Meereswissenschaftliche Berichte No 20 1996 - Marine Science Reports No 20 1996
http://doi.io-warnemuende.de/10.12754/msr-1996-0020
doi:10.12754/msr-1996-0020
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Die bodennahe Trübezone der Mecklenburger Bucht unter besonderer Betrachtung der Stoffdynamik bei Schwermetallen

Harms, Andreas

Abstract. From February 1993 to April 1994 investigations were made in the Mecklenburg Bay to determine the varieties of nutrients, dissolved organic carbon (DOC) and trace metals in bottom water, suspended particle (SPM), porewater and sediments. During a stagnation period in summer 1993 with a nearly oxygen-free situation on the seabed a remobilization effect was detected for the elements Mn, Fe, Ni, Co as well as phosphates and silicates. The values for the Lübeck Bay were less than for the central Mecklenburg Bay. Seasonal variations were als detected for the elements Pb, Cu, Cd, Hg and Zn although their values did not reach the importance of Mn, Fe, Co and Ni. In the DOC values in the area of the seabed relatively constant levels were measured during the whole of the period of investigation. Differing meteorological situations and currents led to different resuspension levels of the SPM. The influence of the sediment on the levels of heavy metals was registered. The levels of concentration of Fe, Al and Co increased parallel with the levels of SPM, whereas the levels of concentrations of Cu, Ni, and Cd decreased accordingly, due to the diluting effect of biogenic material by resuspended mineral particles. Extraction experiments and the KD-coefficients showed that there is a wide range in values of the metals in SPM and the dissolved phase (bottom water). During the investigation into porewater and sediment, seasonal differences were registered in levels of redoxzones and therefore also in the levels of concentration of the various metals. In the depth profiles of the sediment, significant anthropogenic influences were found compared to the typical regional levels of Li. Extraction experiments indicated hight mobility rates of the elements Zn, Cd, Pb, and Cu at the examined depth of 30 - 50 cm. Fluxes of trace metals and nutrients were calculated. For instance the flux of manganese across the sediment water interface showed rates of 3345 mg * m² * a^-1 during the stagnation period (summer 1993). In the winter period with hight oxygen levels flux rates of 1,62 mg manganese * m² * a^-1 were calculated.

Abstract. In der Zeit vom Februar 1993 bis zum April 1994 erfolgten an ausgewählten Stationen im Bereich der Mecklenburger Bucht Beprobungen und Untersuchungen zur Variation von Nährstoffen, gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) sowie von Schwermetallen im Bodenwasser, den Schwebstoffen, dem Porenwasser und den Sedimenten. Während einer Stagnationsperiode im Sommer 1993, die bei nahezu allen Beprobungsstationen im bodennahen Bereich zur Ausbildung von Zuständen mit Sauerstoffverarmung führten, konnten Remobilisierungseffekte bei den Elementen Mn, Fe, Ni und Co sowie beim Phosphat und Silikat festgestellt werden. Diese Effekte lagen bei den Stationen der Lübecker Bucht geringer vor, als an den Stationen der zentralen Mecklenburger Bucht. Bei den Elementen Pb, Cu, Cd, Hg und Zn konnten auch jahreszeitliche Schwankungen festgestellt werden, die in ihrem Ausmaß jedoch die Deutlichkeit von Mn, Fe, Co und Ni nicht erreichten. Beim DOC in der bodennahen Wasserschicht konnte über den gesamten Beprobungszeitraum hinweg eine gleichmäßige Verteilung beobachtet werden. Unterschiedliche meteorologische Situationen und Strömungen führten im Untersuchungsgebiet zu unterschiedlich starken Resuspensionen des partikulären Materials (SPM). Der Einfluß des Sedimentes auf die Schwermetallgehalte in den gewonnenen Schwebstoffproben konnte festgestellt werden. Es wurde deutlich, daß bei den Elementen Fe, Al und Co eine Zunahme der Konzentration mit der Schwebstoffmenge erfolgte. Die Konzentrationen an Cu, Ni und Cd nehmen mit steigenden SPM-Mengen ab, was auf Verdünnungseffekte von biogenem Material durch resuspendierte mineralische Partikel zurückzuführen ist. Extraktionsexperimente und ermittelte KD-Werte zeigten bei den einzelnen Metallen eine breite Schwankung in der Mobilität im SPM und im Verhältnis SPM zur gelösten Phase. Bei der Untersuchung des Porenwassers und der Sedimente konnten saisonal unterschiedlich ausgeprägte Redoxzonen und damit einhergehende Konzentrationsunterschiede bei den einzelnen Elementen festgestellt werden. Die Sedimente wiesen in ihrem Tiefenprofil eindeutig anthropogene Einflüsse auf, wie aus Li-Normierungen abzuschätzen war. Extraktionsexperimente ergaben bei den Elementen Zn, Cd, Pb und Cu zum Teil hohe Mobilisierbarkeiten bis in untersuchte Sedimenttiefen von 30 - 50 cm. Aus den Ergebnissen der Poren- und Bodenwassermessungen wurden Stofflüsse an der Grenzfläche Sediment bodennahes Waseer berechnet. So konnten z.B. für Mn während der Stagnationsperiode im September 1993 Werte von 3345 mg x m² x a^-1 ermittelt werden.

Citation

Andreas Harms: Die bodennahe Trübezone der Mecklenburger Bucht unter besonderer Betrachtung der Stoffdynamik bei Schwermetallen. Meereswiss. Ber., Warnemünde, 20 (1996), doi:10.12754/msr-1996-0020

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