Masterarbeit

Short-term, mid-term, and long-term effects of sea level rise on metal(loid) mobilization from the Río Tinto estuary sediments

Merle Käberich (10/2020-12/2021)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Carolin Kerl

Es ist zu erwarten, dass die durch den Klimawandel ausgelöste Meeresspiegelerhöhung zur Überflutung von niedrig gelegenen Mündungsgebieten, wie der Río Tinto Mündung in Spanien, führen wird. Jedoch ist ungewiss, wie die Río Tinto Sedimente, die durch saure Bergbauwässer belastet sind, auf die Überschwemmung mit Meerwasser reagieren werden. Daher wurde in dieser Arbeit die kurz-, mittel- und langfristige Metall(oid)mobilisierung aus zwei Probenahmestellen untersucht: Tinto A mit niedrigem Boden-pH wird von Flusswasser dominiert und befindet sich am äußersten Rand der erwarteten Meerwasser-Überflutung. Tinto B mit hoher Konzentration an organischem Kohlenstoff im Sediment und reduzierenden Bedingungen wird bereits stärker von der Gezeitenüberflutung beeinflusst. An beiden Probenahmestellen überschritt die Metall(oid)-Belastung Umweltstandards, wobei Tinto A mehr As enthielt (1181 mg/kg versus Tinto B 556 mg/kg) und Tinto B mehr Kationen (z.B. Zn 2006 mg/kg versus Tinto A 144 mg/kg). Arsen wurde vor allem durch reduktive Auflösung von Eisen(hydr)oxiden mobilisiert und Porenwasser-Konzentrationen nach Überflutung von Tinto B waren deutlich höher als von Tinto A (bis zu 113 versus 12 µg/L). Im Gegensatz dazu wurden Kationen durch kompetitive Sorption mobilisiert und daher stärker aus Tinto A als Tinto B freigesetzt (z.B. Zn bis zu 8 versus 0.6 mg/L). Überraschenderweise war die Metall(oid)-Mobilisierung – ausgenommen Cr – unabhängig von der Salinität des überflutendenden Wassers, sondern wurde ausschließlich durch Charakteristika der Sedimente bestimmt. Die meisten Metall(oid)e wurden aus der Probenahmestelle mit höheren Gesamtgehalten weniger stark mobilisiert, sodass dort weiterhin hohe Schadstoffbelastungen erhalten blieben. Aufgrund der Heterogenität der Río Tinto Sedimente ist es schwierig, die Ergebnisse auf das ganze Mündungsgebiet zu übertragen. Durch zukünftige Meerwasser-Überflutung könnten jedoch die Charakteristika von Sedimenten im oberen Mündungsgebiet, wie Tinto A, denen von Tinto B angeglichen werden. Somit könnte das Mobilisierungspotential von hohen As-Gehalten im Sediment aktiviert werden und gravierende Umweltrisiken verursachen.