Masterarbeit
Kohlenstoffdioxid gesteuerte Metall(oid)mobilisierung in einer Mofette
Judith Forberg (08/2012-10/2013)
Betreuer: Britta Planer-Friedrich
Natürliche CO2-Austrittspunkte wie Mofetten stellen eine geeignete Möglichkeit zur Erforschung der Langzeitauswirkungen von erhöhten CO2-Gehalten auf den Boden dar. Hohe CO2-Konzentrationen verursachen Bodenversauerung und können damit eine Mobilisierung potenziell toxischer Spurenelemente durch Desorption oder Mineralauflösung bewirken. Die Hypothese einer verstärkten Mobilisierung unter erhöhten CO2-Bodenkonzentrationen wurde für Fe, As, Pb, Mn, Ni und Cu untersucht. Tiefenprofi le von pH-Wert, Redoxpotential, organischem Kohlenstoffgehalt sowie gelösten Methan- und CO2-Konzentrationen wurden in zwei Mofetten und zwei CO2-unbeeinflussten Referenzböden bestimmt. Die Gesamtgehalte der Spurenelemente in Festphase und Porenwasser wurden mittels ICP-MS und die zugehörige Arsenspeziierung mittels IC-ICPMS bestimmt. Die Fraktionierung der einzelnen Elemente wurde mittels sequenzieller Extraktion ermittelt. Der Gehalt an Fe-(Hydr)oxiden, den bevorzugten Metall(oid)-Sorbenten in CO2-unbeeinflussten Böden, war in den Mofetten auf 15 % des Gehaltes der Referenzböden reduziert, was auf eine Auflösung dieser bei niedrigem pH-Wert (4.9) und Redoxpotenzial (300 +/- 40 mV) zurückzuführen ist. Neben einer Fe-Mobilisierung führte dies auch zur Freisetzung von allen sorbierten Spurenelementen. Die Porenwasserkonzentrationen von As und Pb waren in den Mofetten um Faktor 2,3 bzw. 2,5 erhöht. Mn, Ni und Cu profi tierten von der Desorption anderer Elemente durch eine verstärkte Resorption an organischer Substanz (Gehalt in Mofetten um Faktor 3.2 erhöht) und anderen Bodenbestandteilen, was zu einer Netto-Immobilisierung in den Mofetten führte, mit Porenwasserkonzentrationen von 72 %, 53 % bzw. 39 % der Konzentrationen in den Referenzen. Sowohl die Mobilisierung toxischer Spurenelemente (As, Pb) als auch die Festlegung essenzieller Mikronährstoff e (Mn, Ni, Cu) stellen ernsthafte, von erhöhten CO2-Bodenkonzentrationen ausgehende Risiken dar, wie sie auch durch Undichtigkeiten von geologischen Kohlenstoff speicherstätten hervorgerufen werden können.