Sanierung von quecksilberbelasteten Böden und Sedimenten mittels eines schwefelmodifizierten Organotons

Stipendiatin/Stipendiat: Ilya Mironov

Thema des Forschungsaufenthaltes:

Sanierung von quecksilberbelasteten Böden und Sedimenten mittels eines schwefelmodifizierten Organotons

Zusammenfassung.

Das Mikrokosmos-Inkubationsexperiment wurde abgeschlossen. Alle gelagerten Proben wurden in gelöste, kolloidale und feste Phasen aufgeteilt und im Kühlschrank aufbewahrt. Die Messung des gesamten mobilen Quecksilbers, der mobilen Quecksilberfraktionen und der Ionen ist abgeschlossen. Der gesamte Immobilisierungseffekt von Organotonadditiven wurde bereits berechnet. Die Immobilisierungswirkung von Organoton hängt von seiner Konzentration im Boden ab.

Ausführliche Darstellung

Zielsetzung

  1. Untersuchungen der Auswirkungen von Organotonzusätzen auf die Quecksilbermobilisierung in kontaminierten Bodenproben und auf die Speziation von Quecksilberverbindungen kontaminierten Bodenproben.
  2. Ermitteln Sie die optimalen Konzentrationen von Organotonzusätzen in den kontaminierten Bodenproben für wirtschaftliche Zwecke.

Arbeitsmethoden und –techniken

Vor Beginn der Inkubation wurde jede  Probe um den Faktor 1/8 mit Wasser verdünnt, und 10 g Glucose und 20 g Stroh hinzugegeben. Alle 3 bis 4 Tage wurden 90 ml Proben entnommen und in eine anaerobe Kammer überführt, um die Proben zu filtrieren und in Teilproben aufzuteilen. Danach wurden alle Teilproben in Kühlschränke überführt. Die gelagerten Teilproben wurden anschließend genutzt, um diese auf chemische Verbindungen (Hg-Spezies, C, N, Ionen) zu analysieren. 

Analysemethoden für das Experiment:

  • Atomspektroskopie (253-nm-Lampen) für den Nachweis von Gesamtquecksilber in gelöster und kolloidaler Phase

  • Analyse von organischem Quecksilber, den giftigsten Quecksilberverbindungen, in den kolloidalen, gelösten und festen Anteilen

  • IC-Analyse für die gelöste Phase (Anionen)

  • Feuchtigkeitsgehalt für feste Anteile

Ergebnisse

  • In Böden, die mit 5% Organoton modifiziert sind, ist die Konzentration der insgesamt gelösten Quecksilberverbindungen (die möglicherweise emittiert werden können) viel geringer. Die Konzentrationsreduktion variiert zwischen 1,61 und 5,02 (abhängig von Eh- / pH-Werten) im Vergleich zum Kontrollboden.
  • Proben mit 1% Organotonzusatz zeigen im Vergleich zu Kontrollböden fast keinen Unterschied, möglicherweise aufgrund der vollständigen Oxidation von Schwefel in Organotonpartikeln zu Sulfaten. Dies sollte in Zukunft zur Klärung des Ergebnisses analysiert werden.
  • Die meisten Eh-pH-Wert-Kombinationen sind im Atom-Hg-Bereich konzentriert. Das zeigt, dass die stabilste Verbindung unter diesen Bedingungen gasförmiges atomares Quecksilber ist. Es bedeutet, dass die Quecksilberemission reduziert sind.
  • Unter reduzierenden Bedingungen bei pH = 5 liegt Quecksilber meist in Schwefelwasserstoffverbindungen vor (geringe Mobilität). Dies bedeutet, dass Quecksilber unter diesen Bedingungen in sehr geringen Mengen in die Atmosphäre abgegeben wird.
  • Die Konzentration an gelösten organischen Quecksilberverbindungen (eine der giftigsten Quecksilberverbindungen) ist unter reduzierenden Bedingungen höher. Dies weist auf die hohe Verfügbarkeit des Verbrauchs für lebende Organismen hin.
  • Die Konzentration der Verbindungen ist in Proben geringer, die mit 5% Organoton modifiziert sind (variiert je nach Eh-/pH-Wert zwischen dem 2,05- und dem 5,0-fachen). Dieses Ergebnis weist auf eine geringere Verfügbarkeit von organischen Quecksilberverbindungen für den Verzehr durch lebende Organismen hin.

Förderzeitraum:
06.02.2019 - 05.02.2020

Institut:
Bergische Universität Wuppertal
Fakultät für Architektur und Bauingenieurwesen
Institut für Grundbau, Abfall- und Wasserwesen

Betreuer:
Prof. Dr. Jörg Rinklebe

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