Zusammenfassung
Im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts „Zirkulation und Schadstoffumsatz in der Nordsee” (ZISCH), wurden zwei Fahrten zur Untersuchung der gesamten Nordsee auf physikalische, chemische und biologische Parameter durchgeführt, um Aussagen über die Verteilung und mögliche Senken von Schadstoffen machen zu können. Die zweite Fahrt fand von Ende Januar bis März 1987 statt. In dieser Arbeit wird der bei dieser zweiten ZISCH-Großaufnahme gewonnene Gesamtdatensatz der Analysen für die Schwermetalle Mangan, Eisen, Nickel, Kupfer, Zink, Cadmium, Quecksilber und Blei im unfiltrierten Meerwasser dargestellt. Alle Einzelwerte werden für verschiedene Tiefenschichten in ihrer räumlichen Verteilung in Kartenform dargestellt. Die exakten Zahlenwerte sind als Datenfile erhältlich (siehe Anhang B). Aus dem umfangreichen Datenmaterial werden Ergebnisse einer regional differenzierten statistischen Auswertung vorgestellt und die dazugehörigen statistischen Daten in Tabellen zusammengefaßt. Für den Bereich der südöstlichen Nordsee, einschließlich der Deutschen Bucht, werden Küstenbereich und Außenbereich etwas ausführlicher behandelt.
Für die Spurenbestimmung von Schwermetallenin unfiltriertem Meerwasser wurden Proben an 142 Stationen gewonnen, die teilweise bereits an Bord und später im Labor an Land analysiert wurden. Für den überwiegenden Teil der Elementbestimmungen wurde die Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TRFA) eingesetzt, die als Multielementbestimmungsmethode im Spurenbereich für eine derart hohe Probenzahl besonders geeignet ist.
Die Verteilungsmuster der Schwermetallkonzentrationen in der Nordsee zeigten im Winter Anfang des Jahres 1987 vergleichbare Muster für die Metalle Mangan, Eisen und Blei, mit Einschränkungen auch für Zink. Erhöhte Konzentrationen wurden vor allem in der südlichen Hälfte der Nordsee im flachen Wasser und vor den Wattgebieten gemessen. Große Ähnlichkeit bestanden zwischen den Konzentrationsverteilungsmustern der soeben genannten Schwermetalle und der Schwebstoffverteilung in großen Bereichen der Nordsee, im Detail nordöstlich der Themsemündung und nahe der Festlandküste im Süden und Osten. Auf den Zusammenhang zwischen Schwebstoff und den Schwermetallwerten im unfiltrierten Meerwasser wird deshalb an einigen Stellen kurz eingegangen. Konzentrationen bis 15 μg/kg (273 nmol/kg) für Mangan und bis 500 μg/kg (8,95 μmol/kg) für Eisen ergaben für den Gesamtdatensatz mit Medianen von 563 ng/kg (10,2 nmol/kg) für Mangan und 10,8 μg/kg (193 nmol/kg) für Eisen ein durchschnittlich um den Faktor 2 bzw. 5 höheres Niveau als im vorangegangenen Frühjahr 1986 (Mn: 259 ng/kg=4,7 nmol/kg; Fe: 1997 ng/kg=35,8 nmol/kg). Die Bleiwerte waren durchschnittlich um ein Drittel höher als im Frühjahr 1986 (DPASV: Median 49 ng/kg=0,24 nmol/kg, TRFA: Median 69 ng/kg=0,33 nmol/kg). Für Zink (Median 623 ng/kg=9,5 nmol/kg) gibt es keine Vergleichswerte aus dem Jahr 1986. Kupfer, Nickel und Cadmium zeigten dieselben regionalen Schwerpunkte erhöhter Konzentrationswerte, waren aber etwas gleichmäßiger verteilt. Gegenüber 1986 ergab sich für den Gesamtdatensatz eine ERhöhung der Mediane um etwa das eineinhalbfache für alle drei Elemente (Mediane: Ni 290 ng/kg=4,9 nmol/kg; Cu 252 ng/kg=4 nmol/kg; Cd(GFAAS) 21=0,19 nmol/kg; Cd (DPASV) 13 ng/kg=0,12 nmol/kg).
Summary
As part of ZISCH, a multidisciplinary research project examining the circulation and pollutant transfer in the North Sea, two cruises were undertaken to investigate the physical, chemical and biological parameters in the entire North Sea. The aim was to describe the dispersion and possible deposition of contaminants. ZISCH 2 took place from the end of January until March 1987. This paper presents the data set of the analyses of manganese, iron, nickel, copper, zinc, cadmium, mercury and lead in unfiltered seawater. The distributions of metal concentrations are illustrated in distribution maps for different depth horizons. The corresponding data are available on disk (see annex B). The results of a regional statistical evaluation are given in tables. The near-shore and offshore areas in the southeast North Sea including the German Bight are considered in greater detail.
Samples were taken at 142 stations for the determination of trace heavy metals in unfiltered seawater; some samples were analysed on board. Trace heavy metal determination was mostly done by means of Total Reflection X-ray Analysis (TXRF), a very suitable multielemental trace metal analysis method for such high number of samples.
The winter distribution patterns of heavy metal concentrations at the start of 1987 were similar for manganese, iron, lead and (less so) zinc. Elevated concentrations were measured mainly in the southern part of the North Sea in shallow waters and off Wadden areas. The concentration distribution patterns of these elements agreed well with the distribution patterns of suspended matter across wide areas of the North Sea, in particular northeast of the Thames estuary and near the continental coast in the south and east. The relation between suspended matter and heavy metal values in unfiltered seawater is briefly discussed. Manganese concentrations up to 15 μg/kg (273 nmol/kg) and iron concentrations up to 500 μg/kg (8.95 μmol/kg) yielded median values for the complete data set of 563 ng/kg (10.2 nmol/kg) for manganese and 10.8 μg/kg (193 nmol/kg) for iron. Thus on average, these values were higher than those in spring 1986 by a factor of 2 and 5 respectively (Mn: 259 ng/kg=4.7 nmol/kg; Fe: 1997 ng/kg=35.8 nmol/kg). Lead values were on average a third higher than in spring 1986 (DPASV: median 49 ng/kg=0.24 nmol/kg, TRFA: median 69 ng/kg=0.33 nmol/kg). No comparative values exist for zinc from 1986 (median 623 ng/kg=9.5 nmol/kg). Concentrations of copper, nickel and cadmium were regionally elevated but were more equally distributed. Compared with 1986, the medians of the complete data set showed an increase of a factor of around 1.5 for all three elements (medians: Ni 290 ng/kg=4.9 nmol/kg; Cu 252 ng/kg=4 nmol/kg; Cd (GFAAS) 21=0.19 nmol/kg; Cd (DPASV) 13 ng/kg=0.12 nmol/kg).
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Haarich, M., Schmidt, D. Schwermetalle in der Nordsee (2) Ergebnisse der ZISCH-Großaufnahme vom 28.1–6.3.1987. Deutsche Hydrographische Zeitschrift 45, 371–431 (1993). https://doi.org/10.1007/BF02226361
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