Deposition and fate of trace metals in Finnish bogs and implications for the use of bogs as geological archives

Vier Probenahmestellen mit bekannter atmosphärischer Spurenmetall-Deposition wurden beprobt: Hietajärvi (HIJ) als Referenz für die Hintergrundbelastung; Outokumpu, in der Nähe einer ehemaligen Cu-Ni-Mine; Harjavalta (HAR), nahe eines Cu und Ni Hüttenwerks und Alkkia, wo 1962 in einer Feldstudie Metallsalze aufgetragen wurden. Ziel dieser Arbeit ist es herauszufinden, in welchem Ausmaß die atmosphärische Cu, Ni, Co, Zn und Cd Deposition in Torfprofilen aus Hochmooren aufgezeichnet wird. Dies wurde mittels zweier unabhängiger Herangehensweisen studiert: Metall-Akkumulationsraten in Torfproben wurden mit der tatsächlichen Deposition verglichen, und Metallkonzentrationen im Porenwasser wurden mit Gesamtkonzentrationen verglichen. Spurenmetall-Konzentrationen wurden mittels ICP-SF-MS bestimmt. Ein neues Gerät zur Entnahme von Porenwasser-Proben in Hochmooren sowie ein vollständiges Probenahme-Protokoll wurde entwickelt, mit folgenden Blindwerten: (in µg L-1): Cd 0.001, Co 0.009, Cr 0.05, Cu 0.07, Mn 0.2, Mo 0.02, Ni 0.10, Pb 0.004, Sc 0.011, V 0.01, Zn 1. Die manuelle Filtration an der Probenahmestelle führte zu einer signifikanten Erhöhung der Cr, Cu und Zn Blindwerte. Der hohe Gehalt an Huminstoffen in den Porenwässern führte zu starken Filtrationsartefakten. In HIJ und OUT wurden zusätzlich Porenwasser-Proben mittels Dialyse gewonnen (sog. „Hesslein peeper“). Diese Probenahme-Technik ist weniger anfällig für Filtrationsartefakte, jedoch konnte damit keine zuverlässigen Konzentrationsprofile gewonnen werden (Ausnahme: Co und Mn). Folgende Hintergrund-Konzentrationen wurden in tiefen Torfschichten in HIJ bestimmt (in µg g-1): Cu 1.3 ± 0.2 (n=62), Co 0.25 ± 0.04 (n=71), Cd 0.08 ± 0.01 (n=23) und Zn 4 ± 2 (n=40). Ähnliche Konzentrationen wurden auch in den tieferen Torfschichten der anderen Probenahme-Stellen gefunden, während obere Torflagen erhöhte Metall-Konzentrationen aufwiesen. Die Metallkonzentrationen waren unabhängig vom Bodenstaub-Eintrag, vom Zersetzungsgrad der Torfschichten und von den S und Fe Konzentrationen. Die Cu und Co Akkumulationsraten spiegelten die atmosphärische Deposition in OUT hervorragend wider. Nickel, Zn und Cd wurden dagegen nach der Ablagerung mobilisiert. Trotz Schwierigkeiten bei der Altersbestimmung der Torfproben deuteten die Metall-Akkumulationsraten in HAR auf eine Mobilisierung aller Metalle hin. Porenwasser-Konzentrationen in HIJ und OUT waren niedrig (< 8 nM Cu and Ni, < 1.4 nM Co, < 250 nM Zn). Trotz Anzeichen einer gewissen Freisetzung von Ni und Zn in OUT deuteten sie auf eine Umverteilung der Metalle im Anfangsstadium hin. Hohe Cd bzw. niedrige Cu Konzentrationen im Porenwasser bestätigten die Ergebnisse der ersten Herangehensweise. Die unterschiedliche Mobilität der Metalle basiert vermutlich auf der unterschiedlichen Resistenz der abgelagerten Sulfiderze gegen Oxidation an der Oberfläche des Moores. Porenwasser-Konzentrationen in HAR sind stark gegenüber HIJ und OUT erhöht, vermutlich da dort leichtlösliche Metall-Oxide abgelagert wurden.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2005

Author dc:creator

• Rausch, Nicole

Contributors dc:contributor

• Shotyk, William

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/5683

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:5683