Abkürzungsverzeichnis
3 Untersuchungen zu Gehalten und Bindungsformen von Schwer- und Halbmetallen in Sedimenten
3.1 Die Schwermetallsituation in der Warthe
3.1.3 Physikalische und chemische Basisparameter [22]
3.1.3.2 Das Sediment
Laubeintrag ins Gewässer höher. Festzuhalten gilt, dass etwa die Hälfte der Schwebstofftrockenmasse aus organischem Material bestand.
Tabelle 13: Minima, Maxima, Mediane und Mittelwerte von vor Ort gemessenem pH-Wert und Redoxpotential im Sediment bei den Warthebeprobungen 5/98, 11/98, 6/99 und 5/00
Werte, gemessen im Sediment Werte, gemessen im Sediment Parameter pH-Werte
Redox-potential Parameter pH-Werte Redox-potential**
Einheit [mV] Einheit [mV]
Warthe 05/98 Warthe 11/98
Minimum 7,3 -12 Minimum 7,1 -99
Probenpunkt WA08PZ WT05NO* Probenpunkt WA08PZ WA07PO
Lokalität Poznań
(unterhalb) Noteć (Santok)* Lokalität Poznań
(unterhalb) Poznań (oberhalb)
Maximum 7,8 60 Maximum 8,0 328
Probenpunkt WA01ZA WA08PZ Probenpunkt WA10GW WT03PR*
Lokalität Zawiercie Poznań
(unterhalb) Lokalität Gorzów Wlkp. -
Swierkocin Prosna (Komorze)*
Median 7,5 12 Median 7,6 23
Arithmetisches
Mittel 7,5 19 Arithmetisches
Mittel 7,6 47
Anzahl der
Messpunkte 14 6 Anzahl der
Messpunkte 15 15
Warthe 06/99 Warthe 05/00
Minimum 6,7 -49 Minimum 5,9 -10
Probenpunkt WA09MI WA02CZ Probenpunkt WA01BOS WA1ALG
Lokalität Międzychód Częstochowa Lokalität Osiny - 5/00 Lgota Grn.
Maximum 7,9 101 Maximum 8,5 112
Probenpunkt WT05NO* WA01ZA Probenpunkt WT02LU* WT05NO*
Lokalität Noteć (Santok)* Zawiercie Lokalität Ner (Lutomiersk)*
-5/00 Noteć (Santok)*
Median 7,5 9 Median 7,5 39
Arithmetisches
Mittel 7,5 15 Arithmetisches
Mittel 7,5 44
Anzahl der
Messpunkte 13 13 Anzahl der
Messpunkte 23 23
* Nebenfluss ** bezogen auf Standardwasserstoffelektrode
Der vor Ort im homogenisierten Gesamtsediment der einzelnen Probenpunkte gemessene pH-Wert bewegte sich bei den ersten drei Warthebeprobungen zwischen pH 7 und 8, was in etwa dem der Wasserphase entsprach. Bei der Beprobung vom Mai 2000 war die pH-Wert-Spanne etwas größer, der Mittelwert betrug aber wiederum pH 7,5.
Die ebenfalls vor Ort im homogenisierten Gesamtsediment bestimmten Redoxpotentiale lagen je nach Probenpunkt zwischen –100 mV (leicht reduzierendes Milieu) und +300 mV (oxidierendes Milieu). Dies sind Werte, wie sie für Mischproben aus Oberflächensedimenten von Fließgewässern häufig zu finden sind.
3.1.3.2.2 Korngrößenbestimmung
Da im Sediment Partikel unterschiedlichster Größe zu finden sind, ist es aus Vergleichbarkeitsgründen sinnvoll, eine granulometrische Normierung durchzuführen. Als Standardisierungsgröße dient die Feinkornfraktion < 20 µm [116], dessen Anteil am Gesamtsediment bestimmt werden muss. Dies erfolgte durch eine fraktionierte Nasssiebung der vor Ort grob auf < 2 mm gesiebten Warthesedimente.
In den Abbildungen 50 bis 53 sind die Ergebnisse dargestellt. Angegeben sind die prozentualen Anteile bezogen auf die Sediment-Trockenmasse. Der Probenpunkt WA08ABD (Biedrusko) ist erst ab 11/98 ins Programm aufgenommen worden, um einen besseren Über-blick über den Großraum um Poznań und dessen Einfluss auf die Wasserqualität der Warthe zu erhalten. Bei der Beprobung vom Juni 1999 wurde an den beiden Probenpunkten WA03SI (Sieradz) und WT03PO (Prosna bei Komorze) kein verwertbares Sediment gefunden.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Zawiercie Czestochowa
Widawka (Widawa)*
Sieradz Ner (Chelmno)*
Konin
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb)
BiedruskoMiedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Gorzow Wlkp.
Korngrößenanteil
< 2 mm < 200 µm < 63 µm < 20 µm
Abbildung 50: Prozentualer Anteil der einzelnen Fraktionen am Gesamtsediment (< 2 mm) (Sedimente aus der Probennahme 05/98) (* Nebenfluss)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Zawiercie Czestochowa
Widawka (Widawa)*
Sieradz Ner (Chelmno)*
Konin
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb)
BiedruskoMiedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Gorzow Wlkp.
Korngrößenanteil
< 2 mm < 200 µm < 63 µm < 20 µm
Abbildung 51: Prozentualer Anteil der einzelnen Fraktionen am Gesamtsediment (< 2 mm) (Sedimente aus der Probennahme 11/98) (* Nebenfluss)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Zawiercie Czestochowa
Widawka (Widawa)*
Sieradz Ner (Chelmno)*
Konin
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb)
BiedruskoMiedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Gorzow Wlkp.
Korngrößenanteil
< 2 mm < 200 µm < 63 µm < 20 µm
Abbildung 52: Prozentualer Anteil der einzelnen Fraktionen am Gesamtsediment (< 2 mm) (Sedimente aus der Probennahme 6/99) (* Nebenfluss)
0%
20%
40%
60%
80%
100%
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00 Czestochowa
Krzeczow - 5/00 Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00 Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00
Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Korngrößenanteil
< 2 mm < 200 µm < 63 µm < 20 µm
Abbildung 53: Prozentualer Anteil der einzelnen Fraktionen am Gesamtsediment (< 2 mm) (Sedimente aus der Probennahme 5/00) (* Nebenfluss)
Der Korngrößenanteil < 20 µm schwankte zwischen 3 % und 30 %. Bei den meisten Proben lag er jedoch zwischen 5 % und 15 %, was für Oberflächensedimente bei Flüssen mit mittleren Strömungsgeschwindigkeiten nicht ungewöhnlich ist. Die teilweise hohen Gewichtsanteile der Sedimentfraktionen < 2 mm und < 200 µm waren auf das Vorhandensein von grobem Sand im Sediment zurückzuführen.
3.1.3.2.3 Glühverlust (Feinkornfraktion < 20 µm)
Der Glühverlust wurde in der Feinkornfraktion < 20 µm bestimmt, um die Daten mit den Gehaltsbestimmungen vergleichen zu können. In Abbildung 54 sind die Ergebnisse dargestellt.
0 10 20 30 40 50
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00
Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00 Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Glühverlust [%]
05/98 11/98 06/99 05/00
Abbildung 54: Glühverlust im Sediment der Warthe (Fraktion < 20 µm) (* Nebenfluss)
Der Glühverlust in der Feinkornfraktion < 20 µm lag zwischen 20 % und 30 %. Relativ dazu leicht erhöhte Glühverluste lassen sich in den Sedimenten der Ner erkennen.
Auffällig ist, dass der Glühverlust wesentlich geringer war als bei den Schwebstoffproben.
Die teilweise um die Hälfte geringeren Werte verdeutlichen die höheren organischen Anteile im Schwebstoff. Ursache sind eine Vielzahl von Bioaktivitäten an der Oberfläche der Schwebstoffteilchen. Die Warthesedimente bestanden demgegenüber nur zu etwa ¼ aus organischem Material.
3.1.3.2.4 C-, H-, N- und S-Gehalte im Sediment (Feinkornfraktion < 20 µm)
Die Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff- und Schwefelgehalte wurden durch Verbrennungsanalysen bestimmt. Dabei wurde der organisch und der anorganisch gebundene Anteil zusammen erfasst.
Abbildung 55 bis Abbildung 58 zeigen die prozentualen C-, H-, N- und S-Gehalte der Sedimente der Warthe.
0 4 8 12 16 20 24
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00 Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00
Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Gehalt [%]
05/98 11/98 06/99 05/00
Abbildung 55: Kohlenstoffgehalt im Sediment der Warthe (Fraktion < 20 µm) (* Nebenfluss)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00 Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00
Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Gehalt [%]
05/98 11/98 06/99 05/00
Abbildung 56: Wasserstoffgehalt im Sediment der Warthe (Fraktion < 20 µm) (* Nebenfluss)
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00 Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00
Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Gehalt [%]
05/98 11/98 06/99 05/00
Abbildung 57: Stickstoffgehalt im Sediment der Warthe (Fraktion < 20 µm) (* Nebenfluss)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00
Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00 Konin
Pyzdry - 5/00 Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Gehalt [%]
05/98 11/98 06/99 05/00
Abbildung 58: Schwefelgehalt im Sediment der Warthe (Fraktion < 20 µm) (* Nebenfluss)
Der Kohlenstoffanteil lag in der Trockensubstanz etwa zwischen 10 % und 15 %, also deutlich über den für rein mineralische Bestandteile üblichen etwa 3 %. Die prozentualen Anteile deuten damit auf Zersetzungsprodukte aus organischem Material hin. Diese Vermutung wird dadurch bestätigt, dass der auf den Sedimentglühverlust normierte Kohlenstoffgehalt bei allen Probenpunkten etwa ein Verhältnis 1:2 ergab. Etwa die Hälfte des bei der Sediment-Glühverlustbestimmung reduzierten Anteils bestand also wahrscheinlich aus organischem Kohlenstoff, wie Abbildung 59 zeigt. Die Sedimente der Ner bei Chełmno wiesen im Mittel den höchsten Kohlenstoffgehalt auf. Ähnliches gilt im geringeren Maße auch für Poznań.
Die Wasserstoffgehalte im Warthesediment lagen zwischen 2 % und 3 %, die Stickstoff-gehalte zwischen 1 % und 2 %. Relativ erhöhte H- und N-Werte wurden in der Ner bei Chełmno und in der Warthe bei Poznań (unterhalb) gefunden. Die Verteilung des H-Gehalts in der Warthe entsprach in etwa der von Kohlenstoff. Stickstoff kam anteilig in der Nähe der Großstädte, vor allem um Poznań, stärker vor.
Der Schwefelgehalt im Warthesediment lag im Mittel bei 0,5 % bis 1 %. Erhöhte Gehalte wurden zeitweise bei Lgota Grn. bei Częstochowa, in der Ner bei Chełmno, unterhalb von Poznań und in der Obra bei Skwierzyna gefunden. Die Verteilung des S-Gehalts im Sediment der Warthe korreliert nicht mit dem C-Gehalt, was darauf hindeutet, dass der Schwefel im Sediment sowohl organischen als auch mineralischen Ursprungs war.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Zawiercie Lgota Grn. - 5/00
Osiny - 5/00Czestochowa Krzeczow - 5/00
Widawka (Widawa)*
Sieradz
Ner (Lutomiersk)* - 5/00
Ner (Chelmno)*Biechowy - 5/00 Konin Pyzdry - 5/00
Prosna (Komorze)*
Srem
Poznan (oberhalb)Poznan (unterhalb) Biedruwsko
Obrzycko - 5/00 Miedzychod Obra (Skwierzyna)*
Notec (Santok)*Santok - 5/00Gorzow Wlkp.
Normierter Gehalt
05/98 11/98 06/99 05/00
(* Nebenfluss)
Abbildung 59: Kohlenstoffgehalt, normiert auf den Sedimentglühverlust (Fraktion < 20 µm)