1. ERGEBNISSE

4.1. Oberflächensedimente

4.1.1. Mangrovensedimente

Die Ergebnisse der Untersuchung der vier Mangrovengebiete sind in Tab. 03 dargestellt.

Tabelle 03: Statistik der Oberflächenmangrovensedimente; in µg P- PO4/g Sed.

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

ads. P

12

25,87

12,46

39,30

9,22

36

Eisen-P

12

11,81

6,55

17,56

3,05

26

auth. Apatit

12

40,78

18,45

69,60

18,97

47

detr. Apatit

12

157,75

54,45

299,83

69,82

44

ges. Apatit

12

198,53

72,89

367,68

82,70

42

org. P

12

208,28

74,03

374,48

78,38

38

Gesamt-P

12

444,49

297,58

573,97

92,80

21

4.1.1.1. Gesamtphosphor

Der Gesamtphosphorgehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 298 und 574 µg/g (Abb. 07), und die Variabilität liegt bei 21% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind die folgenden Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Abbildung 07: Gesamt-P in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

Tabelle 04: Gesamt-P in den verschiedenen Mangroven- und Schelfgebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

413,93

331,93

539,45

110,39

27

Cabrália

3

361,02

297,58

448,29

78,13

22

Caravelas

3

466,13

456,64

472,05

8,30

2

Conceição da Barra

3

536,86

467,10

573,97

60,46

11

A

5

379,92

167,40

482,77

127,16

34

B

3

689,14

439,33

947,85

254,38

34

C

3

457,65

365,84

626,53

146,44

32

D

2

504,04

487,05

521,04

24,04

5

E

3

602,82

25,42

968,95

357,59

59

 

4.1.1.2. Adsorbierter Phosphor

Der adsorbierte Phosphorgehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 13 und 39 µg/g (Abb. 08), und die Variabilität liegt bei 36% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind folgende Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Abbildung 08: Adsorbierter P in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

 

Tabelle 05: Adsorbierter P in den verschiedenen Mangroven- und Schelfgebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

21,27

12,47

33,73

11,09

52

Cabrália

3

25,76

16,87

34,57

8,85

34

Caravelas

3

31,44

26,11

39,30

6,95

22

Conceição da Barra

3

25,01

13,94

37,35

11,76

47

A

5

42,16

20,91

97,16

31,15

74

B

3

42,98

26,89

55,46

14,83

35

C

3

29,64

25,08

38,23

7,44

25

D

2

40,84

39,56

42,12

1,81

4

E

3

52,76

31,08

81,19

25,73

49

4.1.1.3. Eisen-gebundener Phosphor

Der Eisen-P-Gehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 6 und 18 µg/g (Abb. 09), und die Variabilität liegt bei 26% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind folgende Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Tabelle 06: Eisen-P in den verschiedenen Mangroven- und Schelfgebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

11,63

9,17

14,49

2,68

23

Cabrália

3

14,53

10,58

17,56

3,58

25

Caravelas

3

8,81

6,55

10,38

2,00

23

Conceição da Barra

3

12,28

10,56

13,20

1,49

12

A

5

18,43

7,03

27,00

8,13

44

B

3

23,52

11,54

41,00

15,48

66

C

3

14,54

10,25

20,69

5,46

38

D

2

26,59

25,15

28,02

2,03

8

E

3

23,71

23,43

24,10

0,35

2

Abbildung 09: Eisen-P in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

 

4.1.1.4. Authigener Apatit

Der authigene Apatit-Gehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 19 und 70 µg/g (Abb. 10), und die Variabilität liegt bei 47% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind folgende Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Abbildung 10: Authigener Apatit in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

Tabelle 07: Authigener Apatit in den verschiedenen Gebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

50,51

19,81

69,60

26,85

53

Cabrália

3

25,07

18,45

34,98

8,75

35

Caravelas

3

33,89

19,80

46,07

13,24

39

Conceição da Barra

3

53,66

41,68

67,86

13,23

25

A

5

107,79

22,77

183,84

61,33

57

B

3

150,86

53,82

250,82

98,53

65

C

3

169,96

96,67

241,54

72,45

43

D

2

103,25

96,56

109,94

9,46

9

E

3

122,44

54,13

197,20

71,76

59

 

4.1.1.5. Detritischer Apatit

Der detritische Apatit-Gehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 55 und 300 µg/g (Abb. 11), und die Variabilität liegt bei 44% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind folgende Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Abbildung 11: Detritischer Apatit in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

Tabelle 08: Detritischer Apatit in den verschiedenen Mangroven- und Schelfgebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

145,36

109,53

178,57

34,60

24

Cabrália

3

79,60

54,45

110,48

28,45

36

Caravelas

3

185,14

156,25

225,94

36,34

20

Conceição da Barra

3

220,89

133,32

299,83

83,59

38

A

5

85,82

4,97

154,37

57,70

67

B

3

96,14

85,11

117,19

18,24

19

C

3

99,43

42,50

186,65

76,70

77

D

2

109,08

96,78

121,38

17,40

16

E

3

182,70

52,44

320,11

133,98

73

 

4.1.1.6. Organischer Phosphor

Der organische P-Gehalt in den Mangrovensedimenten variiert zwischen 74 und 375 µg/g (Abb. 12), und die Variabilität liegt bei 37% (Tab. 03). In den einzelnen Mangrovengebieten sind folgende Verteilungsmuster zu beobachten. Die Konzentrationen

Abbildung 12: Organischer P in Oberflächensedimenten der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra).

 

 Tabelle 09: Organischer P in den verschiedenen Mangroven- und Schelfgebieten (Phosphorkonzentrationen im µg P- PO4/g Sed).

Gebiet

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

Canavieiras

3

185,17

74,03

305,66

116,10

63

Cabrália

3

216,06

165,49

252,82

45,27

21

Caravelas

3

206,85

190,85

214,90

13,86

7

Conceição da Barra

3

225,03

149,32

374,48

129,43

58

A

5

125,73

63,05

234,88

68,79

55

B

3

375,64

161,67

711,45

294,45

78

C

3

144,08

36,24

264,94

114,90

80

D

2

224,29

213,07

235,52

15,88

7

E

3

221,22

92,68

346,85

127,11

58

4.1.2. Schelfsedimente

Die Ergebnisse der Untersuchung der Oberflächensedimente des brasilianischen Schelfs sind in Tabelle 10 dargestellt. Um das Phosphorverhalten besser erklären zu können, wurden die Schelfstationen in fünf Gruppen eingeteilt, die unter dem potentiellen Einfluß der vier Mangrovengebiete bzw. des Flusses Doce stehen (Tab. 11). Diese Gruppen sind statistisch nicht unterscheidbar.

Tabelle 10: Statistik der Oberflächenschelfsedimente; in µg P- PO4/g Sed.

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

ads. P

16

41,79

20,91

97,16

20,93

50

Eisen-P

16

20,66

7,03

41,00

8,45

41

auth. Apatit

16

129,70

22,77

250,82

66,09

51

detr. Apatit

16

111,38

4,97

320,11

73,76

66

ges. Apatit

16

241,08

76,41

517,31

105,71

44

org. P

16

206,25

36,24

711,45

159,73

78

Gesamt-P

16

509,78

167,40

968,95

217,30

43

Tabelle 11: Die Gruppen der Schelfsedimente, nach dem Einfluß von Mangroven und Flüssen.

Gruppe

Mangrove

Fluß

Stationen

A

Canavieiras

Pardo

6- 11

B

Cabrália

João de Tiba

12- 15

C

Caravelas

Peixoto

16- 20

D

Conceiç ão da Barra

São Mateus

24, 25

E

 

Doce

26- 29

4.1.2.1. Gesamtphosphor

Der Gesamtphosphorgehalt in den Schelfsedimenten variiert zwischen 167 und 969 µg/g (Abb. 13). Er zeigt eine Variabilität von knapp 43% (Tab. 10), die ist ungefähr doppelt so groß wie die der Mangrovengebiete.

Abbildung 13: Gesamt-P in Oberflächensedimenten des Schelfs.

Die Konzentrationen im Gebiet A (Tab. 11) variieren zwischen 167 und 483 µg/g (Tab. 04). Dort sind die Konzentrationen mit Ausnahme der Station 6 nicht weit auseinander (Abb. 13). Diese Homogenität kann von dem großen Einfluß des Pardo herrühren. Die Station 6 liegt wahrscheinlich außerhalb dieses Einflusses. Die Variabilität nimmt von 34 (Tab. 04) auf 12% ab, wenn man diese Station herausnimmt. Einen solchen starken, homogenisierenden Einfluß hat der João de Tiba offenbar nicht. Die drei Proben des Gebietes B (Tab. 11) sind voneinander unterschiedlich mit nach Süden deutlich zunehmenden Konzentrationen (Abb. 13) von 439 auf 948 µg/g, und die Variabilität liegt bei 34% (Tab. 04). Im Gebiet C (Tab. 11) variieren die Konzentrationen zwischen 366 und 627 µg/g. Dort sind die Proben 16 und 17 ähnlich, während die Probe 19 über 50% höhere Konzentrationen aufweist (Abb. 13). Dieses führt zu einer Variabilität von 32%, die im Bereich der beiden vorherigen Gebiete liegt (Tab. 04). Die beiden Proben des Gebietes D (Tab. 11) sind sich sehr ähnlich, die Konzentrationen liegen bei 487 und 521 µg/g, was in der geringen Variabilität von 5% (Tab. 04) zum Ausdruck kommt. Die Werte im Gebiet E (Tab. 11) zeigen sich überraschend variabel. Es wäre zu erwarten, daß der Einfluß des Doce das ganze Gebiet homogenisieren würde. Das ist nicht der Fall (Abb. 13), wie man an der hohen Variabilität von 59% (Tab. 04) deutlich sehen kann. Die Konzentrationen variieren zwischen 25 und 969 µg/g. Die niedrigste Konzentration tritt im Mündungsbereich des Doce, die höchste vor dem Fluß bei einer Tiefe von über 1000 m Wassertiefe auf.

4.1.2.2. Adsorbierter Phosphor

Der adsorbierte Phosphor variiert zwischen 21 und 97 µg/g (Abb. 14). Die höchsten Konzentrationen wurden an den Stationen 11 und 29 gemessen (Abb. 14). Sie zeigen eine Variabilität von 50% (Tab. 10).

Abbildung 14: Adsorbierter P in Oberflächensedimenten des Schelfs.

Die Konzentrationen im Gebiet A (Tab. 11) variieren zwischen 21 und 98 µg/g (Abb. 14; Tab. 05). Diese große Variabilität ist auf die obengenannte Probe 11 zurückzuführen. Die Variabilität nimmt von 74 auf 20% ab, wenn man diese Station herausnimmt. Die Konzentrationen im Gebiet B (Tab. 11) variieren so stark wie die des Gesamtphosphors, nämlich zwischen 27 und 56 µg/g, und die Variabilität liegt bei 35% (Tab. 05). Auch hier nehmen die Konzentrationen in Südrichtung zu (Abb. 14). Das Gebiet C (Tab. 11) zeigt für den adsorbierten Phosphor ein ähnliches Verhalten wie für den Gesamtphosphor. Der Unterschied zwischen der Station 19 und den zwei anderen ist jedoch geringer (Abb. 14). Die Konzentrationen variieren zwischen 25 und 38 µg/g, dadurch liegt die Variabilität bei 25% (Tab. 05). Die zwei Proben des Gebietes D (Tab. 11) variieren zwischen 40 und 42 µg/g (Abb. 14), daher zeigt dieses Gebiet wieder eine sehr geringe Variabilität von 4% (Tab. 05). Die drei Proben des Gebietes E (Tab. 11) zeigen ein ähnliches Verhalten wie beim Gesamtphosphor (Abb. 14). Die Konzentrationen variieren zwischen 31 und 81 µg/g, und die Variabilität liegt bei 49% (Tab. 05). Die niedrigste Konzentration tritt an der Flußmündung und die höchste Konzentration an der tieferen Station auf (Abb. 14).

4.1.2.3. Eisen-gebundener Phosphor

Die Konzentrationen des Eisen-P zeigen die kleinsten Variationen in den Schelfsedimenten, nämlich 41%, (Tab. 10) und variieren zwischen 7 und 41 µg/g (Abb. 15).

Abbildung 15: Eisen-P in Oberflächensedimenten des Schelfs.

 

Die Konzentrationen im Gebiet A (Tab. 11) variieren zwischen 7 und 27 µg/g (Abb. 15). Der Varianzkoeffizient liegt bei 44% (Tab. 06). Die Konzentrationen im Gebiet B (Tab. 11) variieren zwischen 12 und 41 µg/g (Tab. 06). An der Station 15 dieses Gebietes findet sich die höchste Konzentration (Abb. 15), was zu der großen Variabilität von 66% beiträgt. Die Konzentrationen im Gebiet C (Tab. 11) sind durchschnittlich niedriger als in den anderen Gebieten und variieren zwischen 10 und 21 µg/g. Die Variabilität ist jedoch auch hier hoch und liegt bei 38% (Tab. 06). In den Gebieten D und E (Tab. 11) gibt es nur kleine Unterschiede zwischen den einzelnen Stationen (Abb. 15). Die Konzentrationen variieren zwischen 25 und 28 µg/g im Gebiet D und zwischen 23 und 24 µg/g im Gebiet E (Tab. 06). Die Variabilität ist in beiden Gebieten sehr klein, nämlich 8% im Gebiet D und 2% im Gebiet E (Tab. 06). Das ist besonders auffällig im Gebiet E und steht im Gegensatz zu dem Verhalten der anderen Phosphorformen.

4.1.2.4. Authigener Apatit

Die Konzentrationen des authigenen Apatites variieren zwischen 23 und 251 µg/g (Tab. 10). Die höchsten Konzentrationen sind an den Stationen 14 und 19 vorhanden, und die Variabilität liegt bei 51% (Abb. 16).

Abbildung 16: Authigener Apatit in Oberflächensedimenten des Schelfs.

Die Konzentrationen im Gebiet A (Tab. 11) variieren zwischen 23 und 184 µg/g (Tab. 07). Die niedrigste Konzentration dieser Phosphorform in den Schelfsedimenten tritt an der Station 6 auf (Abb. 16). Die Variabilität liegt bei 57% (Tab. 07). Die Konzentrationen im Gebiet B (Tab. 11) variieren zwischen 54 und 251 µg/g, und die Variabilität liegt bei 65% (Tab. 07). Die höchste Konzentration der Schelfsedimente wurde an der Station 14 gemessen (Abb. 16). Die Konzentrationen im Gebiet C variieren zwischen 97 und 242 µg/g. Das Gebiet C (Tab. 11) hat die höchste durchschnittliche Konzentration aller Schelfsedimente (Tab. 07). Die Variabilität dieser Konzentrationen liegt bei 43% (Tab. 07). Die Konzentrationen im Gebiet D (Tab. 11) variieren zwischen 97 und 110 µg/g, und die Variabilität liegt bei 9% (Tab. 07). Im Gebiet E (Tab. 11) wiederholt sich die niedrigste Konzentration an der Station an der Doce-Mündung und die höchste Konzentration an der tieferen Station (Abb. 16). Die Konzentrationen variieren zwischen 54 und 197 µg/g, und die Variabilität liegt bei 72% (Tab. 07).

4.1.2.5. Detritischer Apatit

Die Konzentrationen des detritischen Apatits variieren zwischen 5 und 320 µg/g (Abb. 17), und die Variabilität liegt bei 66% (Tab. 10).

Abbildung 17: Detritischer Apatit in Oberflächensedimenten des Schelfs.

Im Gebiet A (Tab. 11) variiert diese Phosphorform stark, vor allem wegen der sehr niedrigen Konzentration in der Station 11 (Abb. 17). Die Konzentrationen variieren zwischen 5 und 154 µg/g, und die Variabilität liegt bei 67% (Tab. 08). Die Konzentrationen im Gebiet B (Tab. 11) variieren zwischen 85 und 117 µg/g (Abb. 17), und die Variabilität liegt bei 19% (Tab. 08). Die Konzentrationen im Gebiet C (Tab. 11) variieren zwischen 43 und 187 µg/g (Abb. 17), und die Variabilität liegt bei 77% (Tab. 08). Die Konzentrationen im Gebiet D (Tab. 11) variieren zwischen 97 und 121 µg/g (Abb. 17), und die Variabilität liegt bei 16% (Tab. 08). Die Konzentrationen im Gebiet E (Tab. 11) variieren zwischen 52 und 320 µg/g, und die Variabilität liegt bei 73% (Tab. 08). Dort wiederholt sich dasselbe Verhalten, das auch schon für die anderen Phosphorformen und Gesamtphosphor beobachtet wurde, wo die niedrigste Konzentration an der Station an der Doce-Mündung und die höchste Konzentration an der tieferen Station liegt (Abb. 17).

4.1.2.6. Organischer Phosphor

Die Konzentrationen des organischen Apatits variieren zwischen 36 und 712 µg/g (Abb. 18) und sind mit 78% die variabelsten aller Phosphorformen in den Oberflächenschelfsedimenten (Tab. 10).

Abbildung 18: Organischer P in Oberflächensedimenten des Schelfs.

Die Konzentrationen im Gebiet A (Tab. 11) variieren zwischen 63 und 235 µg/g, aber nur an der Station 7 liegt der Wert über 100 µg/g (Abb. 18), was eine große Variabilität von 55% verursacht (Tab. 09). Die Konzentrationen im Gebiet B (Tab. 11) variieren zwischen 162 und 712 µg/g mit deutliche Zunahme der Konzentrationen in Südrichtung. Die höchste Konzentration in den Schelfsedimenten wurde an der Station 15 gemessen (Abb. 18) und liegt über 700 µg/g. Die Variabilität liegt bei 78% (Tab. 09). Die Konzentrationen im Gebiet C (Tab. 11) variieren zwischen 36 und 265 µg/g (Abb. 18), die Variabilität liegt bei 80% (Tab. 09). Dieses Gebiet schließt die niedrigste Konzentration ein (Abb. 09). Die Konzentrationen im Gebiet D (Tab. 11) variieren zwischen 213 und 236 µg/g (Abb. 18), die Variabilität liegt bei 7% (Tab. 09). Im Gebiet E (Tab. 11) wiederholt sich das schon beobachtete Verhalten, wenn auch etwas weniger deutlich ausgeprägt (Abb. 18). Die Konzentrationen variieren zwischen 93 und 347 µg/g, die Variabilität liegt bei 58% (Tab. 09).

4.2. Vergleich zwischen Mangroven- und Schelfgebieten

Die gesamten Ergebnisse sind in Anhang I dargestellt. Die Statistik der Mangrovensedimente und der Schelfsedimente ist in Tab. 12 bzw. Tab. 13 dargestellt. Die Schelfsedimente zeigen sich sehr variabel (Tab. 13), was ein Hinweis auf die Existenz verschiedener ökologischer Regionen auf dem brasilianischen Schelf ist. Die Mangrovensedimente sind ebenfalls variabel (Tab. 12), was auf Unterschiede zwischen den vier Mangrovengebieten zurückzuführen ist. Diese Variabilität ist jedoch wesentlich kleiner als die der Schelfsedimente.

Tabelle 12: Statistik der Mangrovensedimente; in µg P- PO4/g Sed.

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

ads. P

15

26,34

12,47

39,30

8,77

33

Eisen-P

15

11,94

6,55

17,56

2,73

23

auth. Apatit

15

43,74

18,44

69,60

17,97

41

detr. Apatit

15

153,32

54,45

299,83

66,66

44

ges. Apatit

15

197,06

72,89

367,69

77,36

39

org. P

15

273,09

74,03

755,35

168,68

62

Gesamt-P

15

508,43

297,58

1065,93

186,09

37

Tabelle 13: Statistik der Schelfsedimente; in µg P- PO4/g Sed.

N

Mittelwert

Minimal

Maximal

Abweichung

Varianz-koeffizient

ads. P

140

41,44

18,85

216,89

23,76

57

Eisen-P

140

23,74

6,32

108,48

12,68

53

auth. Apatit

140

173,23

15,31

898,48

162,51

94

detr. Apatit

140

181,89

4,97

4416,60

388,33

214

ges. Apatit

140

355,12

75,91

4642,68

427,15

120

org. P

140

340,83

36,24

3685,82

450,99

132

Gesamt-P

140

761,12

167,40

6441,34

776,60

102

4.2.1. Gesamtphosphor

In dieser Arbeit zeigt der größte Teil der gemessenen Proben einen Gesamtphosphorgehalt von unter 1000 µg/g. Der Mittelwert liegt bei 0,074±0,074 Gew. % und stimmt mit dem 0,074%-Wert, den Baturin (1988) für Sedimente des Atlantiks angibt, überein. Wenn die extremen Werte nicht berücksichtigt werden, sind die Konzentrationen in Mangroven- und in Schelfsedimenten einander ähnlich.

4.2.2. Adsorbierter Phosphor

Adsorbierter P ist sowohl in den Schelf- als auch in den Mangrovensedimenten sehr variabel. Die Konzentrationen in den Mangrovensedimenten variieren zwischen 13 und 39 µg/g, und die Variabilität liegt bei 33% (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Schelfsedimenten variieren zwischen 19 und 217 µg/g, und die Variabilität liegt bei 57% (Tab. 13).

4.2.3. Eisen-gebundener Phosphor

Die kleinsten Konzentrationen unter den Phosphorformen zeigt Eisen-P. Die Konzentrationen in den Mangrovensedimenten variieren zwischen 7 und 18 µg/g, und die Variabilität liegt bei 23% (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Schelfsedimenten variieren zwischen 6 und 109 µg/g, und die Variabilität liegt bei 53% (Tab. 13).

4.2.4. Authigener Apatit

Die Konzentrationen in den Mangrovensedimenten variieren zwischen 18 und 70 µg/g, und die Variabilität liegt bei 41% (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Schelfsedimenten variieren zwischen 15 und 899 µg/g, und die Variabilität liegt bei 94% (Tab. 13).

4.2.5. Detritischer Apatit

Die Konzentrationen des detritischen Apatits weisen innerhalb der Schelfsedimente die höchste Variabilität auf. Die Konzentrationen in den Mangrovensedimenten variieren zwischen 55 und 300 µg/g, und die Variabilität liegt bei 44% (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Schelfsedimenten variieren zwischen 5 und 4417 µg/g, und die Variabilität liegt bei 214% (Tab. 13). Weil das Einzugsgebiet der Flüsse reichlich Apatit liefert, ist diese Phosphorform die zweithäufigste in diesem Gebiet.

4.2.6. Organischer Phosphor

Die Konzentrationen des organischen P zeigen die höchste Variabilität in den Mangrovensedimenten dieser Arbeit (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Mangrovensedimenten variieren zwischen 74 und 755 µg/g, und die Variabilität liegt bei 62% (Tab. 12). Die Konzentrationen in den Schelfsedimenten variieren zwischen 36 und 3686 µg/g, und die Variabilität liegt bei 132% (Tab. 13).

4.2.7. Verteilung der einzelnen Phosphorformen

Die Verteilung der fünf Phosphorformen in den analysierten Proben ist im Anhang II dargestellt.

Die Gesamtphosphorkonzentrationen sind niedriger in der Nähe von Conceiç ão da Barra, wo sie fast Werte auf das Niveau der Mangrovensedimente erreichen (Abb. 19). Sehr auffällig sind die leicht erhöhten Konzentrationen in Doce-Gebiet, während die übrigen Mangrovengebiete höhere Konzentrationen zeigen (Abb. 19). Die höchsten Konzentrationen für adsorbierten P zeigt das Doce-Gebiet (Abb. 19). Wahrscheinlich handelt es sich um detritisches Material, das durch den Doce eingetragen wird. Eisen-P nimmt von Canavieiras nach Caravelas ab, um im Conceiç ão da Barra erneut anzusteigen (Abb. 19). Die beiden Apatitformen zeigen ein gegensätzliches Verhalten in den einzelnen Gebieten (Abb. 19). Detritischer Apatit ist höher in der Nähe von Canavieiras, Conceiç ão da Barra und Doce (Abb. 19). Diese Gebiete unterliegen höheren terrigenen Einträgen durch Pardo und Doce, zwei bedeutende Flüsse im Arbeitsgebiet.

 

 

 

Abbildung 19: Mittelwerte der verschiedenen Phosphorformkonzentrationen in jedem Gebiet (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra; E: Fluß Doce; MG: Mangroven; Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Der organische Phosphor ist die vorherrschende Form in allen Gebieten und sein Anteil in den Proben variiert wenig. Der größte Unterschied zwischen den Gebieten zeigt sich in den Proportionen von authigenem und detritischem Apatit. Canavieiras hat knapp doppelt soviel detritischen wie authigenen Apatit; der organische Phosphor macht fast 50% des gesamten Phosphors aus; adsorbierter und Eisen-P tragen 5,2 bzw. 3,1% des Gesamtphosphors bei, was ein Verhältnis von etwa 5:3 bedeutet (Abb. 20). Cabrália und Caravelas zeigen ein sehr ähnliches Verteilungsmuster für die fünf Phosphorformen. In beiden Gebieten dominiert authigener Apatit deutlich über detritischen Apatit; organischer Phosphor macht ungefähr 42% aus; das Verhältnis zwischen adsorbierten und Eisen- P liegt auch hier bei etwa 5:3 bei (Abb. 21-22). Die hohe Karbonatkonzentration in den Gebieten Cabrália und Caravelas begünstigt die Dominanz des authigenen über den detritischen Apatit. Im Conceiç ão da Barra überwiegt der detritische Apatit mit 56% des gesamten Apatit knapp gegenüber authigenem Apatit; organischer Phosphor liegt bei 40% des gesamten Phosphor; adsorbierter Phosphor ist um 2 bis 3% höher als in den drei ersten Mangrovengebieten; Eisen-P macht hier im Vergleich mit den anderen Gebieten einen größeren Anteil des gesamten Phosphors aus (Abb. 23). Dieses Gebiet ist für seinen höheren Eisenmineraliengehalt bekannt (Melo et al., 1975), die ein geeignetes Substrat für Eisen-P darstellen. Im Doce-Gebiet dominiert detritischer Apatit mit 62% des gesamten Apatit über den authigenen Apatit; organischer Phosphor weist auch hier einen normalen Anteil von etwa 42% auf; adsorbierter Phosphor zeigt dieselbe Proportion wie bei Conceiç ão da Barra; Eisen-P macht 3,9% des gesamten Phosphors aus (Abb. 24).

Abbildung 20: Verteilung der fünf Phosphorformen in Canavieiras. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P).

 

 

Abbildung 21: Verteilung der fünf Phosphorformen in Cabrália. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P).

Abbildung 22: Verteilung der fünf Phosphorformen in Caravelas. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P).

Abbildung 23: Verteilung der fünf Phosphorformen in Conceiç ão da Barra. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P).

Abbildung 24: Verteilung der fünf Phosphorformen im Doce-Gebiet. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P).

 

4.2.8. Veränderung mit der Tiefe

Aus jedem Gebiet wurde ein Kern, für das Gebiet E wurden sogar zwei Kerne ausgewählt, um die Veränderung des Phosphors in den Sedimenten zu untersuchen.

Im Gebiet A (Tab. 11) finden sich die höchsten Werte für alle Phosphorformen. Das ist an Station 8 deutlich zu sehen (Abb. 25). Die Maxima der einzelnen Fraktionen treten im Tiefenprofil parallel zu einander auf. Die Maxima wiederholen sich mit verschiedenen Intensitäten in 3, 8, 14, 20 und 30 cm Tiefe. Ab 40 cm bleiben die Konzentrationen ungefähr konstant. Eine Ausnahme bildet Eisen-P, der ein abweichendes Verhalten mit großen Schwankungen innerhalb der oberen 14 cm aufweist.

Im Gebiet B (Tab. 11) treten einige erhöhte Werte auf, die aber nicht an die aus Gebiet A heranreichen. Dargestellt ist die Station 12 (Abb. 26). Bei detritischem Apatit, organischem und gesamtem P ähneln die Kurven einander. Bis 5 cm Tiefe zeigen adsorbierter P, Eisen-P und authigener Apatit gleiche Kurvenverläufe.

Im Gebiet C (Tab. 11) läßt sich ein vergleichbarer Kurvenverlauf detritischen Apatits, organischen und Gesamt-P erkennen. Ab 3 cm läßt sich auch für authigenen Apatit und adsorbierten P dasselbe Muster beobachten (Abb. 27).

Im Gebiet D (Tab. 11) zeigt die Station 24 mit Ausnahme des adsorbierten P niedrige Konzentrationen an der Oberfläche und meistens höhere Konzentrationen um 5 cm (Abb. 28). Eisen-P zeigt einen Spitzenwert bei 3 cm, wo die anderen Phosphorformen ein Minimum zeigen.

Im Gebiet E (Tab. 11) wurden zwei Stationen untersucht. Die Station 26 (Abb. 29) liegt an der Mündung des Doce. Auch an dieser Station ist der schon erwähnte parallele Kurvenverlauf für detritischen Apatit, organischen und Gesamt-P zu erkennen. Adsorbierter P zeigt ein entgegengesetztes Verhalten. Eisen-P nimmt bis 2 cm schnell und danach langsam zu. Authigener Apatit nimmt bis 2 cm zu und danach ab.

Abbildung 25: Phosphorkonzentrationen an der Station 8. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Abbildung 26: Phosphorkonzentrationen an der Station 12. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Abbildung 27: Phosphorkonzentrationen an der Station 16. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Abbildung 28: Phosphorkonzentrationen an der Station 24. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Abbildung 29: Phosphorkonzentrationen an der Station 26. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Die Station 29 (Abb. 30) liegt weit von der Küste in 1030 m Wassertiefe. Bis 2 cm läßt sich ein ähnliches Verhalten für adsorbierten P, authigenen und detritischen Apatit und Gesamt-P erkennen. Danach zeigen nur adsorbierter P und detritischer Apatit ein ähnliches Verhalten, während sich der organische P unabhängig von den anderen Fraktionen verhält.

4.3. C:N:P-Verhältnisse

Die C:N:P-Verhältnisse von allen im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Proben sind im Anhang III dargestellt. Für Kohlenstoff und Phosphor wurde der organische Anteil dieses Elementes angegeben. Bei Stickstoff handelt es sich um den Gesamt-N-Gehalt. Allerdings wird angenommen, daß Gesamtstickstoff fast vollständig organischer Stickstoff ist. Ein gewisser Anteil anorganischer Stickstoffe kann jedoch nicht ausgeschlossen werden. Dies muß bei der Interpretation der Verhältnisse berücksichtigt werden.

Die C:N:P-Verhältnisse hängen von der Partikelquelle und ihrer Veränderung ab (Knauer et al., 1979; Copin-Montegut & Copin-Montegut, 1983; Harvey et al., 1986). Durch die Stoffwechselprozesse werden nahrhaftere Substanzen wie Proteine, Kohlenhydrate und Lipide umgesetzt, während die weniger nahrhaften Substanzen ausgeschieden werden, was die C:N:P Verhältnisse beeinflußt.

Das durchschnittliche Corg:N:Porg-Verhältnis der Mangrovensedimente liegt bei 199:10:1 (Gew-%) und das der Schelfsedimente bei 28:3:1 (Gew-%). Beide Werte zeigen keine Ähnlichkeit mit dem durchschnittlichen Wert für Meeresplankton, der bei 41:7,2:1 (Gew-%) liegt (Redfield et al., 1963).

4.3.1. C:P-Verhältnisse

Das Verhältnis zwischen organischem Kohlenstoff und organischem Phosphor (Corg:Porg) ist wichtig, um die Diagenese der organischen Substanzen bzw. die nachfolgende Phosphorfreigabe zu verstehen. Ingall & Van Cappellen (1990) haben bei der Untersuchung von Meeressedimenten festgestellt, daß Unterschiede in der Diagenese der organischen Substanzen für das C:P-Verhältnis dieser Substanzen entscheidend sind, da bei schnellerer Ablagerung das C:P-Verhältnis nahe dem Redfield-Niveau bleibt, bei langsamerer Ablagerung sich durch den bevorzugten Abbau von organischem Kohlenstoff des Phosphors im Sediment relativ anreicht. Da Phosphor kein konservativer Bestandteil der organischen Substanzen ist, muß man bei C:P-Verhältnisstudien die Variabilität des Verhältnisses für die verschiedenen Bereiche berücksichtigen (Ingall & Van Cappellen, 1990).

Der durchschnittliche Corg:Porg-Wert der Schelfsedimente liegt bei 41±39 (Gew-%) (Abb. 31) und der Mangrovensedimente bei 265±131 (Gew-%) (Abb. 32). Die Mangrovensedimente weisen alle Werte über dem durchschnittlichen Verhältnis für Meeresplankton (41:1) (Redfield et al., 1963) und meistens Werte unter denen für terrestrische Pflanzen auf, die Meybeck (1982) zusammengefaßt hat (Tab. 14). Sie liegen damit in einem für diese Umgebung zu erwartenden Bereich.

Tabelle 14: Vergleich der C:N:P-Verhältnisse (Gew-%) für verschiedene Regionen und unterschiedliche organische Materialien.

Region/Materiell

C/P

N/P

C/N

Quelle

bras. Schelf

41,05±39,04

15,42±20,11

8,13±4,76

diese Arbeit

bras. Mangrove

264,46±131,14

13,35±6,81

20±3

diese Arbeit

Meeresplankton

41

7,2

5,7

Redfield et al., 1963

Fluß u. Schelf des Machkenzie

54,97±13,16

5,42±1,35

10,29±1,71

Ruttenberg

Golf v. Mexiko

47,23±16,65

7,23±1,35

6±0,86

& Goñi, 1997

Schelf des Amazonas

22,84±5,03

4,52±0,9

5,14±0

Küste m. Auftrieb

180

18

11

Knauer et al.,

Küste ohne Auftrieb

320

28

12

1979

offene Ozeane

593

31

19

Algen des Davies Reefs

485±109

46±9

Entsch et al., 1983

Long Island Meerenge (Oberflächensedimente)

60-145

15

8,5

Meybeck, 1982

terrestrische

310

4,5

69

Pflanzen

796

7,6

105

kont. Wasserpflanzen

40

7

5,7

gelöstes org. Material im Fluß

1000

50

20

suspendiertes org. Material im Fluß

22

2,5

8,8

org. Material im Fluß

46

4

12

anorg. gelöstes Material im Fluß

950

11

85

Humus

54

2,5

18

Diatomeen

24

Baturin, 1982

Exkremente d. Zooplankton

7

Exkremente d. Sardelle

4

Phospholipide

15

Ruttenberg

weiche Gewebe v. terr. Pflanzen

116-503

9-86

& Goñi,1997

holzige Gewebe v. terr. Pflanzen

39-387

>1114

Bakterien

3-31

3,4-5,1

Abbildung 30: Phosphorkonzentrationen an der Station 29. (Pads: adsorbierter P; PFe: Eisen-P; Pa-Ap: authigener Apatit; Pd-Ap: detritischer Apatit; Porg: organischer P; Pges: Gesamt-P).

Abbildung 31: C:P-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächengebieten des Schelfs; die Linie zeigt das Redfield-Verhältnis an.

Abbildung 32: C:P-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächenproben der Mangroven (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra); die Linie zeigt das Redfield-Verhältnis an.

4.3.2. N:P-Verhältnisse

Das Verhältnis von gesamtem Stickstoff zu organischem Phosphor (N:Porg) liegt für die Schelfsedimente bei 15±20 (Gew-%) (Abb. 33) und für die Mangrovensedimente bei 13±7 (Gew-%) (Abb. 34). Diese Werte sind etwa doppelt so hoch wie der Wert für Meeresplankton von 7,2 (Redfield, 1963).

Abbildung 33: N:P-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächenproben des Schelfs; die Linie stellt das Redfieldverhältnis dar.

Abbildung 34: N:P-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächenproben der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra); die Linie stellt das Redfield-Verhältnis dar.

4.3.3. C:N-Verhältnisse

Das Verhältnis von organischem Kohlenstoff zu gesamtem Stickstoff (Corg: N) liegt für die Schelfsedimente bei 8±5 (Gew-%) (Abb. 35) und für Mangrovensedimente bei 20±3 (Gew-%) (Abb. 36). Die Werte der Mangrovensedimente liegen alle über dem durchschnittlichen Verhältnis von 5,7 für Meeresplankton (Redfield et al., 1963) (Abb. 36). Obwohl auch die Schelfsedimente Werte über diesen Verhältnis aufweisen, liegen sie näher an diesem Wert (Abb. 35).

Abbildung 35: C:N-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächenproben des Schelfs; die Linie stellt das Redfield-Verhältnis dar.

Abbildung 36: C:N-Verhältnisse (Gew-%) in Oberflächenproben der Mangrovengebiete (A: Canavieiras; B: Cabrália; C: Caravelas; D: Conceiç ão da Barra); alle Proben liegen weit über dem Redfield-Verhältnis.

4.3.4. Variabilität mit der Sedimenttiefe

Drei Kerne sind im Rahmen der vorliegenden Arbeit auf ihre C:N:P-Verhältnisse untersucht worden.

Der erste Kern stammt von der Station 9, die in 1160 m Wassertiefe im Cabrálias Gebiet liegt. Die C:P- und C:N-Verhältnisse schwanken bis etwa 20 cm, danach nehmen die Verhältnisse zu (Abb. 37). N:P zeigt nur kleine Schwankungen bis 20 cm, danach nimmt das Verhältnis stark zu (Abb. 37). C:P und N:P sind meist niedriger als das Redfield-Verhältnis.

Abbildung 37: C:P-, N:P- und C:N-Verhältnisse an der Station 9; die Linien zeigen das Redfield-Verhältnis an.

Der zweite Kern stammt von der Station 29, die in 1030 m Wassertiefe im Doce-Gebiet liegt. Die C:P- und C:N-Verhältnisse zeigen ein ähnliches Verhalten ohne deutliche Schwankungen bis 4 cm, danach nehmen sie stark zu, wodurch sie über das Redfield-Verhältnis steigen (Abb. 38). Das N:P-Verhältnis zeigt kleine Schwankungen und liegt unter dem Redfield-Verhältnis (Abb. 38).

Abbildung 38: C:P-, N:P- und C:N-Verhältnisse an der Station 29; die Linien zeigen das Redfield-Verhältnis an; bei N:P liegen alle Werte unter dem Redfield-Verhältnis.

Der dritte Kern stammt aus dem Mangrovengebiet Caravelas. Die drei Verhältnisse zeigen ein ähnliches Verhalten und nehmen mit der Tiefe zu (Abb. 39). Nur das N:P-Verhältnis an der Oberfläche liegt unter dem Redfield-Verhältnis (Abb. 39).

Abbildung 39: C:P-, N:P- und C:N-Verhältnisse in Caravelas; die Linien zeigen das Redfieldverhältnis an; bei C:P und C:N liegen alle Werte über dem Redfield-Verhältnis.