Verteilung von natürlichen und anthropogen belasteten Sedimente im

Die folgenden Ausführungen basieren auf einer Auswertung des durch die BAW zu-sammengestellten Bohrkatasters [BAW 1999]. Die Bohrdaten decken den Bereich der Bundestrecke bis Cuxhaven ab, ermöglichen aber trotz eines Umfangs von n = ca.

240 keine flächenhafte, repräsentative Beschreibung der im Gewässerbett vorliegen-den Substrate. Sie erlauben jedoch größenordnungsmäßig die Interpolation von unge-fähren Schichtmächtigkeiten sandiger Substrate an der Gewässesohle. Die Bohrun-gen sind überwieBohrun-gend in strommittiBohrun-gen Bereichen lokalisiert, so dass nur vage Aussa-gen zu den flacheren und ufernahen Flächen ableitbar sind.

Im Bereich des Gewässerbetts sind anthropogen belastete Sedimente ("rezente Se-dimente") in unterschiedlicher Weise verteilt. Stets handelt sich bei diesen Sedimen-ten um Mischungen aus ursprünglich unbelasteSedimen-ten natürlichen SedimenSedimen-ten und be-lasteten Schwebstoffen. Die Mischungsverhältnisse werden unterhalb des Hamburger Hafens in Richtung des Ästuars zunehmend von der Zumischung mariner, durch "tidal pumping" in den Fluß eingetragener Sedimente bestimmt, die spezifische Schadstoff-belastung der Sedimente nimmt entsprechend in Richtung der Deutschen Bucht ab.

Oberhalb Hamburgs wird die Belastung von den Einträgen in Mittel- und Oberlauf der Elbe bestimmt.

Hamburger Hafen

Der Hafen Hamburg selbst ist als eine zusätzliche Quelle für viele, z. T. spezifischer Stoffe (z. B. Kohlenwasserstoffe, TBT) anzusehen. Gleichzeitig stellt der Hafen auf-grund des künstlich vergrößerten Fließquerschnitts eine Senke für die belasteten Se-dimente dar, die hier in weniger stark durchströmten Bereichen sedimentieren.

Schwerpunktmäßig findet die Sedimentation belasteter Sedimente im Bereich der Hafeneinfahrten statt, so dass hier mehrfach im Jahr Unterhaltsbaggerungen nötig sind. In den Hafenbecken selbst kommt es zum Eintrieb sehr feiner und entsprechend in absoluten Gehalten stark belasteteter Sedimente. Die sich hier absetzenden Men-gen sind jedoch meist deutlich geringer. Zusätzliche Emissionen resultieren hier aus dem Schiffsverkehr und Hafenbetrieb, so dass davon auszugehen ist, dass auch bei laufender Unterhaltung der Hafenbecken immer auch belastetes Sediment in einer Mächtigkeit im Dezimeterbereich an der Beckensohle anzutreffen ist.

Fahrrinne im Bereich der Hamburger Delegationsstrecke

Die Fahrrinne ist im Zuge mehrfacher Vertiefungen bis in Bereiche tiefliegender, pleistozäner Substrate vertieft worden. Im Hamburger und Wedeler Bereich besteht die Sohle zu einem großen Anteil aus saalezeitlichem Geschiebelehm und -mergel und in untergeordnetem Maße örtlich aus glazifluviatilen Sanden. Auf der Sohle befin-det sich eine Lage aus überwiegend mobilen, teilsuspendierten Fein- und Mittelsan-den ("active layer"), die durch die Tideströmung bewegt und in Suspension gehalten werden. Aufgrund der beständigen Einmischung von Schwebstoffen und verunreinig-ten Sedimenverunreinig-ten aus dem oberstromigen Bereich handelt es sich hier teilweise um ein

anthropogen belastetes Sediment, das im Bereich der Delegationsstrecke mittlere Mächtigkeiten von 3 – 5 dm erreichen, örtlich in sehr strömungsintensiven Abschnitten aber auch vollständig fehlen kann. Im Bereich der Fahrrinnenböschungen ist die Mächtigkeit der rezenten Sedimente allgemein geringer. Auch in Böschungsbereichen ist es wahrscheinlich, dass diese über stärker strömungsexponiert anstehenden festen Substraten weitgehend fehlen. Abschätzungen zu den Verhältnissen sind jedoch aus den zur Verfügung stehenden Bohrunterlagen nur schwer möglich, da es sich hier einerseits um nur schmale, linienhafte Strukturen handelt und die vorhandenen Boh-rungen andererseits bis zu 30 Jahre alt sind und entsprechend keinen Bezug zur ak-tuellen Morphologie im Bereich der Fahrrinne haben.

Fahrrinne im Bereich der Bundesstrecke

In der stromabwärtigen Fahrrinne ist davon auszugehen, dass rezente Sedimente praktisch die gesamte Fahrrinnensohle bedecken. Die Verteilung ist jedoch heterogen und abhängig von der Art der im Untergrund anstehenden natürlichen Sedimente.

Soweit es sich um steife und feste Substrate wie Klei handelt, sind Verhältnisse zu erwarten, die dem Hamburger Bereich ähnlich sind. Dies bedeutet, dass auch hier grundsätzlich teilsuspendierte, allgemein sandig ausgeprägte rezente Sedimente mit mittleren Mächtigkeiten von 3 – 5 dm flächendeckend auftreten. Als zusätzliche mor-phologische Strukturen sind in der Fahrrinne auftretende sog. "Riesenriffeln" anzutref-fen. Dabei handelt es sich um quer zur der Fahrrinne orientierte dünenartige Sandbar-ren, die Höhen von mehreren Metern und Breiten von bis zu mehreren hundert Metern erreichen können. Diese bestehen im Gegensatz zu den in Suspension befindlichen sohlnahen Sedimenten aus durch ihr Eigengewicht weitgehend konsolidierten Sanden und werden beständig durch Erosion und Anlagerung von herangetriebenen Sedimen-ten umgeformt. Die Riesenriffeln sind entsprechend als morphologisch hochdynami-sche Strukturen ("Transportkörper") anzusehen und können sich in Dimensionen von 10er Metern in wenigen Wochen bewegen. Entsprechend bestehen diese wie die teilsuspendierten rezenten Sande ebenfalls aus belastetem Material, das die aktuelle Schwebstoffbelastung der Elbe repräsentiert.

In Fahrrinnenabschnitten, in denen rolliges Material ansteht, kann es zu Ausbildung von so genannten "Übertiefen" kommen. Von diesen strömungsbedingten Ausspülun-gen (AuskolkunAusspülun-gen) sind überwieAusspülun-gend anstehende natürliche Substrate wie holozäne oder pleistozäne Sande betroffen. Diese Bereiche erreichen je nach Lage Tiefen unter Fahrrinnensohlniveau von bis zu 10 Metern und mehr. Sie liegen daher üblicherweise außerhalb der von Baggerungen betroffenen Bereiche. Da die Übertiefen von über-wiegend starken Strömungen ausgeformt werden, können sie als besonders umlage-rungsintensive Beiche angesehen werden, in denen Mischungen aus rezenten, be-lasteten und natürlichen Substraten vorherrschen.

In den Böschungsbereichen der Fahrrinne stehen verschiedene Substrate an, die je nach Konsistenz unterschiedliche morphologische Strukturen ausbilden, die wiederum die Verbreitung von rezenten Sedimenten an den Böschungen steuern. Relativ erosi-onsbeständige Substrate wie Klei oder Torf bilden in strömungsexponierten Bereichen relativ stabile und entsprechend steile Böschungsneigungen aus. Rezente Sande weisen in diesen Bereichen, insbesondere in Prallhanglage vermutlich nur geringe

Schichtmächtigkeiten auf oder fehlen. In Gleithanglage sind dagegen größere Mäch-tigkeiten anzunehmen, die auch 3 – 5 dm erreichen können.

Böschungen aus sandigen Substraten werden in stärkerem Maß durch Rutschungen betroffen und bilden flachere Neigungen aus. Hinsichtlich der Verbreitung von rezen-ten Sedimenrezen-ten in diesen Bereichen dürfrezen-ten jedoch ähnliche Verhältnisse anzuneh-men sein wie bei erosionsbeständigen Substraten.

Seitenräume im Bereich der Bundesstrecke

Als Seitenraum wird der Teil der Gewässersohle definiert, der zwischen der Oberkante der Fahrrinnenböschung und der Uferlinie liegt. Er umfasst damit die Watt-, Flach- und Tiefwasserzone des Gewässerbetts.

Im Gegensatz zur Fahrrinne werden die Seitenräume in starkem Maß durch Sedimen-tation betroffen. Bei den sich abgelagerten Sedimenten handelt es sich zum Teil um seit den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts sedimentierte, relativ stark belastete Sedi-mente ("alte" rezente SediSedi-mente) und zum Teil um rezente, aufgrund der rückläufigen Schwebstoffbelastung aktuell geringer belastete Sedimente. Diese Sedimente stellen vielfach eine Mischung aus älteren und jüngeren rezenten Sedimenten dar, die sich durch eine tendenziell höhere Belastung von den aktuell abgelagerten Sedimenten unterscheiden. Unter besonderen Umständen können auch mächtigere ältere Sedi-mentlagen mit deutlich höheren Belastungen [ACKERMANN & STAMMERJOHANN 1996] auftreten, wie dies im Mühlenberger Loch der Fall ist. Üblicherweise liegen der-artige Bereiche jedoch im Bereich der Ufer und Wattenzone und damit fernab der im geplanten Vorhaben zu baggernden Bereiche.

Sedimentationen haben vor allem in strömungsberuhigten Seitenbereichen und Ne-benelben stattgefunden und weniger in den den stärker durchströmten tiefen Flach- und Tiefwasserzonen. Die Analysenergebnisse der Probennahmen zur vorherigen Fahrrinnenpassung zeigen jedoch, dass auch in den tiefen Bereichen des Gewässer-betts mindestens in den oberen 1,5 dm belastete Sedimente anzutreffen sind. Dies gilt generell auch für Wattbereiche. Als Grund hierfür kommen Ablagerungen von rezen-ten belasterezen-ten Sedimenrezen-ten in Betracht, aber auch Umlagerungsvorgänge, die im Wat-tenbereich wellenbedingt sind. In der Wattenzone sind entsprechend mindestens 3 dm durchmischtes und damit auch belastetes Sediment zu veranschlagen.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Gewässersohle aus verschiedenartigen und teilweise belasteteten Sedimenten besteht. Hinsichtlich der Mächtigkeit und Verbreitung belasteter, rezente Sedimente bestehen insbesondere im Bereich der Fahrrinnenböschungen Unsicherheiten, doch lassen sich für die Baggerabtragsflä-chen folgende Größenordnungen veranschlagen:

Aus den Bohrunterlagen lässt sich ableiten, dass auf der Fahrrinnensohle im Mittel 5 dm rezentes Sediment anzutreffen ist. Im Bereich von Riesenriffeln kann dieses Material auch über die gesamte Baggertiefe anstehen. In anderen Bereichen ist aller-dings auch damit zu rechnen, dass auch unbelastete holozäne Sande unter einer geringmächtigen Bedeckung durch rezente Sedimente vorkommen, bzw. natürliches Substrat wie Mergel freiliegt.

Im Bereich der abzutragenden Seitenräume sind die rezenten Sedimente in geringerer Mächtigkeit ausgeprägt und in der Verbreitung vermutlich auch lückenhaft ausgebil-det, so dass ihre mittlere Schichtdicke mit höchstens 3 dm veranschlagt wird. Dies gilt nicht nur für die annähernd durchgängig vorgesehene seitliche Überbaggerung von 5 m an der Böschung, sondern auch für die zu baggernden fahrrinnenfernen Bereiche wie die Hafenbecken und die Verbreiterungen im Bereich der Begegnungsstrecke.