Pflanzenverfügbarkeit und Mobilität von Schwermetallen in Blei-Zink-Bergwerks-Halden des Grazer Paläozoikums
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Diplomarbeit aus dem Jahr 2002 im Fachbereich Geowissenschaften / Geographie - Geologie, Mineralogie, Bodenkunde, Note: 1,0, Universität Wien (Mathematik und Naturwissenschaften, Geochemie), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung:Im Bereich des Arzwaldgrabens und der näheren Umgebung von Rabenstein im Grazer Paläozoikum (Steiermark) wurden bis in die 20-iger Jahre des 20. Jahrhunderts Pb-Zn Erze bergmännisch gefördert. Durch diese Bergwerkstätigkeit entstanden zahlreiche Abraum- und Schlackenhalden.In dieser Arbeit soll nun der umweltrelevante (geochemische) Einfluss d...
Diplomarbeit aus dem Jahr 2002 im Fachbereich Geowissenschaften / Geographie - Geologie, Mineralogie, Bodenkunde, Note: 1,0, Universität Wien (Mathematik und Naturwissenschaften, Geochemie), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung:
Im Bereich des Arzwaldgrabens und der näheren Umgebung von Rabenstein im Grazer Paläozoikum (Steiermark) wurden bis in die 20-iger Jahre des 20. Jahrhunderts Pb-Zn Erze bergmännisch gefördert. Durch diese Bergwerkstätigkeit entstanden zahlreiche Abraum- und Schlackenhalden.
In dieser Arbeit soll nun der umweltrelevante (geochemische) Einfluss durch jene Erzhalden untersucht werden. Spurenelementen wie Pb, Zn, Cd etc. kommen aus ökotoxikologischer Sicht eine wichtige Rolle zu. Diese stellen pflanzenphysiologische Gifte dar, die zum Teil bereits in Konzentrationen von einigen ppm hochtoxisch wirken können. In Ökosystemen können Untersuchungen an speziellen Spurenelementen, Aussagen zu deren Transport und Akkumulation innerhalb desSystems Boden/Pflanze geben.
Alle Pflanzen decken ihren Bedarf an Hauptnährelementen (H, C, N, O, P, S, K, Ca, Mg, Fe) aus der Luft und vor allem aus dem Boden. Einerseits werden auch essentielle Spurenelemente (Mn, Zn, Cu, Mo etc.) aus der Bodenlösung aufgenommen, andererseits kann es, durch ein zu großes Angebot dieser, zu physiologischen Schädigungen bis zum Absterben kommen. Aus diesem Grund sollten Flächen, auf denen durch anthropogen/geogene Einträge (Erzausbisse, Bergwerkshalden) mit einer möglicherweise toxischen Fracht zu rechnen ist, entsprechend beobachtet werden; dabei ist auch der Eintrag über die Atmosphäre zu berücksichtigen (Geländearbeit, geologische Begehungen, pedologische Untersuchungen, floristische Aufnahmen, forstökologische Untersuchungen, Probennahme, chemische Analyse der Proben).
Die im Haldenbereich ermittelten Gesamtgehalte und die Mobilitätsverhältnisse von Blei, Zink und Cadmium stellen eine potentielle Belastung für den sich bildenden Boden dar. Die Daten deuten eher auf eine starke Bindung der Elemente im Boden als auf hohe Bioverfügbarkeit hin, trotzdem erkennt man an den Pflanzenproben, dass es teilweise zur starken Aufnahme von Schwermetallen in diese Pflanzen kommt. Einerseits zeigt der Schwermetallakkumulator Cardaminopsis halleri Extremwerte, andererseits sind einige Fichtennadelproben als sehr stark belastet anzusehen.
Die Gehalte im Boden überschreiten die Toxizitätswerte nach EIKMANN-KLOKE für nichtagrarische Ökosysteme zum Großteil deutlich. Da die Probenflächen durchwegs forstwirtschaftlich genutzt werden ist aber ein Eintrag der Schwermetalle in die Nahrungskette über landwirtschaftliche Produkte auszuschließen.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Einleitung1
1.Untersuchungsgebiet5
1.1Regionale Geologie5
1.1.1Genese der Blei-Zinklagerstätten im Grazer Paläozoikum5
1.1.2Petrologie der Beckenentwicklung (Tonschieferfazies)6
1.2Lagerstättenbeschreibung14
1.2.1Rabenstein14
1.2.2Arzwaldgraben15
1.3Historischer Bergbau15
1.3.1Rabenstein15
1.3.2Arzwaldgraben17
1.4Einbaue/Halden19
1.4.1Rabenstein19
1.4.2Arzwaldgraben28
1.5Böden der Probeflächen36
2.Schwermetallbindungsformen und -mobilität in Böden37
2.1Mechanismen der Metallbindung in Böden37
2.1.1Kationenaustausch39
2.1.2Spezifische Adsorption41
2.1.3Fällungsreaktionen42
2.1.4Komplexierung43
2.1.5Einbau/Okklusion44
2.2Mobilitätsbeeinflussende Faktoren44
2.2.1PH-Wert/Puffersysteme44
2.2.2Schwermetallgesamtgehalt46
2.2.3Redoxpotential47
2.2.4Bindungspartner47
2.3Kurzcharakteristik der relevanter Schwermetalle49
2.3.1Blei50
2.3.2Zink51
2.3.3Cadmium52
3.Schwermetalle in Pflanzen53
3.1Schwermetalltransfer Boden-Pflanze53
3.2Pflanzenspezifische Eigenheiten der Schwe...
Im Bereich des Arzwaldgrabens und der näheren Umgebung von Rabenstein im Grazer Paläozoikum (Steiermark) wurden bis in die 20-iger Jahre des 20. Jahrhunderts Pb-Zn Erze bergmännisch gefördert. Durch diese Bergwerkstätigkeit entstanden zahlreiche Abraum- und Schlackenhalden.
In dieser Arbeit soll nun der umweltrelevante (geochemische) Einfluss durch jene Erzhalden untersucht werden. Spurenelementen wie Pb, Zn, Cd etc. kommen aus ökotoxikologischer Sicht eine wichtige Rolle zu. Diese stellen pflanzenphysiologische Gifte dar, die zum Teil bereits in Konzentrationen von einigen ppm hochtoxisch wirken können. In Ökosystemen können Untersuchungen an speziellen Spurenelementen, Aussagen zu deren Transport und Akkumulation innerhalb desSystems Boden/Pflanze geben.
Alle Pflanzen decken ihren Bedarf an Hauptnährelementen (H, C, N, O, P, S, K, Ca, Mg, Fe) aus der Luft und vor allem aus dem Boden. Einerseits werden auch essentielle Spurenelemente (Mn, Zn, Cu, Mo etc.) aus der Bodenlösung aufgenommen, andererseits kann es, durch ein zu großes Angebot dieser, zu physiologischen Schädigungen bis zum Absterben kommen. Aus diesem Grund sollten Flächen, auf denen durch anthropogen/geogene Einträge (Erzausbisse, Bergwerkshalden) mit einer möglicherweise toxischen Fracht zu rechnen ist, entsprechend beobachtet werden; dabei ist auch der Eintrag über die Atmosphäre zu berücksichtigen (Geländearbeit, geologische Begehungen, pedologische Untersuchungen, floristische Aufnahmen, forstökologische Untersuchungen, Probennahme, chemische Analyse der Proben).
Die im Haldenbereich ermittelten Gesamtgehalte und die Mobilitätsverhältnisse von Blei, Zink und Cadmium stellen eine potentielle Belastung für den sich bildenden Boden dar. Die Daten deuten eher auf eine starke Bindung der Elemente im Boden als auf hohe Bioverfügbarkeit hin, trotzdem erkennt man an den Pflanzenproben, dass es teilweise zur starken Aufnahme von Schwermetallen in diese Pflanzen kommt. Einerseits zeigt der Schwermetallakkumulator Cardaminopsis halleri Extremwerte, andererseits sind einige Fichtennadelproben als sehr stark belastet anzusehen.
Die Gehalte im Boden überschreiten die Toxizitätswerte nach EIKMANN-KLOKE für nichtagrarische Ökosysteme zum Großteil deutlich. Da die Probenflächen durchwegs forstwirtschaftlich genutzt werden ist aber ein Eintrag der Schwermetalle in die Nahrungskette über landwirtschaftliche Produkte auszuschließen.
Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis:
Einleitung1
1.Untersuchungsgebiet5
1.1Regionale Geologie5
1.1.1Genese der Blei-Zinklagerstätten im Grazer Paläozoikum5
1.1.2Petrologie der Beckenentwicklung (Tonschieferfazies)6
1.2Lagerstättenbeschreibung14
1.2.1Rabenstein14
1.2.2Arzwaldgraben15
1.3Historischer Bergbau15
1.3.1Rabenstein15
1.3.2Arzwaldgraben17
1.4Einbaue/Halden19
1.4.1Rabenstein19
1.4.2Arzwaldgraben28
1.5Böden der Probeflächen36
2.Schwermetallbindungsformen und -mobilität in Böden37
2.1Mechanismen der Metallbindung in Böden37
2.1.1Kationenaustausch39
2.1.2Spezifische Adsorption41
2.1.3Fällungsreaktionen42
2.1.4Komplexierung43
2.1.5Einbau/Okklusion44
2.2Mobilitätsbeeinflussende Faktoren44
2.2.1PH-Wert/Puffersysteme44
2.2.2Schwermetallgesamtgehalt46
2.2.3Redoxpotential47
2.2.4Bindungspartner47
2.3Kurzcharakteristik der relevanter Schwermetalle49
2.3.1Blei50
2.3.2Zink51
2.3.3Cadmium52
3.Schwermetalle in Pflanzen53
3.1Schwermetalltransfer Boden-Pflanze53
3.2Pflanzenspezifische Eigenheiten der Schwe...
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