Schwermetalle in Oberflächengewässern aufspüren

Das Mündungsgebiet der  Gironde (Frankreich) diente als Testfall für das EU-finanzierte Projekt ISOGIRE. Das Forscherteam untersuchte schweren stabile Isotope von Kupfer (Cu), Zink (Zn) und Silber (Ag), i, ihre biogeochemische Reaktivität, Quellen und die Entwicklung im Laufe der Zeit in diesem Fluss-Flussmündungssystem zu handhaben. Dieses wird durch intensive Weinproduktion, Urbanisierung und der hartnäckigen Verschmutzung durch ehemalige Metallraffination stark belastet. Das Interesse lag auf Silber Ag, da Isotopenstudien dazu begrenzt sind, doch sie könnten bei der Bewältigung der steigenden Ag-Konzentrationen in Oberflächengewässern und Organismen von Nutzen sein. Dieses Phänomen könnte möglicherweise im Zusammenhang mit einem verstärkten Einsatz von Ag-Nanopartikeln in Konsumgütern stehen, wodurch Ag zu einem aufstrebenden Schadstoff wird.

Die Ergebnisse von ISOGIRE deckten vergängliche  Cu-Isotopensignale in Süßwasserreichweite  der Mündung auf,  die  im Zusammenhang steht mit der Cu-Anreicherung und einer bevorzugte Aufnahme von leichten Isotopen durch das  Phytoplankton und  mit einer möglichen Transposition von anthropogenen Cu-Signaturen. Die Mineralisierung der organischen Materie im Mündungsgebiet führt zu einer kontinuierlichen Zugabe von gelöstem Cu, das sich durch die Freisetzung von schweren Isotopen in Lösung, nach einem Rayleigh-Verfahren, kennzeichnet. Im Gegensatz dazu zeigte Zn eine starke Adsorption an Partikeln im Mündungstrübungsmaximum, was  durch einer Anreicherung von schweren Zn-Isotopen in der gelösten Phase gekennzeichnet ist. Angesichts des gleichen Trends in weltweiten Flussdaten, könnte die Adsorption an Partikel der Haupttreiber der Isotopenzusammensetzung von gelöstem Zn auf globaler Ebene sein.

Metallisotopensignaturen in Austern aus dem  Mündungsgebiet lieferten neue Sachzwänge für ihre Verwendung in Biomonitoring-Studien. Insbesondere legen die über einen Zeitraum von mehr als 30 Jahren unveränderlichen Isotopensignaturen von Cu, Zn und Ag nahe, dass die  biogeochemische Reaktivität in Flussmündungen und nicht die zeitlichen Entwicklungen von Umweltquellen im Wassereinzugsgebiet der  Gironde bei der Erklärung der Isotopenzusammensetzungen bioakkumulierter Metalle vorherrscht.

Schließlich war die Studie in der Lage, zwischen natürlichen und anthropogenen Quellen von Cu und Zn auf der Grundlage von Isotopensignaturen in der Wasserscheide zu unterscheiden und zeigte kontrastierende biogeochemische Reaktivitäten und Isotopenfraktionierungsmechanismen in den Flussmündungsgewässern. Aber sie wies auch auf die begrenzte Verwendbarkeit von Ag-Isotopen zur Verfolgung von nano-Ag an dieser Stelle hin,  es sei denn, die Industrie wird dazu angeregt, Nanopartikel mit einem der schweren oder leichten Ag-Isotopen zu markieren.

Neue Isotopendaten zu Ag, Cu und Zn haben erfolgreich zu neuen Modellen für die Interpretation  geochemischer und isotopischer Variationen in Fluss- und Mündungssystemen und in lokalen Organismen geführt. Diese Modelle werden zu einer besseren Bewertung der Küstenverschmutzung und wirksameren politischen Maßnahmen zur Senkung der Verschmutzung und Minderung der Gefahren für die Umwelt und die Gesundheit beitragen.