Röntgenfluoreszenzanalytische Untersuchungen an Schwebstoffen aus dem Niedersächsischen Wattenmeer

Rolf Wehausen, Diplomarbeit, Fachbereich Chemie der Carl-von-Ossietzky-Universität, 76 S., Oldenburg, 1995.

Zusammenfassung

Ziel dieser Arbeit war die Erstellung einer röntgenfluoreszenzanalytischen Methode zur quantitativen Bestimmung des Elementgehalts von Schwebstoffen aus dem Wattenmeer und die Untersuchung der Zuverlässigkeit der Methode bei ihrer Anwendung.

Bei der Kalibrierprobenherstellung für die "Dünnfilm"-RFA wird der Einfluß der Korngröße auf die Intensitätsausbeute, insbesondere bei leichteren Elementen mit langwelliger charakteristischer Strahlung, deutlich: Die auf Polycarbonat-Membranfilter aufsedimentierten Gesteinsstandards mit hohen Korngrößen zeigen geringere Intensitätsausbeuten als solche mit niedrigeren Korngrößen. Gleichartig präparierte Kalibrierproben liefern schließlich vergleichbare Intensitätsniveaus, wodurch befriedigende Kalibrierfunktionen für die Elemente Si, Al, Fe, Ti, Mg, Ca, K, Mn, V, und Ba aufgestellt werden konnten. Doch bei den Schwebstoffproben aus dem Wattenmeer zeigen sich unter dem Mikroskop gröbere Partikel als bei den Standards. Mittels ICP-OES-Analysen wurde die "Dünnfilm"-RFA auf die Richtigkeit ihrer Ergebnisse hin untersucht. Die Zuverlässigkeit der ICP-OES als Vergleichsmethode wurde zuvor überprüft. Die Untersuchung von Kalibrier-proben der "Dünnfilm"-RFA mittels ICP-OES ergab, daß deren Gehalte starke Abweichungen von den Sollwerten aufwiesen. Dies wird auf Gewichts-vergrößerung durch erhöhte Wasseraufnahme sowie auf Lösungs-effekte zurückgeführt. Messungen gleicher Proben aus dem Wattenmeer mit RFA und ICP-OES wiesen hohe Abweichungen auf. Dies konnte mit Minderbefunden bei den RFA-Werten aufgrund von Partikeleffekten der relativ grobkörnigen natürlichen Proben erklärt werden. Proben, die einer röntgenfluoreszenzanalytischen Messung unterzogen worden waren, lieferten bei anschließender ICP-OES-Analyse aufgrund von Verlusten oder Kontamination keine richtigen Ergebnisse mehr. Für die Untersuchung der Schwebstoffproben aus dem Wattenmeer auf die Gehalte von Ti, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, Mn, Ba, Cu, Cr, Ni, Sr, V und Zn wird ICP-OES empfohlen. Schätzwerte für Si können über die Messung mittels RFA erhalten werden.

Messungen von Schwebstoffproben aus dem auf- und ablaufenden Wasser ins Rückseitenwatt der Insel Spiekeroog (Niedersachsen, BRD) wurden durch-geführt. Im Mittel sind die Elemente Si, Ti, Fe, Ca, Mn, Cr, Ni, Sr, V und Zn gegenüber einem mittleren Tonschiefer angereichert. Unterschiede im Chemismus zwischen dem auflaufenden und dem ablaufenden Wasser konnten nicht eindeutig festgestellt werden. Die Gesamtfracht zeigt eine starke Abhängigkeit von der Gezeitenströmung. Die Zusammensetzung der Schwebstoffracht variiert mit den tidenabhängigen Änderungen der Hydrodynamik aufgrund der unterschiedlichen Sedimentationsverhaltens der vorliegenden Minerale. Titan, Eisen und Mangan besitzen bei höherer Gesamtfracht höhere Gehalte in den Schwebstoffen und Aluminium geringere Gehalte. Eine Abhängigkeit zwischen den Strontium- und Calcium-Konzentrationen der Schwebstoffe konnte auf das Vorkommen biogenen Schalenmaterials zurückgeführt werden. Die Mn/Al- und Fe/Al-Verhältnisse korrelieren miteinander, jedoch sind die Mn/Fe-Verhältnisse der Schwebstoffe aufgrund der stärkeren Mobilisierung von Mn im reduzierenden Sedimentkörper gegenüber den Mn/Fe-Verhältnissen in Silt- und Tonfraktion des Sediments erhöht. Die Na/K-Verhältnisse sind gegenüber einer Mischung aus Tonmineralen und mittlerem Tonschiefer erhöht. Dies geht auf eine Anreicherung an K in den Fraktionen < 63 µm der Wattsedimente zurück. Bei der Betrachtung der Ti/Al- in Abhängigkeit von den Fe/Al-Verhältnissen liegen die Schwebstoffproben mit den Tonmineralen und dem mittleren Tonschiefer auf einer Geraden. Die Chrom- und Nickel-Gehalte der Schwebstoffe korrelieren ungewöhnlich gut miteinander, was für eine Festlegung in der selben Partikelart spricht. Hervorgerufen durch erhöhte Cr/Al- und Ni/Al-Verhältnisse im Sediment liegt in der Schwebstoffracht ebenfalls eine Anreicherung vor.