Schwermetalle in der Nordsee: Ergebnisse der ZISCH-Großaufnahme vom 2.5 bis 13.6.1986

Zusammenfassung

In Rhamen des interdisziplinären Forschungsprojekts “Zirkulation und Schadstoffumsatz in der Nordsee” (ZISCH), wurde von Mai bis Juni 1986 die erste Fahrt zur Untersuchung der gesamten Nordsee durchgeführt. Für die Spurenbestimmung von Schwermetallen in unfiltriertem Meerwasser wurden proben an 119 Stationen gewonnen und im Labor an Land analysiert. Es wurden Anreicherungs- und Trennverfahren mit anschließender Bestimmung mit den Methoden Graphitrohr-Atomabsorptionsspektrometrie (GFAAS), Kaltdampf-Atomabsorptionsspektrometrie (CVAAS) und Inversvoltammetrie (DPASV) durchgeführt.

In dieser arbeit wird bei dieser ZISCH-Großaufnahme im Frühsommer 1986 gewonnene Gesamtdatensatz der Analysen für die Schwermetalle Mangan, Eisen, Nickel, Kupfer, Cadmium, Quecksilbler und Blei im unfiltrierten Meerwasser präsentiert. Alle Einzelwerte werden, nach Parametern getrennt, für verschiedene Tiefenschichten in ihrer räumlichen Verteilung in Kartenform dargestellt. Die dazugehörigen Zahlenwerte sind als Datenfile erhältlich^*. Aus dem umfangreichen Datenmaterial werden die Ergebnisse einer regional differenzierten Auswertung gezeigt und die dazugehörigen statistischen Daten in Tabellen zusammenegefaßt.

Die Verteilungsmuster der Schwermetallkonzentrationen in der Nordsee zeigen im Frühjahr 1986 ein elementspezifisches und regional geprägtes Bild, insbesondere in den Küstenbereichen.

Die Mangankonzentrationen in der zentralen und der nördlichen Nordsee liegen allgemein unter 5 nmol/kg (300 ng/kg). Höhere Konzentrationen zwischen 18 und 110 nmol/kg (1–6 μg/kg) finden sich nahe der Küsten von Südostengland, Deutschland und Dänemark sowie im Skagerrak. Eisen zeigt im überwiegenden Teil der Nordsee werte zwischen 18 und 36 nmol/kg (1–2 μg/kg). Schwerpunkte höherer Konzentrationen sind die nordwestliche Nordsee, das Gebiet westlich von Dänemark, der Skagerrak sowie der Kanal und der Bereich vor Südostengland mit Spitzen bis etwa 6 μmol/kg (300 μg/kg).

Relativ niedrige Konzentrationen bis 3,4 nmol/kg (200 ng/kg) für Nickel und 1,6 nmol/kg (100 ng/kg) für Kupfer werden in der zentralen Nordsee gemessen, höhere Werte für beide Metalle in der südlichen Nordsee und im Skagerrak. Die höchste Nikkelkonzentration wird nahe der westfriesischen Küste registriert, das Kupfermaximum tritt, räumlich eng bergenzt, südlich der Doggerbank auf.

Cadmium zeigt in der zentralen und nördlichen Nordsee ebenfalls recht niedrige Werte und ist insgesamt gleichförniger verteilt als zum Beispiel Blei. Dies legt nahe, daß bei Cadmium Einträge vom Land und durch die Flüsse die Verteilung weniger beeinflussen. Das Niveau liegt mit einem Median von 0,1 nmol/kg (11 ng/kg) insgesamt niedriger, als aus früheren Veröffentlichungen bekannt ist.

Beim Quecksilber finden sich höhere Konzentrationen [bis 0,15 nmol/kg (30 ng/kg)] in küstennahen und von größeren Flüssen beeinflußten Gebieten, gegenüber der zentralen und nördlichen Nordsee mit einem Median von 0,007 nmol/kg (1,5 ng/kg). Aber auch im nordwestlichen Teil der Nordsee werde Werte bis zu, 0,025 nmol/kg (5 ng/kg) gemessen. Höheere Bleikonzentrationen werden vornehmlich vor der Küster von Südostengland mit den höchsten Einzellwerten (bis 4 nmol/kg entspr. 840 ng/kg) und vor den Niederlanden und in der Deutschen Bucht gemessen. In der zentralen und nördlichen Nordsse ist die Bleiverteilung recht einheitlich, die Werte liegen um 0,15 nmol/kg (31 ng/kg).

Summary

In a multidisciplinary research project (Circulation and Pollutant Transfer in the North Sea, “ZiSCH”) aimed at quantifying the pollution of the North Sea, the dispersion and deposition of contaminants, to large-scale surveys of the entire North Sea were undertaken. From the first cruise that was carried out in the spring of 1986, the complete and finally checked data of trace heavy metal determination in unfiltered seawater are presented for manganese, iron, nickel, copper, cadmium, mercury and lead. All values are available on data files^*, and are illustrated by distribution maps for different depth horizons.

The manganese concentrations in the central and northern North Sea are generally below 5 nmol/kg (300 ng/kg). Elevated values from 18 to 110 nmol/kg (1–6 μg/kg) are concentrated near the coasts of England, Germany and Dernmark and in the Skagerrak, with the maximum noirthwest of Sylt. For iron, most parts of the North sea show low levels from 18 to 36 nmol/kg (1–2 μg/kg). Elevated values up to 180 nmol/kg (10 μg/kg) are found in the northwestern part, west of Denmark and in the Skagerrak. The maximum with very high concentrations from 180 nmol/kg to 6 μmol/kg (10–300 μg/kg)are located near the south-east coast of England.

Low concentrations for nickel up to 3.4 nmol/kg (200 ng/kg) and copper (1.6 nmol/kg; 100 ng/kg) are measured in the central North Sea. Elevated values for both metals are found in the southern part and in the Skagerrak. For nickel, the maximum is located near the West Frisian coast; for copper, the maximum occurs isolated south of the Doggerbank.

Mercury show low levels in parts of the central North Sea (median 0.007 nmol/kg; 1.5 ng/kg). In some coastal areas that are influenced by major rivers, and in the Skagerrak. elevated concentrations (0.025–0.15 nmol/kg; 5–30 ng/kg) are observed.

Whereas the majority of the lead and cadmium concentrations in summer are very low in the central and northern North Sea [Median 0.15 nmol/kg (31 ng/kg) for lead (DPASV), and 0.10 nmol/kg (11 ng/kg) for Cd, GFAAS], elevated values are found in the southern part with the highest concentrations for lead near the south-east coast of England (maximum 4 nmol/kg=840 ng/kg); for cadmium elevated values are found near the coasts of the southern part of the North Sea and in the Skagerrak. The cadmium level [Median, DPASV: 0.08 nmol/kg (10 ng/kg); GFAAS: 0.12 nmol/kg (13 ng/kg)] is lower than reported earlier in literature. The distribution of cadmium is more uniform than that for lead in summer 1986, suggesting a minor influence by terrestrial and fluvial input.