Variabilit ¨at der Schwermetallgesamtgehalte entlang der Vils

Neben der vertikalen Heterogenität der Schwermetallgehalte in den Auenböden tritt die zweite Komponente der flächig unterschiedlichen Verteilung in der Vilsaue hervor. Die über den Flussabschnitt von etwa 12 km zwischen Vilseck und Seugast untersuchten Elemente zeigen teilweise einen deutlichen Gradienten im Flussverlauf (Anlage 11.2.1).

Blei weist sehr viel höhere Gesamtgehalte im Bereich zwischen Flusskilometer 77-80 auf als stromauf- oder abwärts. Oberhalb von Kilometer 82 (Rumpelmühle) liegen die Konzentratio-nen nochmals niedriger als stromabwärts nördlich von Vilseck. Vier Bohrkerne aus der Aue des Ringlmühlbaches nördlich von Freihung zeigen extrem starke Anreicherungen an Blei mit höchsten Gehalten von 20890 mg/kg in Kern 6337-140. Die heterogene Verteilung zeich-net ein Muster nach, das den Einfluss des historischen Bergbaus erkennen lässt. Die am stärksten kontaminierten Profile haben die geringste Entfernung zum ehemaligen Erzabbau-gebiet. Die höchsten Bleigehalte wurden im unmittelbaren Abstrombereich der erzführenden Schichten bzw. hinterbliebenen Erz- und Schlackehalden bei Freihung/Elbart detektiert. Der Ringlmühlbach entwässert den Bereich der Halden und kontaminiert seine Aue mit deren hoch belastetem Erosionsmaterial. Ein schmaler Höhenrücken trennt die Profile am Altbach und an der Vils südlich von Rumpelmühle vom ehemaligen Bergbauareal ab, die somit von der Erosion des Haldenmaterials und vom abströmenden, mit Schadstoffen befrachteten

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Grund- und Oberflächenwasser unbeeinflusst sind. In Richtung Vilseck gehen die Konzen-trationen an Blei immer weiter zurück, da infolge von Diffusionsprozessen und zunehmender Adsorption der Schwermetalle an das Korngerüst der Sedimente die Gehalte immer weiter verdünnt werden. Lokale Anreicherungen auf der Karte der Meterabschnittsproben (Anla-ge 11.2.1) sind häufig Fol(Anla-ge kleinräumig wechselnder Mächtigkeiten schwermetallführender Bodenhorizonte. In den Mündungsbereichen der Nebenflüsse der Vils sind die Gehalte an Blei in den Böden relativ niedrig im Vergleich zu der näheren Umgebung. Über die Tributäre herantransportierte unbelastete Sedimente verursachen einen Verdünnungseffekt. Generell ist festzustellen, dass die Proben der vilsnahen Bohrpunkte in der Regel höhere Konzentra-tionen beinhalten als die jeweils in der Auenmitte oder am Auenrand gelegenen Profile, die eine größere Entfernung zur Vils aufweisen. Die vilsnahen Bereiche wurden in der Vergan-genheit häufiger auch von kleinen Hochwässern und damit der Ablagerung kontaminierten Materials beeinflusst. An den Auenrändern sinken die Bleigehalte zusätzlich infolge Durch-mischung der Sedimente mit unkontaminiertem Hang- und Terrassenmaterial.

Kleinräumige Betrachtungen über wenige Meter hinweg führen zu einem sehr heterogenen Verteilungsbild der Bleigehalte, das heißt, die direkte Korrelation der Konzentrationen zwei-er benachbartzwei-er Bohrungen ist zum Teil sehr schlecht möglich. Die Zusammenfassung und Bewertung aller 150 Rammkernsondierungen lässt daher zwar Aussagen über die Gesamt-belastung der Vilsaue zu, ist aber mit Fehlern behaftet, wenn Detailbereiche der Aue cha-rakterisiert werden sollen. Der auf kleinster Fläche wechselnde Schicht- und Horizontaufbau der Aue verursacht Unterschiede in den Elementgehalten, die mehrere zehner Potenzen umfassen können. Heterogene Verteilungen innerhalb der Horizonte wurden im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter untersucht, gehören aber zu einem von der FPRFA hervorragend abgedeckten Aufgabenfeld. Entsprechende Ergebnisse sind in RAABet al. (2005a) für ein Flurstück bei Gressenwöhr innerhalb des Arbeitsgebietes publiziert.

Die Anreicherungsfaktoren von Blei im Flussverlauf (Anlage 11.2.2) spiegeln annähernd das gleiche Bild der Gesamtgehaltsverteilung wider. Die Anreicherungen im fünften Meter in den Gebieten nördlich von Vilseck und in den Profilen am Ringlmühlbach stechen be-sonders heraus. Im Bereich Vilseck ist die Lage der betroffenen Profile identisch mit der Verbreitung kaolinhaltiger kretazischer Ausgangsgesteine, die geogen erhöhte Bleigehalte aufweisen. Die Anreicherungen in den tieferen Schichten am Ringlmühlbach resultieren aus der Lage unmittelbar im Hangenden der bleierzführenden keuperzeitlichen Sandsteine in-nerhalb der Freihunger Störungszone. Sie sind ebenfalls geogen. Damit dürften sie bei der Bestimmung der anthropogenen Anreicherungsfaktoren eigentlich nicht aufgeführt sein. Die

Faktoren basieren allerdings auf Grundlage der Schwermetallmessungen der Meterproben.

Daher konnten die geogen hohen Gehalte in einzelnen Schichten oder Horizonten nicht separiert werden und sind in die gemittelten Werte über das gesamte Arbeitsgebiet mit ein-geflossen. Die Anreicherungsfaktoren, berechnet aus den Gesamtgehalten bezogen auf die Hintergrundwerte aus Kapitel 3.3, sind daher nördlich von Vilseck und am Ringlmühlbach besonders hoch.

Abb. 18: Bleigesamtgehalte im obersten Profilmeter in Entfernung zum ehemaligen Bergbaugelände (Beprobungsabstand: 300-350 m), unten: Darstellung der Exponentialfunktion

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Der beschriebene Trend der Bleianreicherungen im Flussverlauf soll im Folgenden näher analysiert werden. Offensichtlich liegt eine Abhängigkeit der Gehalte vom anthropogenen Einfluss in Form des ehemaligen Bergbaus und seiner Hinterlassenschaften vor. Die Mittel-werte der gemessenen Gehalte in den Proben des obersten Meters, die in Abbildung 18 in Bezug gesetzt werden zu der Entfernung zum ehemaligen Bergbaugelände bei Freihung, machen den Einfluss besonders deutlich. Hierfür wurden nur die jeweils vilsnah gelegenen Profile ausgewertet, da sie unmittelbar rechts und links in maximalem Abstand von 5 m zur Vils abgeteuft wurden. Die Bohrungen in der Auenmitte oder an ihren Rändern liegen in je-weils unterschiedlicher Entfernung zum Ufer. Einen Abnahmetrend der Gehalte in lateraler Entfernung zum Vilsufer berücksichtigend, würde der Einbezug dieser Profile das Ergebnis verfälschen. Auf der Abszisse ist die Entfernung der Bohrpunkte zueinander zwischen den jeweils äußersten Bohrungen nördlich Seugast (Nr. 6337-156 links) und stromabwärts bei Vilseck (6336-14 rechts) aufgetragen. Die Datendichte ergibt sich aus der Lage der Profi-le im Abstand von jeweils 300-350 m. Dazwischen wurden die Gehalte jeweils interpoliert.

Der Nullpunkt entspricht dem Punkt, an dem erstmals ein Eintrag von Erosionsmaterial und über Oberflächenwässer transportierte Fracht von den Bergbauhalden bei Elbart erfolgen kann. Er liegt zwischen Hämmerleinsmühle und Freihung. Der Nullpunkt sowie die Entfer-nungen wurden aus den georeferenzierten Flurkarten mit Höheninformationen im GIS ermit-telt. Daraus resultiert, dass die gewonnenen Daten mit negativen Entfernungswerten keinen Einfluss der Bergbauhalden über den fluviatilen Transportpfad erfahren, da sie den Abschnitt der Vils repräsentieren, der von einem parallelen Höhenrücken vom Bergbaugelände abge-trennt ist. In der Grafik sind jeweils die Messwerte aus den FPRFA-Messungen und den Königswasseraufschlüssen in zwei Kurven dargestellt. Sie überlagern sich in weiten Berei-chen und stellen dadurch ein erstes Maß für die erfolgreiche Implementierung der Methode der FPRFA dar (Kap. 6.4). Das untere Diagramm (Abb. 18) zeigt nur den Verlauf der Kon-zentrationen ab dem ersten Profil westlich des Nullpunktes in logarithmischer Darstellung.

Die Trendlinie entspricht einer Exponentialfunktion. Die Gehalte an Blei nehmen exponen-tiell mit der Entfernung vom Bergbaugelände ab. Nach WOLFENDEN & LEWIN(1978) und LEWIN& MACKLIN(1987) ist dies ein typisches Bild bei punktförmigen Bleiemissionsquellen anthropogenen Ursprungs, das auch GOODYEAR et al. (1996) im Allen Basin in Cornwall mit Blei- und Zinkkontaminationen bestätigen können und HELGEN & MOORE (1996) an-hand einer Modellierung für alle Flüsse verallgemeinert darstellen. Die schnelle Abnahme der Gehalte ist Folge der sofortigen Adsorption des Bleis nach dessen Emission. Nach et-wa 5 km sind bereits 90 % des Bleis wieder in den Sedimenten fixiert. Des Weiteren sind in die Diagramme die Mündungen der Vilsnebenflüsse eingetragen. Jeweils nach der

Mün-dung einer der Tributären fallen, mit Ausnahme des Ringlmühlbaches, die Gesamtgehalte an Blei zunächst ab. Dies belegt einen Verdünnungseffekt der Konzentrationen über die un-belasteten herantransportierten Sedimente der Nebenflüsse Frankenohe, Wiesenlohbach und Schmalnohe. Der Ringlmühlbach hingegen führt zu einem Eintrag stark kontaminierten Materials (vgl. Gehalte der Profile 6337-138 bis -141), was die Gesamtgehalte im Vilstal bei Flusskilometer 78,5 ansteigen lässt. Der Ringlmühlbach ist Hauptvorfluter des ehemaligen Bergbauareals und führt der Vils Erosionsmaterial, partikuläre und gelöste Komponenten aus den zurückgebliebenen Halden des Bergwerkes bei Elbart zu.

Die Gesamtgehalte an Zink unterscheiden sich über den gesamten Vilsabschnitt nur we-nig. Bereiche hoher Konzentrationen sind beispielsweise die Flussabschnitte bei Kilometer 72, 74 und 78. Sie decken sich mit den Standorten, an denen Niedermoortorfe in größeren Mächtigkeiten erbohrt werden konnten. Die Ergebnisse der direkten Messung der Nieder-moortorfhorizonte mittels FPRFA (Abb. 17, Kap. 5.2.1) bestätigen dies. Die Berechnung der Anreicherungsfaktoren (Anlage 11.2.2) ergibt im Gegensatz zu Blei nur noch bei 95 von 134 Bohrprofilen überhaupt eine Anreicherung von Zink. Diese konzentriert sich nördlich von Vilseck vor allem auf die obersten 3 m, zwischen Kilometer 74 und der Mündung der Frankenohe auf die mittleren Bereiche der Bohrkerne, östlich der Frankenohe bis Kilometer 77,5 wiederum auf die obersten 2 m. Am Ringlmühlbach sind die Gesamtgehalte und An-reicherungsfaktoren von Zink gegenüber denen für Blei gering. Dies deutet zusammen mit der mehr oder weniger einheitlichen Verteilung über das gesamte Arbeitsgebiet darauf hin, dass Zink nicht vorrangig zu den bergbaubürtigen Stoffen zu zählen ist und hauptsächlich geogenen Ursprungs ist. Der anthropogene Eintrag aus Bergbau und anderen möglichen industriellen Quellen ist gering.

Die Verteilung der Arsenkonzentrationen im Flussverlauf gleicht der Variabilität von Zink. Es ist kein einheitlicher Trend in der Verteilung der Gesamtgehalte erkennbar (Anlage 11.2.1).

Lokale Anreicherungen sind noch weniger deutlich ausgeprägt als beim Zink. Im unmittel-bar bergbaubeeinflussten Bereich am Ringlmühlbach sind keine anthropogenen Einträge zu verzeichnen. Die berechneten Anreicherungsfaktoren liegen westlich der Mündung der Fran-kenohe ausschließlich in den obersten zwei Metern. Auffällig sind hohe Gehalte an Arsen in den tieferen Bereichen der Profile am Altbach, die keine Beeinflussung des Bergbaus über den fluviatilen Transportpfad erfahren haben. Möglicherweise liegt ein Eintrag von Arsen aus den im Osten anstehenden geologischen Schichten der Freihunger Störungszone vor. Die geringe Anreicherung von Arsen stützt die Theorie, dass es nur in geringen Konzentrationen aus dem Bergbau emittiert wird.

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