5.1. Phosphor in den Oberflächensedimenten
Die Variabilität des Gesamtphosphors und der Phosphorfraktionen in den Mangrovengebieten ist groß. Dieses Verhalten spiegelt den Unterschied zwischen den vier untersuchten Mangrovengebieten wider. Viel größer ist die Variabilität in den Schelfsedimenten, was einen Hinweis auf die Vielfalt des brasilianischen Schelfes liefert. Obwohl ein relativ kleines Gebiet in dieser Arbeit untersucht wurde, sind verschiedene ökologische Regionen vorhanden.
Wenn man die einzelnen Gebiete in Betracht zieht, ist die Variabilität mit Ausnahme des Gebietes E (Tab. 11) kleiner als auf dem gesamten Schelf. Die Ausnahme im Gebiet E ist auf den Einfluß des Doces, der später diskutiert wird, zurückzuführen.
Der t-Test hat gezeigt, daß die Schelf- und Mangrovensedimente in Bezug auf adsorbierten P, Eisen-P und authigenen Apatit statistisch unterschiedlich (bei 0,05 Signifikanz) sind (Abb. 40-42). Die Unterschiede zwischen den Mangrovengebieten und dem Schelf spiegeln die Unterschiede in den Umweltbedingungen der beiden Umgebungen wider. Dieser Unterschied ist bei adsorbiertem P nicht so deutlich wie bei authigenem Apatit bzw. Eisen-P, aber immerhin statistisch signifikant. Diese beide Formen sind die ersten Verbindungen, die von Phosphor eingegang werden. Die geringeren Konzentrationen des Eisen-P in den Mangrovengebieten könnten ein Hinweis auf die anoxischen Bedingungen in solcher Umgebungen sein. Anoxische Bedingungen haben Ovalle et al. (1990) im Porenwasser eines anderen brasilianischen Mangrovengebietes bemerkt. Unter solchen Bedingungen wird Eisen als Fe2+ an das Wasser abgegeben, wodurch die Phosphorkonzentrationen der Sedimente sinken (Bray et al., 1973; Müller & Förstner, 1973; Hosomi et al., 1982; Maine et al., 1992). Für die übrigen Phosphorformen gibt es keinen Unterschied zwischen den beiden Gebieten (Abb. 43-45).
Abbildung 40: Mittelwerte und Standardfehler für adsorbierten Phosphor in Schelf- (SCH) und Mangrovengebieten (MG).
Abbildung 41: Mittelwerte und Standardfehler für Eisen-P in Schelf- (SCH) und Mangrovensedimenten (MG).
Abbildung 42: Mittelwerte und Standardfehler für authigenen Apatit in Schelf- (SCH) und Mangrovensedimenten (MG).
Abbildung 43: Mittelwerte und Standardfehler für detritischen Apatit in Schelf- (SCH) und Mangrovensedimenten (MG).
Die Konzentrationen des authigenen Apatits sind in den Mangroven wesentlich niedriger als in den Schelfsedimenten (Abb. 42). Die hohen Karbonatkonzentrationen auf dem Schelf begünstigen diese Phosphorform. Daher besteht diese Phosphorform wahrscheinlich meistens aus karbonat-authigenem Apatit und CaCO3-gebundenem P, was von der guten Korrelation zwischen dieser Form und Karbonat bestätigt wird. In den Mangroven dagegen besteht diese Phosphorform wahrscheinlich aus biogenem Apatit.
Abbildung 44: Mittelwerte und Standardfehler für organischen Phosphor in Schelf- (SCH) und Mangrovensedimenten (MG).
Abbildung 45: Mittelwerte und Standardfehler für Gesamt-P in Schelf- (SCH) und Mangrovensedimenten (MG).
Die durchschnittlichen Konzentrationen sind außer für detritischen Apatit und organischen P in den Mangroven etwas niedriger (Tab. 10 und 03). Die etwas höheren Konzentrationen für detritischen Apatit sind zu erwarten, da der kontinentale Beitrag in größerer Menge in den Mangroven abgelagert wird. Der Grund für die höheren Konzentrationen des organischen P ist in der effizienteren Zurückhaltung des Phosphors in lebendigen organischen Substanzen bzw. in der effektiveren Umwandlung von anorganischem zu organischem P in Pflanzenreichregionen (Ruttenberg & Goñi, 1997) wie z. B. Mangrovenwäldern zu suchen.
Die Phosphorkonzentrationen in den Oberflächensedimenten zeigen tendenziell zunehmende Werte in südlicher Richtung (Abb. 46 und 47). Die deutliche Zunahme des detritischen Apatites kann man als Hinweis auf den Anstieg des kontinentalen Beitrags in Richtung Süden verstehen. Das ist wahrscheinlich auf die klimatischen Verhältnisse und die Bedingungen in den Böden zurückzuführen. Im Norden des Arbeitsgebietes herrscht arides Klima vor (Nimmer, 1989), und die Böden liefern weniger detritisches Material. In südlicher Richtung herrscht gemäßigtes Klima vor (Nimmer, 1989) und die Zahl der Flüsse nimmt leicht zu, wodurch dem Schelf mehr detritisches Material zugeführt wird. Das weist auf die große Bedeutung der kleinen diffusen Quellen hin. Der anthropogene Einfluß kann hier eine Rolle spielen, da der südliche Teil des Einzugsgebietes dichter besiedelt ist und daher mehr Abwässer, die heutzutage immer reich an Phosphor sind, die Ozeane erreichen.
Abbildung 46: Konzentrationen des Gesamt-P in Oberflächensedimenten des Schelfs.
Der Gesamtphosphor in den Mangrovengebieten zeigt eine gute Korrelation mit detritischem bzw. gesamtem Apatit (Tab. 15). Gute Korrelationen sind zwischen authigenem Apatit und detritischem bzw. gesamtem Apatit vorhanden (Tab. 15). Es gibt gute Korrelationen mit authigenem Apatit und Gesamtphosphor und sehr gute Korrelationen mit gesamtem Apatit (Tab. 15). Es gibt keine signifikanten Korrelationen zwischen adsorbiertem P und den anderen Formen (Tab. 15). Dasselbe findet man bei Eisen- und organischem-P (Tab. 15).
Abbildung 47: Konzentrationen von adsorbiertem P (Pads), Eisen-P (PFe), authigenem Apatit (Pa-Ap), detritischem Apatit (Pd-Ap) und organischem P (Porg).
Tabelle 15: Korrelationen zwischen den Variablen in den Mangrovensedimenten; unterstrichene Werte sind signifikant bei p< 0,05; N = 12
ads. P |
Eisen-P |
auth. Apatit |
detr. Apatit |
ges.Apatit |
org. P |
Gesamt P |
|
ads. P |
1,00 |
||||||
Eisen-P |
0,07 |
1,00 |
|||||
auth. Apatit |
0,21 |
0,23 |
1,00 |
||||
detr. Apatit |
0,45 |
-0,23 |
0,61 |
1,00 |
|||
ges. Apatit |
0,43 |
-0,14 |
0,74 |
0,98 |
1,00 |
||
org. P |
-0,55 |
-0,11 |
-0,16 |
-0,34 |
-0,32 |
1,00 |
|
Gesamt-P |
0,02 |
-0,18 |
0,55 |
0,63 |
0,66 |
0,50 |
1,00 |
In den Schelfsedimenten sind gute Korrelationen zwischen gesamtem P und organischem P, detritischem bzw. gesamtem Apatit und adsorbiertem P vorhanden (Tab. 16). Eine gute Korrelation zwischen Eisen-P und organischem P ist vorhanden (Tab. 16). Beide Apatitformen zeigen sehr gute Korrelation mit gesamtem Apatit (Tab. 16).
Tabelle 16: Korrelationen zwischen den Variablen in Schelfsedimenten; unterstrichene Werte sind signifikant bei p< 0,05; N = 16
ads. P |
Eisen-P |
auth. Apatit |
detr. Apatit |
ges.Apatit |
org. P |
Gesamt P |
|
ads. P |
1,00 |
||||||
Eisen-P |
0,47 |
1,00 |
|||||
auth. Apatit |
0,40 |
-0,31 |
1,00 |
||||
detr. Apatit |
0,19 |
0,16 |
0,14 |
1,00 |
|||
ges. Apatit |
0,38 |
-0,09 |
0,72 |
0,79 |
1,00 |
||
org. P |
0,30 |
0,60 |
-0,01 |
0,21 |
0,14 |
1,00 |
|
Gesamt-P |
0,52 |
0,48 |
0,37 |
0,56 |
0,62 |
0,86 |
1,00 |
5.2. Vergleich zwischen Mangroven- und Schelfgebieten
Der Gesamtphosphor der Schelfsedimente zeigt gute Korrelation mit allen anderen Phosphorformen außer Eisen-P (Tab. 17). Vergleichbar gute Korrelationen konnten für die Mangrovensedimente nicht festgestellt werden (Tab. 18). Die Konzentrationen des brasilianischen Schelfs zeigen Ähnlichkeit mit anderen Küstengebieten, während die Mangrovensedimente eher eine Ähnlichkeit mit Flüssen aufweisen (Tab. 19).
Tabelle 17: Korrelationen zwischen den Variablen der Schelfsedimente; unterstrichene Werte sind signifikant bei p< 0,05; N = 140.
ads. P |
Eisen-P |
auth. Apatit |
detr. Apatit |
ges.Apatit |
org. P |
Gesamt P |
|
ads. P |
1,00 |
||||||
Eisen-P |
0,10 |
1,00 |
|||||
auth. Apatit |
0,25 |
-0,10 |
1,00 |
||||
detr. Apatit |
0,66 |
-0,02 |
0,04 |
1,00 |
|||
ges. Apatit |
0,70 |
-0,06 |
0,42 |
0,92 |
1,00 |
||
org. P |
0,31 |
0,01 |
0,34 |
0,42 |
0,51 |
1,00 |
|
Gesamt-P |
0,59 |
-0,01 |
0,43 |
0,77 |
0,87 |
0,87 |
1,00 |
Tabelle 18: Korrelationen zwischen den Variablen der Mangrovensedimente; unterstrichene Werte sind signifikant bei p< 0,05; N = 15.
ads. P |
Eisen-P |
auth. Apatit |
detr. Apatit |
ges.Apatit |
org. P |
Gesamt P |
|
ads. P |
1,00 |
||||||
Eisen-P |
0,07 |
1,00 |
|||||
auth. Apatit |
0,25 |
0,25 |
1,00 |
||||
detr. Apatit |
0,44 |
-0,20 |
0,51 |
1,00 |
|||
ges. Apatit |
0,44 |
-0,12 |
0,67 |
0,98 |
1,00 |
||
org. P |
-0,02 |
0,06 |
0,25 |
-0,09 |
-0,02 |
1,00 |
|
Gesamt-P |
0,21 |
0,03 |
0,52 |
0,35 |
0,42 |
0,90 |
1,00 |
Tabelle 19: Vergleich zwischen anorganischem, organischem und gesamtem-P (in µg P-PO4/g Sed.) in Sedimenten (auf Ausnahmen wird hingewiesen) verschiedener Regionen.
Region |
anorganischer P |
organischer P |
gesamter P |
N |
Methode |
Quelle |
|||||
bras. Schelf |
420,29±443,60 |
340,83±450,99 |
761,12±776,60 |
140 |
1* |
diese Arbeit |
|||||
bras. Mangroven |
235,35±81,37 |
273,09±168,68 |
508,43±186,09 |
15 |
1* |
diese Arbeit |
|||||
O Z |
E A |
N E |
|||||||||
Ostäquatorial Pazifik |
10,00±2,19 |
371,88±84,38 |
34 |
1* |
Filippelli & Delaney, |
||||||
50,94±13,75 |
421,88±34,06 |
68 |
1* |
1996 |
|||||||
12,50±0,94 |
343,75±18,75 |
68 |
1* |
||||||||
Westäquatorial Pazifik |
15,63±9,38 |
234,38±50,00 |
9 |
1* |
|||||||
12,50±4,69 |
237,50±34,38 |
24 |
1* |
||||||||
11,25±3,13 |
243,75±34,38 |
19 |
1* |
||||||||
28,81±11,25 |
318,75±62,50 |
15 |
1* |
||||||||
K Ü S T |
E N R E |
G I O N |
E |
N |
|||||||
Tomales Bucht, CA Lagunitas Creek |
240,94±25,31 |
236,88±25,94 |
477,81±4,69 |
2 |
1* |
Vink et al., 1997 |
|||||
Tomales Bucht, CA Tomasini Point |
408,44±32,50 |
335,31±44,06 |
743,75±29,69 |
6 |
1* |
||||||
Fluß u. Schelf des Mackenzie |
864,38±222,19 |
264,38±46,25 |
1129,06±263,44 |
6 |
1* |
Ruttenberg & Goñi, 1997 |
|||||
Golf v. Mexico |
469,38±79,06 |
219,38±26,56 |
688,44±79,06 |
12 |
1* |
||||||
Schelf des Amazonas |
361,56±31,88 |
284,06±62,50 |
645,63±91,56 |
6 |
1* |
||||||
Long Island Meerenge (oxic) |
437,50 |
434,38 |
871,88 |
2* |
Krom & Berner, 1981 |
||||||
Long Island Meerenge (anoxic) |
365,63 |
259,38 |
625,00 |
2* |
|||||||
Seine Bucht |
255,63±82,81 |
75,94±38,44 |
331,56±93,13 |
15 |
3* |
Andrieux & Aminot, 1997 |
|||||
Ä S |
T U A |
R E |
|||||||||
Wattenmeer |
80,63±51,25 |
4* |
Van Raaphorst & Kloosterhuis, 1994 |
||||||||
Delaware |
523,13±183,13 |
115,00±30,00 |
639,06±199,06 |
5* |
Strom & Biggs, 1982 |
||||||
Long Island Meerenge |
376,88±26,88 |
64,06±17,50 |
440,63±14,06 |
7 |
1* |
Ruttenberg & Berner, 1993 |
|||||
Mississippi |
436,88±25,63 |
131,56±14,69 |
545,94±2375 |
18 |
1* |
||||||
Hooghly (oberflächl. Sed.) |
411,4±46,91 |
34,05±29,91 |
441,95±53,51 |
20 |
6* |
Vaithiyanathan et al., 1993 |
|||||
F L |
Ü S |
S E |
|||||||||
Brahmaputra |
955 |
6* |
Vaithiyanathan et al., |
||||||||
Ganges |
1360 |
6* |
1989 |
||||||||
Godavari |
830 |
6* |
|||||||||
Krishna |
774 |
6* |
|||||||||
Cauvery |
950 |
6* |
|||||||||
Paraná Medio System |
330,00±113,13 |
2 |
7* |
Maine et al., 1992 |
|||||||
Rio de la Plata |
569,06±245,94 |
34 |
7* |
Pizarro et al., 1992 |
|||||||
Amazonas (Schwebestoff) |
218,75±9,34 |
653,13±9,34 |
2 |
1* |
Berner & Rao, 1994 |
||||||
Amazonas (Sedimente) |
140,63±40,63 |
487,50±115,63 |
4 |
1* |
|||||||
Amazonas (Gemischte Zone Sed.) |
134,38±46,88 |
506,25±53,13 |
12 |
1* |
|||||||
Yangtze |
397,19±227,50 |
42,81±27,19 |
440,31±244,69 |
5 |
1* |
Rao & Berner, 1997 |
|||||
M E |
E |
R |
|||||||||
Mittelmeer |
449,69±146,56 |
84,38±37,81 |
534,06±163,13 |
16 |
1* |
Eijsink et al., 1997 |
|||||
S E |
E |
N |
|||||||||
Erie (Oberflächensed.) |
770,00±405,00 |
110,00±89,06 |
879,06±443,13 |
48 |
8* |
Williams et al., 1976a |
|||||
Erie (Rand) |
11,88±10,00 |
575,94±70,94 |
14 |
8* |
Williams et al., 1976b |
*Methode:
1* SEDEX
2* Gesamter P: Proben wurden zusammen mit Mg(NO3)2 verbrannt; im übrigen: wie SEDEX.
3* Gesamter P:
4* Sequentielle Extraktion mit NaOH und HCl.
5* Sequentielle Extraktion mit NH4F, NaOH, Na-citrat-dithionit-bikarbonat, H2SO4 und HNO3+HClO4+H2SO4.
6*
Gesamt-P: Verbrennung gefolgt von Extraktion mitH2SO4; anorganischer P: Extraktion mitH2SO4.7* Sequentielle Extraktion mit NH4Cl, NaOH und HCl.
8* Anorganischer P: sequentielle Extraktion mit Na-dithionit-bikarbonat, NaOH und HCl; organischer P: HCL+NaOH+HCLO4.
In den Schelfsedimenten zeigt adsorbierter P gute Korrelationen mit allen Phosphorformen außer Eisen-P (Tab. 17). Die guten Korrelationen zwischen adsorbiertem P und detritischem bzw. gesamtem Apatit weisen darauf hin, daß ein Großteil dieser Formen an Apatit adsorbiert ist. In den Mangrovensedimenten ist keine gute Korrelation vorhanden (Tab. 18).
Das ausnahmslose Fehlen von Korrelationen zwischen Eisen-P und den anderen Phosphorformen (Tab. 17 und 18) weist darauf hin, daß die Verteilung von Eisen-P durch andere Prozesse als die der übrigen Phosphorformen gesteuert wird. Das häufige Auftreten von Eisenmineralien (z. B. Magnetit, Hematit, Limonit, Epidot, Pyrit, und Ilmenit) im Einzugsgebiet (Cardoso et al., 1974; Silva Fº et al., 1974a; Silva Fº et al., 1974b; Silva Fº et al., 1974c; Gonç alves et al., 1977; Figueira et al., 1979; IBGE, 1987) kann diese Phosphorform begünstigen.
Die hohen Konzentrationen des authigenen Apatit in den Schelfsedimenten (Tab. 13) weisen auf die Bildung von Phosphatmineralien in dieser Region hin. Wegen der deutlich geringeren Menge dieser Form in den Mangrovensedimenten (Tab. 08) kann diese Lokalität für Apatitneubildung ausgeschlossen werden.
Es besteht eine positive Korrelation zwischen authigenem Apatit und Karbonat in Schelfsedimenten (63% bei 0,05 Signifikanz), was darauf hindeutet, daß CaCO3-gebundener Phosphor einen bedeutsamen Anteil dieser Form stellt, da Karbonat, das im Arbeitsgebiet reichlich vorhanden ist (Melo et al., 1975), als Kristallisationskeim für Apatitmineralien wirkt (Paropkari, 1990). Sein Fehlen würde dazu führen, daß das Mg2+ des Meerwassers die Apatitablagerung verzögert (Filipek & Owen, 1981). Eine gute Korrelation zwischen authigenem Apatit und Karbonat haben Louchouarn et al. (1997) im Küstengebiet des Nordatlantiks gefunden. Im Gegensatz dazu haben Morse & Cook (1978) am Kontinentalabhang des Nordatlantiks keine gute Korrelation zwischen Apatit und Karbonat gefunden. Da sie keine Trennung zwischen den beiden Apatitformen vorgenommen haben, konnten sie keine Aussagen über die jeweiligen Anteile dieser beiden Formen machen. Es kann sein, daß sie (i) eine chemische Primärablagerung, (ii) biogenen Apatit, der von Hydroxyapatit der Knochen und anderen kalzifizierten Geweben stammt, (iii) größtenteils detritischen Apatit vorliegen hatten.
Der authigene und der detritische Apatit haben keine Gemeinsamkeit, was durch das Fehlen der Korrelationen zwischen den beiden Phosphorformen (Tab. 17 und 18) klar wird, d. h. sie entstehen durch verschiedene Prozesse.
Burns et al. (1976) und Williams et al. (1976b) haben gezeigt, daß die Sedimente des Erie-Sees von vor dem Jahr 1850 reich (60-80%) an Apatit sind. Das wurde als der natürliche Zustand angenommen und kann als Standard für andere Gebiete benutzt werden. Der hier untersuchte Teil des brasilianischen Schelfs wäre als künstlich bzw. vom Menschen beeinflußt anzusehen, wenn man annimmt, daß es sich in den obengenannten Arbeiten ausschließlich um detritischen Apatit handelte. Unter dieser Voraussetzung kann man den brasilianischen Schelf als natürliches Gebiet bezeichnen. Derartige Vergleiche dürfen nur sehr vorsichtig angestellt werden. Vor allem muß man bedenken, daß Burns et al. (1976) und Williams et al. (1976b) ein geschlossenes Gebiet untersucht haben. Beim brasilianischen Schelf dagegen handelt es sich um ein offenes Gebiet. In solchen Gebieten kann die Strömung die Landeinträge über weite Strecken transportieren. Der Wechsel zwischen oxisch-anoxischen Bedingungen ist ebenfalls bedeutungsvoll.
Der organische Phosphor ist in den untersuchten Regionen vorherrschend, was sich in der sehr guten Korrelation mit dem gesamtem Phosphor widerspiegelt (Tab. 17 und 18). Ein ähnliches Verhalten haben Yamada & Kayama (1987) für japanische Meeresküstenregionen, Paropkari (1990) für den indischen Kontinentalabhang und Conley et al. (1995) für die Chesapeake-Bucht gefunden. Diese Form ist eine der quantitativ wichtigsten Formen (Froelich et al., 1982).
Das brasilianische Küstengebiet ist nicht einheitlich, was sich schon in der großen Variabilität der Phosphorformen ausdrückt. Zwar ist kein statistisch signifikativer Unterschied vorhanden, aber gewisse Unterschiede kann man zwischen den ausgewählten Gebieten sehen. Jedes Gebiet zeigt ein spezifisches Verhalten für eine oder mehreren der untersuchten Phosphorformen. Aufgrund der zahlreichen Flüsse sowie des Wechsels zwischen terrigener und karbonatischer Fazies (Melo et al., 1975) im Arbeitsgebiet konnten sich entlang der Küste verschiedene "Mikroregionen" entwickeln. Das spiegelt sich in den vorgefundenen Phosphorkonzentrationen und vor allem in der Verteilung der Phosphorformen wider. Der Anteil des organischen P ist in allen Gebieten ungefähr derselbe. Canavieiras- und Doce-Gebiet weisen viel detritischen Apatit auf (Abb. 20 und 24), was auf den hohen Eintrag der Flüsse in diesen beiden Gebieten zurückzuführen ist. Das Doce-Gebiet ist zusätzlich charakterisiert durch einen hohen Anteil adsorbierten P. Die beiden Bereiche Cabrália und Caravelas könnten zu einem einzigen Gebiet zusammengefaßt werden. Sie zeigen einen hohen Anteil des authigenen Apatits. Conceição da Barra hat einen besonders hohen Anteil des Eisen-P, was für dieses Gebiet zu erwarten ist, da es reich an Eisenmineralien ist (Melo et al., 1975), die als Substrat für Eisen-P dienen. Der Anteil des detritischen Apatits ist vergleichbar mit dem der Canavieiras- und Doce-Gebiete.
Dort, wo eine karbonatische Fazies vorherrscht, nimmt der Anteil des authigenen Apatit deutlich zu, wie man im Cabrália- und Caravelas-Gebiet merkt. In Bereichen, in denen die terrigene Fazies wichtiger ist, nimmt der Anteil des detritischen Apatits zu. Das gilt besonders im Canavieiras wegen des Pardo und im Doce-Gebiet, da diese Flüsse eine größere Menge terrigenen Materials in das Schelfgebiet eintragen sollen.
Die Ergebnisse der Proben aus dem Doce-Gebiet weisen deutlich darauf hin, daß die Materialfracht dieses größeren Flusses in distalen Bereichen abgelagert wird. Besonders die Konzentrationen von adsorbiertem P und detritischem Apatit, der fluviatil vom Kontinent in den Ozean geliefert wird, sind in dieser Arbeit an der Flußmündung deutlich niedriger als in größerer Entfernung (Abb. 29 und 30 vergleichen). Alle Konzentrationen sowie die Verteilung der Phosphorformen an der Station 29 sind sehr ähnlich entlang des Kernes. Ein vergleichbares Verhalten ist an der Station 9, die in ähnlicher Tiefe beprobt wurde, nicht zu erkennen. Deswegen sollte die Einheitlichkeit der Station 29 nicht nur auf die Tiefe zurückgeführt werden. Da die Station im direkten Einflußbereich des Doce liegt, könnte die beobachtete Einheitlichkeit ein Effekt des Doce-Eintrages sein, was durch die hohe Konzentration des detritischen Apatit bestätigen zu werden scheint.
Parallel zu dieser hohen Konzentration des detritischen Apatits bzw. des Kontinentaleintrages wäre eine niedrige Konzentration des authigenen Apatit zu erwarten. Das aber ist an der Station 29 nicht der Fall. Authigener Apatit ist eine für Auftriebsgebiete häufige Bildung (Fairbridge, 1972). Solche Auftriebsphänomene kommen im Doce-Gebiet oft vor. Die wesentlich höheren Konzentrationen des authigenen Apatits an dieser Station sind ein Hinweis auf das Auftreten von Auftrieb. Es besteht auch die Möglichkeit, daß der Auftrieb für die Homogenität der Sedimentsäule mitverantwortlich ist.
Die Konzentrationen des Fe-P an den beiden Stationen des Doce ähneln einander. Organischer P ist an der Station nahe der Flußmündung erhöht. Die übrigen Formen weisen wesentlich höhere Konzentrationen an der Station 29 auf, was noch einmal die Kapazität des Flusses bestätigt, Sedimente weit entfernt von der Küste abzulagern.
5.5. Vergleich mit anderen Regionen
Obwohl der Gesamtphosphor kein guter Indikator für das Phosphorverhalten ist, bietet er die einzige Möglichkeit, um das hier untersuchte Gebiet mit anderen Regionen zu vergleichen, da die meisten der Untersuchungen auf den Gesamtphosphorgehalt beschränkt sind. Die Konzentrationen des Gesamtphosphors in brasilianischen Schelfsedimenten zeigen ähnliche Werte wie andere Küstengebiete und einige Flüsse (Tab. 19). Die Mangrovensedimente zeigen ähnliche Werte wie Flüsse, mit niedrigen Phosphorkonzentrationen sowie das Mittelmeer und der Erie-See (Tab. 19). Der Unterschied zwischen den Schelf- und den Mangrovensedimenten ist vergleichbar mit dem Unterschied zwischen dem oxischen und dem anoxischen Teil der Long Island Meerenge (Krom & Berner, 1981). Dort sind die Konzentrationen des oxischen Teils höher als die des anoxischen Teils, so wie die im Rahmen dieser Arbeit ermittelten Konzentrationen der Schelfsedimente höher als die der Mangrovensedimente sind. Das könnte ein weiterer Hinweis für die möglicherweise anoxischen Bedingungen der Mangrovengebiete sein, die sich schon im Eisen-P-Gehalt andeuten. Die Gesamtphosphorkonzentrationen des brasilianischen Schelfs sind höher als die des Pazifischen Ozeans (Tab. 19), dies ist wahrscheinlich in der höheren Phosphorspeicherungsrate in Küstengebieten begründet (Filipek & Owen, 1981), da die Stationen, die Filippelli & Delaney(1996) analysiert haben, dem offenen Ozean zuzurechnen sind.
Die Gehalte anorganischen P in den Schelfsedimenten zeigen Ähnlichkeit mit Küstenregionen, während sich die Mangrovensedimente nur mit dem innersten Teil der Tomales Bucht und mit der Seine Bucht vergleichen lassen (Tab. 19).
Der organische P in Schelfsedimenten zeigt kaum Ähnlichkeit mit anderen Gebieten (Tab. 19 und 20) mit Ausnahme einer Station der Tomales Bucht (Vink et al., 1997). Die Mangrovensedimente hingegen zeigen Ähnlichkeit mit anderen Küstenregionen und den suspendierten Materialien des Amazonas vergleichbare Werte (Tab. 19).
Der detritische Apatit in den Schelfsedimenten ist mit der Long Island Meerenge und den Mangrovensedimenten des Yangtze vergleichbar (Tab. 20). Im offenen Ozean ist diese Phosphorform ziemlich bedeutungslos, wie die Ergebnisse von Filippelli & Delaney (1996) zeigen, was zu erwarten ist, da Apatitkonzentrationen mit der Entfernung von der Küste bzw. den Quellen abnehmen (Conley et al., 1995). Im brasilianischen Schelfgebiet sind die Konzentrationen höher als die von Filippelli & Delaney (1996) für den offenen Ozean angegebenen Werte (Tab. 20), weil die hier untersuchten Proben aus küstennahen Gebieten stammen.
Authigener Apatit in den Schelfsedimenten ist mit anderen Küstengebieten vergleichbar (Tab. 20). Aus Tab. 20 ist ersichtlich, daß diese Fraktion im offenen Ozean den größten Anteil ausmacht (Filippelli & Delaney, 1996). Die Werte, die für die Mangrovensedimente gefunden wurden, sind nicht mit denen aus anderen Gebieten zu vergleichen (Tab. 20), da sie niedriger sind.
Die Eisen-P-Konzentrationen hängen wahrscheinlich von der Verfügbarkeit des Eisens in den jeweiligen Gebieten und von einem bestimmten Reaktivitätsverhalten des Eisens ab (Bray et al., 1973; Müller & Förstner, 1973; Hosomi et al., 1982; Maine et al., 1992). Ovalle et al. (1990) haben stark reduzierende Bedingungen in einem brasilianischen Mangrovengebiet bemerkt. Die Konzentrationen in den Mangrovenwäldern sind niedriger als die in den anderen Gebieten in Tab. 20 und erreichen nur die Hälfte der Konzentrationen der Schelfsedimente (Tab. 20).
Die Werte des adsorbierten P in den Schelfsedimenten liegen höher als in den übrigen Gebieten (Tab. 20). Die Mangrovenwerte sind mit dem ostäquatorialen Pazifik sowie mit Küstengebieten vergleichbar (Tab. 20).
Obwohl die Ergebnisse bei einigen Phosphorformen denen verschiedener Gebiete ähneln, konnte keine volle Übereinstimmung mit irgendeinem der Gebiete der Tabelle 20 festgestellt werden.
Das C:P-Verhältnis in den Mangrovensedimenten ist über sechs mal höher als in den Schelfsedimenten. Der Mittelwert der Schelfsedimente entspricht dem sogenannten Redfield-Verhältnis für Meeresplankton (Tab. 14). Die Variationen sind aber sehr groß und die Werte umfassen die für Bakterien, Phospholipide, Diatomeen, fluviatiles organisches Material bis hin zu Humus. Der Mittelwert der Mangrovensedimente liegt im weiten Bereich der terrestrischen Pflanzen (Tab. 14).
Tabelle 20: Vergleich der einzelnen Phosphorformen (in µg P-PO4/g Sed.) in verschiedenen Regionen. Methode: SEDEX.
Region |
Ads. |
Fe- |
auth .Apat. |
detr. Apat. |
Org. |
Quelle |
bras. Schelf |
41,43±23,76 |
23,74±12,68 |
173,23±162,51 |
181,89±388,33 |
340,83±450,99 |
Diese Arbeit |
bras. Mangrove |
26,34±8,77 |
11,94±2,73 |
43,74±17,97 |
153,32±66,66 |
273,09±168,68 |
Diese Arbeit |
O |
Z |
E A |
N |
E |
||
Ostäquatorial |
9,09±1,00 |
52,19±25,63 |
302,82±70,00 |
3,56±1,50 |
10,00±2,19 |
Filippelli & |
Pazifik |
28,72±3,81 |
70,31±11,88 |
268,13±38,44 |
4,31±0,63 |
50,94±13,75 |
Delaney, |
30,34±3,19 |
41,56±5,63 |
258,44±18,13 |
3,22±0,84 |
12,50±0,94 |
1996 |
|
West- |
11,56±9,38 |
17,50±9,38 |
190,31±31,25 |
nicht meßbar |
15,63±9,38 |
|
äquatorial |
7,81±3,75 |
23,75±9,69 |
203,44±28,44 |
2,03±0,63 |
12,50±4,69 |
|
Pazifik |
9,41±3,03 |
15,94±4,38 |
205,63±27,19 |
2,03±0,53 |
11,25±3,13 |
|
15,00±5,63 |
30,63±11,88 |
252,19±46,88 |
3,09±0,94 |
28,81±11,25 |
||
K Ü S |
T E N |
R E G |
I O N |
E N |
||
Long Island Meerenge |
28,44±6,25 |
nicht meßbar |
163,13±18,44 |
186,25±20,94 |
64,06±17,50 |
Ruttenberg & Berner, |
Mississippi- mündung |
32,81±7,50 |
150,94±19,06 |
169,69±22,81 |
83,75±13,75 |
134,69±14,06 |
1993 |
M |
E |
E |
R |
|||
Mittelmeer |
26,56±5,31 |
214,06±35,00 |
200,00±7,81 |
10,00±26,88 |
43,44±30,00 |
Eijsink et al., 1997 |
F |
L |
Ü |
S |
S |
E |
|
Yangtze |
109,38±133,14 |
128,75±75,94 |
159,06±176,88 |
42,81±27,19 |
Rao & Berner, 1997 |
Es gibt verschiedene Erklärungen für die niedrigen Corg:Porg-Werte in Schelfsedimenten (Froelich et al., 1982; Ingall & Van Cappellen, 1990; Tromp et al., 1995; Rougerie et al. 1997; Ruttenberg & Goñi, 1997).
Es ist möglich, daß verschiedene Faktoren zusammentreffen. Morse & Cook (1978) haben für Kontinentalabhang- und Tiefseesedimente Verhältnisse gefunden, die denen ähneln, die Williams et al. (1976a) für den Erie-See ermittelt haben (124:1). Diese Verhältnisse liegen deutlich über denen dieser Arbeit (Tab. 14). Darin wird die Phosphoranreicherung im Arbeitsgebiet deutlich.
Einige Autoren (z. B. Morse & Cook, 1978; Krom & Berner, 1981; Mach et al., 1987; Eijsink et al., 1997) haben gute Korrelationen zwischen organischem Kohlenstoff und organischem Phosphor gefunden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine vergleichbar gute Korrelation nicht festgestellt. Das weist auf ein unterschiedliches Verhältnis in den Quellen und/oder auf unterschiedliche Prozesse hin.
Es gibt keinen großen Unterschied bei den N:P-Verhältnissen zwischen den brasilianischen Mangroven- und Schelfsedimenten. Die Mittelwerte sind doppelt so groß wie das Redfield-Verhältnis (Tab. 14). Da dieses Verhältnis in Flüssen zwei bis drei mal größer sein kann als das Redfield-Verhältnis (Fu & Winchester, 1994), deuten die Ergebnisse dieser Studie auf eine Mischung fluviatilen und marinen Materials hin. Die Verhältnisse der Schelfsedimente sind denen der Long Island Meerenge ähnlich (Tab. 14).
Die C:N-Verhältnisse in der Mangrovensedimenten sind etwa 2,5 mal so groß wie die der Schelfsedimente. Die Verhältnisse der Schelfsedimente entsprechen denen organischer fluviatiler suspendierter Materialien, während die Verhältnisse der Mangrovensedimente organischem gelöstem fluviatilem Material entsprechen (Tab. 14).
Die gute Korrelation zwischen organischem Kohlenstoff und gesamtem Stickstoff weist darauf hin, daß die organischen Quellen dieser Sedimente ein unveränderliches Verhältnis zeigen (Ruttenberg & Goñi, 1997).
Die C:N:P-Verhältnisse geben Hinweise auf die Quellen der untersuchten Sedimente. An der Station 9 (Abb. 37) kommen Bakterien, Diatomeen, kontinentale Wasserpflanzen, Phospholipide und fluviatiles organisches Material vor (Tab. 14).
An der Station 29 (Abb. 38) kommen terrestrische Pflanzen und fluviatiles organisches Material vor (Tab. 14). Das ist ein weiterer Hinweis darauf, daß größere Flüsse ihre Fracht entfernt der Küste ablagern.
In dem Mangrovengebiet Caravelas (Abb. 39) kommen terrestrischen Pflanzen und fluviatiles organisches gelöstes Material vor (Tab. 14).
Es gibt keine gute Korrelation zwischen den C:P-, N:P- und C:N-Verhältnissen und den fünf Phosphorformen bzw. Gesamtphosphor.
Die Corg:Porg und Corg:N für 48 Schelf- und Mangrovensedimenten sind deutlich voneinander zu unterscheiden (Abb. 48 und 49). Damit kann man die beiden Regionen klar trennen. Das N:Porg für 64 Schelf- und Mangrovensedimente zeigt nur geringe Unterschiede (Abb. 50).
Abbildung 48: Mittelwerte und Standardfehler für das C:P-Verhältnis in Schelf- (SCH) und Mangrovengebieten (MG).
Abbildung 49: Mittelwerte und Standardfehler für das C:N-Verhältnis in Schelf- (SCH) und Mangrovengebieten (MG).
Abbildung 50: Mittelwerte und Standardfehler für das N:P-Verhältnis in Schelf- (SCH) und Mangrovengebieten (MG).