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FU Berlin
Digitale Dissertation

Penka Shegunova :
Schwermetalle und prioritäre organische Schadstoffe in Böden Bulgariens
Heavy metals and priority organic pollutants in soils of Bulgaria

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|Zusammenfassung| |Inhaltsverzeichnis| |Ergänzende Angaben|

Zusammenfassung

Der Boden wird als wichtigste Naturresource fuer die Landwirtschaft, Forstwirtschaft und andere Zweige der Volkswirtschaft Bulgariens betrachtet. Die Qualitaet des Bodens ist an vielen Standorten durch punktuelle und diffuse anorganische und organische Schadstoffquellen gefaehrdet, die innerhalb der letzten 40 Jahre eingetragen wurden.

Die vorliegende Arbeit beschaeftigt sich mit Methoden der Differenzierung anorganischer Schadstoffe in Gesamtgehalte an Cd, Cu, Ni, Pb und Zn in einzelnen Bodenhorizonten kontaminierter und unkontaminierter Boeden aus Suedbulgarien, differenziert nach Konrgroessenfraktionen.

Die untersuchten Boeden wurden in 2 Gruppen unterteilt: kontaminierte Profile P1, P2, P3 (landwirtschaftliche Nutzung) und P4, P5 (Waldnutzung). In den kontaminierten Oberflaechenproben der Bodenprofile P1, P2 und P3 wurden fuer Cd: 2-32 mg/kg; Cu: 136-180 mg/kg; Ni: 34-54 mg/kg; Pb: 33-1370 mg/kg und Zn: 65-1890 mg/kg ermittelt. Die bestimmten Gehalte variieren ueber einen breiten Konzentrationsbereich, fuer die Elemente Cu, Pb und Zn wurden die maximal zulaessigen Konzentrationen (MPC) der bulgarischen Standards ueberschritten, einen signifikanten Level der Kontamination durch nahegelegene Cu-Pb-Zn- Fabriken illustrierend. Die Gehalte in den Waldbodenprofilen betragen Cd: <1mg/kg; Cu: 10-34 mg/kg; Ni: 15-80 mg/kg; Pb: 41-42 mg/kg; Zn: 70-153 mg/kg, sie liegen im Bereich der Backgroundlevel fuer bulgarische Boeden.

Die Untersuchungen zeigen eine klare Anreicherung in der Tonfraktion (Partikelkorngroesse (0,002 mm), relativ zum Gesamtgehalt betrachtet. Die Gehalte in der Sandfraktion (Partikelkorngroesse 2,0 - 0,2 mm) lagen nahe den Backgroundwerten fuer bulgarische Boeden und denen im Anstehenden. Statistische Analysen ermittelten signifikante (90%) Übereinstimmungen zwischen den bestimmten Gehalten in der Sandfraktion der A- und C-Horizonte, unabhaengig von Kontaminationsgrad.

Auf der Basis der bestimmten Gehalte wurden Critical Loads fuer die prioritaeren Schwermetalle Blei und Cadmium nach dem 1998 unterzeichneten Protokoll kalkuliert, die einen Indikator fuer die oekologische Sensibilitaet einer Region gegenueber diesem Schwermetall anzeigen und bei Überschreiten eine staatliche Reduktionsmassnahme indizieren, auch wenn sie entfernt von der Quelle via atmosphaerische Deposition auftreten. Die Werte korrespondieren mit den Austraegen durch Ernte und Leaching sowie die natuerlichen Eintraege durch Verwitterung. Die berechneten Critical Loads fuer Cadmium und Blei betragen: 1,0 - 3,12 mg.Cd m-2.yr-1 und 7,0-10,39 mg.Pb m-2.yr-1 fuer landwirtschaftliche Boeden und 4,89 - 5,80 mg.Cd m-2.yr-1 und 15,7-18,4 mg.Pb m- 2.yr-1 fuer Waldboeden.

Weiterhin wurden in den Oberflaechenproben prioritaere organische Umweltchemikalien bestimmt, um Hintergrundwerte fuer diese Klasse von Kontaminanten zu bestimmen. Die PAH- Konzentrationen rangierten von 31,01 µg SUM-PAH kg-1 bis 56,44 µg SUM-PAH kg-1 TS fuer landwirtschaftliche Boeden und zwischen 22.09 µg SUM-PAH kg-1 und 28,66 µg SUM-PAH kg-1 TS fuer Waldboeden. Diese Konzentrationen repraesentieren sehr gerineg Hintergrundgehalte, die keine Kontamination durch diese Verbindungen darstellen. Im Gegensatz zu den PAHs wurden DDX- Kongenere in z.T. deutlich erhoehten Konzentrationen von 11,24 bis zu 950,43 µg SUM-DDX kg-1 TS nachgewiesen. Die hoechsten Gehalte im Boden P2 waren um den Faktor 30 hoeher als in anderen Proben.


Inhaltsverzeichnis

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0. Title
1. Introduction and goals 1
2. Pollution in the environment 4
2.1. Sources 5
2.1.1. Sources of heavy metals 5
2.1.2. Sources of organic pollutants 6
2.2. Transport and deposition 9
2.3. Persistence in environment and ecotoxicology 11
2.4. Bulgaria 14
2.4.1 Soil types 14
2.4.2 Soil pollution 15
3. Investigation area 18
3.1 Geographical position and geology of investigated territories 19
3.1.1 Pirdop - Zlatitza valley 19
3.1.2 Plovdiv region 22
3.1.3 National park "Rogen" 25
4. Analytical and statistical methods 29
4.1 Pedological analysis 29
4.2 Analytical methods for determination of heavy metals 30
4.3 Analytical methods for determination of organic compounds 31
4.4 Statistical methods 33
5. Results and discussion 35
5.1 Distribution of heavy metals in soil horizons 35
5.1.1 Distribution of heavy metals in arable soils, damaged by metal pollution 35
5.1.1 Distribution of heavy metals in forest soils, situated in background areas 40
5.2 Distribution of Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn in particle - size fraction extracted from polluted and unpolluted soil profiles 44
5.3 Determination of priority organic compounds in investigated soils 54
5.3.1 Polyaromatic hydrocarbons (PAH) 55
5.3.2 Organochlorine pesticides 59
5.4 Statistical analysis 62
6. Calculation of critical loads 63
6.1 Introduction 63
6.2 Definition of critical limits 64
6.3 Model 67
6.4 Calculation of critical load for Pb and Cd 69
6.4.1 Input data 69
6.4.2 Calculation of Critical loads 73
7. Summary 78
8. Zusammenfassung 86
9. References 90
Appendix
Acknowledgemens

Ergänzende Angaben:

Online-Adresse: http://www.diss.fu-berlin.de/2001/271/index.html
Sprache: Englisch
Keywords: heavy metals, organic pollutants, soils, Bulgaria, critical loads
DNB-Sachgruppe: 31 Geowissenschaften
Datum der Disputation: 14-Dec-2001
Entstanden am: Fachbereich Geowissenschaften, Freie Universität Berlin
Erster Gutachter: Prof. Dr. Dr. Konstantin Terytze
Zweiter Gutachter: Prof. Dr. Ivan Atanassov
Kontakt (Verfasser): shegunova@yahoo.com
Kontakt (Betreuer): terytze@zedat.fu-berlin.de
Abgabedatum:17-Dec-2001
Freigabedatum:19-Dec-2001

 


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