das andere Wissenschaftler als Referenz nutzen können. Wenn sie in Zukunft stärker belastete Küstenlagunen untersuchen, können Forscher ihre Daten gegen diesen Basiswert vergleichen, um zu verstehen, wie sehr der menschliche Druck jene Umwelten verändert hat. Die Lagune steht als ein stiller, schlammiger Zeuge der subtilen, globalen Reichweite der Verschmutzung und beweist, dass selbst in den entlegensten Winkeln der Küste die Umwelt niemals völlig von der restlichen Welt entkoppelt ist.