Laborversuch kostengünstiger Sanierungsstrategien: Quecksilberimmoilisierung in Böden unter variierenden Redoxbedingungen

Stipendiatin/Stipendiat: Larisa Vujnovic

Das Ziel dieses Projekts war, kostgünstige in situ Sanierungsmetoden für Quecksilberbelastete Böden zu erforschen. Dafür wurden vier Bodenzusatzmitteln untersucht: Aktivkohle, Bentonit, Zementofenstaub und Nanohydroxyapatit. Diese Materialien haben in früheren Experimenten die Eigenschaft Schwermetalle zu immobilisieren gezeigt. Die Immobilisierung des Quecksilbers könnte sowohl die Auswaschung ins Grund- und Oberflächenwässer als auch die Aufnahme von Pflanzen reduzieren. Diese Möglichkeit ist besonders interessant bei den Auenböden, welche oft für Landwirtschaft genutzt werden. Folglich stellen diese Böden einen potenziellen Eintrittspunkt von Quecksilber in die Nahrungskette dar.

Wegen seiner Fähigkeiten zur Bioakkumulation und Biomagnifikation, sowie seiner hohen Toxizität ist Quecksilber eine Bedrohung für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Jedoch sind nicht alle Formen von Quecksilber gleich schädlich. Die Speziierung des Quecksilbers als auch Toxizität verschiedener Formen hängen von mehreren Faktoren ab, in erster Linie von pH wert und Redoxbedingungen. Daher zielte dieses Projekt darauf ab, die Wirksamkeit der oben genannten Bodenzusatzmittel unter dynamischen Redoxbedingungen zu bewerten. Zu diesem Zweck wurde ein biogeochemisches Mikrokosmos-Experiment durchgeführt. Der Mikrokosmos verfügt über ein automatisches Kontroll-System, mit dem Redoxbedingungen in Suspension einer Bodenprobe gesteuert werden können. Mit dieser Boden-Wasser-Mischung wird das Milieu eines zeitweise überfluteten Auenbodens nachgestellt. Demzufolge dient dieses Experiment als ein Zeitraffer variierender Bedingungen in der Natur. 

Flutperioden werden bei niedrigeren Redoxwerten simuliert, während Perioden, in denen der Boden trocken und mit Luft gefüllt ist, bei höheren Redoxwerten, d.h. unter oxischen Bedingungen, simuliert werden. Um das Verhalten von Quecksilberverbindungen unter diesen unterschiedlichen Bedingungen zu untersuchen, wurden zu vordefinierten Zeitpunkten Proben bei vordefinierten Redoxwerten entnommen und anschließend analysiert. Analysiert wurden dabei folgende Parameter: Quecksilbergehalt, sowie die Konzentration die Eisen II Ionen und verschiedener Anionen. Die derzeitigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Aktivkohle ein vielversprechendes Bodenzusatzmittel sein könnte. Weitere Analysen sind notwendig, um die Wirksamkeit der untersuchten Bodenzusatzmittel zu bewerten und das Verständnis ihres Einflusses auf biogeochemische Prozesse und das Verhalten von Quecksilber zu verbessern.

Förderzeitraum:
05.02.2020 - 04.08.2020

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

Betreuer:
Prof. Dr. Jörg Rinklebe

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