Die E n t s t e h u n g yon Trf ibungszonen im Unter lauf der Fl i isse , spezie l l i m Hinbl ick auf die Verh~iltnisse in der Untere lbe

Von H. P o s t m a und K. K a l l e

Zusammenfassung . I m Unter lauf yon Fliissen, welehe dem Gezeiteneinttul~ dos Meeres aus- gesetzt sind, fmden sieh h~ufig Zonen besonders hohen Triibstoffgehaltes. Diese Erscheinung finder ihre maximale Entfal tung dort, we sieh der Misehungsvorgang des Flul~wassers mit dem Meer- wasser durch das schwaehe Ansteigen des Salzgehaltes erstmalig zu erkermen gibt. Aus diesem Gmmde glaubte man bisher annehmen zu miissen, dab des Auftreten der Triibungszone in erster Linie durch die im Experiment nachweisbare Ausfloekung gel6ster Kolloide durch den Ionengehalt des Meerwassers hervorgerufen wfirde, w~hrend dynamische Vorgs hierbei nur eine unterge0rd- nete t~olle spielen sollten. An Trfibungsmesstmgen in Wasser yon verschiedenen Punkten aus der Unterelbe wird wahrscheinlieh gemaeht, dab die Verh~ltnisse gerade umgekehrt liegen. I)ureh die eigenartigen Str6mungs- und Vermischungsvorg~nge in solehen dem Gezeiteneinflu8 unterliegen- den ~stuarien bildet sieh eine Art ,,Sinkstoff-Falle". Diese f/~ngg die Trfibungsstoffe aus dem Flul~- wasser in der Mischzone ab, indem sie diese in einem st~ndigen vertikalen Kreislauf herumfiihrt, w~hrend des Wasser selbst ungehindert ins Meer abtliel3t. Der ehemische Vorgang der Ausflockung dagegen scheint, wenn iiberhaupt, nut eine ganz untergeordnete Rolle bei der Ausbildung dieser Zonen zu spielen.

On the deve lopment of turbid zones in the lower course e l rivers wi th special cons iderat ion of condit ions in the lower Elba ( S u m m a r y ) . Zones with an extremely high degree of tu rb id i ty are of frequent occurrence in the lower course of rivers exposed to tidal influences of the sea. Their ma- x imum development will be found in an area where the mixing process between river water and sea water first becomes perceptible from a slight increase in salinity. For this reason, i t was believed that the presence of turbid zones should, in the first place, be at t r ibuted to the occurrence of dis- solved colloids, a process that is caused by ion concentration of sea water the existence of which has been proved by laboratory experiments ; dynamic processes were, however, believed to play only a subordinate part in the development of such turbid zones. Turbidity measurements in water taken from various places in the lower Elba show that, in all probability, the reverse will be true. The peculiar water movement in such tidal estuaries form a sort of " t rap for suspended mat t e r " which catches the turbid mat ter from the river Water in the mi~riug zones and makes them re- volve continuously in a verticM circulation while the water itself flows to the sea, without hindrance. The chemical process of precipitatiom seems; if at all, to exercise but little influence on the develoP- ment of the turbid zones.

Sur le d@veloppement des zones de turbidit6 dens les tours lnf~rieurs des f leuves et particuli~re- ment sur les condit ions dens lc tours inf@ricur de l 'Elbe (R~sum6). Dens les eours infgrieurs des fleuves soumis ~ l'int]uence des mar@as se t rouvent souvent des zones de turbidit6, dent le maximum se d6veloppe aux endroits oR la faible augmentation de la salinit6 r6v@le, pour la premi@re fois, le m61ange de l 'eau fluviatile avec l 'eau de mar. Pottr carte raison, on supposait jusqu'ici qua la pr6- sence des zones de turbidit6 soit produit , en premier lieu, par suite de la pr6eipitation de colloides dissous, par l 'eau de mar, un ph@nom~ne dent l 'existenee est prouv6e dens des exp6riments de labora- toire; aux proc@s dynamiques on n 'at tr ibuerai t , sous ce rapport, qu 'un r61e secondaire. Des observa- tions effectu6es & plusieurs ~chantillous d 'eau reeueillis ~ des endroits divers daus le tours inf@rieur de I 'Elbe montrent, au contraire, clue ce sent probablement des phgnom~nes dynamiques, auxquels il faut at tr ibuer la pr@sence des r6gious de turbidit6. Les mouvements d 'eau particuliers dens de gels estuaires & mar6e produisent une serge de ~>pi@ge de mati@res suspendues~. Ce ,pi@ge~ at trappe les s6diments amen@s par les fleuves e t l es engage daus une circulation verticale pendant qua les eaux fluviatiles poursuivent sans entravement leur chemin vers la mer. Le proc@d6 chimique de la pr@- cipitation ne semble donc exercer qu'une trgs faible influence sur la formation des zones de turbidit6.

I n vielen ins 3/ieer ausmiindenden Fliissen finder man im U n t e r l a u f Zonen besonders hoher Trf ibstoffkonzentrat ionen. Diese Zonen t i l den sich bevorzugg dor t aus, we sieh des ab-

flieSende l~lugwasser und des mi t den Gezei tenstrSmen in des F luSsys tem eindr ingende Meer- wasser mi te inander mischen. I)er Mischungsvorgang scheint demnach eine der Grtmdbedin- gungen bei der Ausbfldung dieser Zonen zu sein. Diese Erscheinung sucht m a n in erster Linie dadurch zu erklaren, dab die mi t dem Flugwasser zugefi ihrten Kolloide und Pseudokolloide

l 0

i3s Deutsche ~Iydrographische Zeitsehrift. B~nd 8, Heft 4, 1958

dureh den Ionengehalt des Meerwassers ausgeflockt werden. Daneben hat mall die M6glich- keit erwogen, ob die Schwebstoffe vielleieht durch einen besondersartigen Meehanismus der Wasserbewegung in der Mischungszone abgefangen werden, wi~hrend das FluBwasser selbst frei ins Meer ausstrSmen kann.

Im Folgenden wollen wir uns mit beiden Erkliirungsversuchen des Problems nigher be- sch~ftigen. Dabei werden wir uns in erster Linie auf die Verh~ltnisse in der Unterelbe bezie- hen, fiber welehe, abgesehen yon eigenen Versuchen, bereits mehrfaeh Beobaehtungen in die- ser Richtung angestellt worden sind (H. L f i n e b n r g [1939 und 1951], H. Kf ih l und H. M a n n [1953], F. L u e h t [1953], F. S e h u e h t [1905]).

Aueh aus anderen Flfissen liegt bereits ein verhiiltnism~Big umfangreiehes Beobachtungs- material fiber das Trfibstoffproblem vor. So land L. G l a n g e a u d [1938] hohe Sinkstoffkon- zentrationen im Unterlauf der Garonne (Gironde) in einem Gebiet, das schon t893 die Auf- merksamkeit auf sich gezogen hatte. Die Materialmengen, welehe bier suspendiert sind, maehen ein Viertel des gesamten Sinkstofftransports der Garonne und ihres wichtigsten Nebenflusses, der Dordogne, aus. Bei hohen Abflui~betr~gen wird der Trfibstoff ( ,Bouehon vaseux") in die l~ichtung der Mfindung verschoben, wobei die Sinkstoffe teilweise ins Meer verloren gehen. Die Entwicklung der maximalen Trfibungszone geht daher haupt~chl ich in Zeiten geringen Wasserabflusses vor sich.

C1. F r a n c i s - B o e u f [1942, 1947]beobaehtete das Vorkommen yon Trfibungszonen in einer Anzahl franz5sischer und nord-afrikanischer Flfisse, wie der Seine, der Loire, der Penz@, der Aulne, tier t~ance und der Bou-Regreg. A. R i v i ~ r e [1948] hat das Vorkommen in der Lay, einem kleinen FluB in der Vendge, sichergestellt. Auch im Unterlauf der englischen Tees findet man ein solehes Gebiet (W. B. A l e x a n d e r ~ B. A. S o u t h g a t e und I~. B a s s i n d a l e [1935]).

Der Rhein und die Flfisse Nordwest-Deutschlands besitzen alle ein Gebiet mit hohen Sinkstoffkonzentrationen. Ffir den Rhein ist dies yon J. J. Ca f i t e r C r e m e r s [1921] und P. S a n t e m a [1954] beschrieben worden. Wi~hrend in den andern obengenannten Fgllen an- genommen wird, dal~ das schwebende Material, bisweilen auBer dem organischen Teil, ganz dem FluBe entstammt, sind die beiden zuletzt genannten Autoren sich darfiber nicht einig.

Von den in die Nordsee ausmfindenden deutsehen Flfissen ist aul~er der Elbe, die Weser yon H. L f i n e b u r g [1951, 1952, 1953, 1954, 1955] untersueht worden, und die Ems yon H. Kf ih] und H. M a n n [1954]. In allen diesen F~llen ebenso wie in der Elbe steigt, wenn man dem Strom fiul~abw~rts folgt, der Sehwebstoffgehalt des Oberfl~ehenwassers plStzlieh sehr stark an und erreieht an der Grenze zum Meerwasser, we dieses sich durch einen geringffigigen Anstieg des Salzgehaltes erstmalig zu erkennen gibt, ein Maximum. Dieses f~llt bei weiterem Fortschreiten in der FluBrichtung mit steigendem Salzgehalt wieder langsam ab, wobei in vielen F~llen gerade vor der FluBmfindung ein zweites jedoch wesentlich niedrigeres Trfibstoff- maximum auftritt. Das Hauptmaximum zeigt oft Schwebstoffwerte bis fiber 100, zum Tell sogar bis zu 1000 mg/L. Die Trfibungswolke verschiebt sich mit den Gezeiten.

AuBer yon einigen australisehen Xstuarien (D. J. R o c h f o r d [1950]) seheinen yon auBer- europgisehen Gew~ssern Beobachtungen dieser Art nur aus dem Mfindungsgebiet des Orinoko vorzuliegen (Tj. H. v a n A n d e l und H. P o s t m a [1954]). Aus diesen geht im Gegensatz zu den Verh~ltnissen in der Garonne hervor, dab der Aufbau des Trfibstoffmaximums bevorzugt in den Perioden groBer Wasserffihrung stattfindet, w~hrend die Sinkstoffe in Troekenperioden ins Meer abwandern.

Die oben genannten Autoren neigen zumeist der Ansieht zu, dab dem Ausfiockungsvor- gang durch das Meerwasser die Hauptbedeutung ffir die Bildung der Triibungszonen zukommt. Die Anzahl direkter Beobachtungen fiber dieses Ph~nomen ist jedoeh sehr klein. Bevor wir daher fiber unsere eigenen Befunde beriehten, wollen wir uns zun~ehst mit der Frage beschi~f- tigen, unter welchen i~uBeren Bedingungen fiberhaupt eine Ausflockung stattfindet.

Die Beobaehtung, dab die Teilchen einer feinen Tonsuspension sieh sehneller absetzen, wenn Salzwasser zugesetzt wird, ist sehon alt (Ch. S c h l o e s i n g [1870, 1885], A. M a y e r [1879], J. T h o u l e t [1891]). Die ersten quantitativen Untersuehungen wurden yon G. B o d l ~ n d e r [1893] durchgeffihrt. Systematische Untersuchnngen wurden aueh yon C. F e t c h [1912]~und in neuerer Zeit yon l~. K S p p e n [1950] und G.. V. W h i t e h o u s e [1951] angestellt. AuBer

P o s t m a , K a i 1 e, Die Entstehung yon Triibungszonen im Unteriauf der Fltisse (Unterelbe) 139

K 6 p p e n arbeiteten alle Untersueher mit ziemlich reinen Tonsuspensionen in destilliertem Wasser, denen Meerwasser oder SalzlSsungen versehiedener Ionen in zunehmenden Konzen- trationen zugesetzt wurden. Dabei wurde untersucht, in wie weir die Sinkgesehwindigkeit der Tonteilehen dutch den Zusatz beeinflul3t wurde ( B o d l a n d e r , W h i t e h o u s e ) , oder es wurde die Zeit gemessen, welche bis zum Ausfloeken des Materials verging (Foreh) .

In der gleiehen Weise untersuchte G. B o d l i i n d e r an einer Kaolinsuspension den aus- floekenden Effekt einer langen Reihe yon Salzen. Wenn wir uns auf die im Meerwasser vor- kommenden Ionen besehranken, so erhalten wir folgende Serie yon Salzen in der Reihenfolge ihrer Ausfloekungsfahigkeit : CaC12, MgCle, MgS04; NtItC1, KC1, NaC1 unci KgSO~. An den An- fang dieser Reihe kSnnen wit noeh das AI~(SO~)~ stellen, das seiner Ausflockungsf~ihigkeit wegen vielfaeh yon Wasserwerken zur F/illung der Sinkstoffe benutzt wird. Dieses Salz kommt jedoeh nur in sehr geringen Mengen im Meerwasser vor.

Interessant ist es, in den alten Beitr~igen beispielsweise yon T h o u l e t zu lesen, dab die aus- flockende Wirkung der Salze darauf beruht, dall diese sich auf den Tonteflehen festsetzen, wodureh die letzteren sehwerer werden und deshalb sehneller sinken. GemiiB unserer heutigen kolloidchemisehen Erklarung sind die Tonteilehen selbst negativ geladen, hauptsaehlich dureh Adsorption negativer Ionen, wofiir in erster Linie OH-Ionen in Frage kommen. Dieser Ladung verdankt die Suspension ihre Stabilit/it. Beim Hinzufiigen yon Salzen verursaehen die posi- riven Ionen eine mehr oder weniger vollstandige Entladung der Teilehen. Diese kSnnen sieh zu grSBeren Aggregaten vereinigen, wobei der Konzentrat ion der Suspensionen und der WasserstrSmung eine sekund~ire Rolle zuk0mmt (It. G e s s n e r [1931], A. R i v i g r e [1948]). Mehrwertige Ionen wie Mg bewirken bereits bei wesentlich niedi'igeren Konzentrationen Ent- ladung Ms einwertige wie beispielsweise Natrium. In Laboratoriumsversuehen bewirken bereits sehr geringe Salzkonzentrationen eine vollstandige Ausfloekung. So fand beispielsweise B o d- 1 ~i n d e r, dag eine Konzentrat ion yon 0,06 mg aeq. Mg/100 ecm dafiir bereits ausreieht, wahrend beim Na die zehnfache Konzentrat ion benStigt wird. Da im Meerwasser 4,5 mal soviel Na- Ionen wie Mg-Ionen vorhanden sind, so miissen wit annehmen, dab beiden Elementen unter den Verhaltnissen in der Natur eine Bedeutung Ms Faltungsmittel zuk0mmt, werm vielleieht auch die Wirkung des Magnesiums iiberwiegen wird.

Neben den Beobaehtungen yon B o d l / i n d e r verdienen die yon G. V. W h i t e h o u s ~ [1952] spezielle Erwiihnung, weft dieser mit mehreren Tonarten gearbeitet hat. Seine wieh- tigste Folgerung ist wohl die, dag Kaolinit und Illit schon dutch eine Meerwasserkonzentration yon 0,2~ vSllig ausgefloekt werden, w~hrend im Tall yon Montmorillonit viel hShere Kon- zentrationen benStigt werden. Aueh kann man im letzteren Tall keinen seharfen Punkt an- geben, wo die Ausfloekung beginnt bzw. wo sie beendet ist. Weiter zeigte sieh, dag die gebiL deten Illitfloeken grSBer sind und schneller sinken als die yon Montmorfllonit.

Das Ergebnis dieser Experimente zeigt, dag die im Flugwasser befindliehe ,Suspension durehaus nieht sofort bei der ersten Beriihrung mit Salzwasser vSllig ausgefloekt zu werden braucht. In dieser Hinsieht sind aueh die Beobachtungen yon R. K S p p e n [1950] yon grogem Interesse. Dieser Autor hat gezeigt, dab die Ausflockung einer Kaolinsuspension in destillier- tem Wasser dutch Hinzufiigen yon huminsaurem Natr ium (erhalten durch Extrakt ion yon feuehtem Torf mit Soda) verzSgert wird. Braungelbes Moorwasser eines Teiehes verhielt sieh ahnlieh. Die tIumusstoffe erfiillen hier offenbar die Rolle yon Schutzkolloiden. Dieselbe sehiitzende Wirkung ist aueh yon A. I~ iv ig re beobachtet worden. Er fand weitergehend, dab in dieser Weise nut Kaolinit, nieht jedoeh Illit und Montmorillonit gesehiitzt werden.

Indessen sei darauf aufmerksam gemacht, dab die Zufiihrung yon Humusstoffen meistens eine Erniedrigung des pH-Wertes mit sieh bringt, wodurch die Stabilitat einer Tonsuspension stark verringert werden kann (G. B odt~inder [1893], J. T h o u l e t [1891]). Das bedeutet, dab die sehiitzende Wirkung der Humusstoffe in bestimmten Fallen dureh die pH-Anderung auf- gehoben werden kann.

Das Vorkommen grol3er Mengen ttumusstoffe in vielen Fliissen fiihrt uns sehlieglich zu der Frage, ob diese Stoffe, die selbst kolloidal sind, nieht aueh vom Meerwasser ausgefloekt ~verden k5nnen und damit zur ErhShung der Konzentration organiseher Schwebstoffe im Braekwassergebiet beitragen. Fiir die Elbe ist diese Frage yon H. L i i n e b u r g [1939] auf Grund 10.

140 Deutsche Hydrographische Zeitschrlf't. Band 8, Heft 4. 1955

yon Gelbstoffmessungen positiv beantwortet worden. C. B o d e [1915] kommt zu einer ~hn- lichen SehluBfolgerung. Andererseits miissen wit uns Mlerdings fragen, ob diese Erniedrigung nicht aueh dutch Adsorption yon Humus an die Sinkstoffe, die gerade hier in groBer Menge vorhanden sind, zu erkl~ren ist.

l~berblieken wit zusammenfassend die obigen Ergebnisse, so seheint vieles dafiir zu sprechen, dab eine Ausflockung der mit den Fliissen zugefiihrten kolloidMen Stoffe in den ~stuarien stattfinden karm. So lange jedoeh das vorliegende Problem nicht an einer Anzahl von Flfissen selbst n~her untersueht worden ist, bleibt es unsieher, ob der Ausflockung auch unter den Verh~ltnissen, wie sic in der Natur vorliegen, wirklieh eine wesentliche Bedeutung besonders im Hinbliek auf die Entstehung der Triibungszonen zukommt. ~erner ist zu beden- ken, das bei weitem nieht alles zugefiihrte Material aus kolloidMem Ton besteht, sondern ein kompliziertes Gemisch yon Ton, KMk, Eisenoxyd, organisehen Abfallstoffen und anderem dar- stellt. Je naeh der Menge der kolloidMen Beimengungen wird also der Ausfloekungsvorgang nut zu einem mehr oder weniger geringen Anteil zur ErhShung der Sinkstoffkonzentration bei- tragen k6nnen,

Nut in wenigen F~llen hat man versueht, dutch Misehung des Flugwassers mit Meerwasser den Floekungsvorgang selbst naehzuweisen (L. G l a n g e a u d [1938], A. l~ iv igre [1948], P. S a n t e m a [1953 a, b]). Wenn bier aueh bisweilen ein Flockungsvorgang beobachtet wurde, so krankten die Versuche meist daran, dal? sic im Qualitativen steeken blieben und keine quan- titative Messungen durehgefiihrt warden. H. L i i n e b u r g [1953, 1954], der Mlein umfangreiche Untersuehungen auf der Grundlage photometrisCher Messungen durehgefiihrt hat, kommt zu dem auch von den Verfassern gefundenen Ergebnis, dab unter den Verh~ltnissen in der Natur die ehemiseh-kolloidMe Floekungstheorie ftir die Erkl~rung der maximalen Triibungszonen im Unterlauf der Fltisse, wenn iiberhaupt, nur in ganz untergeordnetem MaBe herangezogen werden kann.

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�9 ~.....~Q~ ~ ~ - - . . / ~

Abb. 1. Lage tier Stationen im Unterelbegebiet

Unsere eigenen Messungen in der Unterelbe wurden in folgender Weise ausgeffihrt. Am 9. Juni 1954 wurden auf einer Fahr t yon Hamburg nach Cuxhaven in der Zeit yon 8 h 56 TM

bis 15h41m sechzehn Oberfl~chenproben gesammelt (Abb. 1). Diese Wasserproben wurden auf SalzgehaIt und Trfibung, nebenbei auf Fluoreszenz und Chlorophyllgehalt untersucht. Das Prinzip der Messungen bestand darin festzustellen, ob und wie stark ein Zusatz yon klarem Meerwasser den Trfibungswert beeinftugte: Die Arbeitsweise war im Einzelnen die folgende:

Die eine H~lfte der in Plastik-Flasehen aufbewahrten Probe wurde mit 1/20 des Volumens Meerwasser versetzt. Hierdurch wurde eine Erh5hung des Salzgehaltes um ann~hernd 1,5~ S erreicht, ein Wert, der der H6he des Salzgehaltes im Gebiet des Triibungsmaximums ent- spricht. Zur anderen H~lfte wurde eine ~quivalente Menge destilhertes Wasser hinzugefiigt. Unmittelbar naeh der Zugabe wurden die Extinktionen der Proben mit einem Zeiss Elko II Kolorimeter unter Vorsehalten des Spektralfilters $75 (7500A) und $38 (3800/~) bestimmt (Tabelle 1, Spalte A).

P o s t m a , K a l l e , Die Entstehm~g yon Tr(ibungszonen im Unterlauf der FRisse (Unterelbe) 141

T a b e l l e 1

Ext inkt ionswerte , Chlor-Ionen-Gehal t und Fluroreszenz der Wasserproben

Star.

Nr.

3

4

5

6

7

8

9

10

I t

12

13

14

15

16

Versetzt

mit:

!

DW. i MW. i DW. M~V. DW. '

~ W . i

DW. M-W. DW. MW. ! DW. MW. DW. M-W. DW. MW. DW. i MW. i DW. MW. DW. I ~ w . ! DW. i MW. DW. MW. DW. M~r. DW. MW. DW. i MW. !

E x ~ i n k t i o n , 10-ae/5 era. C

A B um- zu Beginn abgesetzt gesehfittelt

838 I s75 s75 % 875 %

353 359 411 403 ! 339 ! 337 1 299 302 349 318 393 379 637 573 f 616 571 977 902 8O2 782 562 581 560 58O 377 434 320 i 335 403 427 227 235

61 21 5 9 22 95 19 91 18 55 54 46 45 67 60 97 93

243 55 211 52 239 210 438 84 422 68 371 351 240 6i 255 55 258 266 154 189 116 125 180 194 78 28 86 24

Chlor-

loYlen

i el %0

34 37 20 20

23 25

19 16

25 22

36 28

!

54 89 62 105 79 83 87 96

229 205

446 430

242 262

94 97 i

102 102

101 i 102

84 108 93 108 ]

0,27

0,27

0,25

0,25

0,23

0,23

0,27

0,39

0,75

1,45

2,59

4,16

4,82 s

4,85

6,41

8,54

Fluoreszenz

m. F1. E.

i 7,2

6,6

6,9

6,6

6,3

6,5

6,2

6,3

6,0

6,0

: 6,0

i 5,7

i 5,4

5,5

4,9

i 4,7 !

DW. -- versetzt mit destilliertem Wasser, MW. = versetzt mit Meerwasser.

Abb. 2 zeigt den Extinktionsvertauf der Probenserie und die zugehSrigen Cl~ Die Kurven stimmen praktiseh mit den Befunden der oben genannten Forscher iiberein. Das Trfibungsmaximum (S 75) befindet sich in der Nghe yon Brockdorf an dem Punkt, an dem sich die C1-Kurve ers~malig merkbar fiber ihren Grundwert erhebt (0,75 ~ o C1, ~ 1,38 ~ S). Ein zweites kleineres Maximum liegt kurz vor Cuxhaven. W~hrend die Kurve S 75 die Verhi~l~nisse, wie sie die Trfibung allein bewirkt, wiedergibt, sind an dem Zustandekommen der Kurve S 38 vier verschiedene Komponenten beteiligt, und zwar: der Triibstoff als solcher, die Gelbfgrbung des Triibstoffes, die gelSsten gelb gefgrbten Humusstoffe (Gelbstoff) und der ebenfalls im Wasser geI5ste Fluoreszenzstoff. I m Prinzip i~hneln sieh beide Kurven sehr in ihrem Verlauf.

142 Deutsche Hydrographisehe Zeitschrift. Band 8, Hes 4. 1955

Der Untersehied besteht darin, da6 die S 38-Kurve infolge des im Flugwasser besonders hohen Gelbstoff- und Fluoreszenzs~off-Gehaltes bei einem wesentlieh hSheren FuBpunkt beginnt und gleichfalls bei einem allerdings nicht ganz so hohen Endpunk~ endet. Der Verlauf der Fluoreszenzst~rke ist gleichfalls aus dem Diagramm ersiehtlich. Er drtickt sich in einem ver- h~ltnism~Big gleiehm~Bigen Abfall der Kurve yon 7,2 auf 4,7 F1. E. aus. Js diirften die Verh~ltnisse beim Gelbstoff ]iegen (H. L t i n e b u r g [1939]) zum Zeiehen, dab die in wahrer LSsung befindlichen Stoffe nieht an der eigenartigen Erseheinung des Triibungsmaximums teilhaben.

•"500 s

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Abb. 2. Extinktionsverlauf der Triibung (Filter S. 75 trod S. 38) auf der Unterelbe mit und otme Zusatz yon Meerwasser sowie Verlauf des Chlor-Ionen-GehM~es und der Fluoreszensst~rke (siehe

Tabelle 1)

Nachdem die Proben einen Tag gestanden hatten, wurde an einigen ausgewghlten Proben wiederum der Extinktionswert mit dem Filter S 75 durohgemessen. Hierbei zeigte sich, dad sich der Trtibstoff in allen Proben his zu Werten, die zwischen 15 und 40% des Ausgangswertes lagen, abgesetzt hatte. Zwischen den jewefls gleichartigen zwei mit Meerwasser und desgillier- tern Wasser versetzten Proben war praktisch jedoch kein Untersehied festzustellen (Tabelle 1, Spalte B, Abb. 3). Naeh vorsichtigem Durehsehtitteln wurde nun ein drittes Mal der [Ex- tinktionswert ermittel~. Hierbei zeigte sich, dag in Mlen F~llen sowohl aus der reinen FluB-

P o s t m a , K a l l e , Die Entstehlmg yon Triibungszonen im Unterlauf der Fltisse (Unterelbe) 143

wasserzone wie aus dem mit Meerwasser vermischten Brackwassergebiet nahezu der ursprfing- liche Ausgangswert wieder erreicht wurde, einerlei ob die Proben mit kfinstlichem Zusatz yon Meerwasser versehen waren oder nieht (Tabelle 1, Spalte C, Abb. 3).

Aus dieser Versuehsreihe dfirfte e indeut ighervorgehen, d a g d e r V o r - - - , i I I J , i i , ~ , , , gang der ehemisehen Ausfloekung 5 ~ 1 7 6 ] I ~ I beim Auft re ten des Trfibungsmaxi- mums in den unteren l~luBl~ufen ~ nieht in merkliehem Mal~e beteiligt 4oo ist. Obwohl das Versuehsergebnis -. �9 d e s t . W a s s e r

streng genommen nur ffir die Elbe co.. . . . . . M e e t s / a s s e t

Gfiltigkeit hat, so da f t man es in An- ~ a00 - (5

>( x betraeht der iiberall vorhandenen "~ gleiehartigen Verh~ltnisse in der Na- < fur ohne Bedenken aueh ffir die fibri- "~ 200 - gen Flul31~ufe verallgemeinern. Viel- leieht ist f iberhaupt der Vorgang der ehemisehen Ausfloekung in einem 1 0 0 - ~ ganz anderen Gebiet der Flugli~ufe ~--:z • zu suchen. So fand E. G o e d e e k e I ~ , I ~ I [ I I I I I I I I [1936] in der Oberelbe bei Geesthacht 0 A e C A B C A B c [ A B C | A B C und bei Bunthaus bereits weir ober- sto*.l ~ 9 | 11 | 16 halb des Meerwasserbereiches einen

an Gehalt yon 1,5-2 mg-Xquiv . /L Cal- Abb. 3. Extinktion .. ausgew~hlten Stationen der Unger- elbe (A) sowie ihre Anderung nach eint~gigem Absetzen

ciumkarbonat , einBetrag, der 3-4real (B) und Wiederaufschiitteln (C) (siehe Tabelle 1) die Grenzkonzentrat ion fibersteigt, die naeh B o d l a n d e r fiir die Aus- fiockung yon reinem Kaol in n5tig ist. Die eigentliehe chemisehe Ausfioekung ist daher mSg- lieherweise vor Ein t r i t t des Wassers in die Unterelbe bereits abgesehlossen.-

Es bleibt daher zu prfifen, ob und wie welt sich das Tr i ibungsmaximum dureh die beson- dersartigen hydrodynamischen Verh~ltnisse in der Gezeitenzone ~ der Flfisse erklaren l~Bt. Dieser Erkl~rung liegt die Tatsaehe zu Grunde, dag, w~hrend das leichte FluBwasser bevor- zugt in den oberflachelmahen Schiehten ins Meer abstrSmt, das sehwerere salzhaltige Meer- wasser in den tieferen Sehiehten fiber dem Boden flu6aufw~rts geffihrt wird. Die Folge davon ist, dab am Boden der FluBmfindungsgebiete in bevorzugtem Mate der F lu t eine transportie- rende Kraf t zukommt. (J. J . C a n t e r C r e m e r s [1921], L. G l a n g e a u d [1938], L. G l a n g e a u d und Y. B o n i e h o n [1939], W. H e n s e n [1939], P. S a n t e m a [1954], Tj . H. v a n A n d e l und H. P o s t m a [1954]).

I m Endergebnis werden also die Sinkstoffe, welehe sich zum gr6Bten Teil in den unters ten Wassersehichten befinden, flu6aufw~rts geffihrt werden, w~hrend das Flul~wasser an der Ober- fl~ehe ungehemmt zum Meere abflieBen kann. Trfibungsstoffe, die durch Turbulenz in die obersten Wassersehiehten gehoben werden, sinken wieder in die untere Wasserschieht unter, bevor sie das ~s tua r ium verlassen kSnnen und zirkulieren so l~ngere Zeit in der Mischungszone yon Flu6-und Meerwasser umber. ~'lu6aufw~rts erstreckt sich diese Zone bis an die Grenze des Braekwassereinflnsses am Boden, wo an der Oberfl~ehe bereits kein Salzgehalt mehr vorhanden ist. Die h5ehsten Sinkstoffkonzentrat ionen an der Oberfl~ehe finder man nach den Beobach- tungen in der Unterelbe gerade an dem Punkt , an welehem der Salzgehalt zu steigen beginnt, wo also das erste Meerwasser, Sinkstoffe mit sieh ffihren& an die Oberfl~ehe steigt. Der eigen- artige Vorgang der FluB- und Meerwasser-Vermisehung in der Gezeitenzone wirkt demnaeh wie eine Sinkstoff-Falle, welehe gleiehermagen zu einer Anreieherung der Sinkstoffe im Wasser selbst, wie aueh am Boden des Misehungsgebietes ffihren mug.

1 DaI~ in gezeitenlosen Fliissen keine Triibungsmaxima auftre~en, ist von H. L i i n e b u r g [1953] gezeigt worden,

144 Deutsche Hydrographische Zeitschrift. Band 8, Heft 4. 1955

Schrifttum

A l e x a n d e r , W. B., B. A. S o u t h g a t e , und R. B a s s i n d a l e , 1935: Survey of the River Tees. Part . 2: The estuary-Chemical and Biological. Technical Paper Nr. 5. Water Pollution Res. Dept. Sci. Industr . Res., Lon- don.

A n d e l , Tj. H. van und I5. P o s t m a , 1954: Recent sediments of the Gulf of Paria. Part. 2, Hydrography.Verh.Kon.Ned.Acad.Wetensch. le reeks, 20, 1-245.

B o d e , C. 1915: Diatomeen und Schlick. Fest - sehrift Naturf. Ges. (Emden), 97, 110.

Bod l /~nde r , G. 1893: Versuche fiber Suspen- sionen. I., N. Jahrb. Mineral. 2, 147-168.

C a n t e r C r e m e r s , 5. J., 1921: Enige besehou- wingen over de waterbeweging en de bewe- ging van vaste stoffen in benedenrivieren, getoetst aan uitkomsten van waarnemingen en aan de nitwerking van uitgevoerde ver- beteringswerken in don Waterweg van Rotter- dam naar zee. De Ingenieur, 36, 741-761.

F o r c h , G. 1912: Die F/illung feiner Tontrfibun- gen. Ann. 15ydrogr. u, marit. Meteorol. 40, 23.

F r a n c i s - B o e u f , C1. 1942: Mesures physieo- ehimiques des eaux de la Penz@ Maritime (Finist@re). Bull. Inst. Oc@anogr. No. 829.

F r a n c i s - B o e u f , C1. 1947: Recherehes sur le milieu fluvio-marin et los d@pots d'estuaire. Ann. de l ' Inst . Oc@anogr. 28 faso. 3.

G e s s n e r , l=I. 1931: Die Sehlamm-Ana|yse. Kolloidforseh~mg in Einzeldarstellungen, 10. Leipzig.

G l a n g e a u d , L. 1938: Transport et s@dimen- ration dans l'estuaire et ~ 1'embouchure de la Gironde, Caract@res p@trographiques des for- mations fluviatiles, saumatres, littorales, et n@ritiques. Bull. Soc. G@ol. Fr. 8. 599-630.

G l a n g e a u d , L. und B o n i e h o n , Y. 1939: Sur les causes dynamiques des variations de turbi- dit@ et du d4bit solide dans la Garonne mari- time et la Gironde, au cours de la mar@e. C. R. Acad. Sci. Paris, 208, 1072.

G o e d e c k e , E. 1936: Der Kalkgehalt im Ober- fl~chenwasser der Unterelbe and Deutschen Bucht. Arch. Dtsch. Seewarte. 55, Nr. 1, 1-37.

H e n s e n , W. 1939: Die Entwieklung der Fatn-- wasserverh~ltnisse in der AuBenelbe. Jahrb. Hafenbautechn. Ges. 18, 91-165.

K 6 p p e n , R. 1950: Zur SehHekbildung in Kfi- stengew~ssern. Koll. Z. 118, 173-174.

H. K f i h l , und H. M a n n , 1953: Beitri~ge zur Hydrochemie der Unterelbe. VerSff. Inst. Meeresfi Bremerhaven. 2, 236-268.

H. Kf ih l und H. M a n n , 1954: ~J-ber die 15ydro- chemic der unteren Eros. VerSff. Inst. Mee- resf. Bremerhaven, 3, 126-158.

L u c h t , F. 1953: Hydrographisehe Unter- suchungen in der Brackwasserzone der Elbe. Dtsch. Hydrogr. Z. 6, 18-32.

L f i n e b u r g , I-I. 1939: Hydrochemisehe Unter-

suchungen in der Elbmfindung mittels Elek- trokolorimeter. Arch. Dtsch. Seewarte. 59, 1-27.

L f i n e b u r g , H. 1951: Uber Messung und Be- deutung der Sinkstoffe in Elb- and Weser- mfindung. I n : Veto Wasser. Ein Jahrbueh ffir Wasserchemie und Wasserreinigungsteeh- nik. Weinheim. 18, 197 bis 206.

L f i n e b u r g , H. 1952: Beir~ge zur Hydrogra- phie der Wesermfindung. I. VerSff. Inst. MeeresL Bremerhaven. 1, 91-114.

L t i n e b u r g , H. 1953: Die Probleme der Sink- stoffverteilung in dot Wesermfindung. Ver- 5ft. Inst. Meeresf. Bremerhaven. 2, 15-51.

L f i n e b u r g , H. 1954: Beitr~ge zur Hydrogra- phic der Wesermiindung, I I I . Vergleichende Wattuntersuchungen im Bereieh der Weser- mfindung. YerSff. Inst. Meeresf. Bremer- haven. 8, 66-125.

L f i n e b u r g , H. 1955: Beitr~ge zur Hydrogra- phic der Wesermiindung. IV. Zur Verteilung der Sinkstoffe in den Seitenr~umen der Wesermiindung. Ver6ff. Inst. Meeresf. Bre- merhaven. 3, 228-265.

M a y e r , A. 1879: ~be r die FAuwirkung von SalzlSsungen auf die Absetzungsverh~iltnisse thoniger Erden. Forsehungen Gob. Agricul- turphysik yon E. Wollny, 2, H. 3.

Rivi@re, A. 1948: Observationss@dimentolo- giques sur la c6te Vend6erme. S@dimentation littorale et estuarierme, leurs lois g6n@rales. Roy. G6n. Hydraul. 14, 283-306.

R o c h f o r d , D. J. 1950: Hydrology of the estuarine environment. Prec. Indo-Paeific Fish. Council, 2nd Meeting, 1950, Sect. I I I , 157-168.

S a n t em a, P. 1953 a: Enkele besehouwingen over hot slibtransport van de Rijn. De Ingenieur, 65~ Heft 1.

S a n t e m a , P. 1953b: Coagulatie van rivierslib by ontmoeting met zeewa~er. De Ingel~eur, 65~ Heft 7.

S a n t e m a , P. 1954: Enkele beschouwingen over de aanslibbing van havens langs de Rotterdamse Waterweg. De Ingenieur, 66~ Heft 1.

S c h l 0 e s i n g , Th. 1870: Sur la pr@eipitation des limons par des solution salines trSs @tendues. C. R. Acad. Sci. Paris. 70, 1345.

S c h l o e s i n g , Th. 1885: Contribution ~ l 'etude de la chimie agricole. Fr@mys Encyclop@die Chimique. Paris, X, 62.

S c h u c h t , F. 1905: Das Wasser und seine Sedi- monte im Flutgebiet der Elbe. Jahrb. preul3. geol. Landesanst. Berl in, 25, 431-465.

T h o u l e t , J. 1891: Exp6riences sur la s6dimen- ration. Ann. Mines, 8e s@rie, 19, 16.

W h i t e h o u s e , G. V. 1951-1952: Progress Reports for the A. P. I. Research Project 31. Texas A. and M. College, Oeeanogr. Dept.

Eingegangen im Oktober 1955