Schwermetall-Status und Schwermetallmobilität in Auenböden und Stauseesedimenten unter besonderer Berücksichtigung von Durchfeuchtungs- und Wasserstandsänderungen

Schwermetalle und Arsen werden häufig in Auenbereichen oder Flussstauungen akkumuliert. Große Anteile der vorliegenden Schwermetallmengen werden dabei in Mineralen gebunden oder an den Oberflächen von Bodenpartikeln sorbiert, so dass nur die gelösten oder leicht löslichen Schwermetallanteile in die...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser: Hahn, Jens
Beteiligte: Opp, Christian (Prof., Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2014
Schlagworte:
Online Zugang:PDF-Volltext
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Beschreibung
Zusammenfassung:Schwermetalle und Arsen werden häufig in Auenbereichen oder Flussstauungen akkumuliert. Große Anteile der vorliegenden Schwermetallmengen werden dabei in Mineralen gebunden oder an den Oberflächen von Bodenpartikeln sorbiert, so dass nur die gelösten oder leicht löslichen Schwermetallanteile in die Nahrungskette gelangen können. Da Redoxreaktionen die Bindung von Schwermetallen in Böden oder Sedimenten beeinflussen, unterliegen die Mengenverhältnisse gelöster Schwermetalle Variationen mit Änderungen von Grundwasserständen und Feuchteverhältnissen. Umfang und Folgen der Redoxänderungen stehen dabei in Zusammenhang mit Dauer, Frequenz und Intensität der wechselnden Durchfeuchtung, sowie den spezifischen Eigenschaften der betroffenen Substrate. Grund- und Oberflächenwässer variieren in ihren Wasserständen jahreszeitlich oder als Folge von Hoch- und Niedrigwasserereignissen. Entsprechend plausibel erscheint die Annahme, dass gelöste Schwermetallanteile durch zukünftige Änderungen von Feuchteverhältnissen modifiziert werden können. Zudem werden die Variationen der Abflussverhältnisse von Fließgewässern und der daran gekoppelten Grundwasserstände durch anthropogene Eingriffe verändert. Um vorliegende Konzentrationen und das Mobilitätsverhalten von gelösten Schwermetallen (As, Cd, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) während saisonal und periodisch variierenden Wasserstands- und Durchfeuchtungsänderungen zu analysieren, wurden Auenböden des unteren Lahntals während einer 2-jährigen Feldkampagne untersucht. Dies wurde an Böden durchgeführt, die ober- und unterhalb von Staustufen und Wehranlagen gelegen sind und somit verschiedenartige Frequenzen und Amplituden von Wasserstandsänderungen erwarten ließen. Neben Feuchteverhältnissen und gelösten Schwermetallanteilen wurden wichtige Parameter der Schwermetallmobilität erhoben. Die Böden unterhalb von Wehranlagen zeigten eine größere Beeinflussung durch variierende (Grund-)Wasserstände und höhere Amplituden des Redoxpotentials in größeren Bodentiefen. Ein flussaufwärts der Stauanlagen gelegenes Profil verfügte hingegen über einen relativ ausgeglichenen Grundwasserspiegel, der vergleichsweise geringere Gehaltsänderungen gelöster Schwermetallanteile in größeren Bodentiefen und einen höheren über Kapillarwässer erfolgenden Schwermetalleintrag in mittlere Profilbereiche bewirkte. Ein Boden in größerer Distanz zum Gerinne der Lahn zeigte eine weitaus geringere Reaktion auf Änderungen von Fluss- und Grundwasserständen. Die Beeinflussung der in Porenwässern gelösten Schwermetallmengen durch zukünftige Klimaänderungen wird als sehr geringfügig eingeschätzt. Anthropogen bewirkte Wasserstandsänderungen und ihr Einfluss auf gelöste Schwermetallanteile in Interstitial- und Oberflächenwässern wurden an drei Talsperren untersucht. Hierbei wurden Analysen während und kurz nach einer vollständigen Staukörperentleerung (Aartalsperre, TS Driedorf) durchgeführt, während die dritte Talsperre (TS Klingenberg) ca. 1,5 Jahre nach dem Herunterfahren des Wasserspiegels untersucht wurde. Aufgrund ihrer hohen Wasserhaltekapazität setzten Bindungsänderungen im Bereich der Seesedimente erst nach längeren Freilegungsdauern ein, während die abfließenden Oberflächenwässer sprunghafte und kurzzeitige Konzentrationszunahmen zahlreicher gelöster Schwermetalle kurz nach der Entleerung aufzeigten.
DOI:10.17192/z2014.0103