Verteilung und Bindungsverhalten ausgewählter Schwermetalle in Auenböden der Oker und Ecker (Harzvorland)

Eggers, Bernd

Die Flusssedimente des nördlichen Harzvorlandes zeichnen sich über weite Distanzen großflächig durch z.T. extrem hohe Gehalte an Schwermetallen (SM) aus. Generell wird dieser Befund den über 1000jährigen bergbaulichen Aktivitäten und hierbei insbesondere den Aufbereitungs- und Verhüttungsprozessen der abgebauten Erze zugeschrieben. Vor allem für den Bereich des Oberharzes ist jedoch zu berücksichtigen, dass einerseits durch zahlreiche Vorkommen von Vererzungen, andererseits großflächiges Ausstreichen SM- reicher Gesteine (Diabas, Wissenbacher Schiefer) bereits geogen bedingt ein erhöhter SM-Gehalt der Flussauensedimente zu erwarten ist. Somit weisen die heute festgestellten Gehalte in den Flussauen sowohl eine geogene als auch eine anthropogene Komponente auf. Die egentliche anthropogene Belastung beruht vor allem auf ausgetragenen Schlackenmaterial und sulfidhaltigen Pochasanden, die wegen ihrer Instabilität bzw. Tendenz zur SM-Abgabe maßgebend für die SM-Problematik des nördlichen Harzvorlandes sind. Diese Komponente sollte sich wegen der seit dem Mittelalter zunehmend intensivierten Bergbauaktivitäten generell in den oberen Auensedimenthorizonten des Harzvorlandes akkumulieren. Die ebenfalls hohen SM-Anteile aus der Zufuhr geogenen Abtragungsmateriales sollten dagegen als im Profil durchgängig gleichmäßig hohe Konzentrationen erkennbar sein und sind als deutlich unkritischer einzuschätzen. Zielsetzung der Untersuchung war die Definition und Diskriminierung sowie das Ausmaß der geogenen und anthropogenen SM-Anteile in den Auensedimenten des nördlichen Harzvorlandes. Vor allem unter dem Aspekt der Diskriminierung anthropogener und geogener Anteile sowie der implizierten Definition unterschiedlicher Verfügbarkeiten von Schadstoffen, ist neben wissenschaftlichen Aspekten, die erhebliche gesellschaftliche Relevanz der Untersuchung zu beachten. Aus der Gegenüberstellung statistischer Verfahren (Korrelations-, Cluster-, Faktorenanalyse) zu oberen und unteren Bodenhorizonten in jeweils Feinsand- und Tonfraktion, durchgeführt für die einzelnen Detailgebiete, können eindeutig geogene von einer anthropogenen Elementvergesellschaftung diskriminert werden. Hierbei muß die anthropogene Elementgruppe weiter untergliedert werden in eine Gruppe, welche der Erzaufbereitung und die Gruppe der Erzverhüttung zuzuordnen ist. Des Weiteren werden die hydrodynamischen Voraussetzungen zur bevorzugten Ablagerung einer der beiden anthropogenen Gruppen belegt. Die mittels Statistik gewonnenen Ergebnisse werden schließlich mit den Methoden der sequentiellen Elution vorgenommenen Elementspeziation verifiziert. Das an ausgewählten Proben vorgenommene Verfahren bestätigt die mittels Statistik gewonnenen Befunde, wonach die als Belastung gekennzeichnete Elementvergesellschaftung auch die typischerweise leicht verfügbare ist, welche bei geänderten Umweltbedingungen ein Gefährdungspotential entwickeln könnte. Die Ergebnisse sind nicht nur für das nördliche Harzvorland gültig, sondern im methodischen Ansatz und der Durchführung von überregionaler Bedeutung.

Large Areas in the flood plains of the nothern Harz foreland are characterized by partially extreme high concentrations of heavy metals (HM). This matter of fact originates from mining activities which are documented for more than 1000 years. The main reason for the supply of HM sterns from the historic ore processing. The region of the Upper Harz mountains ist characterized by the occurrence of ore mineralizations and a regional outcropping of rocks and strata rich in HM (diabase, Wissenbach shale). Therefore, the flood plains show a high geogenic background and the analysed concentrations are made up by a geogenic and an anthropogenic component. The anthropogenic contamination is due to transported scoria and halfans rich in sulphide. Scope of the investigations was the definition and the extent of the geogenic and anthropogenic HM portions in the plain sediments of the northern Harz foreland. Under the aspect of the discrimination of anthropogenic and geogenic portions and the implied definition of different availabilites of contaminants the investigations are of a crucial social relevance. The discrimination of a geogenic and anthropogenic element combination is based on the comparision of statistical evualation (cluster, factoring) of the upper and lower soil hoirzons with different frachtions (fine sand, clay). The anthropogenic element combination can be differentiated into the group due to the seperation of halfans and the group of smelting processes. The hydrodynamic preconditions of the placer sedimentation of halfans in the foreland is shown. The coincident results proof a contamination by HM bound in unstable mineralizations. These bonding forms are highly sensetive to changes in the environmental setting. The result are not only restricted to the nothern Harz foreland but can be used as a general method in the discrimination of geogenic concentrations and anthropogenic contamination of heavy metals.

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Eggers, Bernd: Verteilung und Bindungsverhalten ausgewählter Schwermetalle in Auenböden der Oker und Ecker (Harzvorland). 2004.

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