Bachelorarbeit

Auswirkungen von Redoxänderungen und Art der Sulfatzugabe auf die Arsen-Thiolierung in Reisboden-Inkubationen

Laura Wegner (12/2017-10/2018)

Betreuer: Britta Planer-Friedrich, Jiajia Wang

Thioarsenate wurden vor kurzem in Reiskörnern und in für Nassreisanbau genutzten Feldern entdeckt. Da die Speziation von Arsen einen großen Einfluss auf dessen Toxizität hat, wurden die Bildung und Stabilität von Thioarsenaten in Reisfeldern mittels eines Inkubationsexperiments untersucht. Boden von einem solchen Feld wurde mit 4 mg/kg Arsenat versetzt und für 30 Tage unter anaeroben und danach 25 Tage unter aeroben Bedingungen in Glasflaschen inkubiert. Sulfat wurde auf zwei verschiedenen Arten zugegeben, um heraus zu finden, ob eine kontinuierliche Zugabe von geringen Mengen Sulfat im Vergleich zu der Zugabe der gleichen Sulfatmenge an nur einem Zeitpunkt einen Unterschied in der Speziierung von Arsen verursacht. Elf Arsenverbindungen wurden gefunden, sieben davon waren organische oder anorganische Thioarsenate. Während der anaeroben Inkubation betrug der Anteil der Thioarsenate an der Summe der Arsenspezies bis zu 60%. Nach Luftkontakt erreichte dieser Anteil sein Minimum von 23%. Es wurde kein statistisch signifikanter Unterschied zwischen den beiden Probengruppen mit unterschiedlicher Sulfatzugabe gefunden. Die Ursache hierfür könnte der niedrige Eisengehalt des Bodens und die zu große Menge an hinzugefügtem Sulfat gewesen sein. Eisen wurde durch Ausfallen mit gelöstem Sulfid fast vollständig aus der Bodenlösung entfernt. Die Veränderung des Redoxpotentiales hatte große Auswirkungen. Die Thioarsenate wurden fast ausschließlich unter anaeroben Bedingungen durch Ligandenaustausch aus Arsenit, Monomethylarsenat oder Dimethylarsenat und Schwefelwasserstoff beziehungsweise elementarem Schwefel gebildet und bei Luftkontakt wieder abgebaut. Die organischen Arsenverbindungen mit zwei Thio-Gruppen sowie anorganische Thioarsenate waren sehr empfindlich gegenüber Kontakt zu Sauerstoff, während organische Thioarsenate mit nur einer Thio-Gruppe, besonders die toxische Verbindung DMMTA, bei Luftkontakt mehr Stabilität zeigten.