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Schwermetalle in Oberflächengewässern aufspüren

Menschliche Aktivitäten haben die biogeochemischen Kreisläufe von metallischen Spurenelementen (metallic trace elements, MTE) erheblich verändert und ihrer Flüsse zu und zwischen Oberflächenumgebungen erhöht. Neue Isotopendaten haben zu besseren Modelle von MTE-Quellen, Transfer und Reaktivität in dynamischen und multiplen Quellensystemen geführt, was für Emissionskontrollstrategien zur Bekämpfung der Ursachen und Folgen von Metallverunreinigungen erforderlich ist.
Schwermetalle in Oberflächengewässern aufspüren
Das Mündungsgebiet der Gironde (Frankreich) diente als Testfall für das EU-finanzierte Projekt ISOGIRE. Das Forscherteam untersuchte schweren stabile Isotope von Kupfer (Cu), Zink (Zn) und Silber (Ag), i, ihre biogeochemische Reaktivität, Quellen und die Entwicklung im Laufe der Zeit in diesem Fluss-Flussmündungssystem zu handhaben. Dieses wird durch intensive Weinproduktion, Urbanisierung und der hartnäckigen Verschmutzung durch ehemalige Metallraffination stark belastet. Das Interesse lag auf Silber Ag, da Isotopenstudien dazu begrenzt sind, doch sie könnten bei der Bewältigung der steigenden Ag-Konzentrationen in Oberflächengewässern und Organismen von Nutzen sein. Dieses Phänomen könnte möglicherweise im Zusammenhang mit einem verstärkten Einsatz von Ag-Nanopartikeln in Konsumgütern stehen, wodurch Ag zu einem aufstrebenden Schadstoff wird.

Die Ergebnisse von ISOGIRE deckten vergängliche Cu-Isotopensignale in Süßwasserreichweite der Mündung auf, die im Zusammenhang steht mit der Cu-Anreicherung und einer bevorzugte Aufnahme von leichten Isotopen durch das Phytoplankton und mit einer möglichen Transposition von anthropogenen Cu-Signaturen. Die Mineralisierung der organischen Materie im Mündungsgebiet führt zu einer kontinuierlichen Zugabe von gelöstem Cu, das sich durch die Freisetzung von schweren Isotopen in Lösung, nach einem Rayleigh-Verfahren, kennzeichnet. Im Gegensatz dazu zeigte Zn eine starke Adsorption an Partikeln im Mündungstrübungsmaximum, was durch einer Anreicherung von schweren Zn-Isotopen in der gelösten Phase gekennzeichnet ist. Angesichts des gleichen Trends in weltweiten Flussdaten, könnte die Adsorption an Partikel der Haupttreiber der Isotopenzusammensetzung von gelöstem Zn auf globaler Ebene sein.

Metallisotopensignaturen in Austern aus dem Mündungsgebiet lieferten neue Sachzwänge für ihre Verwendung in Biomonitoring-Studien. Insbesondere legen die über einen Zeitraum von mehr als 30 Jahren unveränderlichen Isotopensignaturen von Cu, Zn und Ag nahe, dass die biogeochemische Reaktivität in Flussmündungen und nicht die zeitlichen Entwicklungen von Umweltquellen im Wassereinzugsgebiet der Gironde bei der Erklärung der Isotopenzusammensetzungen bioakkumulierter Metalle vorherrscht.

Schließlich war die Studie in der Lage, zwischen natürlichen und anthropogenen Quellen von Cu und Zn auf der Grundlage von Isotopensignaturen in der Wasserscheide zu unterscheiden und zeigte kontrastierende biogeochemische Reaktivitäten und Isotopenfraktionierungsmechanismen in den Flussmündungsgewässern. Aber sie wies auch auf die begrenzte Verwendbarkeit von Ag-Isotopen zur Verfolgung von nano-Ag an dieser Stelle hin, es sei denn, die Industrie wird dazu angeregt, Nanopartikel mit einem der schweren oder leichten Ag-Isotopen zu markieren.

Neue Isotopendaten zu Ag, Cu und Zn haben erfolgreich zu neuen Modellen für die Interpretation geochemischer und isotopischer Variationen in Fluss- und Mündungssystemen und in lokalen Organismen geführt. Diese Modelle werden zu einer besseren Bewertung der Küstenverschmutzung und wirksameren politischen Maßnahmen zur Senkung der Verschmutzung und Minderung der Gefahren für die Umwelt und die Gesundheit beitragen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Metallische Spurenelemente, Mündung, schwere stabilen Isotopen, Phytoplankton, Partikel
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