Für alle gemessenen Spurenelemente (Publikation in Bearbeitung) wurden Anreicherungsfaktoren berechnet und zwar auf folgender Grundlage:
Kennt man das durchschnittliche Hintergrund Element/Sc Verhältnis für eine prä-anthropogene Zeit, können Anreicherungsfaktoren berechnet werden. Diese geben uns Auskunft über die Spurenelementanreicherung aufgrund anthropogener Tätigkeiten. Liegt ein solcher Hintergrundwert (background value) nicht vor, wie auch in unserem Fall, dann wird traditionell die Zusammensetzung der äußeren Erdkruste für diesen Vergleich herangezogen, weil ein Großteil des anorganischen Eintrags in Umweltarchive von der Verwitterung des Gesteinsmaterials stammt.
Es ergab sich folgende Einteilung:
Vor allem Elemente wie Ag, Cd, Sb, aber auch Bi, Cu, Mo, Pb, Rb und Tl, sind im Vergleich zur Erdkruste stark angereichert. Die hohe Anreicherung von Zn ist zu einem großen Teil biogen bedingt. Rb wird möglicherweise aus den Pflanzengeweben höherer Pflanzen ausgewaschen und vermehrt in die Moore eingetragen. Gleiches gilt auch für Cu. Für keines der untersuchten Elemente konnte ein „Verdünnungseffekt“ bei hochproduktiven Moosen nachgewiesen werden, was bedeutet, dass produktive Moose mehr Spurenelemente akkumulieren als weniger produktive. Die Mediane der Konzentrationswerte stimmen sehr gut mit den Ergebnissen des Moos-Monitoring von 2005 überein (Persch et al. 2006).Ein Vergleich der Torfmoos-Akkumulationsraten mit EMEP-Depositionsmessungen zeigt für eine Vielzahl der untersuchten Spurenelemente eine gute Übereinstimmung. Dies gilt besonders für die Elemente As, Cd, Co, Cu, Pb, Sb, Th und V. Für Cd stimmen sogar die MAPESI Daten, die für Standorte in Oberbayern (OB) und im Nordschwarzwald (NBF) separat berechnet wurden, mit den jeweiligen Moosakkumulationsraten gut überein (siehe Tab. 1).
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Moore |
Torfmoose Jahr 2008 * [μg m-2 a-1] |
EMEP (wet-only) Jahre 2004-2007 [μg m-2 a-1] |
MAPESI (Gesamtdepositon) Jahr 2007 [μg m-2 a-1] |
Torfmoose Jahr 2008 * [μg g-1] |
Moos-Monitoring Jahr 2005 [μg g-1] |
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GS (OB) |
0,012 |
Daten aus dem |
0,018 |
0,13 |
OB < 0,2 |
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KL (OB) |
0,015 |
Südschwarzwald |
0,018 |
0,14 |
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WI (NBF) |
0,027 |
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0,035 |
0,13 |
NBF 0,2 bis 0,3 |
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HO (NBF) |
0,028 |
0,020 bis 0,023 |
0,035 |
0,13 |
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Tab. 1: Torfmoos Cd Konzentrationen und Akkumulationsraten im Vergleich mit Depositionsdaten und Moos-Monitoring
GS=Gschwender Filz, KL=Kläperfilz, OB=Oberbayern; WI=Wildseemoor, HO=Hohlohseemoor, NBF=Nordschwarzwald
* eigene Untersuchung
Die Menge an eingetragenem Blei variiert unzweifelhaft auf den Mooren kleinräumig (Kempter et al. 2010). Demzufolge sind Messungen von Pb-Konzentrationen in Pflanzen oder an Pflanzenoberflächen zur Rekonstruktion des atmosphärischen Eintrages einigen Einschränkungen unterworfen (Herpin et al. 1997). Die Isotopenverhältnisse des abgelagerten Bleis zeigen dagegen nur eine geringe räumliche Variabilität (Carignan und Gariépy 1995, Shotyk et al. 2012).
Bleiglanz (Galenit, PbS), das wichtigste Bleierz, enthält eine Palette weiterer Spurenelemente wie z.B. Arsen (As), Cadmium (Cd), Antimon (Sb) und Thallium (Tl) und ist meistens mit anderen Sulfiderzen, die Cu und Zn enthalten, assoziiert. Der Abbau dieser Erze und ihre Verhüttung bei hohen Temperaturen von über 1000°C über einige Jahrtausende muss also zwangsläufig auch zu einer Freisetzung der flüchtigen Elemente wie Cd, As, Sb, Bi und Tl geführt haben. Diese haben wie Blei keine physiologische Funktion und sind potentiell giftig. Im Gegensatz zu Pb wurden aber für diese Elemente bis heute nur wenige Studien durchgeführt. Früher bestehende analytische Schwierigkeiten konnten für Sb und As (Krachler et al. 2001, 2002b, Chen et al. 2003, 2005, Frank et al. 2005), Cd (Krachler et al. 2002a), Ag und Tl (Shotyk und Krachler 2004), und Se (Barciela et al. 2005) ausgeräumt werden. So bleibt nur noch die Frage, wie gut ombrotrophe Moore die wechselnden Raten der atmosphärischen Deposition dieser Elemente konservieren. Die folgenden Elemente scheinen gut in ombrotrophen Torfen konserviert zu werden: As, Ag, Cd, Sb und Tl. Leider fehlen hierzu aber systematische Untersuchungen. Unser neues Projekt wird genau diese Frage beantworten können. Als unabhängiger Vergleich kann ein Eisbohrkern von Devon Island (Kanada) dienen, anhand dessen die atmosphärischen Einträge für Ag, As, Sb, Tl rekonstruiert wurden (Krachler et al. 2005).