Wer war’s? Mit Sedimenten auf Spurensuche

Sedimente erzählen erstaunliche Geschichten

Um mögliche Verursacher zu identifizieren, beauftragte das AWEL 2016 die Eawag, den genauen zeitlichen Verlauf der Verschmutzungen zu ermitteln. «Eine Möglichkeit, in die Vergangenheit zurück zu blicken, eröffnen Sedimentbohrkerne», erklärt Nathalie Dubois, Leiterin der Eawag-Forschungsgruppe Sedimentologie und Professorin an der ETH Zürich. Sedimente entstehen am Seegrund durch die Ablagerung von Gesteinspartikeln wie Sand oder Löss und abgestorbenen Wasserorganismen. Jedes Jahr bildet sich so eine neue Schicht, die sich mithilfe wissenschaftlicher Methoden datieren, also einem bestimmten Jahr zuordnen lässt. Da auch Schadstoffe im Wasser nach unten sinken und in den Sedimenten eingelagert werden, lässt sich mit Hilfe der Bohrkerne die Geschichte der Verunreinigungen rekonstruieren.

In den Jahren 2016 und 2017 nahm Remo Röthlin, der seine Masterarbeit bei Nathalie Dubois und Bernhard Wehrli, ehemals Abteilungsleiter an der Eawag und Professor an der ETH Zürich, machte, gemeinsam mit weiteren Forschenden der Eawag 14 Sedimentbohrkerne an unterschiedlichen Stellen am Horn Richterswil. Schicht für Schicht durchleuchteten die Forschenden die Sedimente und untersuchten sie mit Röntgenfluoreszenz-Kernscannern sowie verschiedenen geochemischen und Elementar-Analysen nach Spuren von Schwermetallen. So gelang es dem Forscherteam, den Bohrkernen interessante Fakten zu entlocken und die zeitliche Abfolge der Verunreinigungen zu ermitteln.

Detektivarbeit: den Tätern auf der Spur

«Die meisten Metalle dürften mit Industrieabwässern in den Zürichsee geflossen sein», erklärt Remo Röthlin. «Wir können zwei Etappen unterscheiden.» In einer ersten Etappe, bereits in der Zeit um 1880, gelangten so Chrom, Kupfer, Blei und Zinn in den Zürichsee, vermutlich aus der Textilindustrie. Später, zwischen 1950 und 1960 gelangten weitere Schadstoffe, nämlich Zink und Cadmium, ins Wasser. «Das Zink und Cadmium, das wir in höheren Konzentrationen entlang des Ufers gefunden haben, stammt wahrscheinlich aus der Gummifabrik», erklärt Remo Röthlin. Zink wurde bei der Vulkanisierung von Gummi verwendet. Da Zink in der Natur mit Cadmium verbunden ist, gelangte auch Cadmium als Abfallprodukt in den See.

Quecksilber fanden die Forschenden in verschiedenen Schichten, die höchsten Konzentrationen in einer speziellen Humusschicht, also einer Schicht, die im Gegensatz zu den Sedimentschichten hauptsächlich aus Erde besteht. Die Forschenden vermuten daher, dass das Quecksilber nicht nur vom Industriestandort Horn Richterswil, sondern möglicherweise auch von anderen Orten stammt. Das Quecksilber in der Humusschicht könnte zuerst in Form von kontaminierter Erde am Ufer abgelagert und anschliessend durch Starkregen oder Uferrutschungen in den See geschwemmt wurde. «Das sind jedoch nur Vermutungen, das können wir nicht wissenschaftlich nachweisen», ergänzt Remo Röthlin.

Forschungsergebnisse wichtige Grundlage für den Kanton Zürich

Die neuen Untersuchungen der Eawag deckten aber nicht nur die industriellen Verursacher der Verschmutzungen auf, sie fanden zudem deutlich höhere Konzentrationen der Schadstoffe am Seegrund als bei den ersten Untersuchungen vermutet wurden. «Die Konzentrationen aller nachgewiesenen Metalle überstiegen die vorgeschriebenen Grenzwerte für die Umwelt. Quecksilber sogar um das 10’000-fache», sagt Remo Röthlin. Die erhöhten Werte stellen zwar für die menschliche Gesundheit kein Risiko dar, da sie in den Sedimenten gebunden sind, für die am Seegrund lebenden Organismen könnten sie jedoch gefährlich sein. Es besteht zudem die Gefahr, dass sich die Schadstoffe, allen voran das Quecksilber, im Nahrungsnetz ansammeln und so langfristig auch für den Menschen gefährlich werden können.

Die in den Forschungsergebnissen aufgezeigte genaue zeitliche Zuordnung der Verunreinigungen war eine wichtige Grundlage, aufgrund derer das AWEL die Gummifabrik, die auch heute noch tätig ist, verpflichten konnte, einen Teil der Sanierungskosten zu übernehmen. Da die Verhandlungen über die Finanzierung bis vor kurzem andauerten, konnten die wissenschaftlichen Ergebnisse der Studie erst 2022 publiziert werden. Die Sanierung der belasteten Sedimente ist in Planung und wird in den nächsten Jahren ausgeführt.