Spurenelemente in den fluviatilen Sedimenten sowie in den Bachwässern des Hembachgebietes

Barium

Bei den Untersuchungen von FAUTH et al. (1985) wurden im Verbreitungsgebiet des Keupers zwischen Stuttgart und Coburg erhöhte Bariumgehalte in Bachsedimenten beobachtet, deren Ursache damals als noch nicht hinreichend geklärt galt. Hingegen beschreibt bereits BERGER (1969) hohe Barytgehalte in der Schwermineralfraktion (100 - 250 µm) der Oberen Burgsandsteine bei Allersberg. Auch in den Mittleren und Oberen Burgsandsteinen des Wendelsteiner Höhenzuges konnte FUCHS (1957) Baryt als blättrige Kluftausfüllung sowie in "guter Kristallausbildung" beobachten. Nach den weiterführenden Untersuchungen von BERGER (1978) sind in den quarzitischen Feldspatsandsteinen des Wendelsteiner Höhenzugs (nach deren Einkieselung) an offenen Klüften auch Minerale, z.T. als gut ausgebildete Stufen, abgeschieden worden: Zu dieser jüngeren Paragenese zählen Baryt, Pseudomorphosen von Quarz nach Baryt, Fluorit, Apatit, Bergkristall und Überrindungs-Pseudomorphosen von Baryt nach Fluorit.

Bariumgehalte in Bachsedimenten und  Wässern des Hembachgebiets

In den Sedimenten des Hembachs und des Höllenbachs liegen die Bariumgehalte zwischen 408 und 1173 ppm. Als die wichtigsten Bariumminerale gelten Witherit (BaCO3) und Baryt (BaSO4). Weiterhin tritt Barium anstelle von Kalium in vielen gesteinsbildenden Mineralen auf, besonders in Glimmern und Feldspäten; diese Minerale sind in den fluviatilen Sedimenten der beiden liefergebietsnahen Fließgewässer noch in relativ hoher Konzentration vorhanden.

Alle wasser- oder säurelöslichen Bariumverbindungen sind hochgiftig: So gilt beispielsweise reines Bariumcarbonat als ein wirksames Rattengift. Vor allem im Quellbereich des Höllenbachs ist im Bachwasser ein relativ hoher Bariumgehalt von 343 ppb zu verzeichnen, welcher sich bis zur Mündung in den Hembach auf 285 ppb verringert. Im Hembach bewegen sich diese Werte von 255 µg/l bis 272 µg/l . In beiden Gewässern ist ein geogener Eintrag aus den Grundwässern anzunehmen.

Chrom

SiO2-reiche Gesteine wie Granite und Sandsteine enthalten i.a. weniger Chrom als basische Gesteine wie Basalte und Gabbros. Dies ist dadurch bedingt, daß Chrom v.a. in Oxiden und Silikaten magmatischer Frühausscheidungen von Gesteinsschmelzen enthalten ist.

Chrom ist für den menschlichen Körper ein essentielles Spurenelement; zu hohe Chromaufnahme v.a. der sechswertigen Chromoxide führt jedoch zu Allergien und Vergiftungserscheinungen.

Chromgehalte in Bachsedimenten und  Wässern des Hembachgebiets

In den Sedimenten des Hembachs und des Höllenbachs liegen die Chromgehalte zwischen 8 und 20 ppm. Diese niedrigen Chromgehalte in den fluviatilen Sedimenten des Hembachgebietes sind geogen bedingt und vermutlich auf die in den Burgsandsteinen auftretenden Letten zurückzuführen.

In den Bachwässern bewegen sich die Chromgehalte nahezu stets zwischen 8 ppb und 18 ppb, wobei die Werte im Höllenbach etwas höher als im Hembach ausfallen. Insgesamt dürfte dies dem geogenen Background entsprechen. Lediglich bei Punkt 13, westlich eines kleinen Fischteiches am Höllenbach, ist ein anormal hoher Chromgehalt des Oberflächenwassers von 105 µg/l zu beobachten: Der Verdacht auf anthropogenen Schadstoffeintrag scheint hier durchaus gerechtfertigt.

Kupfer

Hohe Kupfergehalte in fluviatilen Sedimenten sind -- neben montangeologischen Beeinflussungen in Cu-Bergbaugebieten -- vor allem auf die Anwendung kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel zurückzuführen.

Kupfer in Wässern ist relativ weit verbreitet und kann z.B. in deutschen Mineralwässern Konzentrationen bis in 1,5 mg/kg erreichen. Es ist ein für den menschlichen Körper essentielles Element. Die bedeutenste Folge von Kupfermangel ist die Anämie. Kupfer wird vom Organismus zur Mobilisierung der Eisendepots, zum Eiseneinbau in das Hämoglobinmolekül und zur Bildung und Reifung der Erythrozyten benötigt. Bei Kupfermangel verringert sich die Zahl der Leukozyten im Blut. Der Ausfall kupferhaltiger Enzyme führt über Störungen im Aminosäurehaushalt auch zu Synthesestörungen der Immunoglobuline, während Kupfergaben die Immunleistungen fördern können (KIEFER 1989). In der Haut führt Kupfermangel zu Pigmentstörungen sowie zur Störung der Haarentwicklung.

Kupfergehalte in Bachsedimenten und  Wässern des Hembachgebiets

In den Sedimenten des Hembachs liegen die Kupfergehalte zwischen 0 und 40 ppm, wobei hauptsächlich im Mündungsbereich der Höllenbachs kupferhaltige Sedimente zu beobachten waren. In den Ablagerungen des Höllenbachs konnten Spuren von Kupfer nur in seinem Quellbereich nachgewiesen werden.

Im Gegensatz zu den fluviatilen Sedimenten konnten in den Bachwässern relativ gleichhohe Kupfergehalte zwischen 9 ppb und 31 ppb nachgewiesen werden, wobei die Werte im Hembach insgesamt höher ausfielen. Der geogene Background dürfte im Untersuchungsgebiet um 13 ppb liegen, während die darüber liegenden Werte bis 40 ppb dem Eintrag aus kupferhaltiger Pflanzenschutzmittel entsprechen. Lediglich bei Punkt 13 am Höllenbach trat wieder ist ein anormal hoher Kupfergehalt des Oberflächenwassers von 127 µg/l auf, was auf anthropogenen Schadstoffeintrag hinweist.

Blei

In die Sedimente gelangt Blei auf geogenen Weg durch die Verwitterung bleihaltiger Vererzungszonen in den Gesteinen; soweit es sich hierbei um schwerlösliche Bleisulfide handelt, kann die Umweltgefährdung als relativ gering eingestuft werden. Hingegen sind reaktionsfähige Bleiverbindungen aus Abluft- und Verbrennungsprozessen i.d.R. leicht mobilisierbar und können somit in die Nahrungskette gelangen.

Bleigehalte in Bachsedimenten und  Wässern des Hembachgebiets

In den Sedimenten des Hembachs und des Höllenbachs liegen die Bleigehalte zwischen 13 und 35 ppm, welche wohl geogen bedingt sind.

In den Bachwässern bewegen sich die Bleigehalte nahezu stets zwischen 3 ppb und 10 ppb, wobei die Werte im Hembach etwas höher ausfallen. Im Nordost-Teil des Hembachs macht sich offenbar der Einfluß der nahegelegenen Autobahn mit Bleigehalten des Wassers von 16 µg/l bemerkbar. Auch im Höllenbach läßt sich anthropogene Schadstoffeintrag bei Punkt 13 durch einen hohen Bleigehalt des Bachwassers von 15 µg/l beobachten.

Strontium

Strontium befindet sich in Glimmern, Feldspäten und Kalkspäten. Da der Ionenradius des zweiwertigen Strontium zwischen jenem des Calciums und dem des Bariums liegt, ersetzt es häufig diese Elemente. Bei der Verwitterung ist Strontium sehr mobil und wird besonders beim Zerfall von Feldspäten und Kalken freigesetzt. Im süddeutschen Keuper konnten FAUTH et al. (1985) in weiten Bereichen hohe Strontiumgehalte in fluviatilen Sedimenten beobachten.

Strontium kann -- ähnlich wie Calcium -- im Organismus als Baustoff dienen. Es ist zwar kein für den menschlichen Körper essentielles Element; trotzdem ist seit langer Zeit bekannt, daß es starken Knochenbau fördern kann. Sehr hohe Strontium-Aufnahmen können jedoch problematische Knochenveränderungen verursachen: Diese sind als sog. Strontium-Rachitis bekannt, bei welcher eine bedenklicher Abbau des Knochen-Calciumgehaltes festzustellen ist (OZGUR, SUMER & KOCOGLU 1996).

Strontiumgehalte in Bachsedimenten und  Wässern des Hembachgebiets

In den Sedimenten des Hembachs und des Höllenbachs liegen die Strontiumgehalte zwischen 44 und 119 ppm; sie dürften den geogenen Eintrag aus karbonatisch gebundenen Burgsandsteinpartien und aus den kalkigen (Zwischen-) Letten entsprechen.

Die hohe Mobilität des Strontiums wird auch durch die Analyseergebnisse der Bachwässer verdeutlicht : Hohe Sr-Gehalte finden sich im Quellbereich des Höllenbachs sowie am Meßpunkt 06, dem durch hohe Gehalte an karbonataggressiver Kohlensäure charakterisierten Mündungsgebiet des Höllenbachs in den Hembach. An beiden Beobachtungspunkten ist ein Zustrom von Tiefenwässern entlang tektonisch bedingter, flach herzynisch streichender Trennflächen wahrscheinlich.

* Dr. A. Baier; last update: Donnerstag, 05. März 2009 00:04