Schwermetallbelastung und Elementspeziation in Sedimenten der Mulde und Elbe unter besonderer Berücksichtigung von Arsen und Blei

Kraft, Claudia

doi:10.24355/dbbs.084-200708230200-3

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Schwermetallbelastung und Elementspeziation in Sedimenten der Mulde und Elbe unter besonderer Berücksichtigung von Arsen und Blei

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Anhand von Sedimenten wurde die Belastung der Mulde und Elbe mit Schwermetallen und Arsen untersucht. Für die Abschätzung des Einflusses der Mulde auf die Sedimentqualität der Elbe wurden Tiefenprofile in einem Abschnitt von oberhalb der Muldemündung bis unterhalb der Stadt Magdeburg abgeteuft. Außerdem wurden die Flüsse Freiberger, Zwickauer und Vereinte Mulde beprobt. Die Sedimente der Freiberger Mulde sind mit Arsen, Blei und Cadmium stark angereichert, während sich diejenigen der Zwickauer Mulde hauptsächlich durch hohe Cadmium- und Uran-Gehalte auszeichnen. In den Elbesedimenten liegen bereits oberhalb der Muldemündung erhöhte Konzentrationen von Blei und Cadmium vor. Nach dem Zufluss der Mulde findet jedoch ein rascher Rückgang der Schwermetallbelastung statt. Die Bindungsformen der Schwermetalle und von Arsen wurden anhand von sequentiellen Elutionsverfahren in Anlehnung an FÖRSTNER [1982] und KEON [2001] ermittelt. Arsen, Blei und Cadmium liegen in den Muldesedimenten in sehr instabilen Verbindungen vor und sind somit potenziell mobilisierbar. Außerdem sind Teile des Arsens in der toxischen dreiwertigen Form enthalten. Dagegen liegen in der Elbe Bindungen hoher Stabilität vor. Insgesamt geht daher von den Sedimenten der Freiberger und Zwickauer Mulde ein hohes Gefährdungspotenzial durch die Freisetzung der Schadstoffe aus, während dieses Risiko in der Elbe als gering zu bewerten ist. Die Sedimente sowohl der Freiberger als auch der Zwickauer Mulde sind durch den ehemaligen Bergbau im Erzgebirge geprägt. Dies wird durch die Änderung der Bleiisotopenverhältnisse im Tiefenprofil bestätigt. In der Elbe wird die Bleiisotopie durch die Zufuhr anthropogenen Bleis aus der Verbrennung von Benzin bestimmt. Die Mündung der Mulde führt zu einer unwesentlichen Veränderung der Bleiisotopenverhältnisse in der Elbe. Insbesondere die Bleiisotopenverhältnisse belegen eine nur geringe Auswirkung der stark belasteten Muldesedimente auf die Wasser- und Sedimentqualität der Elbe.

On the basis of sediment analyses the pollution of the rivers Mulde and Elbe with heavy metals and arsenic was investigated. To assess the influence of the Mulde on the sediment quality in the Elbe depth profiles were taken in a section upstream the mouth of the Mulde to downstream the city of Magdeburg. In addition the rivers Freiberger, Zwickauer and Vereinte Mulde were sampled. The sediments of the Freiberger Mulde are highly enriched with arsenic, lead and cadmium whereas those of the Zwickauer Mulde are characterised by high amounts of cadmium and uranium. In the sediments of the Elbe increased concentrations of lead and cadmium already occur upstream of the mouth of the Mulde. After the Mulde confluence an initial increase followed by a rapid decrease of the heavy metal pollution occurs. The bonding forms of the heavy metals and arsenic were determined by sequential extraction methods. The applied methods followed those of FOERSTNER [1982] and KEON [2001]. In the Mulde sediments arsenic, cadmium and lead occur in very unstable bonding forms and are potentially mobile. A substantial amount of arsenic occurs in the toxic trivalent form. In contrast in the Elbe the bonding forms are of high stability. Due to a the possible release of pollutants from the sediments the Freiberger and Zwickauer Mulde must be considered as highly hazardous to the environment. In the Elbe this hazard can be ranked as rather low. The sediments of the Freiberger and Zwickauer Mulde are affected by the former mining in the Ore Mountains. This is corroborated by the change of the lead isotope ratios in the depth profiles. In the Elbe the lead isotopes are characterised by the supply of anthropogenic lead from the fuel combustion. The confluence of the Mulde causes only minor changes of the lead isotope ratios in the Elbe. Especially the isotope ratios document an only slight environmental influence of the highly polluted sediments of the Mulde on the water and sediment quality of the Elbe.