Original paper

Zur Element-Dispersion an Flußsedimenten der Oker (Niedersachsen); röntgenfluoreszenz-spektrometrische Untersuchungen

[On the Element dispersion of Oker River Sediments (Lower Saxony); Investigations by X-ray Fluorescence Spectrometry]

Matschullat, Jörg; Niehoff, Norbert; Pörtge, Karl-Heinz

Kurzfassung

Sedimente der Oker (< 63 µm) wurden in einem Längsprofil vom Quellbereich im Oberharz bis zur Mündung in die Aller röntgenfluoreszenz-spektrometrisch untersucht. Zwei Auswertungsmethoden für die Intensitätsmessungen der Röntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) werden verglichen. Mit UniQuant zur schnellen Übersichtsanalyse von 60 Elementen und OxiQuant zur quantitativen Bestimmung von 35 Elementen werden die Möglichkeiten und Grenzen dieser Methoden knapp demonstriert. Die Ergebnisse beider Programme zeigen eine gute bis sehr gute Übereinstimmung. Variationen bis zu zwei Größenordnungen und eindeutige lokale Einflüsse zeigen die Elemente As (4.100), Ba (6.600), Cu (1.200), Mo (270), Nb (280), Ni (150), Pb 15.000) und Zn 21.000) (maximale Konzentrationen in mg/kg). Bei Ce (200), Co (150), Cr (180), Ga (90), Sn (120), Sr (200) und Zr (2.300) existieren, zusammen mit P (5.700), Variationen bis zu einer Größenordnung. Trends bzw. klare lokale Einflüsse sind erkennbar. Die Elemente La, Nd, Pr, Rb, Sc, Sm, Th, U, V und Y zeigen ebenso wie die Haupt- und ein Teil der Nebenelemente über die gesamte Fließstrecke der Oker keine Trends. Die Konzentrationsschwankungen betragen maximal ± 30 % vom regionalen geogenen Hintergrund in den Sedimenten, zu dem hier erstmals Daten vorgestellt werden. Aus der spezifischen Element-Zusammensetzung der Sedimente werden Hinweise auf das Maß der Beteiligung unterschiedlicher Emittenten an der Immission des jeweiligen Probenahmestandortes abgeleitet (charakteristische "Fingerabdrücke" zur Frage möglicher Verursacher). Dies ist insbesondere für die Umwelt- und Wasserbehörden und bei der Planung und Durchführung von Sanierungs- und Renaturierungsmaßnahmen in der Okeraue von Interesse. Quellen der Belastung sind der historische Bergbau und das Hüttenwesen, rezente industrielle Emissionen im Raum der Städte Goslar und Braunschweig sowie der Straßenverkehr.

Abstract

Sediments (< 63 µm) of the partly contaminated Oker river were investigated in a profile from its source in the upper Harz mountains to its mouth in the Aller river by X-ray-fluorescence spectrometry. Two analytical programs for the calculation of XRF-intensities (UniQuant and Oxi-Quant) are compared and their respective applications are briefly discussed. The results of both programs are generally in good agreement. As (4.100), Ba (6.600), Cu (1.200), Mo (270), Nb (280), Ni (150), Pb (15.000), and Zn (21.000) show variations to two orders of magnitude and distinct local influences (maximum concentrations in mg/kg). Ce (200), Co (150), Cr (180), Ga (90), Sn (120), Sr (200) and Zr (2.300), together with P (5.700), are enriched up to one order of magnitude. Trends or obvious local influences can be distinguished. La, Nd, Pr, Rb, Sc, Sm, Th, U, V. and Y, like all major and most secondary elements do not show trends. The variations of the concentrations are ± 30 % from the regional background. Data for the regional geogenic background of the stream sediments are presented for the first time. The specific chemical composition of the sediments shows the particular influence of different emitters. These "fingerprints" enable direct actions by the environmental and water authorities with landscape and melioration planning as well as implementation of restoration measures. Sources for the contaminants are historical influences (mainly mining and smelting activities), waste waters from industries around the cities of Goslar and Braunschweig and the road traffic.

Keywords

Alluvial sedimentsX-ray fluorescence spectrometrymajor elementsminor elementsquantitative analysisinterpretation (UniQuantOxiQuant)concentrationgeochemical backgroundhuman activityenvironmental geology HarzNorthern German Hills (Oker