Untersuchungen über die Festlegung und Remobilisierung der Schwermetalle Blei, Cadmium, Kupfer und Zink bei der Uferfiltration:
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Karlsruhe
1989
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6 |
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| adam_text | Titel: Untersuchungen über die Festlegung und Remobilisierung der Schwermetalle Blei, Cadmium, Kupfer und
Autor: Brand, Karlheinz
Jahr: 1989
-I-
INHALTSVERZEICHNIS
Seite
1. Grundlagen der vorliegenden Arbeit...............................................1
2. Schwermetalle in der Umwelt..........................................................5
2.1. Blei.........................................................................................5
2.1.1. Allgemeines.............................................................5
2.1.2. Blei in Lösungen, chemisches Verhalten...............6
2.1.3. Blei in Sedimenten..................................................7
2.1.4. Einfluß auf Organismen...........................................9
2.2. Cadmium.............................................................................10
2.2.1. Allgemeines...........................................................10
2.2.2. Cadmium in Lösungen..........................................10
2.2.3. Cadmium in der Umwelt.......................................12
2.2.4. Einfluß von Cadmium auf Organismen................13
2.3. Kupfer..................................................................................14
2.3.1. Das Kupferatom....................................................14
2.3.2. Kupfer in Lösungen...............................................14
2.3.3. Kupfer in Sedimenten............................................16
2.3.4. Wirkung von Kupfer auf Organismen...................17
2.4. Zink......................................................................................17
2.4.1. Das Zinkatom........................................................17
2.4.2. Zink in Lösung.......................................................17
2.4.3. Zink in Sedimenten...............................................18
2.4.4. Zink in Organismen...............................................19
3. Das Testfeld Böckinger Wiesen ..................................................20
3.1. Topographische Lage.........................................................20
-II-
3.2. Geologische Verhältnisse...................................................22
3.2.1. Geologie der Heilbronner Mulde..........................22
3.2.1.1. Schichtenfolge......................................22
3.2.1.2. Jüngste Ablagerungen und morpho-
logische Ausgestaltung........................25
3.2.1.3. Lagerungsverhaltnisse..........................27
3.2.2. Sedimentologische und mineralogische Be-
schreibung der oberflächennahen Gesteine im
Testfeld.............................................................29
3.2.2.1. Gesteine des Oberen Muschelkal-
kes.........................................................29
3.2.2.2. Gesteine des unteren Keupers.............31
3.2.2.3. Die Kiese der Talauen...........................33
3.2.2.3.1. Morphometrie und
Korngrößenanalyse.........34
3.2.2.3.2. Mineralogische Un-
tersuchungen..................40
3.2.2.4. Der Auelehm.........................................42
3.2.2.4.1. Korngrößenanalyse
des Auelehms..................42
3.2.2.4.2. Mineralogische Un-
tersuchungen..................44
Böckinger
33.1. Hydrologische Situation. .....................................45
33.2. Hydrogeologie............. .................................^
33.3 Hydrochemiedes Grundwassers im Unter-.........
suchungsgebiet.................................. 49
Untersuchungsmethodik............
60
..........................................................................
4-2 Mineralogische Untersuchungen......
68
-III-
4.3. Schwermetalluntersuchungen...........................................70
4.3.1. Atomabsorptionsspektrometrische Bestim-
mungen..................................................................70
4.3.2. Probenpräparation für Wasserproben.................72
4.3.3. Sedimentaufschlüsse............................................73
4.3.3.1. Grundlagen der Aufschluß-Ver-
fahren ....................................................74
4.3.3.2. Angewendete Verfahren.......................75
4.3.3.3. Festlegung der Randbedingungen......77
5. Räumliche und zeitliche Variation der Cadmium-, Kupfer-,
Blei- und Zinkkonzentrationen im Testfeld...................................81
5.1. Schwermetallkonzentrationen im Grundwasser des
Testfeldes Böcklnger Wiesen ...........................................81
5.2. Jahresgang der Zinkkonzentrationen im Neckar-und
Grundwasser.......................................................................85
5.3. Schwermetalle in der festen Phase....................................99
5.3.1. Regionale Verteilung im Aquifer...........................99
5.3.2. Neckartiefenprofil...............................................108
5.3.2.1 Korngrößenanalyse.............................109
5.3.2.2 Mineralogische Zusammen-
setzung................................................110
5.3.2.3 Metallgehalte.......................................112
5.3.2.4 Bindungsphasen.................................116
5.3.2.5 Bewertung der Untersuchungser-
gebnisse..............................................121
5.3.3 Analyse des Hochwasser-Sediments vom
März 1988............................................................122
5.4 Kationenaustauschkapazitãt............................................123
-IV-
6. Laboruntersuchungen zum Sorptionsverhalten der Schwer-
metalle...............................................................................128
6.1. Säulenversuche................................................................128
6.1.1. Aufbau der Säulenversuche................................128
6.1.2. Ziele der Säulenversuche...................................133
6.1.3. Sedimentologische und mineralogische Glie-
derung des eingesetzten Materials....................135
6.1.4. Ergebnisse der Säulenversuche.........................140
6.1.4.1 Ermittlung hydrodynamischer Para-
meter...................................................140
6.1.4.2 Festlegungskapazität des Sediments
für die einzelnen Schwermetalle........148
6.1.4.3 Austauschprozesse zwischen den
verschiedenen Schwermetallen.........156
6.1.5. Bindungsformen, Art der Festlegung von
Schwermetallen bei den Säulenversuchen........158
6.1.5.1 Absolutkonzentrationen der Schwer-
metalle in den Sedimenten.................158
6.1.5.2 Bindungsformen der Schwermetalle
in Säulensedimenten..........................168
6.2. Batchversuche..................................................................177
6.2.1. Aufbau dar R·*»·*«/-------·--
Aufbau der Batchversuche.
177
fi9o feeder Batchversuche.................... 177
6.2.3. Sorptionsisothermen ...............ILL
~ ........................................ I IO
81
?
-V-
7. Modell der Sorptions- und Transportvorgânge bei der Ufer-
filtration im Bereich des Testfeldes Böckinger Wiesen ............217
7.1. Ergebnisse aus Geländebeobachtungen und Labor-
versuchen..........................................................................217
7.2. Berechnungen der geochemischen Gleichgewichts-
situation an Fallbeispielen mit dem Programm
WATEQ4F..........................................................................219
8. Denkanstöße für weitere Untersuchungen.................................228
9. Literatur........................................................................................231
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