GcBÜK400 - Kupfer im Oberboden

Kupfer ist ein für die Ernährung aller Lebewesen essentielles Element, das jedoch bei einem extremen Überangebot zu toxischen Wirkungen führen kann. Der mittlere Cu-Gehalt der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 14 mg/kg. Analog zu Chrom und Nickel ist es vor allem in basischen Gesteinen angereichert (Diabase, Basalte, Metabasite). Die mittleren Cu-Gehalte (Mediane) der sächsischen Haupt-gesteinstypen reichen von 2 bis 67 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges/Vogtlandes beträgt 23 mg/kg. Geogene Cu-Anreicherungen sind vor allem im Erzgebirge über den hier weit verbreiteten Mineralisationen zu finden. Chalkopyrit (Kupferkies) ist nahezu in allen Mineralassoziationen als sog. Durchläufermineral verbreitet. Starke anthropogene Cu-Einträge werden vor allem durch die Buntmetallurgie verursacht. Durch die vielfältige Verwendung von Cu, u. a. in der Elektrotechnik, als Legierungsmetall, Rohrleitungsmaterial und Regenrinnen, wird das Element auch verstärkt in das Abwasser eingetragen. Für unbelastete Böden gelten Cu-Gehalte von 2 bis 40 mg/kg als normal. Die regionale Verteilung der Cu-Gehalte im Oberboden wird vor allem durch den geogenen Anteil der Substrate bestimmt. Auf Grund der erhöhten Cu-Gehalte der im Vogtland weit verbreiteten Diabase (58 mg/kg), der punktförmig auftretenden tertiären Basaltoide (60 mg/kg) und der lokal eingelagerten Amphibolite (46 mg/kg) des metamorphen Grundgebirges, kommt es zu anomal hohen Cu-Gehalten in den Verwitterungsböden über den genannten Festgesteinen. Durch eine verstärkte Lössbeeinflussung (mit relativ niedrigen Cu-Gehalten von ca. 12 mg/kg), kann es über Cu-reichen Substraten, je nach Lössanteil, zu einem "Verdünnungseffekt" kommen (z. B. über den Monzonitoiden bei Meißen). Extrem niedrige Cu-Konzentrationen sind in den Verwitterungsböden über sauren Magmatiten (Granit von Ei-benstock, Teplice-Rhyolith), Metagranitoiden (Erzgebirgs-Zentralzone), Sandsteinen (Elbsandstein- und Zittauer Gebirge) und bei Bodengesellschaften aus periglaziären sandigen Decksedimenten in Nordsachsen zu beobachten. Bedeutende regionale Anomalien befinden sich vor allem im Freiberger Raum, dem wichtigsten früheren Standort des Bergbaus und der Verhüttung polymetallischer Erze. Die anthropogenen Einträge sind aber i. W. auf die unmittelbare Umgebung der Hüttenstandorte beschränkt. Dabei kommt es zu Überlagerung mit geogenen Anteilen im Boden, die in ursächlichem Zusammenhang mit der Verbreitung von Kupferkies führenden Mineralassoziationen stehen. Analoge Verhältnisse finden sich, wenn auch in abgeschwächter Form, im Raum Schneeberg - Schwarzenberg - Annaberg-Buchholz - Marienberg. Besonders hohe Cu-Gehalte weisen die Auenböden der Freiberger Mulde auf. Nach Eintritt der Freiberger Mulde in das Freiberger Bergbau- und Hüttenrevier kommt es zu einer nachhaltigen stofflichen Belastung der Auenböden, die über die Aue der Vereinigten Mulde bis an die nördliche Landesgrenze reicht. Erhöhte Cu-Gehalte, jedoch auf deutlich niedrigerem Niveau, treten auch in den Auenböden der Zwickauer Mulde auf, wo sich im Einzugsgebiet die polymetallischen Vererzungen des Westerzgebirges befinden. Infolge der beschriebenen geogenen und anthropogenen Prozesse werden in den Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde die Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Grünlandnutzung (Schafhaltung) teilweise überschritten.

铜（Cu）是所有生物生存必需的营养元素，但当其供给过量时，会产生毒性作用。大陆上地壳岩石的平均铜含量（克拉克值，Clarke value）为14 mg/kg。与铬和镍类似，铜主要富集在基性岩石（辉绿岩Diabase、玄武岩Basalte、变基性岩Metabasite）中。萨克森州主要岩石类型的平均铜含量（中位数）为2~67 mg/kg，厄尔士山脉/福格特兰地区的区域克拉克值为23 mg/kg。地质成因的铜富集现象在厄尔士山脉尤为显著，该区域广泛分布各类矿化作用。黄铜矿（Chalkopyrit）几乎在所有矿物组合中作为所谓的"遍在矿物"广泛分布。强烈的人为铜输入主要源自有色金属冶炼行业。由于铜在电气工程、合金制备、管道材料及雨水槽等领域的广泛应用，该元素也会大量进入废水之中。未受污染的土壤中，铜含量介于2~40 mg/kg被视为正常水平。表层土壤中铜含量的区域分布，主要由母质的地质成因组分决定。福格特兰地区广泛分布的辉绿岩（铜含量58 mg/kg）、局部分布的第三纪碱性玄武岩类（60 mg/kg），以及变质基底中局部产出的角闪岩（46 mg/kg），其较高的铜含量使得覆盖上述基岩的风化土壤出现异常高的铜含量。若受到黄土的显著影响（黄土铜含量相对较低，约12 mg/kg），则在富铜母质之上的土壤，会根据黄土占比出现"稀释效应"（例如迈森地区的二长岩类之上的土壤）。极低的铜浓度可见于酸性火成岩（埃本施托克花岗岩Granit von Eibenstock、特普利茨流纹岩Teplice-Rhyolith）、变花岗质岩（厄尔士山脉中央带Erzgebirgs-Zentralzone）、砂岩（埃尔茨砂岩山脉Elbsandstein-gebirge及齐陶山脉Zittauer Gebirge）之上的风化土壤，以及北萨克森州的冰缘砂质覆盖沉积物发育的土壤中。显著的区域异常主要分布在弗莱贝格地区——该区域曾是多金属矿石开采与冶炼的核心基地。不过人为输入的铜元素通常局限于冶炼厂周边的直接区域，且会与土壤中的地质成因铜组分叠加，这与黄铜矿主导的矿物组合的分布存在因果关联。类似的情况也出现在施内贝格-施瓦岑贝格-安娜贝格-布赫霍尔茨-马林贝格地区，只是程度较弱。弗莱贝格穆德河的河漫滩土壤铜含量尤其高。当弗莱贝格穆德河流经弗莱贝格采矿与冶炼工业区后，会对河漫滩土壤造成持续性的物质污染，污染范围沿联合穆德河漫滩延伸至德国北部州界。铜含量升高但程度较低的情况，也出现在茨维考穆德河的河漫滩土壤中，该流域内分布有西厄尔士山脉的多金属矿化区。由于上述地质与人为过程的共同作用，弗莱贝格穆德河与联合穆德河的河漫滩土壤，部分超出了《联邦土壤保护与污染场地条例》（Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung, BBodSchV）中针对草地放牧（绵羊养殖）用地的标准限值。