Bedingungen und Wirksamkeit von Renaturierung der eutrophen Seen

Stipendiatin/Stipendiat: Agnieszka Bankowska

PHOSHATFIXIERUNG AN CALCITALS EINE DER METHODEN DER SEENRENATURIERUNGDie Eutrophierung von Gewässern ist eines der grössten Probleme des Umweltschutzes weltweit. Für die Verbesserung der Beschaffenheit der Standgewässer ist ihr Schutz, d.h. zum Beispiel Reduktion der Phosphateinträge aus dem Zuflussgebiet, nicht ausreichend. Seit Jahren werden aus diesem Grund verschiedene Renaturierungsmaßnahmen entwickelt, die der Eutrophierung entgegenwirken sollen. Weil Phosphor größtenteils für die Eutrophierung der Gewässer verantwortlich ist, konzentrieren sich diese Maßnahmen auf Beseitigung, bzw. Fixierung der Phosphorverbindungen. Eine der Methoden ist die Calcitapplikation, deren Prinzip auf einem natürlichen Selbstreinigungsprozess beruht, welcher in Form von Kalkpräzipitation in den Hartwasserseen stattfindet. Calcit (CaCO3) ist ein natürlicher Bestandteil der Litosphäre (z.B. Gesteine der Kreide) und spielt eine wichitige Rolle im Elementenkreislauf, in dem es Elemente bindet oder freisetzt. Als natürliches, untoxisches und relativ billiges Material ist Calcit zur Renaturierung in eutrophen Gewässern besonders geeignet.Die bisherigen Forschungen haben gezeigt, dass Calcitzugabe in die Phosphat enthaltende Lösung die Konzentration an Phosphat sogar um bis zu 100% vermindern kann. Die Fixierung von Phosphat an Calcit ist ein „multilayer" Prozess und umfasst, je nach den Bedingungen, drei Arten der Bindung: Adsorption an der Oberfläche, Präzipitation in Form von Calciumphosphaten und Copräzipitation mit den Calcitkristallen. Die Effektivität und Nachchaltigkeit der Fixierung ist abhängig von: Eigenschaften des Calcitmaterials (Spezifische Öberlfäche, Korngrösse), Konzentration an Phosphat, Chemismus des Wassers (Sättigung mit Calcit, Alkalinität, pH-Wert) und Art der Phosphatbindung.In Rahmen des Praktikums werden ex-situ Sorptionsexperimente durchgefürht, um die Fixierung von Phosphat an Calcit zu erforschen. Getestet werden 2 Calcit Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Experimente werden bei 3 verschiedenen Phosphat Konzentrationen durchgeführt (3, 35, 300 µmol/l), welche den Porenwasserkonzentrationen in eutrophen Gewässern entsprechen. Die Sorptionsversuche finden unter bestimmten physiko-chemischen Bedingungen statt: Sättigungsindex ~ 0 (die Lösung befindet sich im Gleichgewicht mit Calcit), pH-Wert ~ 7-7,5 (entspricht den Seewässern). Bei jeder Phosphatkonzentration werden verschiedene Mengen an Calcit zugegeben (0-40 g CaCO3/l). Nach dem Schütteln werden pH Wert, Alkalinität, Phosphat- und Calciumkonzentration bestimmt. Die Experimente sollen Aufschluss über die dominierenden Prozesse und die Effektivität der Fixierung geben.

Förderzeitraum:
01.10.2008 - 30.04.2009

Institut:
Karlsruher Institut für Technologlie
Institut für Mineralogie und Geochemie

Betreuer:
Prof. Dr. Thomas Neumann

E-Mail: E-Mail schreiben