Potential correlation of heavy metals in surface soils with infestation of Viscum album in poplar trees
Um die Variabilität der Schwermetallkontamination in Oberflächenböden in Goslar zu untersuchen, wurde der Anteil bioverfügbarer Schwermetalle in Böden und Misteln (Viscum album) mit ICP-OES analysiert. Das Gebiet ist stark durch lange Bergbauaktivitäten beeinflusst. Ziel war es festzustellen, wie repräsentativ einzelne Bodenproben sind für drei spezifische Gebiete, in denen die Zahl der Misteln auf den Bäumen einen Bezug zum Kontaminationsgrad der Böden zu zeigen schienen, und ob eine mögliche Korrelation zwischen dem Grad der Bodenkontamination und dem Bewuchs von Bäumen mit Misteln besteht. Die Metallgehalte in dem stark kontaminierten Gebiet lagen fast eine Größenordnung über den Gehalten im gering kontaminierten Gebiet (75 mg/kg Pb, 0,40 mg/kg Cd und 10,5 mg/kg Cu gegenüber 15 mg/kg Pb, 0,09 mg/kg Cd und 1,2 mg/kg Cu). Außer im stark kontaminierten Gebiet wurde eine Abnahme der Metalle mit der Tiefe im Boden festgestellt. Insgesamt waren von allen untersuchten Schwermetallen die Konzentrationen von Pb und Fe am höchsten und für Cd und Ni am niedrigsten. Interessanterweise zeigten die Mistelblätter höhere Metallgehalte im gering kontaminierten Gebiet im Vergleich zum hoch kontaminierten Gebiet, was möglicherweise auf einen Mechanismus zur Verhinderung von Metallaufnahmen durch die Pflanze zurückzuführen ist, der erst bei gewissen höheren Metallbelastungen wirksam ist. Die Ergebnisse dieser Mikro-Ökosystemstudie zeigen eine hohe Variabilität zwischen einzelnen Beprobungspunkten innerhalb eines untersuchten Gebietes, die bei einer großskaligen geostatistischen Analyse von Korrelation zwischen Schwermetallkontaminationen und Mistelbefall berücksichtigt werden müssen.
Bioavailable heavy metal fractions in soil and Viscum album (mistletoe) samples from three areas of different contamination levels were analysed with ICP-OES to study the variability of heavy metal contamination in surface soils in Goslar, Germany, an area influenced by acid mine drainages from the Harz Mountains and long-term mining activities. The representativeness of single sampling points, and a potential correlation between soil contamination and mistletoe growth on trees were investigated in specific locations in which mistletoe numbers on trees seemed to be related to the contamination level of the soil. Significant variation was found in the concentration of heavy metals in the three locations with metals such as Pb, Cd and Cu showing average values of almost an order of magnitude higher (75 mg/kg, 0.40 mg/kg, and 10.5 mg/kg, respectively) in high contamination area compared to low metal contamination area (15 mg/kg, 0.09 mg/kg, and 1.2 mg/kg, respectively). Apart from the high contamination area, the concentrations of metals in context decrease with depth. Also, Pb and Fe show the highest, Zn and Cu show medium, and Cd and Ni show the lowest concentrations of all heavy metals measured in all areas. Mistletoe leaves samples from the low contamination area show interestingly high concentrations of heavy metals (12 mg/kg Cd, 13 mg/kg Cu, 5 mg/kg Ni, 0.9 mg/kg Pb, and 675 mg/kg Zn) compared to the high contamination area (<0.1 mg/kg Cd,10 mg/kg Cu, 0.4 mg/kg Cu, 1.1 mg/kg Pb, and 123 mg/kg Zn), indicating a possible threshold of metal contamination for the effective exclusion of metals by the plants. The results of this micro-ecosystem study elucidate the high variability between single sampling points within a contamination area and need to be considered in a large-scale geostatistical analysis of correlation of a mistletoe-heavy metal contamination.
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