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Boron Isotopic Composition of Freshwater Lakes from Central Europe and Possible Contamination Sources

1999; Wiley; Volume: 27; Issue: 6 Linguagem: Alemão

10.1002/(sici)1521-401x(199912)27

1521-401X

Avner Vengosh, Susanne Barth, K. G. Heumann, S. Eisenhut,

Groundwater and Isotope Geochemistry

The boron isotopic compositions of common synthetic boron products, municipal wastewaters from Switzerland, and three Swiss freshwater lakes were investigated. The δ11B values (δ11B values are normalized to the standard NIST SRM-951) of synthetic Na-borates (–0.4 to 7.6‰) and Ca-Na-borates (–13.4 to –4.9‰) overlap with those of natural borate minerals and hence suggest that the isotopic signal of anthropogenic boron is not modified during the manufacturing process. As a result it is possible to predict the isotopic composition of synthetic boron products and their potential impact upon contamination of water resources. The δ11B values of municipal wastewaters from two locations in northern Switzerland (–7.7 to –4.5‰) reflect utilization of Na/Ca- and/or Ca-borates depleted in 11B. Freshwater lakes from Switzerland (Lake Zürich, Greifensee, Lake Lugano) yielded a δ11B range of –1.7 to 7.1‰ and boron concentrations of 17 to 102 mg L–1. The boron isotopic ratios decrease with increasing boron concentrations, indicating mixing between anthropogenic boron with a low δ11B signature and meteoric boron with a heavier isotopic signal. We suggest that the isotopic composition of meteoric boron over central Europe has δ11B values in the range of ca. 10 to 20‰, whereas in coastal areas the marine component is larger with a higher 11B/10B ratio (δ11B ∼ 30‰). Isotopenzusammensetzung des Bors in einigen zentraleuropäischen Süßwasserseen und mögliche Kontaminationsquellen Untersucht wurde die Isotopenzusammensetzung von verbreiteten synthetischen Borprodukten, von kommunalen Abwässern in der Schweiz und von drei Schweizer Süßwasserseen. Die δ11B-Werte (bezogen auf den Standard NIST SRM-951) synthetischer Natriumborate (–0.4 bis 7.6‰) und Calciumborate (–13.4 bis –4.9‰) überlappen mit denen natürlicher Boratminerale, was den Schluß nahelegt, daß sich die Isotopensignatur bei der Verarbeitung zu künstlichen Borprodukten beim Herstellungsprozeß nicht verändert. Folglich ist es möglich, die Isotopenzusammensetzung synthetischer Borprodukte vorherzusagen bzw. aus der Isotopenzusammensetzung Bor-kontaminierter Gewässer auf den Eintragspfad zu schließen. Die δ11BB-Werte des kommunalen Abwassers von zwei Orten in der Nordschweiz (–7.7 bis –4.5) spiegeln den Einsatz von δ11B-abgereicherten Natrium-Calcium- oder Calcium-Boraten wider. Die in dieser Arbeit untersuchten Schweizer Seen (Zürichsee, Greifensee, Luganer See) wiesen einen δ11B-Wert-Bereich von –1.7 bis 7.1‰ und Borkonzentrationen von 17 bis 102 μg L–1 auf. Das Isotopenverhältnis des Bors sinkt mit steigender Borkonzentration, was auf einen Mischungsvorgang zwischen anthropogenem Bor mit niedriger δ11B-Signatur und Bor atmosphärischen Ursprungs – meteorisches Bor τ mit einem größeren Anteil des schwereren Borisotops hinweist. Für die isotopische Zusammensetzung des meteorischen Bors wird für Zentraleuropa ein Bereich von 10 bis 20‰ zu Grunde gelegt, während in Küstenbereichen die marine Komponente des Boreintrags mit ihrem höheren 11B/10B-Verhältnis (ca. 30‰) einen größeren Anteil hat.