Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

147

Introduction

Assessment of Pb and heavy metals in general anthropogenic or

geogenic have been the subject of several environmental studies in the

last decade, especially in the northern hemisphere and the northern

countries of the Mediterranean sea (1.2.3.4). Industrial manufacturing

has produced these metals in the past in substantial quantities.

Recently, due to improvement in emission control, their input has

globally decreased since 1975 (5). However, the historical inputs of

these metals are still a primary problem for fragile ecosystems and

coastal areas, particularly in economically-challenge countries.

As part of a regional program RAF7004, we have attempted to com-

bine the use of Pb isotopes with metal concentrations to describe the

historical (

210

Pb,

137

Cs,

239,240

Pu chronologies) concentration of

heavy metals in the South Mediterranean Sea. The findings from a sed-

iment core collected off the Moroccan Coast are reported herein. 

Material and Methods

In 1999 a sediment core was collected using a Ocean Instrument Box

Corer of 50x50x80 cm. The sediment was sampled off the Moroccan

Mediterranean shelf at 900-m water depth. 

137

Cs was measured in the

whole sediment sample using a HpGe detector. 

239,240

Pu was measured

by alpha spectroscopy using 

242

Pu as a chemical yield determinant.

210

Pb analysis was done by measuring its granddaughter 

210

Po (con-

sidered in secular equilibrium with 

210

Pb) by alpha spectrometry. 

209

Po

was used as a chemical yield determinant. Supported 

210

Pb was esti-

mated by directly measuring 

226

Ra (gamma spectrometry) on some

sections throughout the core. Heavy metals and Pb isotopic composi-

tion were determined by ICPMS following a complete digestion of a

150-mg sediment aliquot. Samples were prepared in batches of 8 to 10,

which included up to 4 samples in duplicate, a reagent blank, and a rep-

resentative standard reference material; SD-2/TM.

Result and Discussion.

The excess concentration of Co, Cu, As, Sb, Zn, Mn, U and Pb

increased towards the surface. In contrast Cr, Cd, V, NI, Tl, Fe and Mo,

in this particular core, did not show a trend, rather their excess con-

centration was scattered. On the other hand, Cd, Ni, V, and Cr showed

some subsurface maxima at around 20 cm. In the case of Ni there is

apparently a second peak at five cm. To date we do not have a good

hypothesis to explain this. The CRS was used to reconstruct the depo-

sitional history of the sediment core. The average sediment accumula-

tion rate calculated in this fashion was 0.11 g cm

-2

y

-1

(0.124 cm y

-1

)

which is not different than the values obtained using the activity pro-

files of 

239,240

Pu and 

137

Cs. The latter gives an accumulation rate of

0.13 g cm

-2

y

-1

(0.149 cm y

-1)

.

The excess ?ux of Pb and the 

208

Pb/

207

Pb isotopic ratio vs time is

shown in Figure 1. In pre-anthropogenic time (1800) a less radiogenic

isotopic signature (coal burning, Eurasian aerosol) follows the incre-

ment of Pb ?ux. Until the 1950s the isotopic signature nicely mirrors

the changes in the ?ux of lead. Between 1970-1984 the ratio was

rather constant decreasing towards mid 90s and this may be the result

of worldwide practices in the use of unleaded products. However, the

increase during the last few years is also followed by a less radiogenic

signature and perhaps is the result of a more anthropogenic lead input

to the study area.

References

1 - Simonetti A., C. Gariepy and J. Carignan. 2000. Pb ans Sr isotopic

evidence for sources of atmospheric heavy metals and their deposition

budgets in northeastern North America. Geochim. Cosmochim. Acta, vol.

64(20):3439-3452.

2 - Bing-Quan, Z. C.Yu-Wei and P. Jiang-Hua, 2001. Lead isotope

geochemistry of urban environment in the Pearl River Delta. Applied

Geochemistry16: 409-417.

3 - Hoven, H. H.E. Goudette and F.T. Shorth.1999. Isotopic ratios of

206

Pb/

207

Pb in eelgrass, Zostera marine, indicate sources of Pb in an

estuary.Mar. Environm. Res.48:377-387.

4 - Bollhofe, A., W. Chisholm and K. Rosman, 1999. Sampling aerosols

for lead isotoes on a global scale. Analytica Chimica Acta, 390:227-235.

5 - Nriagu J.O., 1988. Quantitative assessment of worldwide contami-

nation of air, water and soils by trace metals. Nature,333:134-139.

TRACE ELEMENTS, HEAVY METALS AND PB ISOTOPIC RATIOS IN MARINE SEDIMENTS 

OF THE SOUTH MEDITERRANEAN SEA (MOROCCO).

S. Mulsow

1

, P. Povinec

1

, E. Wyse

1

, M. Benmansour

2

, B. Sammir

3

and A. Chafik

3

1

International Atomic Energy Agency, Marine Environment Laboratory, Monaco, 

2

CNESTEN, Rabat, Morocco. 

3

INRH, Casablanca, Morocco

Abstract.

A sediment core collected in the South Mediterranean Sea was analyzed for trace metals and selected radionuclides. The resulting data

was evaluated and the interpretation reported herein. High-resolution (5 to 10 mm) sediment core sections were analyzed for 

210

Pb,

137

Cs,

239,240

Pu geochronology. Using a CRS model, 

210

Pb gives a sediment accumulation rate (AR) of 0.11 g cm

2

y

-1

and a sedimentation rate

(SR) of 0.112 cm y

-1

.These values are in good agreement with those calculated using 

137

Cs and 

239,240

Pu (0.149 g cm

2

y

-1

) as well as

comparable values measured in the Mediterranean Sea under similar hydrological conditions. Heavy metals can be separated into two

groups: one that demonstrated an enhancement from a geogenic background (e.g. Pb, Mn, U, Cu, Co, Sb, Zn and As), the second group

(Ni, Cd, Cr,Tl, Fe, Mo and V) shows no clear changes along the sediment core. At the beginning of the century, Pb input ?ux was in the

range of 1mg cm

2

y

-1

, increased to 3 µg cm

2

y

-1

later on in the 1900’s, and thereafter was rather constant until 1960, increasing to 3.5 µg

cm

2

y

-1

until mid 80’s and then increased again towards 1997. The isotopic ratio follows the same trends as the lead ?ux with one exception

at around 1960. Apparently a more radiogenic (natural) source of Pb entered the system. However towards recent years the ?ux of Pb may

be attributed to an urban source (Moroccan alkyl lead additive type) rather than a radiogenic one.

Figure 1. Isotope core profile a) the 208Pb/206Pb ratio plotted versus

time of deposition. Also superimposed is the excess Pb ?uxes vs. time

of deposition. b) 206Pb/204Pb versus 206Pb/207Pb ratios. In the early

1900s, the input of Pb may have resulted from atmospheric deposition.

However, in recent years, the 206Pb/207Pb ratio is within the range of

the Moroccan Alkyl additive (1.16-1.18). Non-atmospherical input can