Ab bestimmten Konzentrationen weisen fast alle Schwermetalle toxische Eigenschaften auf, die gleichermaßen bei Menschen, Tieren und Pflanzen zu Schädigungen führen können. In aquatischen Systemen sind diese nur in geringen Mengen im Wasserkörper selbst suspendiert,
vielmehr sind es die Sedimente, die als Speicherreservoir für Schwermetalle und andere Substanzen dienen. In der vorliegenden Arbeit werden an acht verschiedenen Standorten in den Donauauen östlich von Wien und an einem Standort im Donaudelta Rumäniens
Sedimentbohrkerne hinsichtlich ihrer Konzentrationen an den Metallen Arsen, Platin, Aluminium, Cadmium, Chrom, Blei, Eisen, Kupfer, Mangan, Nickel und Zink, sowie hinsichtlich ihres Wassergehaltes und organischen Anteils untersucht und charakterisiert. Es
wurden zwei wichtige Fragestellungen bearbeitet:
· Unterscheiden sich die Sedimente der untersuchten Standorte in bezug auf ihren Schwermetallgehalt voneinander und auf welche Faktoren sind diese Unterschiede zurückzuführen?
· Verändern sich die Konzentrationen an Schwermetalle mit der Sedimenttiefe und können aufgrund des Tiefenprofils die untersuchten Sedimente als Zeiger für vergangene und aktuelle anthropogene Schwermetallbelastungen herangezogen werden?
Schließlich wurde eine Bewertung der Sedimentqualität vorgenommen, die in einem ersten Überblick zu folgenden Ergebnissen kommt:
· Die Belastung mit den Schwermetallen Cadmium, Nickel und Zink sind im allgemeinen als gering einzustufen.
· Chrom, Kupfer und Blei dagegen treten an fast allen Standorten in erhöhten Konzentrationen auf, und verursachen in Folge einen mäßigen bis starken Belastungzustand.
Weitere Einzelheiten über die Bewertung bezüglich der Schwermetallbelastung der untersuchten Sedimentkerne sind ausführlich in Tabelle 25 aufgelistet.
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Inhaltsverzeichnis
1. KURZFASSUNG
2. EINLEITUNG
2.1. Definition des Begriffes Sediment
2.2. Eigenschaften und Vorkommen von Schwermetallen
2.3. Schwermetalle in den Sedimenten von Oberflächengewässern
2.3.1. Bedeutung der natürlichen und anthropogen verursachten Mobilität von Schwermetallen
2.4. Quellen der Verschmutzung durch Schwermetalle
2.4.1. Wie ist Verschmutzung definiert?
2.4.2. Diffuse Quellen der Verschmutzung durch toxische Metalle
2.4.3. Urbane Quellen
3. MATERIAL UND METHODEN
3.1. Untersuchungsgebiet
3.1.1. Geschichte des Nationalparks
3.2. Probennahme
3.3. Probenpunkte
3.3.1. Kreuzgrundtraverse
3.3.2. Schönau a. d. Donau
3.3.3. Orth a. d. Donau
3.3.4. Haslau a.d. Donau
3.3.5. Regelsbrunn
3.3.6. Witzelsdorf, Narrischer Arm Nord und Stopfenreuth
3.4. Chemische Analysen
3.4.1. Bestimmung des Wassergehaltes
3.4.2. Organischer Gehalt
3.4.3. Aufschlussverfahren
3.4.4. Schwermetallanalyse
4. ERGEBNISSE
4.1. Wassergehalt
4.2. Organischer Gehalt
4.3. Schwermetalle
4.3.1. Arsen
4.3.2. Platin
4.3.3. Aluminium
4.3.4. Cadmium
4.3.5. Chrom
4.3.6. Blei
4.3.7. Eisen
4.3.8. Kupfer
4.3.9. Mangan
4.3.10. Nickel
4.3.11. Zink
5. DISKUSSION
5.1. Statistische Gegenüberstellung der gemessenen Parameter
5.1.1. Boxplots
5.1.2. Korrelationen der untersuchten Parameter
5.1.3. Faktorenanalyse
5.2. Bewertung der Schwermetallbelastung mit Hilfe der ÖNORM L 1075 und des Geoakkumulationsindex
5.2.1. Bewertung der Belastung der Sedimente mit Schwermetallen laut ÖNORM L 1075
5.2.2. Klassifizierung der Schwermetallbelastung von Sedimenten nach MÜLLER (Geoakkumulationsindex)
6. ZUSAMMENFASSUNG
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Arbeit untersucht die Schwermetallbelastung in Sedimenten von acht Standorten in den Donauauen östlich von Wien sowie an einem Standort im Donaudelta in Rumänien. Ziel ist die Charakterisierung der Sedimente hinsichtlich ihrer Konzentrationen an verschiedenen Metallen, Wassergehalt und organischem Anteil sowie die Beantwortung der Fragen, ob sich die Standorte hinsichtlich ihres Schwermetallgehalts unterscheiden und ob sich aus Tiefenprofilen vergangene und aktuelle Belastungen ableiten lassen.
- Analyse von Sedimentbohrkernen auf elf verschiedene Metalle (u.a. Arsen, Platin, Blei, Kupfer, Zink).
- Bestimmung physikalischer und chemischer Parameter wie Wassergehalt und organischer Gehalt.
- Statistische Auswertung mittels Korrelations- und Faktorenanalyse zur Identifikation von Belastungsmustern.
- Bewertung der Sedimentqualität anhand der ÖNORM L 1075 und des Geoakkumulationsindex nach MÜLLER.
- Untersuchung von Zusammenhängen zwischen anthropogenen Quellen (Industrie, Verkehr) und der Schwermetallkonzentration im Sediment.
Auszug aus dem Buch
2.4. Quellen der Verschmutzung durch Schwermetalle
Schwermetalle stammen sowohl aus natürlichen als auch aus anthropogenen Quellen. 13 Metalle und Metalloide gelten als potentielle Gefahrenträger für die menschliche Gesundheit und aquatische Lebensräume und wurden durch Umweltkontrollorganisationen auf der ganzen Welt in einer „Liste der vorrangigen Schadstoffe“ zusammengefasst. Folgende Metalle wurden durch die „U.S. Environmental Protection Agency“ darin angeführt: Antimon, Arsen, Beryllium, Cadmium, Chrom, Kupfer, Blei, Quecksilber, Nickel, Selen, Silber, Thallium und Zink (vgl. Tab. 1). Die Europäische Union inkludierte solch metallische Schadstoffe in der „black list“ der verunreinigenden Substanzen.
Die natürlichen und diffusen anthropogenen Quellen von toxischen (vorrangigen) Metallen wurden beschrieben und sowohl qualitativ als auch quantitativ bewertet. Die städtischen Emissionen scheinen dabei die signifikanteste Rolle zu spielen, denn die meisten Umweltprobleme im Zusammenhang mit Schwermetallen treten in Gewässern in der Nähe von Stadtzentren auf.
Eine gewisse Konzentration an Metallen tritt auch in unbeeinflussten Gewässern natürlicherweise auf, die von der Art des umgebenden Bodens und Gesteins abhängig ist. Überschreitungen dieser natürlichen Hintergrundkonzentration werden üblicherweise von Metallabflüssen und –emissionen aus Aktivitäten von Menschenhand verursacht. Daher muß eine Unterscheidung zwischen natürlichen und kulturellen Gründen der Kontaminationen von aquatischen Systemen getroffen werden.
Unter den am häufigsten freigesetzten Metallen aus punktuellen Verschmutzungsquellen befinden sich Kupfer, Zink, Chrom, Blei und Nickel.
Zusammenfassung der Kapitel
1. KURZFASSUNG: Zusammenfassung der toxischen Eigenschaften von Schwermetallen, der Fragestellung der Arbeit sowie ein erster Überblick über die Ergebnisse der Sedimentbelastung.
2. EINLEITUNG: Theoretische Grundlagen zu Definitionen von Sedimenten, Eigenschaften von Schwermetallen, deren Mobilität sowie deren Eintragsquellen in Oberflächengewässer.
3. MATERIAL UND METHODEN: Beschreibung des Untersuchungsgebiets im Nationalpark Donauauen, der Probennahme sowie der angewandten chemischen Analysenverfahren zur Schwermetallbestimmung.
4. ERGEBNISSE: Detaillierte Darstellung der gemessenen Wasser- und organischen Gehalte sowie der Konzentrationen einzelner Schwermetalle an den verschiedenen Standorten.
5. DISKUSSION: Statistische Analyse der Daten mittels Boxplots, Korrelationen und Faktorenanalyse sowie Bewertung der Belastung anhand von ÖNORM-Standards und dem Geoakkumulationsindex.
6. ZUSAMMENFASSUNG: Synthese der Untersuchungsergebnisse hinsichtlich der räumlichen Unterschiede, der Tiefenprofile und der anthropogenen Einflüsse auf die Schwermetallkonzentrationen.
Schlüsselwörter
Schwermetalle, Sedimente, Donauauen, Donaudelta, Umweltverschmutzung, Anthropogene Belastung, Wassergehalt, Organischer Gehalt, Korrelationsanalyse, Bodenbelastung, ÖNORM L 1075, Geoakkumulationsindex, Metallkonzentration, Sedimentqualität
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Schwermetallbelastung in Sedimenten verschiedener Standorte entlang der Donau, insbesondere in den Donauauen östlich von Wien und im Donaudelta in Rumänien.
Was sind die zentralen Themenfelder der Untersuchung?
Die zentralen Themen sind die Charakterisierung von Sedimenten bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung, die Identifikation von Quellen für Schwermetallkontaminationen sowie die Bewertung der Sedimentqualität im Kontext anthropogener Einflüsse.
Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?
Das primäre Ziel ist es festzustellen, ob sich die Sedimente verschiedener Standorte in ihrem Schwermetallgehalt unterscheiden, welche Faktoren zu diesen Unterschieden führen und ob die Tiefenprofile der Sedimente als Zeiger für vergangene und aktuelle anthropogene Belastungen dienen können.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Es werden Sedimentbohrkerne entnommen und chemisch analysiert (Aufschluss mittels Königswasser, Messung mittels Atomabsorptionsspektroskopie). Die Daten werden statistisch durch Korrelations- und Faktorenanalysen ausgewertet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte Präsentation der Messergebnisse für Wassergehalt, organischen Gehalt und verschiedene Schwermetalle sowie eine anschließende statistische Diskussion und ökologische Bewertung der Sedimentbelastung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Die wichtigsten Begriffe sind Schwermetalle, Sedimente, Donauauen, Umweltverschmutzung, anthropogene Belastung, ÖNORM L 1075 und Geoakkumulationsindex.
Welche Rolle spielt das Donaudelta bei der Untersuchung?
Das Donaudelta dient als Vergleichsstandort außerhalb Österreichs, bei dem insbesondere für Aluminium und Cadmium deutlich höhere Konzentrationen als an anderen Standorten festgestellt wurden.
Wie wird die Schwermetallbelastung bewertet, da keine spezifischen Grenzwerte für Sedimente existieren?
In Ermangelung spezifischer Grenzwerte für Sedimente in Österreich werden die ÖNORM L 1075 (für landwirtschaftlich genutzte Böden) sowie der Geoakkumulationsindex nach MÜLLER als Orientierungshilfe zur Bewertung herangezogen.
- Quote paper
- Gerlinde Mühlhofer (Author), 2001, Schwermetalle in Sedimenten der Donauauen östlich von Wien und des Donaudeltas in Rumänien, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1346
