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Quecksilber im Wienfluss

Seethaler, Daniel (2013) Quecksilber im Wienfluss.
Diplomarbeit, Universität Wien. Fakultät für Chemie
BetreuerIn: Keppler, Bernhard

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-29477.97141.652263-0
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Abstract in Deutsch

Quecksilber ist ein ubiquitär vorkommendes Element und in jedem Kompartiment zu finden. Durch die zunehmende anthropogene Freisetzung und den komplexen biogeochemischen Kreislauf wird Quecksilber als globales Umweltproblem gesehen. Die Bildung von organometallischen Verbindungen steht besonders im Interesse human- und ökotoxikologischer Untersuchungen, da diese im aquatischen Milieu durch mikrobielle Prozesse stattfindende Biomethylierung zur Akkumulation in der Nahrungskette und zur Erhöhung der Toxizität führt. Die Europäische Union listet Quecksilber in der Wasserrahmenrichtlinie, mit der Zielsetzung europäische Oberflächengewässer in einen guten chemischen und ökologischen Zustand zu bringen, konsequenterweise als prioritären Stoff. In Erhebungen des Österreichischen Umweltbundesamtes (2004) wird der Wienfluss als belastet mit Quecksilber ausgewiesen. Daher war eine genauere und aktuellere Untersuchung des Flusses von großem Interesse. Hierfür wurde der Quecksilbergehalt in verschiedenen Kompartimenten (filtriertes Wasser, oberflächliches Sediment, Moose, Biofilm und Fische) von 7 verschiedenen Standorten des Wienflusses, die über seine gesamte Länge aufgeteilt waren, im Zeitraum von Mai bis Oktober 2012 analysiert. Die Methode der Wahl war ein Mikrowellenaufschluss mit Salpetersäure und die anschließende spektroskopischer Analyse mittels Kaltdampf – Atom – Absorptions - Spektrometrie (CV-AAS). Mit Ausnahme des Kompartiments „filtriertes Wasser“ konnte an jedem Probenentnahmestandort und in jedem Kompartiment Quecksilber gefunden werden (Nachweisgrenze: 0,1 μg/L). Die Ergebnisse zeigen sowohl in den oberflächlichen Sedimentproben als auch in den Biofilmproben einen deutlichen Unterschied in der Quecksilberbelastung im Oberlauf gegenüber dem Unterlauf des Flusses auf. Während der Oberlauf des Flusses bis ins städtische Gebiet bei Hietzing relativ geringe Konzentrationen in diesen beiden Kompartimenten aufweist, ist der Unterlauf und hier besonders bei der Probenentnahmestelle beim Stadtpark stark belastet. Verdeutlicht wird dies durch Medianwerte des Hg-Gehalts im Sediment (n=19) von 2,87 μg/g TM sowie im Biofilm (n=12) von 0,516 μg/g TM. Beiden Kompartimenten ist gemein, dass vereinzelte, extrem hohe Konzentrationen während den Messungen gefunden worden konnten (maximal 41,395 μg/g TM im Sediment und 46,639 μg/g TM im Biofilm). Die relativ geringe Belastung des Oberlaufes, die der natürlichen Hintergrundbelastung entspricht, wurde auch durch die Ergebnisse der Analysen der Fische bestätigt. Bei einer einmaligen Probenentnahme wurden Fische der Art Squalius cephalus (n=9) und Perca fluviatilis (n=3) im Oberlauf entnommen. Allen Fischproben war gemein, dass die Quecksilberkonzentrationen mit der Totallänge zunahmen und gleichzeitig nie über 0,1 μg/g FG waren. Der Hg-Gehalt des S. cephalus im Muskelgewebe (0,063 ± 0,018 μg/g FG) war dabei wesentlich höher als jener im Lebergewebe (0,021 ± 0,007 μg/g FG), was einerseits literaturkonform ist und andererseits ebenfalls eine Hintergrundbelastung der Fische anzeigt. Die EU legt als maximal tolerierte Konzentration in Fischen, die zum Verzehr von Menschen bestimmt sind, 0,5 respektive 1 μg/g FG (für fettreiche) Fische fest. Die Analyse der submersen Moosproben der Art Fontinalis antipyretica (n=24), die nur im Oberlauf des Flusses gefunden werden konnte, ergab im Vergleich zu anderen Kompartimenten eine stark erhöhte Anreicherung von Quecksilber. Diese Ergebnisse stellen ein Novum dar, wobei submerse Moose bis dato sehr wenig untersucht worden sind. Insgesamt zeigen die Ergebnisse eine geringe Belastung mit Hg im Großteil des Flusslaufes, die auf die allgegenwertige nasse oder trockene atmosphärische Deposition von Quecksilber zurückzuführen ist. Die starke Belastung des Flusses im Unterlauf bzw. vor dem Einlauf in den Donaukanal geht höchstwahrscheinlich auf anthropogene Ursachen in Form von Hg-Abfällen zurück. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um eine genauere Beschreibung über die Ursachen und Quellen der Belastung sowie mögliche Auswirkungen auf Fischpopulationen im Donaukanal tätigen zu können.

Schlagwörter in Deutsch

Quecksilber / Biomethylierung / Quecksilbergehalt in verschiedenen Kompartimenten des Wienflusses / CV-AAS

Abstract in Englisch

Mercury is an ubiquitous and natural occurring element. In consequence of the increasing and ongoing anthropogenic disposal and the complex biogeochemical cycle mercury has to be seen as a global environmental problem. The formation of organometallic compounds via microbial processes in aquatic systems is a severe matter of human and ecotoxicological concern, due to the fact, that this biomethylation leads to accumulation of Hg in the food chain and a rise in toxicity. The European Union lists mercury as a priority substance in the EU Water Framework Directive, which aims to achieve good chemical and ecological condition in all surface water systems. In the latest ascertainment for water quality of the Austrian Umweltbundesamt (2004) the Wienfluss is declared as polluted with mercury. Therefore, a more detailed and current investigation of this river was of great interest. For this purpose the mercury content in different compartments such as water, surface sediment, moss, biofilm and fish was analysed between May and October 2012 from 7 different locations along the whole stretch of the river. The mercury level of each sample was determined by cold vapour atomic absorption spectrometry (CV-AAS) with preceding microwave acid digestion. The results showed detectable mercury concentration in every compartment except filtered water (limit of detection: 0,1 μg/l). Thereby, the surface sediment and the biofilm samples exhibit different mercury contamination in diverse parts of the river. Whereas the upper section of the river down to the urban part in Hietzing shows relative low concentrations in these compartments, the lower section and especially the Stadtpark appear highly contaminated with mercury. Median values of the mercury content in the sediment (n=19) with 2,87 μg/g dw as well as in the biofilm with 0,516 μg/g dw illustrate this ecological burden. Both ecosystems are highly concentrated in scattered samples. The relative low contamination found in the upper part of the Wienfluss was confirmed by investigations on fish. In a one-time sampling fish of the species Squalius cephalus (n=9) and Perca fluviatilis (n=3) from the upper stretch of the river were examined. All fish samples showed a positive correlation of mercury concentration and total length. The mean mercury content of the S. cephalus in the muscle tissue was 0,063 ± 0,018 μg/g dw and was significantly higher than the concentration in liver tissue, which showed a mean value of 0,021 ± 0,007 μg/g dw. Fish samples in the Wienfluss exhibit relative low mercury contents, which can be seen as background levels, and are well comparable to samples from other unpolluted freshwater systems. The investigation of the submerse moss samples of type Fontinalis antipyretica (n=24), which could be found in the upper, more pristine of the river, showed an increased accumulation of mercury in these plants, giving a good example for the high ability for bioaccumulation of mosses. Altogether, the results reveal a relatively sparsely pollution in most parts of the Wienfluss, which can be seen as background values due to the ubiquitous wet and dry atmospheric deposition of mercury. The heavy contamination in the lower section of the river, right before the mouth into the Donaukanal, is most likely due to anthropogenic reasons in form of the deposition of mercury waste. Further research is necessary to get a more detailed description of the causes and sources of the contamination, as well as to identify possible consequences for fish populations in the Donaukanal.

Schlagwörter in Englisch

Mercury / biomethylation / mercury content in different compartments of the Wienfluss / CV-AAS

Dokumentenart: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
AutorIn: Seethaler, Daniel
Titel: Quecksilber im Wienfluss
Umfangsangabe: 94 S. : Ill., graph. Darst.
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Chemie
Publikationsjahr: 2013
Sprache: ger ... Deutsch
BetreuerIn: Keppler, Bernhard
BeurteilerIn: Keppler, Bernhard
Klassifikation: 35 Chemie > 35.40 Anorganische Chemie: Allgemeines
35 Chemie > 35.25 Spektrochemische Analyse
AC-Nummer: AC11431094
Dokumenten-ID: 27867
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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