Skip to main content
SpringerLink
Log in
Book cover

Geochemie und Umwelt pp 291–315Cite as

Geochemische Stoffkreisläufe in Binnenseen: Akkumulation versus Remobilisierung von Spurenelementen

  • Chapter

Zusammenfassung

Die zunehmende Industrialisierung unserer Gesellschaft hat den globalen Kreislauf nahezu aller Elemente dramatisch beschleunigt (Nriagu 1979; Li 1981; Nriagu u. Pacyna 1988) und weitreichende Konsequenzen für ökosystemare Gleichgewichte nach sich gezogen. Aquatische Ökosysteme reagieren sehr empfindlich auf anthropogene Veränderungen und sind sensible Indikatoren für die Belastung unserer Umwelt (Sigg u. Stumm 1991). Gleichzeitig stellen Binnenseen neben Grundwasser die wichtigste Süßwasserressource dar und verdienen deshalb unsere besondere Aufmerksamkeit (Wetzel 1983). Der steigende Wasserverbrauch von Industrie und Haushalten nach dem zweiten Weltkrieg führte zu einer Verknappung der unterirdischen Wasservorräte, so daß z.T. wieder auf Oberflächenwasser zurückgegriffen werden muß. So beziehen z.B. Stuttgart und Zürich ihr Trinkwasser aus dem Bodensee (→ Kap. 19) bzw. Zürichsee. Metropolen wie Los Angeles oder Hongkong müssen ihren Trinkwasserbedarf aus künstlich angelegten Stauseen decken. Daneben sind Seen wichtige Erholungsräume und bedeutende Wirtschaftsfaktoren (z.B. Tourismus, Fischerei), so daß für den Schutz von limnischen Ökosystemen eine detaillierte Kenntnis aquatischer Prozesse und Kreisläufe bis heute nicht an Aktualität verloren hat. Seen sind sehr dynamische Ökosysteme. Sie unterliegen komplexen Wechselwirkungen biotischer und abiotischer Faktoren, die sich nachhaltig auf die Wasserqualität und Gewässerbiologie auswirken (Lampert u. Sommer 1993). Trotz umfangreicher Sanierungsmaßnahmen und spürbarer Verbesserung der Gewässersituation in den letzten zwanzig Jahren befin-den sich manche Seen immer noch in einem kritischen Zustand. In vielen Fällen stellen Seesedimente die Hauptquelle für Nähr-und Schadstoffe dar (internal loading; → Kap. 19).

This is a preview of subscription content, log in via an institution.

Chapter
USD   29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD   69.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD   64.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD   74.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Learn about institutional subscriptions

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

Literatur

  • Arpe T (1995) Quantifizierung von partikulären Spurenelementen im Belauer See unter besonderer Berücksichtigung der Transportmechanismen ausgewählter Metalle. Unveröff Diplomarbeit Inst Phys Chem Univ Kiel. 123 S.

    Google Scholar 

  • Baccini P (1976) Untersuchungen über den Schwermetallhaushalt in Seen. Hydrologie 38: 121–158

    CAS  Google Scholar 

  • Baccini P, Suter U (1979) MELIMEX, an experimental heavy metal pollution study: Chemical speciation and biological availability of copper in lake water. Schweiz Z Hydrol 41: 291–314

    CAS  Google Scholar 

  • Balistrieri LS, Murray JW, Paul B (1992) The biogeochemical cycling of trace metals in the water column of Lake Sammamish, Washington: Response to seasonally anoxic conditions. Limnol Oceanogr 37: 529–548

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Balistrieri L, Murray JW, Paul B (1994) The geochemical cycling of trace elements in a biogenic meromictic lake. Geochim Cosmochim Acta 58: 3993–4008

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Berner RA (1980) Early diagenesis. A theoretical approach, Princeton University Press, 241 S.

    Google Scholar 

  • Berner RA (1981) A new geochemical classification of sedimentary environments. J Sed Petrol 51: 359–365

    CAS  Google Scholar 

  • Berrang PG, Grill EV (1974) The effect of manganese oxide scavenging on molybdenum in Saanich Inlet, British Columbia. Mar Chem 2: 125–148

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Bertine KK (1972) The deposition of molybdenum in anoxic waters. Mar Chem 1: 43–53

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Blume HP, Franzle O, Kappen L, Nellen W, Widmoser P, Heydemann B (1992) Okosystemforschung im Bereich der Bornhöveder Seenkette: Arbeitsbericht 1988–1991. EcoSys 1: 1–338

    Google Scholar 

  • Bruland KW (1983) Trace elements in seawater. Chemical Oceanography 8: 157–220; Academic Press, London

    Google Scholar 

  • Bruland KW, Donat JR, Hutchins DA (1991) Interactive influences of bioactive trace metals on biological production in oceanic waters. Limnol Oceanogr 36: 1555–1577

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Brumsack HJ, Gieskes JM (1983) Interstitial water trace-metal chemistry of laminated sediments from the Gulf of California. Mexico. Mar Chem 14: 89–106

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Buffle J (1988) Complexation reactions in aquatic systems: an analytical approach. Ellis Horwood, New York

    Google Scholar 

  • Buffle J, de Vitre RR, Perret D, Leppard GG (1989) Physicochemical characteristics of a colloidal iron phosphate species formed at the oxic-anoxic interface of a eutrophic lake. Geochim Cosmochim Acta 53: 399–408

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Burdige DJ (1993) The biogeochemistry of manganese and iron reduction in marine sediments. Earth-Sci Rev 35: 249–284

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Calmano W, Hong J, Förstner U (1992) Einfluß von pH-Wert und Redoxpotential auf die Bindung und Mobilisierung von Schwermetallen in kontaminierten Sedimenten. Vom Wasser 78: 245–257

    CAS  Google Scholar 

  • Carignan R, Nriagu JO (1985) Trace metal deposition and mobility in the sediments of two lakes near Sudbury, Ontario. Geochim Cosmochim Acta 49: 1753–1764

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Cove J, Sposito G (1992) SOILCHEM. A computer program for the calculation of chemical speciation in soils. The Kearney Foundation of Soil Science, Univ California, Berkeley. CA, Riveride, 51 S.

    Google Scholar 

  • Davis GK (1991) Molybdenum. In: Merlan E (Hrsg) Metals and their compounds in the environment. VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, S. 1089–1100

    Google Scholar 

  • Davison W (1993) Iron and manganese in lakes. Earth-Sci Rev 34: 119–163

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Davison W, Woof C, Rigg E (1982) The dynamics of iron and manganese in a seasonally anoxic lake; direct measurement of fluxes using sediment traps. Limnol Oceanogr 27: 987–1003

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Davison W, Grime GW, Morgan JAW, Clarke K (1991) Distribution of dissolved iron in sediment pore waters at submillimetre resolution. Nature 352: 232–325

    Article  Google Scholar 

  • De Vitre RR, Sulzberger B, Buffle J (1994) Transformations of iron at redox boundaries. In: Buffle J, De Vitre RR (eds) Chemical and biological regulation of aquatic systems. Lewis Publishers, S. 89–135

    Google Scholar 

  • Edgington DN, Robbins JA (1976) Records of lead deposition in Lake Michigan sediments since 1800. Environ Sci Technol 10: 266–274

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Einsele W (1936) Über die Beziehungen des Eisenkreislaufs zum Phosphatkreislauf im eutrophen See. Arch Hydrobiol 29: 664–686

    CAS  Google Scholar 

  • Einsele W (1941) Die Umsetzung von zugeführtem. anorganischen Phosphat im eutrophen See und ihre Rückwirkungen auf seinen Gesamthaushalt. Z Fischerei 39: 407–488

    Google Scholar 

  • Elderfield H (1981) Metal-organic associations in interstitial waters of Narrangansett Bay sediments. Amer J Sci 281: 1184–1196

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Emerson S (1976) Early diagenesis in anaerobic lake sediments: chemical equilibria in interstitial waters. Geochim Cosmochim Acta 40: 925–934

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Emerson SR, Huested SS (1991) Ocean anoxia and the concentrations of molybdenum and vanadium in seawater. Mar Chem 34: 177–196

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Fisher NS, Burns KA, Cherry RD, Heyraud M (1983) Accumulation and cellular distribution of 241Am, 210Po, and 210Pb in two marine algae. Mar Ecol Prog Ser 1 I: 233–237

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Fisher NS, Bohé M, Teyssié JL (1984) Accumulation and toxicity of Cd, Zn, Ag, and Hg in four marine phytoplankters. Mar Ecol Prog Ser 18: 201–213

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Förstner U, Wittmann GTW (1979) Metal pollution in the aquatic environment. Springer, Berlin Heidelberg New York, 486 S.

    Book  Google Scholar 

  • Francois R (1988) A study on the regulation of the concentrations of some trace metals (Rb, Sr, Zn, Pb, Cu, V, Cr, Ni, Mn and Mo) in Saanich Inlet sediments, British Columbia, Canada. Mar Geol 83: 285–308

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Froelich PN, Klinkhammer GP, Bender ML, Luedtke NA, Heath GR, Cullen D, Dauphin P, Hammond D, Hartman B, Maynard V (1979) Early oxidation of organic matter in pelagic sediments of the eastern equatorial Atlantic: suboxic diagenesis. Geochim Cosmochim Acta 43: 1075–1090

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Garbe-Schönberg CD (1993) Simultaneous determination of thirty-seven trace elements in twenty-eight international rock standards by ICP-MS. Geostand Newsl 17: 81–97

    Article  Google Scholar 

  • Garbe Schönberg CD, Zeiler M, Arpe T, Hagelberg F, Stoffers P (1996) Rare earth systematics in a seasonally anoxic, circum-neutral hardwater lake. Geochim Cosmochim Acta, in Vorbereitung

    Google Scholar 

  • González-Dávila M (1995) The role of phytoplankton cells on the control of heavy metal concentration in seawater. Mar Chem 48: 215–236

    Article  Google Scholar 

  • Groth P (1971) Untersuchung über einige Spurenelemente in Seen. Arch Hydrobiol 68: 305–375

    Google Scholar 

  • Hagelberg F (1994) Ein neues Verfahren zur Direktmessung von Ultraspurenelementen in natürlichen Hartwasserproben. Unveröff Diplomarbeit Inst Anorg Chem Univ Kiel, 123 S.

    Google Scholar 

  • Hamer K, Sieger R (1994) Anwendung des Modells CoTAM zur Simulation von Stofftransport und geochemischen Reaktionen. Ernst & Sohn, Berlin, 185 S.

    Google Scholar 

  • Hamilton-Taylor J (1979) Enrichments of Zn, Pb and Cu in recent sediments of Windermere, England. Environ Sci Technol 13: 693–697

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Hamilton-Taylor J, Willis M (1984) Depositional fluxes of metals and phytoplankton in Windermere as measured by sediment traps. Limnol Oceanogr 29: 695–710

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Heggie D, Kahn D, Fischer K (1986) Trace metals in metalliferous sediments, MANOP Site M: interfacial pore water profiles. Earth Planet Sci Lett 80: 106–116

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Helz GR, Uhler AD (1982) Organic inhibition kinetics of sulfide precipitation. Estudios Geol 38: 273–277

    CAS  Google Scholar 

  • Huntsman SA, Sunda WG (1980) The role of trace metals in regulating phytoplankton growth with emphasis on Fe, Mn and Cu. In: Morris I (Hrsg) The physiological ecology of phytoplankton. Blackwell Scientific Publ. S. 285–328

    Google Scholar 

  • Hutchinson GE (1957) A treatise on limnology. Wiley, 1015 S.

    Google Scholar 

  • Lmboden DM, Tschopp J, Stumm W (1980) Die Rekonstruktion früherer Stofffrachten in einem See mittels Sedimentuntersuchungen. Schweiz Z Hydrol 42: 1–14

    Google Scholar 

  • Imhoden DM, Lemmin U, Jol Ler T, Schurter M (1983) Mixing processes in lakes: mechanisms and ecological relevance. Schweiz Z Hydrol 45: 1l-44

    Google Scholar 

  • Jacquet JM, Nernbrini G, Garcia J, Vernet JP (1982) The manganese cycle in Lac Léman, Switzerland: the role of Metallogenium. Hydrobiol 91: 323–340

    Google Scholar 

  • Jean GE, Bancroft GM (1986) Heavy metal adsorption by sulphide mineral surfaces. Geochim Cosmochim Acta 50: 1455–1463

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Tessenow U (1972) Lösungs-, Diffusions-und Sorptionsprozesse in-der Oberschicht von Seesedimenten. I. Ein Langzeitexperiment unter aeroben und anaeroben Bedingungen im Fließgleichgewicht. Arch Hydrohiol/Suppl 38: 535–398

    Google Scholar 

  • Tessenow U (1973a) Lösungs-, Diffusions-und Sorptionsprozesse in der Oberschicht von Seesedimenten. II. Rezente Akkumulation von Eisen(II)phosphat (Vivianit) im Sediment eines meromiktischen Moorsees (Ursee, Hochschwarzwald) durch postsedimentäre Verlagerung. Arch Hydrobiol/Suppl 42: 143–189

    Google Scholar 

  • Tessenow U (1973b) Lösungs-, Diffusions-und Sorptionsprozesse in der Oberschicht von Seesedimenten. III. Die chemischen und physikalischen Bedingungen im Sediment-WasserÜbergangsbereich eines meromiktischen Moorsees (Ursee) als Voraussetzung zur Vivianitakkumulation. Arch Hydrobi of/S uppl 42: 273–339

    Google Scholar 

  • Tessenow U (1974) Lösungs-, Diffusions-und Sorptionsprozesse in der Oberschicht von Seesedimenten. IV. Reaktionsmechanismen und Gleichgewichte im System Eisen-ManganPhosphat im Hinblick auf die Vivianitakkumulation im Ursee. Arch Hydrobiol/Suppl 47: 1–79

    CAS  Google Scholar 

  • Tessenow U (1975) Lösungs-, Diffusions-und Sorptionsprozesse in der Oberschicht von Seesedimenten. V. Die Differenzierung der Profundalsedimente eines oligotrophen Bergsees (Feldsee, Hochschwarzwald) durch die Sediment-WasserWechselwirkungen. Arch Hydrobiol/Suppl 47: 325–412

    CAS  Google Scholar 

  • Tessier A, Carignan R, Belzile N (1994) Processes occurring at the sediment-water interface: emphasis on trace elements. In: Buffle J, De Vitre RR (eds) Chemical and biological regulation of aquatic systems. Lewis Publishers, S. 137–173

    Google Scholar 

  • Thomas RL, Kemp ALW, Lewis CFM (1972) Distribution. corn-position and characteristics of the surficial sediments of Lake Ontario. J Sediment Petrol 42: 66–84

    CAS  Google Scholar 

  • Uhler AD, Helz GR (1984) Precipitation of PbS from solutions containing EDTA. J Cryst Growth 66: 401–411

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Van der Weijden CH, Middelburg JJ, De Lange GJ, Van der Sloot HA, Hoede D, Woittiez RW (1990) Profiles of the redox-sensitive trace elements As, Sb, V, Mo,and U in the Tyro and Bannock Basins (eastem Mediterranean). Mar Chem 31: 171–186

    Article  Google Scholar 

  • Wersin P, Höhener P, Giovanoli R, Stumm W (1991) Early dia-genetic influences on iron transformations in a freshwater lake sediment. Chem Geol 90: 233–252

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Westall JC (1987) Adsorption mechanisms in aquatic surface chemistry. In: Stumm W (ed) Aquatic surface chemistry. Wiley, New York, S. 3–32

    Google Scholar 

  • Wetzel RG (1983) Limnology. Saunders Company, 2. Aufl, 767 S.

    Google Scholar 

  • Xue HB, Stumm W, Sigg L (1988) The binding of heavy metals to algal surfaces. Water Res 22: 917–926

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Xue HB, Sigg L (1993) Free cupric ion concentration and Cu(II) speciation in a eutrophic lake. Limnol Oceanogr 38: 1200–1213

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Zeiler M (1995) Nähr-und Spurenelementkreislauf in einem eutrophen Hartwassersee mit saisonal anoxischem Hypolimnion (Belauer See, Schleswig Holstein). EcoSys, Suppl Band 11: 176 S., Kiel

    Google Scholar 

  • Zeiler M, Garbe-Schönberg CD, Hagelberg F, Arpe T, Stoffers P (1996a) Trace element cycles in an eutrophic hardwater lake with a seasonally anoxic hypolimnion (Lake Belau, Germany). Part 1: Redox dynamics and fluxes of manganese and iron. Geochim Cosmochim Acta, eingereicht

    Google Scholar 

  • Zeiler M, Garbe-Schönberg CD, Hagelberg F, Arpe T, Stoffers P (1996b) Trace element cycles in an eutrophic hardwater lake with a seasonally anoxic hypolimnion (Lake Belau, Germany). Part 11: Biogeochemical cycling of copper, zinc, cadmium, barium, and lead. Geochim Cosmochim Acta, eingereicht

    Google Scholar 

  • Zeiler M, Garbe-Schönberg CD, Hagelberg F, Arpe T, Stoffers P (1996c) Trace element cycles in an eutrophic hardwater lake with a seasonally anoxic hypolimnion (Lake Belau, Germany). Part Ill: Redox cycling of molybdenum, antimony, and uranium. Geochim Cosmochim Acta, in Vorb

    Google Scholar 

  • Zhou X, Slauenwhite DE, Pett RJ, Wangersky PJ (1989) Production of copper-complexing organic ligands during a diatom bloom: tower tank and batch-culture experiments. Mar Chem 27: 19–30

    Article  CAS  Google Scholar 

Download references

Authors
  1. Carl-Dieter Garbe-Schönberg
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Manfred Zeiler
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. Peter Stoffers
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 1997 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Garbe-Schönberg, CD., Zeiler, M., Stoffers, P. (1997). Geochemische Stoffkreisläufe in Binnenseen: Akkumulation versus Remobilisierung von Spurenelementen. In: Geochemie und Umwelt. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-59038-2_18

Download citation

  • DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-642-59038-2_18

  • Publisher Name: Springer, Berlin, Heidelberg

  • Print ISBN: 978-3-642-63826-8

  • Online ISBN: 978-3-642-59038-2

  • eBook Packages: Springer Book Archive

Publish with us

Policies and ethics

Search

Navigation